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第1章 引论 1

1.1 计算机科学与计算机学科 1

1.2 计算机发展史 2

1.2.1 计算工具发展史 2

1.2.2 计算机硬件发展史 3

1.2.3 计算机软件发展史 6

1.3 计算思维 7

1.3.1 计算思维的定义 7

1.3.2 计算思维的特征 8

1.3.3 计算思维的本质 9

1.3.4 计算思维与计算机的关系 9

1.4 计算思维的应用领域 10

1.5 扩展阅读 12

1.6 本章小节 19

第2章 数据表示及逻辑基础 21

2.1 计算机中信息的表示方法 21

2.1.1 进制的概念 21

2.1.2 进制间的转换方法 22

2.1.3 原码、反码和补码 25

2.1.4 定点数和浮点数 27

2.2 常用字符信息编码方法 29

2.2.1 ASCII字符编码 29

2.2.2 汉字编码 31

2.3 扩展阅读 34

2.4 本章小结 34

第3章 计算机硬件系统 37

3.1 计算机系统的基本组成与原理 37

3.1.1 计算机的硬件 38

3.1.2 计算机的软件 39

3.1.3 计算机的主要性能指标 39

3.2 主板 40

3.2.1 主板的板型 40

3.2.2 主板的主要芯片和插槽 43

3.2.3 主板的外部接口 44

3.3 中央处理器（CPU） 46

3.3.1 CPU的结构 46

3.3.2 指令系统 48

3.3.3 CPU工作过程 48

3.3.4 指令流水线 50

3.3.5 多核处理器 51

3.4 存储器 51

3.4.1 主存储器 52

3.4.2 磁盘存储器 54

3.4.3 光盘 55

3.4.4 虚拟存储器 57

3.4.5 移动存储器 57

3.4.6 高速缓存 58

3.5 系统总线 59

3.5.1 总线的分类 60

3.5.2 总线的连接方式 60

3.5.3 总线结构的主要优缺点 61

3.5.4 总线的标准化和性能指标 61

3.6 输入/输出系统 62

3.6.1 输入/输出设备的系统结构 63

3.6.2 输入/输出设备的控制方式 63

3.6.3 输入/输出设备举例 66

3.7 拓展阅读 68

3.7.1 超级计算机 68

3.7.2 “天河二号” 70

3.8 本章小结 72

第4章 操作系统 74

4.1 操作系统概述 74

4.1.1 操作系统的发展 75

4.1.2 操作系统的定义 78

4.1.3 典型操作系统 80

4.2 进程管理 81

4.2.1 进程的定义 81

4.2.2 进程的状态 85

4.2.3 进程的控制 86

4.2.4 进程的调度 87

4.3 存储管理 91

4.3.1 存储管理概述 91

4.3.2 存储管理的方式 93

4.4 文件管理 99

4.4.1 文件与文件系统 99

4.4.2 文件组织结构 101

4.4.3 文件目录 105

4.4.4 文件存储空间管理 105

4.5 设备管理 106

4.5.1 设备管理概述 107

4.5.2 输入/输出系统 107

4.6 用户接口 110

4.7 扩展阅读 112

4.8 本章小结 113

第5章 数据库基础 115

5.1 数据库技术概述 115

5.1.1 数据库系统 116

5.1.2 数据库技术的发展 118

5.1.3 数据库的应用 122

5.2 数据模型 123

5.2.1 概念模型 124

5.2.2 逻辑模型 128

5.2.3 物理模型 131

5.3 数据库管理系统 132

5.3.1 数据库管理系统的工作模式 132

5.3.2 常见数据库管理系统 133

5.4 扩展阅读 134

5.5 本章小结 135

第6章 算法与程序设计 137

6.1 计算机问题求解 137

6.1.1 日常生活问题的解决 137

6.1.2 计算机问题求解 138

6.2 算法基础 139

6.2.1 算法的基本概念 139

6.2.2 算法设计的基本策略 143

6.2.3 算法分析 144

6.3 程序设计基础 147

6.4 程序设计语言 148

6.4.1 程序设计语言的定义 148

6.4.2 程序设计语言的发展 149

6.4.3 程序设计语言的分类 150

6.5 扩展阅读 152

6.6 本章小结 152

第7章 计算机网络 153

7.1 计算机网络基础 153

7.1.1 计算机网络的起源与发展 153

7.1.2 计算机网络的特点与分类 154

7.1.3 网络拓扑结构 155

7.2 计算机网络体系结构与协议 156

7.2.1 计算机网络体系结构 156

7.2.2 TCP/IP协议 159

7.2.3 IP地址和域名服务 161

7.3 扩展阅读 165

7.4 本章小结 166

第8章 信息安全 168

8.1 信息安全概论 168

8.1.1 信息安全基本概念 168

8.1.2 硬件系统的安全 169

8.1.3 软件系统的安全 170

8.1.4 计算机网络安全 173

8.2 计算机病毒及其防治 174

8.2.1 计算机病毒的定义与特征 174

8.2.2 计算机病毒的分类与常见症状 175

8.2.3 计算机病毒传播的方式和途径 177

8.2.4 计算机病毒防治方法 177

8.2.5 恶意程序 178

8.2.6 摆渡攻击 179

8.3 安全技术 180

8.3.1 加密技术 180

8.3.2 访问控制技术 181

8.3.3 漏洞分析 182

8.3.4 防火墙 182

8.3.5 入侵检测 183

8.3.6 审计 184

8.3.7 虚拟私有网络 184

8.4 外军的信息安全保密 185

8.4.1 外军的信息安全对策 185

8.4.2 外军的安全保密应用 186

8.5 本章小结 186

第9章 多媒体技术基础 188

9.1 多媒体技术概述 188

9.1.1 多媒体概述 188

9.1.2 多媒体计算机系统 193

9.2 数字音频技术 196

9.2.1 音频基础知识 196

9.2.2 数字音频 197

9.3 数字图像处理技术 201

9.3.1 图像基础知识 201

9.3.2 数字图像 203

9.4 视频和动画技术 208

9.4.1 视频基础 208

9.4.2 计算机动画基础 209

9.5 多媒体数据压缩 210

9.5.1 数据压缩概述 210

9.5.2 数据压缩的方法 212

9.6 拓展阅读 213

9.6.1 流媒体技术 213

9.6.2 多媒体技术的军事应用 217

9.7 本章小结 220

第10章 高级主题 222

10.1 高性能计算 222

10.1.1 并行计算 222

10.1.2 分布式计算 223

10.1.3 集群计算 223

10.1.4 网格计算 224

10.1.5 云计算 224

10.1.6 其他计算 225

10.2 大数据 226

10.2.1 数据仓库 226

10.2.2 并行数据库 227

10.2.3 MapReduce数据库 227

10.3 物联网 228

10.3.1 RFID 228

10.3.2 传感器 229

10.3.3 传感器网络 230

10.3.4 军事应用 231

10.4 可计算性理论 231

10.4.1 可计算函数 231

10.4.2 哥德尔数 232

10.4.3 阿柯曼函数 233

10.5 自动机理论 234

10.5.1 有限自动机 234

10.5.2 图灵机 234

10.5.3 细胞自动机 235

10.6 计算复杂性 236

10.6.1 复杂性的度量 236

10.6.2 P问题和NP问题 236

10.7 人工智能 237

10.7.1 图灵测试 237

10.7.2 推理：知识表达 238

10.7.3 专家系统 239

10.7.4 神经网络 240

10.7.5 机器人 240

10.7.6 自然语言处理 241

10.7.7 机器学习 242

10.7.8 数据挖掘 243

10.8 虚拟现实与可视化 244

10.8.1 建模与仿真 244

10.8.2 VRML技术 244

10.8.3 可视化技术 245

10.8.4 军事应用 246

10.9 信息物理融合系统 247

10.10 本章小结 248

参考文献 250