計算機科學概論

前言

計算機科學是一個充滿挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇的年輕學科，而計算機科學概論課程則是這門學科的重要基礎。隨著計算機在各行各業(yè)的廣泛應用，很多非計算機專業(yè)的課程設置中也把計算機科學概論課程列為公共基礎課之一。既然是基礎課的教材，那么本書所設定的讀者可以既不具有計算機應用技術，也沒有太多的計算機知識。即使是一個對計算機一無所知的人，也能通過學習本書而獲取大量的計算機科學的基本知識。如果讀者已有一定的計算機應用經(jīng)驗，那就更好，能在本書中發(fā)現(xiàn)很多有用的理論知識，提高自己的專業(yè)水平。作為IT專業(yè)基礎課教材，本書力求做到：知識體系完整，覆蓋面廣，內容翔實，深入淺出。最重要的一點，本書與國際IT教材接軌，符合ACM的CC2004課程體系。本書在吸收國內同類課程教學改革經(jīng)驗的基礎上，參考了ACM推薦的CSO、Csl、CS2課程設計，使其從廣度上覆蓋了計算機科學的主要領域。本書的結構本書是為計算機概論／導論課程編寫的。該課程將為計算機及其相關專業(yè)的本科生勾畫出計算機科學體系的框架，為有志于IT行業(yè)的學生奠定計算機科學知識的基礎，鋪設進一步深入專業(yè)理論學習的橋梁。本書強調概念而不是數(shù)學模型和技術細節(jié)。全書通過大量的圖片、圖表和演示增強讀者對閱讀的理解和知識的掌握；通過范例講解概念和相關的模型；通過關鍵字索引、小結和練習幫助讀者鞏固學習效果。本書共11章，各章的主要內容如下。第0章緒論本章從整體上介紹計算機科學的概念和內涵。簡要討論計算機的發(fā)展歷史，并分析計算機對現(xiàn)代社會的影響。第1章數(shù)據(jù)的表示與編碼數(shù)據(jù)是計算機處理的基本元素，本章介紹數(shù)據(jù)的表示和運算，以及不同數(shù)據(jù)類型的編碼和存儲。第2章計算機系統(tǒng)結構本章重點介紹計算機系統(tǒng)結構。首先從系統(tǒng)的角度介紹了計算機系統(tǒng)的層次結構，然后從體系結構的角度分析了系統(tǒng)硬件的結構并重點介紹處理器結構，最后介紹計算機軟件系統(tǒng)的結構。第3章計算機硬件組成本章介紹計算機硬件系統(tǒng)組成，講述計算機主要硬件組成部分的原理、結構、實現(xiàn)和發(fā)展趨勢，并介紹當前主流計算機的常用硬件。第4章操作系統(tǒng)本章介紹計算機的操作系統(tǒng)，并闡述操作系統(tǒng)的功能作用、基本組成和運行原理。

內容概要

本書作者在研究CC 2004課程體系的基礎上，結合多年科研和教學的經(jīng)驗編排各章內容。全書系統(tǒng)介紹了計算機科學與技術的基本概念、方法和技術，內容涉及數(shù)據(jù)的表示與編碼、計算機系統(tǒng)結構、計算機硬件組成、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結構與算法、程序設計語言、數(shù)據(jù)庫與文件系統(tǒng)、軟件工程、計算機網(wǎng)絡和計算機信息系統(tǒng)安全。全書通過大量的圖片、圖表和演示增強讀者對閱讀的理解和知識的掌握，通過范例講解概念和相關的模型，通過關鍵字索引、小結和練習幫助讀者鞏固自己的學習效果?！　”緯勺鳛榇髮W本科“計算機基礎”課程教材，也可供自學人員參考使用。

作者簡介

劉藝，副教授，中國計算機學會高級會員，知名計算機專業(yè)作家。長期從事計算機課程的教學和教材編寫工作。曾獲全軍軟件比賽一等獎，主持的科研項目獲全軍科技進步獎。著有《Delphi面向對象編程思想》等10部有影響的計算機專著，主編“計算機大學教程系列教材”5部，其中《Java程序設計大學教程》被評為普通高等院?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材。翻譯《計算機科學概論》、《計算機科學導論》等國外著名大學計算機教材6部。另外還編著有《計算機英語》、《新編計算機英語》等暢銷教材3部。

書籍目錄

第0章　緒論　　0.1　什么是計算機科學　　　0.1.1　計算機科學的提出　　0.1.2　計算機科學的領域　　　0.1.3　計算機與計算機模型　　0.1.4　計算機科學中的經(jīng)典問題　　0.2　計算機的歷史　　　0.2.1　計算機前傳　　　0.2.2　現(xiàn)代計算機時代　　　0.2.3　計算機的未來　　0.3　我國計算機的發(fā)展　　0.4　計算機與社會問題　　　0.4.1　依賴與控制　　　0.4.2　對生活方式影響　　　0.4.3　計算機倫理　　　0.4.4　計算機犯罪　小結　　　習題　第1章　數(shù)據(jù)的表示與編碼　　1.1　數(shù)和數(shù)制　　　1.1.1　數(shù)字系統(tǒng)　　　1.1.2　計數(shù)與進制　　　1.1.3　二進制和位　　　1.1.4　八進制和十六進制　　　1.1.5　不同進制數(shù)的相互轉換　　1.2　數(shù)值的表示與運算　　　1.2.1　整數(shù)的表示　　　1.2.2　實數(shù)的表示　　　1.2.3　位的算術運算　　1.3　非數(shù)值信息的編碼　　　1.3.1　字符的編碼——ASCII　　　1.3.2　漢字的編碼　　　1.3.3　Unicode碼　　　1.3.4　靜態(tài)圖像的編碼　　　1.3.5　動態(tài)數(shù)據(jù)的編碼　　小結　　習題　第2章　計算機系統(tǒng)結構　　2.1　計算機系統(tǒng)的多級層次結構　　2.2　體系結構的基本概念　　　2.2.1　計算機體系結構　　　2.2.2　計算機組成　　　2.2.3　計算機實現(xiàn)　　2.3　馮·諾依曼結構和哈佛結構　　　2.3.1　馮·諾依曼理論　　　2.3.2　馮·諾依曼體系結構　　　2.3.3　馮·諾依曼結構的演變　　　2.3.4　哈佛結構　　2.4　處理器體系結構　　　2.4.1　指令系統(tǒng)　　　2.4.2　CISC結構　　　2.4.3　RISC結構　　　2.4.4　流水線技術　　　2.4.5　并行處理結構　　2.5　計算機軟件系統(tǒng)　　小結　　習題　第3章　計算機硬件組成　　3.1　計算機硬件系統(tǒng)組成　　3.2　處理器　　　3.2.1　運算器　　　3.2.2　控制器　　　3.2.3　摩爾定律與處理器的發(fā)展　　3.3　存儲器　　　3.3.1　計算機的多級存儲系統(tǒng)　　　3.3.2　主存儲器和高速緩存　　　3.3.3　輔助存儲器　　3.4　輸入/輸出設備　　　3.4.1　I/O設備的分類　　　3.4.2　常見輸入設備　　　3.4.3　常見輸出設備　　3.5　總線與接口　　　3.5.1　總線的分類　　　3.5.2　系統(tǒng)總線　　　3.5.3　I/O總線　　小結　　習題　第4章　操作系統(tǒng)　　4.1　操作系統(tǒng)概述　　　4.1.1　操作系統(tǒng)的基本概念　　　4.1.2　操作系統(tǒng)的功能作用　　　4.1.3　操作系統(tǒng)的組成　　　4.1.4　操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類　　4.2　操作系統(tǒng)的運行　　　4.2.1　處理器管理與進程調度　　　4.2.2　存儲管理　　　4.2.3　文件系統(tǒng)　　　4.2.4　設備管理　　4.3　典型操作系統(tǒng)　　　4.3.1　Windows系列　　　4.3.2　UNIX　　　4.3.3　自由軟件和Linux操作系統(tǒng)　　小結　　習題　第5章　數(shù)據(jù)結構與算法　　5.1　概述　　　5.1.1　數(shù)據(jù)結構　　　5.1.2　算法　　5.2　線性結構　　　5.2.1　線性表　　　5.2.2　棧和隊列　　　5.2.3　串　　　5.2.4　數(shù)組　　5.3　非線性結構　　　5.3.1　樹　　　5.3.2　圖　　5.4　基本算法　　　5.4.1　排序　　　5.4.2　查找　　5.5　遞歸　　小結　　習題　第6章　程序設計語言　　6.1　計算機語言的發(fā)展　　　6.1.1　自然語言與形式語言　　　6.1.2　機器語言與匯編語言　　　6.1.3　高級語言　　6.2　程序設計語言的幾種范型　　6.3　程序設計語言的語法元素和功能劃分　　6.4　程序的生成和運行　　　6.4.1　編譯和解釋　　　6.4.2　程序設計環(huán)境　　小結　習題　第7章　數(shù)據(jù)庫與文件系統(tǒng)　　7.1　數(shù)據(jù)庫的基本概念　　　7.1.1　什么是數(shù)據(jù)庫　　　7.1.2　數(shù)據(jù)模型　　　7.1.3　數(shù)據(jù)字典　　7.2　關系數(shù)據(jù)庫及其運算　　　7.2.1　關系模型　　　7.2.2　結構化查詢語言　　7.3　文件系統(tǒng)　　　7.3.1　文件的基本概念　　　7.3.2　文件結構及存取方式　　　7.3.3　順序文件　　　7.3.4　索引文件　　　7.3.5　散列文件　　　7.3.6　二進制文件和文本文件　　小結　習題　第8章　軟件工程　　8.1　軟件與軟件工程　　　8.1.1　什么是軟件　　　8.1.2　軟件工程　　8.2　軟件開發(fā)過程　　　8.2.1　軟件生存周期　　　8.2.2　軟件過程模型　　　8.2.3　需求分析　　8.3　軟件工程的方法　　　8.3.1　結構化方法　　　8.3.2　面向對象的方法　　8.4　軟件質量管理　　　8.4.1　軟件質量的含義　　　8.4.2　軟件質量的評價　　　8.4.3　如何保證軟件質量　　　8.4.4　軟件評審　　　8.4.5　軟件測試　　8.5　軟件項目管理　　　8.5.1　組織計劃　　　8.5.2　資源管理　　　8.5.3　文檔管理　　　8.5.4　項目管理過程　　小結　　習題　第9章　計算機網(wǎng)絡　　9.1　什么是計算機網(wǎng)絡　　　9.1.1　計算機網(wǎng)絡的歷史　　　9.1.2　計算機網(wǎng)絡的定義　　　9.1.3　計算機網(wǎng)絡的功能　　　9.1.4　計算機網(wǎng)絡的分類　　　9.1.5　以太網(wǎng)　　9.2　計算機網(wǎng)絡體系結構　　　9.2.1　概述　　　9.2.2　OSI/RM　　　9.2.3　TCP/IP模型　　9.3　組建網(wǎng)絡　　　9.3.1　計算機網(wǎng)絡拓撲　　　9.3.2　網(wǎng)絡的物理組成　　　9.3.3　連接網(wǎng)絡　　9.4　Internet及應用　　　9.4.1　Internet簡介　　　9.4.2　傳輸協(xié)議與地址　　　9.4.3　Internet應用　　　9.4.4　Internet發(fā)展新趨勢　　小結　　習題　第10章　計算機信息系統(tǒng)安全　　10.1　計算機信息系統(tǒng)安全概述　　　10.1.1　安全威脅　　　10.1.2　安全目標　　　10.1.3　安全服務與安全機制　　　10.1.4　安全策略　　10.2　數(shù)據(jù)加密　　　10.2.1　密碼學基礎　　　10.2.2　加密技術　　10.3　計算機病毒　　　10.3.1　計算機病毒概論　　　10.3.2　計算機病毒的作用機理　　　10.3.3　計算機病毒防治　　10.4　防火墻與入侵檢測　　　10.4.1　防火墻　　　10.4.2　入侵監(jiān)測技術　　小結　　習題

章節(jié)摘錄

插圖：第0章　緒論　本章從整體上介紹計算機科學的概念和內涵。簡要介紹計算機的發(fā)展歷史，并分析計算機對現(xiàn)代社會的影響。本章學習要求：理解計算機科學的發(fā)展及其含義；了解計算機科學涵蓋的內容；了解計算機的發(fā)展及現(xiàn)代計算機的分類；理解計算機與社會問題的聯(lián)系。計算機科學是現(xiàn)代電子計算機發(fā)明以后，隨著計算機技術的發(fā)展和應用的廣泛逐漸形成的一門新興學科。與傳統(tǒng)領域相比，它的發(fā)展非常迅速，其影響幾乎涉及我們社會的所有層面。

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