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第1章计算思维概述1

1.1信息与数据1

1.1.1信息与信息技术1

1.1.2数据与符号2

1.2计算与计算机3

1.2.1计算的概念3

1.2.2计算装置4

1.2.3图灵机6

1.2.4计算机发展历程9

1.2.5未来新型计算机13

1.3信息素养与计算思维14

1.3.1信息素养14

1.3.2计算思维15

1.4习题16第2章信息的表示17

2.1进制与进制转换17

2.1.1进制的基本概念17

2.1.2计算机中为什么使用二进制20

2.1.3进制间的转换22

2.2数值的表示26

2.2.1整数的表示26

2.2.2小数的表示30

2.3字符的表示32

2.3.1英文字符的表示32

2.3.2汉字的表示33

2.3.3Unicode字符集35

2.4声音的表示36

2.4.1声音的物理性质36

2.4.2声音的数字化36

2.4.3数字音频的技术指标37

2.4.4常见音频文件格式39

2.5图像与视频的表示40

2.5.1颜色的表示40

2.5.2图像数字化42

2.5.3图像的技术指标43

2.5.4常见图像文件格式44

2.5.5视频技术44

2.6数据压缩技术46

2.6.1数据压缩的方法46

2.6.2图像视频数据压缩标准48

2.7习题48第3章计算机硬件系统50

3.1计算机体系结构51

3.1.1冯·诺依曼体系结构51

3.1.2非冯·诺依曼体系结构52

3.1.3计算机硬件组成54

3.2中央处理器(CPU)54

3.2.1CPU结构54

3.2.2指令系统56

3.2.3指令的执行58

3.2.4CPU的性能63

3.3存储系统66

3.3.1主存储器67

3.3.2高速缓存70

3.3.3辅助存储器71

3.4输入输出系统76

3.4.1I/O控制方式76

3.4.2常见的输入输出设备80

3.5总线系统82

3.5.1总线的基本概念82

3.5.2总线的分类83

3.5.3总线的性能指标84

3.6习题85第4章计算机软件系统86

4.1计算机软件系统86

4.1.1软件与软件系统86

4.1.2系统软件88

4.1.3应用软件89

4.2程序设计语言90

4.2.1程序与程序设计语言90

4.2.2低级语言与高级语言90

4.2.3程序设计语言处理系统93

4.3算法94

4.3.1算法的概念94

4.3.2算法策略与算法设计101

4.3.3算法的评价105

4.3.4经典算法举例108

4.4习题117第5章操作系统118

5.1概述118

5.1.1操作系统的发展118

5.1.2操作系统的特征122

5.2CPU管理123

5.2.1进程与程序123

5.2.2进程状态126

5.2.3CPU调度128

5.3内存管理131

5.3.1内存分配和回收131

5.3.2地址重定位133

5.3.3内存保护134

5.3.4虚拟内存136

5.4设备管理137

5.4.1设备管理的基本功能137

5.4.2I/O软件系统138

5.5文件管理140

5.5.1文件与文件系统140

5.5.2文件目录142

5.5.3文件的组织结构145

5.5.4文件外存空间的管理146

5.6用户接口148

5.7习题150第6章数据库技术152

6.1数据库技术概述152

6.1.1数据管理技术的产生和发展152

6.1.2数据库的基本概念155

6.1.3常见的数据库产品157

6.2数据模型159

6.2.1概念模型159

6.2.2逻辑模型162

6.2.3ER模型到关系模型的转换165

6.3大数据与数据思维168

6.3.1大数据与大数据技术168

6.3.2数据思维169

6.4习题171第7章计算机网络技术172

7.1计算机网络基础172

7.1.1计算机网络的发展历程172

7.1.2计算机网络的定义178

7.1.3计算机网络的分类179

7.1.4互联网183

7.2计算机网络体系结构与协议186

7.2.1协议和层次结构186

7.2.2OSI体系结构187

7.2.3TCP/IP体系结构190

7.2.4五层体系结构190

7.3TCP/IP协议簇193

7.3.1网络层IP协议193

7.3.2传输层协议199

7.3.3应用层协议202

7.4互联网应用204

7.4.1域名系统204

7.4.2动态主机配置协议208

7.4.3万维网209

7.4.4电子邮件211

7.4.5文件传输213

7.4.6远程登录215

7.5互联网创新思维215

7.5.1互联网创新思维215

7.5.2“互联网+”创新思维218

7.5.3智慧地球与网络智能化220

7.6习题223第8章人工智能225

8.1人工智能概述225

8.1.1人工智能的定义225

8.1.2人工智能发展历史226

8.1.3我国人工智能发展228

8.2人工智能技术230

8.2.1人工智能研究领域230

8.2.2人工智能主要技术232

8.3人工智能典型应用233

8.3.1仿生机器人233

8.3.2无人驾驶237

8.3.3ChatGPT238

8.3.4新域新质作战239

8.4习题240参考文献241