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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SQL199

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WPS294

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