首页 > 图书中心 > 计算机科学导论(第7版)(微课版)

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第1章  概述 1

1.1  计算的起源 1

1.2  计算机的产生和发展阶段 2

1.2.1  计算机产生之前的计算历史 3

1.2.2  计算机的产生 7

1.2.3  计算机的发展阶段 9

1.2.4  我国计算机的发展历程 11

1.3  计算机科学与技术学科的知识体系 14

1.3.1  计算学科 14

1.3.2  计算机科学与技术学科 15

1.3.3  计算机科学与技术知识体系的

核心内容 16

1.4  计算机的应用领域和发展趋势 19

1.4.1  计算机的应用领域 19

1.4.2  计算机的发展趋势 21

1.5  计算机科学与技术学科的教育 22

1.6  计算机产业 23

本章小结 24

习题 24

第2章  体系结构与组织 26

2.1  计算机体系结构的发展 26

2.2  数据的机器级表示 27

2.2.1  数的表示及数制转换 27

2.2.2  数的原码、反码和补码 31

2.2.3  定点数和浮点数 34

2.2.4  数据的机器级编码和汇编

编码 36

2.3  非数值数据 37

2.3.1  文字信息的编码 38

2.3.2  声音的编码 39

2.3.3  图形数据的编码 40

2.4  数字逻辑与数字系统 40

2.4.1  基本逻辑关系及逻辑门 40

2.4.2  逻辑代数与逻辑函数 42

2.5  汇编级计算机组成 44

2.5.1  图灵模型 44

2.5.2  冯·诺依曼机的基本组成 45

2.5.3  指令集和类型 46

2.5.4  计算机系统的组成 46

2.5.5  计算机的硬件系统 47

2.5.6  计算机的软件系统 51

2.5.7  计算机的分类 51

2.5.8  计算机的特点 52

2.5.9  计算机系统主要的技术指标 53

2.5.10  计算机的基本工作方式 54

2.6  存储系统的结构与组织 54

2.6.1  存储器的分类 54

2.6.2  结构与组织 55

2.6.3  缓存 56

2.6.4  虚拟存储 56

2.7  接口与通信 56

本章小结 58

习题 58

第3章  程序设计语言 61

3.1  程序设计语言概述 61

3.1.1  程序的概念 61

3.1.2  程序设计语言的种类 61

3.2  程序设计方法 64

3.2.1  结构化程序设计 64

3.2.2  面向对象程序设计 65

3.2.3  面向切面程序设计 66

3.2.4  函数式程序设计 67

3.2.5  事件驱动程序设计和反应性

程序设计 67

3.3  类型系统 68

3.4  编译技术 69

3.4.1  编译技术概述 69

3.4.2  词法分析 71

3.4.3  语法分析 71

3.4.4  语义处理 72

3.4.5  中间代码生成 73

3.4.6  中间代码优化 73

3.4.7  目标代码生成 74

3.4.8  编译技术的发展 74

3.5  运行时系统 75

3.6  静态分析 76

3.7  高级程序结构 77

3.8  逻辑式程序设计 78

本章小结 79

习题 79

第4章  软件开发基础 82

4.1  程序设计的基本概念 82

4.1.1  高级语言的基本语法和语义 82

4.1.2  变量和基本数据类型 83

4.1.3  简单输入输出 85

4.1.4  条件和循环控制结构 85

4.1.5  函数和参数传递 86

4.2  数据结构基础 87

4.2.1  基本概念 87

4.2.2  抽象数据类型 88

4.2.3  几种典型的数据结构 88

4.2.4  串类数据结构 89

4.2.5  高级数据结构 90

4.2.6  引用和别名 90

4.2.7  查找 90

4.2.8  排序 90

4.3  软件开发方法 91

4.3.1  程序理解 91

4.3.2  程序正确性 91

4.3.3  统一建模语言 93

4.3.4  简单重构 93

4.3.5  调试策略 94

4.3.6  编写文档和编程风格 94

4.3.7  现代编程环境 95

本章小结 96

习题 96

第5章  算法与复杂度 98

5.1  算法基础与设计 98

5.1.1  算法 98

5.1.2  算法的特性 98

5.1.3  算法描述工具 99

5.1.4  算法的评估 100

5.1.5  问题求解过程中算法的

角色 100

5.1.6  问题求解策略 100

5.1.7  设计的基本概念和原理 101

5.2  基础分析 102

5.3  算法策略 103

5.4  基础算法 106

5.5  基础自动机的可计算性及复杂度 108

5.6  高级计算复杂度 110

5.7  高级自动机理论及可计算性 111

5.8  高级算法及分析 113

本章小结 115

习题 115

第6章  信息管理 117

6.1  模型与信息系统 117

6.1.1  信息 117

6.1.2  信息模型 117

6.1.3  信息获取和表示 118

6.1.4  信息系统 118

6.2  数据库系统 118

6.2.1  数据库系统的演变 119

6.2.2  数据管理技术阶段 119

6.2.3  数据库系统的组成 120

6.2.4  数据库系统的结构 121

6.2.5  数据库管理系统 121

6.3  数据模型 122

6.4  索引 123

6.5  关系数据库 123

6.6  查询语言 124

6.7  事务处理 125

6.7.1  事务 125

6.7.2  故障和恢复 125

6.7.3  数据库管理系统的并发

控制 126

6.8  物理数据库设计 127

6.9  常用数据库管理系统 127

6.10  数据库的发展 128

6.11  信息存储和检索 131

6.12  多媒体系统 131

本章小结 133

习题 133

第7章  基于平台的开发 135

7.1  平台 135

7.1.1  平台概述 135

7.1.2  基于指定平台API的编程 135

7.1.3  平台语言 135

7.1.4  平台约束编程 136

7.2  Web平台 136

7.3  移动平台 138

7.4  工业平台 140

7.5  游戏平台 142

本章小结 143

习题 144

第8章  软件工程 145

8.1  软件工程概述 145

8.2  软件工程过程 147

8.2.1  软件过程 147

8.2.2  软件生命周期 148

8.3  软件项目管理 148

8.4  软件工具和环境 150

8.5  需求工程 152

8.5.1  需求工程概述 152

8.5.2  需求获取 152

8.5.3  需求分析 154

8.5.4  需求建模 155

8.5.5  需求的确认与验证 155

8.5.6  需求管理 156

8.6  软件设计 157

8.6.1  软件设计概述 157

8.6.2  软件设计的原理 157

8.6.3  软件设计范例和模式 158

8.6.4  软件体系结构设计 159

8.6.5  需求和设计的关系 159

8.7  软件构建 159

8.7.1  编码实现 159

8.7.2  编码标准 160

8.7.3  程序中潜在的安全问题 160

8.7.4  软件复杂性 161

8.8  软件验证与确认 161

8.8.1  基本概念 161

8.8.2  软件评审 162

8.8.3  软件测试 163

8.8.4  软件调试 163

8.8.5  软件质量评估 164

8.9  软件演化 165

8.9.1  软件演化的概念 165

8.9.2  软件重构 165

8.9.3  软件重用 165

8.9.4  变更管理 166

8.10  软件可靠性 167

8.10.1  软件可靠性的相关概念 167

8.10.2  软件可靠性的模型 167

8.10.3  容错软件技术 168

8.10.4  软件可靠性度量 168

8.11  形式化方法 168

本章小结 170

习题 171

第9章  操作系统 173

9.1  操作系统概述 173

9.1.1  操作系统的概念 173

9.1.2  操作系统的角色和目标 176

9.1.3  操作系统的基本组成 177

9.1.4  操作系统的设计要素 177

9.1.5  操作系统的启动 177

9.2  操作系统的发展 178

9.3  操作系统的分类 180

9.4  操作系统的功能 181

9.5  操作系统的体系结构 182

9.6  调度和分发 183

9.7  安全和防护 184

9.8  容错性 184

9.9  系统性能评估 185

9.10  内存管理 185

本章小结 186

习题 186

第10章  网络与通信 189

10.1  数据通信基础 189

10.1.1  数据通信的基本概念 189

10.1.2  数据通信的方式 190

10.1.3  数据传输的方式 191

10.2  计算机网络基础 192

10.2.1  互联网的组织 192

10.2.2  网络交换技术 192

10.2.3  网络物理组成 193

10.2.4  网络传输媒体 194

10.2.5  网络分层原理 195

10.2.6  网络体系结构 195

10.3  网络应用程序 197

10.3.1  命名和地址方案 197

10.3.2  分布式应用程序 200

10.3.3  HTTP协议 201

10.3.4  TCP和UDP 201

10.3.5  网络套接字 202

10.4  可靠数据传输 202

10.5  路由和转发 203

10.5.1  路由器 203

10.5.2  路由协议 204

10.5.3  IP协议 204

10.6  局域网 205

10.6.1  局域网的发展 205

10.6.2  局域网的分类 206

10.6.3  局域网拓扑结构 206

10.6.4  以太网 207

10.6.5  介质访问控制 208

10.7  资源分配 208

10.7.1  资源分配的需求 209

10.7.2  资源分配的分类 209

10.7.3  拥塞控制与处理 209

10.8  移动性 210

10.9  社交网络 211

10.10  区块链 212

10.11  5G/6G网络 213

本章小结 214

习题 214

第11章  系统基础 217

11.1  计算范式 217

11.1.1  计算范式概述 217

11.1.2  流水线技术 218

11.2  跨层通信 219

11.3  状态机 220

11.4  并行性 221

11.5  评估技术 222

11.5.1  性能指标 222

11.5.2  性能分析 223

11.6  资源分配与调度技术 224

11.7  虚拟化 225

11.7.1  虚拟化技术 225

11.7.2  虚拟机的优势 226

11.8  冗余下的可靠性 227

本章小结 227

习题 228

第12章  并行和分布式计算 229

12.1  并行基础 229

12.1.1  并行处理的应用 229

12.1.2  并行处理基本策略 229

12.1.3  并行软件 230

12.1.4  并行计算机的发展 231

12.2  并行分解 231

12.3  并行算法 232

12.4  通信和协同 233

12.5  并行体系结构 234

12.6  并行性能 234

12.7  分布式系统 235

12.8  云计算 235

12.9  语义学和形式化模型 235

本章小结 236

习题 236

第13章  信息保障与安全 238

13.1  信息安全基本概念 238

13.1.1  信息保障与安全的历史 238

13.1.2  CIA三元组 238

13.1.3  信息安全保障面临的威胁

 和攻击 239

13.1.4  身份验证、授权与访问

 控制 241

13.1.5  责任披露 242

13.2  安全策略和管理 242

13.3  网络安全 243

13.3.1  网络安全的概念 243

13.3.2  网络安全面临的威胁

 和攻击 244

13.3.3  网络安全防护策略 245

13.4  密码学 246

13.4.1  密码学的发展过程 246

13.4.2  密码体制的分类 248

13.4.3  密码协议 248

13.5  Web安全 250

13.6  平台安全 251

13.7  数字取证 252

本章小结 254

习题 254

第14章  离散结构 257

14.1  集合、关系与函数 257

14.1.1  集合 257

14.1.2  关系 258

14.1.3  函数 258

14.2  基础逻辑 258

14.2.1  命题逻辑 258

14.2.2  谓词逻辑 259

14.2.3  真值表和范式 260

14.3  证明方法 261

14.3.1  证明的基本概念 261

14.3.2  基本证明的方法 262

14.3.3  良序关系 262

14.4  计数基础 262

14.4.1  计数论及其应用 262

14.4.2  鸽巢原理 263

14.4.3  排列与组合 263

14.4.4  求解递推关系 263

14.4.5  模运算基础 264

14.5  图和树 265

14.6  离散概率 266

本章小结 267

习题 268

第15章  计算科学 270

15.1  建模与仿真 270

15.1.1  建模与仿真的概念 270

15.1.2  建模与仿真的评价指标 271

15.1.3  仿真技术和仿真工具 272

15.1.4  仿真过程 272

15.1.5  建立模型 272

15.2  处理 273

15.3  数值分析 274

15.3.1  数值分析中的误差 274

15.3.2  函数逼近 275

15.3.3  数值积分与微分 275

15.3.4  微分方程 276

15.4  数字图书馆 276

本章小结 277

习题 277

第16章  图形学与可视化 278

16.1  图形学的基本概念 278

16.1.1  计算机图形信息的处理 278

16.1.2  计算机图形学的起源

 和发展 279

16.1.3  计算机图形学的主要研究

 内容 279

16.1.4  计算机图形学的应用 280

16.1.5  计算机图形的标准化 281

16.2  图形系统 283

16.3  基本绘制 284

16.4  几何建模 286

16.5  高级绘制 288

16.6  计算机动画 289

16.7  可视化 291

本章小结 292

习题 292

第17章  人机交互 294

17.1  人机交互技术基础 294

17.2  人机交互模型 295

17.3  人机系统交互界面的构架 296

17.4  人机界面的设计 299

17.5  数据交互 299

17.6  语音交互 300

17.7  图像交互 301

17.8  行为交互 301

17.9  4D打印 302

17.10  人机交互的发展 302

本章小结 304

习题 304

第18章  智能系统 306

18.1  人工智能系统 306

18.1.1  人工智能 306

18.1.2  智能行为 308

18.1.3  代理的本质 309

18.2  知识表达及推理方法 309

18.2.1  知识与知识表示概述 309

18.2.2  经典推理技术 310

18.2.3  高级知识推理方法 312

18.3  搜索技术 314

18.3.1  问题空间与状态空间 314

18.3.2  基本搜索策略 315

18.3.3  高级搜索方法 316

18.4  自然语言处理 317

18.4.1  自然语言的发展 317

18.4.2  句法和语义的分析 319

18.4.3  自然语言处理技术 320

18.5  机器学习方法 321

18.5.1  机器学习概述 321

18.5.2  机器学习的方法与任务 322

18.5.3  简单统计学习 324

18.6  机器人学 325

18.6.1  机器人学概述 325

18.6.2  智能机器人的主要研究

 领域 327

18.7  人工智能的应用 328

本章小结 329

习题 329

第19章  社会问题与专业实践 331

19.1  社会环境 331

19.2  分析工具 332

19.3  职业道德 333

19.4  知识产权 336

19.5  隐私和公民自由 338

19.6  专业交流 339

19.7  可持续性 340

19.8  计算经济性 341

19.9  安全政策、法律和计算机犯罪 341

本章小结 343

习题 343

参考文献 346

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

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