計算機科學導論（第2版）

第1章  概述    1
1.1  計算機的產生和發(fā)展階段    1
1.1.1  計算機產生的史前史    1
1.1.2  計算機的產生    5
1.1.3  計算機的發(fā)展階段    7
1.2  計算機系統    8
1.2.1  計算機的硬件系統    8
1.2.2  計算機的軟件系統    10
1.2.3  計算機的特點    11
1.2.4  計算機系統主要技術指標    11
1.2.5  計算機的分類    12
1.2.6  計算機的基本運作方式    13
1.3  計算機的應用領域和發(fā)展趨勢    13
1.3.1  計算機的應用領域    13
1.3.2  計算機的發(fā)展趨勢    15
1.4  計算學科概述    16
1.4.1  計算學科的定義    16
1.4.2  計算學科的本質    16
1.4.3  計算學科的三個過程    17
1.4.4  計算學科新的應用領域    18
1.5  計算機科學與技術學科的知識體系    21
1.5.1  計算機科學與技術學科的形成
與發(fā)展    21
1.5.2  計算機科學與技術學科的
定義    21
1.5.3  計算機科學與技術學科的根本
問題及研究范疇    22
1.5.4  計算機科學課程體系的核心
內容    22
1.6  計算機科學與技術學科的教育    26
1.6.1  教育的目的和基本要求    26
1.6.2  學習方法    27
1.7  本章小結    29
1.8  習題    30
第2章  計算機基礎知識    32
2.1  數值數據    32
2.1.1  數制    32
2.1.2  數的原碼、反碼和補碼    37
2.1.3  定點數和浮點數    39
2.1.4  十進制數的編碼    41
2.2  非數值數據    42
2.2.1  文字信息的編碼    42
2.2.2  聲音的編碼    46
2.2.3  圖形數據的編碼    47
2.3  數據的機器編碼    47
2.3.1  數據的機器級編碼    47
2.3.2  數據的匯編級編碼    48
2.4  數字邏輯與數字系統    49
2.4.1  基本邏輯關系及邏輯門    49
2.4.2  邏輯代數與邏輯函數    51
2.5  本章小結    55
2.6  習題    55
第3章  計算機體系結構    57
3.1  微型計算機系統的組成    57
3.1.1  微型計算機系統的組成    57
3.1.2  微型計算機的硬件系統    58
3.1.3  微型計算機的軟件系統    63
3.2  存儲系統組織結構    65
3.2.1  存儲器與存儲系統概述    66
3.2.2  存儲系統的組織結構    68
3.2.3  高速緩沖存儲器    69
3.2.4  虛擬存儲器    70
3.3  輸入/輸出系統    72
3.3.1  輸入/輸出系統概述    72
3.3.2  總線結構    73
3.3.3  輸入/輸出接口    75
3.3.4  外設數據傳送控制方式    76
3.4  計算機系統的分類    78
3.5  高性能計算機    80
3.6  并行計算機    82
3.7  網絡計算機    84
3.8  分布式系統    85
3.9  多媒體計算機    86
3.9.1  多媒體技術概述    86
3.9.2  多媒體技術    87
3.9.3  多媒體計算機的基本特征    88
3.9.4  多媒體技術的應用    89
3.10  本章小結    90
3.11  習題    90
第4章  操作系統    92
4.1  操作系統概念    92
4.1.1  操作系統概念    92
4.1.2  操作系統在計算機系統中的
地位    92
4.1.3  操作系統的啟動    93
4.2  操作系統的歷史    94
4.2.1  手工操作階段    94
4.2.2  批處理系統階段    94
4.2.3  多道程序系統    95
4.2.4  現代操作系統    96
4.3  操作系統的功能    96
4.3.1  資源管理功能    96
4.3.2  擴展的虛擬機功能    99
4.3.3  網絡操作系統的功能    99
4.4  操作系統的分類    99
4.5  操作系統的一些基本概念及組成    101
4.5.1  操作系統的一些基本概念    101
4.5.2  操作系統的基本組成    105
4.6  操作系統的體系結構    113
4.7  主流操作系統簡介    114
4.7.1  Windows操作系統    114
4.7.2  UNIX操作系統    115
4.7.3  Linux操作系統    117
4.8  操作系統的新發(fā)展    118
4.9  本章小結    120
4.10  習題    120
第5章  網絡計算    122
5.1  通信與組網    122
5.1.1  數據通信的基本概念    122
5.1.2  數據通信方式    123
5.1.3  數據傳輸方式    125
5.2  計算機網絡    126
5.2.1  計算機網絡的起源    126
5.2.2  計算機網絡的定義    128
5.2.3  計算機網絡的主要部件    128
5.2.4  計算機網絡的傳輸媒體    129
5.2.5  計算機網絡的分類    132
5.2.6  計算機網絡拓撲結構    134
5.2.7  計算機網絡的體系結構    137
5.2.8  計算機網絡間的互連    139
5.3  Internet和TCP/IP協議    140
5.3.1  Internet的起源    140
5.3.2  TCP/IP協議    140
5.3.3  IP地址    141
5.3.4  Internet提供的主要服務    143
5.3.5  Intranet    146
5.4  網絡管理    146
5.4.1  網絡管理基礎    147
5.4.2  網絡管理功能    148
5.4.3  Internet的管理信息庫    150
5.4.4  網絡管理協議    151
5.4.5  網管系統發(fā)展方向    153
5.5  移動通信與無線上網    154
5.6  網絡安全機制    157
5.6.1  網絡安全的基本問題    157
5.6.2  網絡安全的內容    159
5.6.3  數據加密技術    159
5.6.4  防病毒技術    161
5.6.5  防火墻技術    162
5.7  網格計算導論    164
5.7.1  網格導論    164
5.7.2  網格計算    165
5.8  本章小結    165
5.9  習題    165
第6章  程序設計與算法分析    168
6.1  程序設計基礎    168
6.1.1  程序的概念    168
6.1.2  計算機程序設計語言    169
6.1.3  高級語言程序設計的基本
內容    173
6.2  程序設計方法    176
6.2.1  結構化程序設計方法    176
6.2.2  面向對象的程序設計方法    180
6.3  數據結構    184
6.3.1  基本概念    184
6.3.2  線性表    186
6.3.3  棧    187
6.3.4  隊列    188
6.3.5  樹    190
6.3.6  圖    191
6.4  算法分析基礎    192
6.4.1  概述    193
6.4.2  常用算法介紹    194
6.4.3  算法的評價    197
6.4.4  NP問題    198
6.5  編譯原理    198
6.5.1  編譯程序概述    198
6.5.2  詞法分析    200
6.5.3  語法分析    201
6.5.4  語義處理    202
6.5.5  中間代碼生成    203
6.5.6  中間代碼優(yōu)化    203
6.5.7  目標代碼生成    204
6.5.8  編譯技術的新發(fā)展    204
6.6  本章小結    205
6.7  習題    206
第7章  信息系統    208
7.1  信息系統概述    208
7.1.1  信息    208
7.1.2  信息系統    209
7.2  數據庫系統概述    209
7.2.1  數據庫的基本概念    209
7.2.2  數據管理技術的發(fā)展    210
7.2.3  數據模型    212
7.3  關系數據庫    216
7.3.1  關系數據庫的基本概念    216
7.3.2  關系模型與關系模式    216
7.4  數據庫查詢語言SQL    219
7.4.1  SQL的特點    220
7.4.2  SQL的功能    220
7.4.3  SQL的基本概念    221
7.4.4  SQL的簡單實例    221
7.5  關系數據庫設計    224
7.5.1  關系數據庫的設計原則    224
7.5.2  關系數據庫的設計步驟    224
7.6  數據庫管理    225
7.6.1  DBA的職責與管理工具    225
7.6.2  數據庫的安全性控制    226
7.6.3  事務處理技術    226
7.6.4  數據庫的完整性控制    227
7.7  常用關系數據庫管理系統    227
7.8  數據庫新發(fā)展    231
7.8.1  分布式數據庫    231
7.8.2  空間數據庫    231
7.8.3  多媒體數據庫    231
7.8.4  數據倉庫    232
7.8.5  信息存儲與檢索    232
7.9  本章小結    233
7.10  習題    233
第8章  軟件工程    236
8.1  軟件工程概述    236
8.1.1  軟件危機    236
8.1.2  軟件工程的基本概念    238
8.1.3  軟件工程過程    240
8.1.4  軟件生命周期    241
8.2  軟件開發(fā)模型    243
8.2.1  瀑布模型    244
8.2.2  快速原型法模型    245
8.2.3  螺旋模型    246
8.2.4  噴泉模型    247
8.2.5  轉換模型    248
8.2.6  智能模型    249
8.3  軟件開發(fā)方法    250
8.3.1  面向數據結構方法    250
8.3.2  統一建模語言    250
8.3.3  軟件復用和構件技術    251
8.4  軟件質量評價和保證    254
8.4.1  軟件質量的定義    254
8.4.2  軟件質量的度量和評價    254
8.4.3  軟件質量保證    255
8.5  質量度量模型    257
8.5.1  McCall 質量度量模型    257
8.5.2  ISO的軟件質量評價模型    258
8.6  軟件復雜性    259
8.6.1  軟件復雜性的基本概念    259
8.6.2  軟件復雜性的度量方法    260
8.7  軟件項目管理    261
8.7.1  軟件項目計劃概念    261
8.7.2  軟件項目計劃內容    261
8.7.3  軟件工程規(guī)范    262
8.7.4  軟件開發(fā)成本估算    262
8.7.5  風險分析    264
8.7.6  軟件項目進度安排    264
8.7.7  軟件質量保證    265
8.8  軟件可靠性    265
8.8.1  軟件可靠性定義    265
8.8.2  軟件可靠性指標    265
8.8.3  軟件可靠性模型    266
8.9  軟件評審    267
8.9.1  設計質量的評審內容    267
8.9.2  程序質量的評審內容    267
8.10  軟件容錯技術    268
8.10.1  容錯軟件定義    268
8.10.2  容錯的一般方法    269
8.10.3  容錯軟件的設計過程    270
8.11  軟件工程環(huán)境    270
8.11.1  軟件開發(fā)環(huán)境概述    270
8.11.2  軟件開發(fā)環(huán)境的分類    271
8.11.3  軟件工具的基本概念    273
8.11.4  計算機輔助軟件工程    274
8.12  本章小結    277
8.13  習題    278
第9章  圖形學和可視化    280
9.1  圖形學基本概念    280
9.1.1  計算機圖形信息的處理    280
9.1.2  計算機圖形學的起源    281
9.1.3  計算機圖形學主要研究的
內容    281
9.1.4  計算機圖形學的應用    282
9.1.5  計算機圖形的標準化    283
9.1.6  常見的圖形圖像格式    284
9.2  圖形系統    286
9.3  計算機視覺和可視化    287
9.3.1  人的視覺    287
9.3.2  計算機視覺    288
9.3.3  可視化    288
9.4  圖形用戶界面    288
9.5  人機交互    289
9.5.1  人機交互技術基礎    289
9.5.2  人機交互模型    290
9.5.3  人機系統交互界面的構架    291
9.5.4  人機界面的設計    293
9.5.5  數據交互    296
9.5.6  語音交互    297
9.5.7  圖像交互    297
9.5.8  行為交互    298
9.6  虛擬現實    298
9.6.1  虛擬現實技術基本概念    298
9.6.2  虛擬現實技術的發(fā)展
和特征    298
9.6.3  虛擬現實系統的組成    300
9.6.4  虛擬現實系統分類    301
9.6.5  VRML虛擬現實建模語言    301
9.6.6  虛擬現實技術的研究
與應用    303
9.7  本章小結    306
9.8  習題    307
第10章  智能系統    309
10.1  人工智能系統概述    309
10.1.1  人工智能的起源與發(fā)展    309
10.1.2  人工智能的主要學派    312
10.1.3  人工智能的研究與應用
領域    313
10.2  知識表示及推理    317
10.2.1  知識與知識表示    317
10.2.2  經典推理技術    319
10.2.3  高級知識推理技術    321
10.3  搜索技術    322
10.3.1  一般搜索技術    323
10.3.2  高級搜索技術    324
10.4  自然語言處理    325
10.4.1  語言及其理解的一般問題    325
10.4.2  句法和語義的分析    326
10.4.3  機器翻譯    328
10.5  智能計算    328
10.5.1  智能計算概述    328
10.5.2  遺傳算法    329
10.5.3  群集智能    329
10.5.4  人工神經網絡    331
10.6  機器學習    334
10.6.1  機器學習的定義    334
10.6.2  機器學習的發(fā)展過程    335
10.6.3  機器學習的主要研究方向    335
10.6.4  機器學習策略    336
10.6.5  機器學習方法    336
10.7  本章小結    338
10.8  習題    338
第11章  離散結構    340
11.1  離散結構的研究對象及主要內容    340
11.1.1  離散結構的研究對象    340
11.1.2  離散結構研究的主要內容    340
11.2  數理邏輯    341
11.2.1  命題邏輯    341
11.2.2  謂詞邏輯    346
11.3  集合論    348
11.3.1  集合的基本概念與運算    348
11.3.2  關系與函數    350
11.4  代數結構    355
11.4.1  代數結構概述    355
11.4.2  格與布爾代數    356
11.5  圖論    358
11.5.1  圖的基本概念    358
11.5.2  路徑、回路及連通性    360
11.5.3  圖的矩陣表示    361
11.6  離散概率    362
11.7  數值分析    363
11.8  運籌學    364
11.9  數學建模與計算機模擬    364
11.10  本章小結    366
11.11  習題    366
第12章  社會和職業(yè)問題    370
12.1  計算的社會背景    370
12.2  計算機與道德    372
12.2.1  道德的哲學含義    372
12.2.2  道德選擇    372
12.2.3  道德評價    372
12.2.4  計算機專業(yè)人員的職業(yè)
道德準則    373
12.2.5  計算機用戶的道德    374
12.3  基于計算機系統的風險與責任    375
12.4  知識產權    376
12.5  隱私與公民自由    379
12.6  計算機犯罪    380
12.7  哲學框架    381
12.8  本章小結    383
12.9  習題    383
參考文獻    385