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第1章 计算机系统概述 1

1.1认识计算机 1

1.2计算机的发展简史 1

1.2.1从计算工具到计算机 2

1.2.2计算机硬件发展简史 4

1.2.3计算机软件发展简史 7

1.2.4计算机的发展趋势 12

1.3计算机的分类和特点 14

1.3.1计算机的分类 14

1.3.2计算机的特点 15

1.4计算机的性能指标 16

1.5计算机的应用 18

1.6计算机系统的抽象分层 19

1.7小结 20

1.8练习 21

第2章 计算机中的信息表示 22

2.1进位计数制 22

2.2常见进制间的转换 24

2.2.1二进制、八进制、十六进制转换成十进制 24

2.2.2十进制转换成二进制、八进制、十六进制 24

2.2.3二进制、八进制、十六进制间的互转换 25

2.3数据与计算机 27

2.3.1二进制与计算机 27

2.3.2数据及其分类 28

2.4数值数据表示法 29

2.4.1数据的三种表示方法 29

2.4.2溢出 31

2.4.3实数表示法 31

2.5文本表示法 32

2.5.1 ASCII字符集 33

2.5.2 Unicode字符集 34

2.5.3汉字编码 35

2.5.4文本压缩 37

2.6音频信息表示法 39

2.6.1声音的数字化 40

2.6.2音频格式 40

2.7图像和图形的表示法 41

2.7.1颜色表示法 41

2.7.2数字化图像和图形 42

2.7.3图形的矢量表示法 43

2.8视频表示法 43

2.9小结 44

2.10练习 45

第3章 计算机的硬件 48

3.1门 48

3.1.1非门 49

3.1.2与门 49

3.1.3或门 50

3.1.4异或门 50

3.1.5与非门和或非门 51

3.1.6具有更多输入的门 52

3.2门的构造 52

3.3电路 54

3.3.1组合电路 54

3.3.2加法器 56

3.3.3多路复用器 57

3.3.4时序电路 58

3.3.5集成电路 59

3.4计算机硬件系统 60

3.4.1冯·诺依曼体系结构 60

3.4.2输入输出设备 61

3.4.3存储器 65

3.4.4中央处理器 67

3.5计算机的基本工作原理 68

3.5.1指令和指令系统 69

3.5.2指令格式 69

3.5.3寻址方式 70

3.5.4指令的执行过程 70

3.5.5指令执行实例 71

3.6非冯·诺依曼体系结构 73

3.7小结 74

3.8练习 75

第4章 程序设计语言和数据结构 77

4.1问题求解和算法 77

4.1.1用计算机进行问题求解 77

4.1.2自顶向下的问题求解方法 79

4.1.3面向对象的问题求解方法 80

4.1.4问题求解方案的表示——算法 82

4.2程序设计语言 84

4.3低级程序设计语言 85

4.3.1计算机的基本操作 85

4.3.2机器语言 86

4.3.3汇编语言 86

4.4高级程序设计语言 87

4.4.1高级语言的概念 87

4.4.2高级语言程序的翻译 88

4.4.3程序设计语言的范型 90

4.4.4程序设计语言的数据定义 91

4.4.5命令式语言的功能性 97

4.4.6面向对象语言的功能性 104

4.4.7常见的高级语言 107

4.5基本数据结构 109

4.5.1基本概念 109

4.5.2常见的数据结构 110

4.5.3查找和排序 116

4.6程序设计的风格 118

4.6.1程序内部的文档 118

4.6.2数据说明 119

4.6.3语句结构 119

4.6.4输入和输出 119

4.7小结 120

4.8练习 121

第5章 操作系统 124

5.1操作系统的概念 124

5.1.1什么是操作系统 124

5.1.2操作系统的发展 126

5.1.3操作系统的分类 127

5.1.4常见的操作系统 129

5.1.5操作系统的引导 131

5.2 CPU管理 132

5.2.1进程管理 132

5.2.2进程调度 134

5.2.3进程的并发执行 135

5.3内存管理 138

5.3.1程序的装入 138

5.3.2单块内存管理 139

5.3.3分区内存管理 139

5.4设备管理 141

5.4.1主机与外设的数据交换方式 141

5.4.2缓冲 142

5.4.3虚拟设备 143

5.5文件管理 143

5.5.1文件和文件系统 143

5.5.2文件操作 144

5.5.3文件的存储 145

5.5.4文件的分类 145

5.5.5目录管理 146

5.5.6磁盘调度 147

5.6用户接口 148

5.7小结 149

5.8练习 151

第6章 通信与网络 154

6.1网络通信基础 154

6.1.1数据通信的基本概念 155

6.1.2数据传输方式 155

6.1.3数据通信方式 156

6.1.4数据交换方式 157

6.2计算机网络概述 159

6.2.1计算机网络的发展 159

6.2.2计算机网络的定义 160

6.2.3计算机网络的分类 160

6.3计算机网络的体系结构 162

6.3.1网络协议 162

6.3.2 TCP/IP参考模型 163

6.4组网 164

6.4.1传输介质 164

6.4.2连网设备 167

6.4.3局域网 169

6.4.4广域网 170

6.4.5家庭入网 170

6.5 Internet及其应用 172

6.5.1 Internet概述 172

6.5.2传统Internet服务 174

6.5.3 WWW服务 176

6.6网络安全与管理 177

6.6.1数据加密技术 178

6.6.2身份认证 178

6.6.3防火墙 180

6.6.4入侵检测 180

6.6.5防病毒技术 181

6.6.6网络管理 181

6.7小结 182

6.8练习 183

第7章 应用系统 185

7.1计算机应用软件概述 185

7.2软件开发 186

7.2.1软件工程 186

7.2.2软件生命周期 186

7.2.3软件开发模型 189

7.2.4软件质量 192

7.3信息系统 194

7.3.1信息系统概述 194

7.3.2数据管理技术的发展 195

7.3.3数据库系统的基本概念 196

7.3.4数据模型 197

7.3.5关系数据库 198

7.3.6数据库查询语言SQL 199

7.3.7数据库的设计 200

7.4嵌入式系统 201

7.4.1嵌入式系统的定义 201

7.4.2嵌入式系统的特点 202

7.4.3嵌入式系统的应用 202

7.4.4嵌入式系统的组成 203

7.4.5嵌入式系统的开发 205

7.5图形图像处理技术 206

7.5.1计算机图形学 207

7.5.2数字图像处理 209

7.5.3模式识别和计算机视觉 212

7.5.4计算机动画 213

7.5.5虚拟实现 214

7.6智能系统 216

7.6.1人工智能 216

7.6.2知识表示 217

7.6.3人工神经网络 218

7.6.4自然语言处理 220

7.6.5智能计算 222

7.6.6机器学习 222

7.7电子商务 222

7.7.1电子商务定义 223

7.7.2电子商务模式分类 223

7.7.3电子商务功能 224

7.7.4电子商务系统的构成 225

7.7.5电子商务系统的建设 226

7.8小结 227

7.9练习 228

第8章 认识计算机科学与技术学科 230

8.1计算机科学与技术学科的定义 230

8.1.1学科的起源 230

8.1.2学科的根本问题 231

8.1.3与其他学科之间的关系 232

8.2学科中的经典问题 232

8.2.1学科中的科学问题 233

8.2.2哥尼斯堡七桥问题与图论 234

8.2.3哲学家就餐问题与资源管理 235

8.2.4 GOTO语句与程序设计方法学 236

8.2.5算法与可计算性研究 236

8.2.6图灵测试与人工智能 239

8.2.7两军问题与计算机网络 240

8.3三个学科形态 242

8.4学科的核心概念 244

8.5学科的研究方法 246

8.6学科知识体系 247

8.6.1知识体系的结构 247

8.6.2学科知识体系一览 251

8.7小结 253

8.8练习 254

第9章 计算机科学与技术专业的教育 255

9.1教育的目的和基本要求 255

9.1.1科学素养 255

9.1.2综合素质 256

9.1.3终生学习 256

9.1.4创新意识 257

9.1.5学科能力要求 258

9.2专业能力的培养 258

9.2.1知识、能力和素质 258

9.2.2各专业方向的公共要求 260

9.2.3计算思维能力的培养 261

9.2.4算法设计与分析能力的培养 262

9.2.5程序设计与实现能力的培养 263

9.2.6系统能力的培养 263

9.3课程与专业能力培养 264

9.4小结 265

9.5练习 265

第10章 职业与职业道德 266

10.1信息化社会对计算机人才的需求 266

10.2专业岗位 267

10.3职业道德 268

10.3.1计算机科学技术专业人员的道德准则 268

10.3.2企业道德准则 269

10.3.3计算机用户的道德 270

10.3.4安全与隐私 271

10.3.5软件工程师的道德规范 272

10.4信息产业的法律法规 273

10.4.1与计算机知识产权有关的法律法规 273

10.4.2计算机软件保护 274

10.4.3计算机犯罪 276

10.5小结 277

10.6练习 278

附录A学科发展过程中典型人物介绍 279

A.1图灵——计算机科学之父 279

A.2冯·诺依曼——计算机器之父 281

A.3艾兹格·迪杰克斯特拉 283

A.4唐纳德·克努斯 284

A.5比尔·盖茨——电脑教父 288

A.6史蒂夫·乔布斯 290

A.7王选——“北大方正”的象征 292

A.8柳传志与“联想”电脑 293

A.9求伯君与WPS 294

A.10台湾电脑科技产业的领头羊——施振荣 295

附录B其他阅读材料 298

B.1摩尔定律 298

B.2著名的计算机组织 299

B.3著名计算机奖项 300

B.4我国Internet的起源和发展 300

B.5我国的三金工程 301

B.6开源软件 302

B.7人机共生 303

B.8如何预防计算机对人体健康的危害 304

B.9二八定律与长尾理论 304

B.10工程强国和卓越工程师教育培养计划 306

参考文献 308