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前言

“清华大学计算机系列教材”已经出版发行了30余种,包括计算机科学与技术专业的基础数学、专业技术基础和专业等课程的教材,覆盖了计算机科学与技术专业本科生和研究生的主要教学内容。这是一批至今发行数量很大并赢得广大读者赞誉的书籍,是近年来出版的大学计算机专业教材中影响比较大的一批精品。

本系列教材的作者都是我熟悉的教授与同事,他们长期在第一线担任相关课程的教学工作,是一批很受本科生和研究生欢迎的任课教师。编写高质量的计算机专业本科生(和研究生)教材,不仅需要作者具备丰富的教学经验和科研实践,还需要对相关领域科技发展前沿的正确把握和了解。正因为本系列教材的作者具备了这些条件,才有了这批高质量优秀教材的产生。可以说,教材是他们长期辛勤工作的结晶。本系列教材出版发行以来,从其发行的数量、读者的反映、已经获得的国家级与省部级的奖励,以及在各个高等院校教学中所发挥的作用上,都可以看出本系列教材所产生的社会影响与效益。

计算机学科发展异常迅速,内容更新很快。作为教材,一方面要反映本领域基础性、普遍性的知识,保持内容的相对稳定性;另一方面,又需要跟踪科技的发展,及时地调整和更新内容。本系列教材都能按照自身的需要及时地做到这一点。例如,王爱英教授等编著的《计算机组成与结构(第5版)》、戴梅萼教授等编著的《微型计算机技术及应用(第四版)》都已经出版了,严蔚敏教授的《数据结构》也出版了第三版,使教材既保持了稳定性,又达到了先进性的要求。

本系列教材内容丰富,体系结构严谨,概念清晰,易学易懂,符合学生的认知规律,适合于教学与自学,深受广大读者的欢迎。系列教材中多数配有丰富的习题集、习题解答、上机及实验指导和电子教案,便于学生理论联系实际地学习相关课程。

随着我国进一步的开放,我们需要扩大国际交流,加强学习国外的先进经验。在大学教材建设上,我们也应该注意学习和引进国外的先进教材。但是,“清华大学计算机系列教材”的出版发行实践及它所取得的效果告诉我们,在当前形势下,编写符合国情的具有自主版权的高质量教材仍具有重大意义和价值。它与国外原版教材不仅不矛盾,而且是相辅相成的。本系列教材的出版还表明,针对某一学科培养的要求,在教育部等上级部门的指导下,有计划地组织任课教师编写系列教材,还促进了对该学科科学、合理的教学体系和内容的研究。

我希望今后有更多、更好的优秀教材出版。

清华大学计算机系教授,中国科学院院士

前言

集成电路、计算机、互联网和移动通信技术的应用,促进了物联网的诞生与发展。计算机的使用改变了人类传统的计算方法和对万物的控制能力,智能化的理念已普及各个领域,计算机或微处理器的应用已深入军事、经济、商务、工业控制、通信、文化、游戏、影视等各个方面。

智能手机、平板电脑已成为可随身携带的电话机、计算机。

智能卡的发行量在我国已超过几十亿张,无论是在应用、安全还是在一卡多用等方面都有扩展,性能在提高而产品的价格在下降。物联网的应用向射频识别(RFID)和传感器等产品在技术、性能和质量等方面提出了要求。在人工智能方面,语音识别、机器翻译、人机对话、机器人、无人驾驶飞机和汽车等领域已取得进展。

物联网、互联网、移动通信网的功能相互渗透。平板电脑、智能手机的科技水平和服务内容竞争激烈并趋向一致。大屏幕的智能电视机虽然不能移动,但发展前景毋庸置疑。

我国在军事、经济、科技和工业等领域都向国际水平追赶、迈进,在某些方面已处于举足轻重或领先地位,因此人才的培养极为重要。我国已有几十所大学增设了物联网专业。

自20世纪90年代开始,清华大学和中国电子技术标准化研究院,联合相应的智能卡研发公司,完成智能卡的设计、制造和标准制定工作,为教学与应用付出了劳动。中国电子技术标准化研究院与社会各界联合提出的标准经上级批准后,发布为国家标准,并申请了专利。

1996年,参加IC卡研发的清华大学教授和研究生编写了《智能卡技术》一书。20世纪90年代正值IC卡在国内兴起之时,该书成为不少业界人士的参考书或入门培训教材。随着科技和应用的发展和创新,2015年《智能卡技术(第四版)——IC卡、RFID标签与物联网》问世,并萌发了编写物联网与智能卡技术基础教材的设想。

2016年,电子技术标准化研究院的金倩和冯敬两位高级工程师为本书的编写提供了资料。

本书是为高等院校培养物联网与相关领域的“产、学、研、用”人才而编写的技术基础教材,为后续的学习和工作服务做准备。当今技术飞速发展,学习不能间断,对作者来说也是这样,书中的某些内容会很快地被新技术更新,但不会很快地被排斥。书中难免存在疏漏和不妥之处,欢迎广大读者指正。

作者2018年5月

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