計(jì)算機(jī)學(xué)科概論（第3版）

第一部分認(rèn)識(shí)篇
第1章認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)3
【情景問題】無處不在的計(jì)算機(jī)3
1.1計(jì)算機(jī)的史前史——計(jì)算工具的發(fā)展簡史3
1.1.1手動(dòng)式計(jì)算工具4
1.1.2機(jī)械式計(jì)算工具5
1.1.3機(jī)電式計(jì)算機(jī)7
1.1.4電子計(jì)算機(jī)8
1.2計(jì)算機(jī)的歷史和未來9
1.2.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史9
1.2.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢12
1.3什么是計(jì)算機(jī)14
1.3.1馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)14
1.3.2計(jì)算機(jī)的工作原理15
1.3.3計(jì)算機(jī)的分類和特點(diǎn)16
1.4什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)19
1.4.1系統(tǒng)科學(xué)與分層方法19
1.4.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)20
閱讀材料——中國計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史22
習(xí)題122

第2章認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)學(xué)科25
【情景問題】“計(jì)算作為一門學(xué)科”的存在性證明25
2.1什么是計(jì)算機(jī)學(xué)科26
2.1.1計(jì)算機(jī)學(xué)科的定義26
2.1.2計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識(shí)體系26
2.1.3計(jì)算機(jī)學(xué)科的基本能力28
2.1.4計(jì)算機(jī)學(xué)科的勝任力30
2.2計(jì)算機(jī)學(xué)科的根本問題31
2.2.1圖靈對(duì)計(jì)算本質(zhì)的揭示31
2.2.2可計(jì)算問題與不可計(jì)算問題33
2.2.3易解問題與難解問題34
2.2.4NP問題與NP完全問題35
2.3計(jì)算機(jī)學(xué)科的科學(xué)問題36
2.3.1計(jì)算的平臺(tái)與環(huán)境問題36
2.3.2計(jì)算過程的能行操作與效率問題38
2.3.3計(jì)算的正確性問題40
閱讀材料——計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念41
習(xí)題243

計(jì)算機(jī)學(xué)科概論（第3版）
目錄

第二部分系統(tǒng)篇
第3章計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)47
【情景問題】模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)47
3.1數(shù)理邏輯基礎(chǔ)47
3.1.1數(shù)理邏輯的起源和發(fā)展47
3.1.2命題代數(shù)與邏輯代數(shù)48
3.2二進(jìn)制50
3.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制50
3.2.2二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換51
3.3數(shù)字化原理——信息的編碼53
3.3.1整數(shù)的編碼53
3.3.2浮點(diǎn)數(shù)的編碼54
3.3.3字符的編碼55
3.3.4漢字的編碼57
3.3.5聲音的編碼57
3.3.6圖形和圖像的編碼58
3.3.7指令的編碼59
3.4邏輯電路60
3.4.1門60
3.4.2組合電路61
3.4.3時(shí)序電路63
3.4.4集成電路63
3.5計(jì)算機(jī)部件64
3.5.1存儲(chǔ)器64
3.5.2中央處理器CPU67
3.5.3輸入/輸出設(shè)備70
閱讀材料——著名計(jì)算機(jī)獎(jiǎng)項(xiàng)72
習(xí)題373

第4章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)77
【情景問題】七橋問題77
4.1問題求解與程序設(shè)計(jì)78
4.1.1程序設(shè)計(jì)的一般過程78
4.1.2程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵78
4.2數(shù)據(jù)表示——數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)79
4.2.1基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)79
4.2.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)表示81
4.3程序的靈魂——算法82
4.3.1算法的重要性82
4.3.2算法的描述方法83
4.3.3算法分析84
4.4程序設(shè)計(jì)語言85
4.4.1程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展85
4.4.2程序設(shè)計(jì)語言的基本要素87
4.4.3程序設(shè)計(jì)的環(huán)境88
4.5翻譯程序89
4.5.1翻譯程序的工作方式89
4.5.2編譯程序的基本過程90
閱讀材料——幾種經(jīng)典的高級(jí)語言91
習(xí)題492

第5章操作系統(tǒng)94
【情景問題】操作系統(tǒng)為我們做了什么94
5.1什么是操作系統(tǒng)95
5.1.1操作系統(tǒng)的定義95
5.1.2操作系統(tǒng)的用戶界面96
5.1.3操作系統(tǒng)的分類97
5.2操作系統(tǒng)的工作方式98
5.2.1操作系統(tǒng)的啟動(dòng)98
5.2.2操作系統(tǒng)的中斷類型99
5.3操作系統(tǒng)的基本功能100
5.3.1處理器管理100
5.3.2存儲(chǔ)管理102
5.3.3設(shè)備管理103
5.3.4文件管理104
閱讀材料——幾種常用的操作系統(tǒng)105
習(xí)題5106

第6章應(yīng)用軟件108
【情景問題】“著名”軟件錯(cuò)誤108
6.1人機(jī)交互109
6.1.1人機(jī)交互的定義109
6.1.2人機(jī)交互界面110
6.1.3人機(jī)交互的發(fā)展趨勢112
6.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)113
6.2.1數(shù)據(jù)庫113
6.2.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)114
6.2.3結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL115
6.2.4建立數(shù)據(jù)庫115
6.2.5操作數(shù)據(jù)庫118
6.2.6數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制119
6.3軟件工程120
6.3.1軟件危機(jī)120
6.3.2軟件工程的定義121
6.3.3軟件工程的基本原理122
6.3.4軟件過程123
6.3.5軟件質(zhì)量125
6.3.6軟件測試126
閱讀材料——軟件、硬件和人件127
習(xí)題6127

第7章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全130
【情景問題】網(wǎng)絡(luò)帶來的變化130
7.1計(jì)算機(jī)通信130
7.1.1計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)模型131
7.1.2信息的編碼132
7.1.3數(shù)據(jù)交換134
7.1.4尋址135
7.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)137
7.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)137
7.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成138
7.2.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)140
7.2.4TCP/IP協(xié)議141
7.3信息安全142
7.3.1常見的信息安全問題142
7.3.2信息加密144
7.3.3數(shù)字認(rèn)證145
7.3.4網(wǎng)絡(luò)檢測與防范146
閱讀材料——我國因特網(wǎng)的起源和發(fā)展148
習(xí)題7149

第8章新技術(shù)專題151
【情景問題】人與計(jì)算機(jī)的能力對(duì)比151
8.1人工智能151
8.1.1什么是人工智能152
8.1.2人工智能的研究領(lǐng)域153
8.1.3機(jī)器學(xué)習(xí)156
8.1.4深度學(xué)習(xí)158
8.2大數(shù)據(jù)159
8.2.1什么是大數(shù)據(jù)159
8.2.2大數(shù)據(jù)的處理流程160
8.2.3大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)161
8.3云計(jì)算162
8.3.1什么是云計(jì)算162
8.3.2云計(jì)算的服務(wù)類型163
8.3.3云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)164
8.4物聯(lián)網(wǎng)165
8.4.1什么是物聯(lián)網(wǎng)165
8.4.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)166
8.4.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)167
閱讀材料——人機(jī)共生167
習(xí)題8168
第三部分工程篇
第9章工程思維173
【情景問題】聞名世界的港珠澳大橋173
9.1什么是工程174
9.1.1工程的概念174
9.1.2科學(xué)、技術(shù)與工程175
9.1.3信息化工程176
9.2工程與社會(huì)177
9.2.1工程文化與人文價(jià)值178
9.2.2工程產(chǎn)品與公眾認(rèn)知179
9.2.3環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展179
9.3工程管理181
9.3.1工程理念181
9.3.2工程設(shè)計(jì)182
9.3.3工程進(jìn)度183
9.3.4工程成本184
9.4工程素養(yǎng)185
9.4.1個(gè)人與團(tuán)隊(duì)186
9.4.2溝通與表達(dá)187
9.4.3工程創(chuàng)新188
9.4.4終身學(xué)習(xí)189
閱讀材料——我國高等工程教育的發(fā)展歷程190
習(xí)題9192

第10章工程倫理與職業(yè)道德194
【情景問題】誰來為軟件錯(cuò)誤負(fù)責(zé)194
10.1專業(yè)崗位194
10.1.1信息時(shí)代對(duì)計(jì)算機(jī)人才的需求195
10.1.2計(jì)算機(jī)類專業(yè)的相關(guān)職位196
10.2工程倫理197
10.2.1道德、倫理與法律197
10.2.2工程倫理的基本問題198
10.2.3計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工程倫理199
10.2.4處理工程倫理問題的基本原則199
10.3職業(yè)道德200
10.3.1社會(huì)主義職業(yè)道德200
10.3.2軟件工程師的道德規(guī)范201
10.4計(jì)算機(jī)法律法規(guī)202
10.4.1新的法律問題202
10.4.2軟件知識(shí)產(chǎn)權(quán)202
10.4.3與計(jì)算機(jī)相關(guān)的法律法規(guī)204
閱讀材料——被算法支配的世界205
習(xí)題10206

參考文獻(xiàn)208