計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

由陸漢權(quán)主編的《計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)》是浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程建設(shè)成果。本書共10章，第1～3章重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)，數(shù)制、編碼和數(shù)字邏輯基礎(chǔ)，以及計(jì)算機(jī)的硬件組成。第4～6章介紹計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)、軟件、算法等，其中，算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心內(nèi)容。第7章介紹數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)知識(shí)。第8章介紹網(wǎng)絡(luò)，包括因特網(wǎng)的基本知識(shí)。第9章介紹有關(guān)計(jì)算機(jī)的一些高級(jí)主題，包括高性能計(jì)算、人工智能和計(jì)算理論。第10章討論有關(guān)信息社會(huì)的問(wèn)題，包括有關(guān)法律、版權(quán)、環(huán)境、健康、計(jì)算機(jī)安全、病毒、黑客等?！队?jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)》免費(fèi)提供電子課件。
本書適合作為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教材，也可以作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的導(dǎo)論課程教材。
高等學(xué)校本科各專業(yè)學(xué)生，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教材，也可以作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的導(dǎo)論課程教材。

書籍目錄

第1章
  1.1  計(jì)算機(jī)是什么
  1.2  數(shù)據(jù)處理機(jī)模型
    1.2.1  黑盒模型
    1.2.2  具有程序能力的數(shù)據(jù)處理機(jī)
  1.3  現(xiàn)代計(jì)算機(jī)模型
    1.3.1  計(jì)算機(jī)的五個(gè)組成部分
    1.3.2  程序存儲(chǔ)原理
  1.4  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
    1.4.1  硬件系統(tǒng)
    1.4.2  計(jì)算機(jī)軟件
    1.4.3  計(jì)算機(jī)是如何運(yùn)行的
  1.5  信息系統(tǒng)
  1.6  因特網(wǎng)和萬(wàn)維網(wǎng)
    1.6.1  因特網(wǎng)
    1.6.2  萬(wàn)維網(wǎng)
  1.7  計(jì)算機(jī)文化和計(jì)算思維
  本章小結(jié)
  習(xí)題1
第2章  數(shù)據(jù)表示及邏輯基礎(chǔ)
  2.1  概述
  2.2  數(shù)制
    2.2.1  常用數(shù)制
    2.2.2  二進(jìn)制數(shù)的基本運(yùn)算
  2.3  數(shù)制轉(zhuǎn)換
    2.3.1  二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換
    2.3.2  二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換
    2.3.3  十進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換
  2.4  計(jì)算機(jī)中的數(shù)
    2.4.1  原碼、反碼和補(bǔ)碼
    2.4.2  定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)
  2.5  編碼和文本
    2.5.1  位模式
    2.5.2  文本和文檔
    2.5.3  ASCⅡ碼
    2.5.4  Unicode編碼
    2.5.5  漢字編碼
  2.6  多媒體數(shù)據(jù)
    2.6.1  圖形和圖像
    2.6.2  音頻
    2.6.3  視頻
  2.7  邏輯運(yùn)算和門電路
    2.7.1  基本邏輯關(guān)系
    2.7.2  邏輯代數(shù)
    2.7.3  門電路
  2.8  邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
    2.8.1  加法器
    2.8.2  半加器
    2.8.3  全加器
    2.8.4  存儲(chǔ)單元電路
    2.8.5  集成電路
  本章小結(jié)
  習(xí)題2
第3章  計(jì)算機(jī)硬件
  3.1  概述
  3.2  處理器
    3.2.1  處理器芯片和結(jié)構(gòu)
    3.2.2  內(nèi)部總線
    3.2.3  處理器的性能指標(biāo)
    3.2.4  CISC和RISC
  3.3  存儲(chǔ)器
    3.3.1  存儲(chǔ)模式和存儲(chǔ)容量
    3.3.2  內(nèi)存
    3.3.3  磁盤
    3.3.4  光盤
    3.3.5  固態(tài)存儲(chǔ)器
    3.3.6  存儲(chǔ)器的主輔結(jié)構(gòu)
    3.3.7  PC機(jī)的存儲(chǔ)器
  3.4  輸入/輸出系統(tǒng)
    3.4.1  端口
    3.4.2  輸入設(shè)備
    3.4.3  輸出設(shè)備
    3.4.4  其他輸入/輸出設(shè)備
  3.5  系統(tǒng)連接和USB
    3.5.1  系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)
    3.5.2  USB
    3.5.3  接口和輸入/輸出方式
  本章小結(jié)
  習(xí)題3
第4章  操作系統(tǒng)
  4.1  操作系統(tǒng)的定義
  4.2  操作系統(tǒng)的類型
  4.3  常見(jiàn)的操作系統(tǒng)
    4.3.1  MS-DOS
    4.3.2  Windows
    4.3.3  UNIX/Linux
    4.3.4  MacOS
    4.3.5  移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)
  4.4  操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成
    4.4.1  操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
    4.4.2  操作系統(tǒng)的組成
    4.4.3  進(jìn)程管理
    4.4.4  存儲(chǔ)器管理
    4.4.5  設(shè)備管理
  4.5  Windows操作系統(tǒng)
    4.5.1  概述
    4.5.2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    4.5.3  系統(tǒng)管理
    4.5.4  啟動(dòng)和停機(jī)
  4.6  文件管理
    4.6.1  文件和文件系統(tǒng)
    4.6.2  給文件命名
    4.6.3  文件擴(kuò)展名和通配符
    4.6.4  常用的文件類型
    4.6.5  目錄結(jié)構(gòu)
    4.6.6  文件存取
    4.6.7  文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
    4.6.8  文件系統(tǒng)的安全
  本章小結(jié)
  習(xí)題4
第5章  算法基礎(chǔ)
  5.1  算法的概念
  5.2  算法的分類和特性
  5.3  算法的三種結(jié)構(gòu)
  5.4  算法的表示
    5.4.1  流程圖
    5.4.2  自然語(yǔ)言表達(dá)與原語(yǔ)表達(dá)
    5.4.3  偽代碼
  5.5  算法的發(fā)現(xiàn)
  5.6  算法舉例
    5.6.1  基本算法
    5.6.2  迭代
    5.6.3  遞歸
    5.6.4  排序
    5.6.5  查找
  5.7  算法的方法學(xué)
    5.7.1  貪心法
    5.7.2  分治法
    5.7.3  動(dòng)態(tài)規(guī)劃
    5.7.4  回溯法
  5.8  數(shù)據(jù)表達(dá)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
  本章小結(jié)
  習(xí)題5
第6章  語(yǔ)言、程序和軟件
  6.1  概述
  6.2  程序和指令
    6.2.1  程序：按步驟執(zhí)行
    6.2.2  指令和指令系統(tǒng)
  6.3  程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言
    6.3.1  機(jī)器語(yǔ)言和指令
    6.3.2  匯編語(yǔ)言
    6.3.3  面向過(guò)程的高級(jí)語(yǔ)言
    6.3.4  面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言
    6.3.5  其他語(yǔ)言
  6.4  程序的程序：翻譯系統(tǒng)
  6.5  高級(jí)語(yǔ)言的概念
    6.5.1  常量、變量和數(shù)據(jù)類型
    6.5.2  構(gòu)造數(shù)據(jù)類型
    6.5.3  基本語(yǔ)句
    6.5.4  分支語(yǔ)句
    6.5.5  循環(huán)語(yǔ)句
    6.5.6  函數(shù)和方法
  6.6  怎樣編寫程序
    6.6.1  理解問(wèn)題：程序說(shuō)明
    6.6.2  程序設(shè)計(jì)
    6.6.3  編寫程序代碼
    6.6.4  尋找錯(cuò)誤：程序測(cè)試
    6.6.5  編寫程序文檔
    6.6.6  運(yùn)行與維護(hù)
  6.7  軟件工程簡(jiǎn)介
    6.7.1  什么是軟件開(kāi)發(fā)
    6.7.2  軟件生命周期
    6.7.3  軟件開(kāi)發(fā)模型
    6.7.4  開(kāi)發(fā)軟件的過(guò)程
    6.7.5  軟件項(xiàng)目管理
    6.7.6  職業(yè)：軟件工程師
  本章小結(jié)
  習(xí)題6
第7章  數(shù)據(jù)庫(kù)
  7.1  概述
    7.1.1  什么是數(shù)據(jù)庫(kù)
    7.1.2  為什么要使用數(shù)據(jù)庫(kù)
    7.1.3  什么是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)
  7.2  數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)
    7.2.1  軟件和數(shù)據(jù)的結(jié)合
    7.2.2  數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品
    7.2.3  各種用戶數(shù)據(jù)庫(kù)
  7.3  數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)模型
    7.3.1  數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)體系結(jié)構(gòu)
    7.3.2  數(shù)據(jù)庫(kù)模型
    7.3.3  關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)
  7.4  SQL語(yǔ)言
    7.4.1  什么是SQL語(yǔ)言
    7.4.2  SQL語(yǔ)言的特點(diǎn)
    7.4.3  一個(gè)使用SQL語(yǔ)言的例子
  7.5  數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)
    7.5.1  面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)
    7.5.2  分布式數(shù)據(jù)庫(kù)
    7.5.3  決策支持和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)
    7.5.4  數(shù)據(jù)挖掘
    7.5.5  自然語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)
  7.6  構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)
  本章小結(jié)
  習(xí)題7
第8章  網(wǎng)絡(luò)
  8.1  概述
    8.1.1  數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬
    8.1.2  網(wǎng)線
    8.1.3  無(wú)線傳輸
  8.2  網(wǎng)絡(luò)的類型
    8.2.1  局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    8.2.2  城域網(wǎng)
    8.2.3  廣域網(wǎng)
    8.2.4  無(wú)線網(wǎng)
  8.3  組建網(wǎng)絡(luò)：設(shè)備、模型和協(xié)議
    8.3.1  網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
    8.3.2  網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
    8.3.3  OSI模型
    8.3.4  局域網(wǎng)協(xié)議和組網(wǎng)技術(shù)
    8.3.5  虛擬專網(wǎng)
    8.3.6  網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和操作系統(tǒng)
    8.3.7  網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序
  8.4  網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)：因特網(wǎng)
    8.4.1  因特網(wǎng)的歷史
    8.4.2  因特網(wǎng)的核心：TCP/IP協(xié)議
    8.4.3  內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)：Intranet
    8.4.4  IP地址和域名
    8.4.5  子網(wǎng)、代理服務(wù)器和NAT
    8.4.6  網(wǎng)絡(luò)命令
    8.4.7  接入因特網(wǎng)
  8.5  因特網(wǎng)的資源
    8.5.1  Web和網(wǎng)站
    8.5.2  電子郵件和新聞組
    8.5.3  文件傳輸：FTP
    8.5.4  Telnet與BBS
    8.5.5  博客和微博
    8.5.6  即時(shí)通信
    8.5.7  搜索引擎
  8.6  發(fā)展中的因特網(wǎng)
    8.6.1  Web2.0和Web3.0
    8.6.2  GPS和智能手機(jī)
    8.6.3  電子貨幣和電子商務(wù)
    8.6.4  Internet2
    8.6.5  無(wú)限的因特網(wǎng)
  本章小結(jié)
  習(xí)題8
第9章  高級(jí)主題
  9.1  高性能計(jì)算
    9.1.1  并行計(jì)算
    9.1.2  分布式計(jì)算
    9.1.3  集群計(jì)算
    9.1.4  云計(jì)算
  9.2  人工智能
    9.2.1  圖靈測(cè)試
    9.2.2  推理：知識(shí)表達(dá)
    9.2.3  專家系統(tǒng)
    9.2.4  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
    9.2.5  機(jī)器人
    9.2.6  自然語(yǔ)言處理
    9.2.7  有關(guān)人工智能的幾個(gè)問(wèn)題
  9.3  虛擬現(xiàn)實(shí)
  9.4  可計(jì)算理論
    9.4.1  可計(jì)算函數(shù)
    9.4.2  哥德?tīng)枖?shù)
    9.4.3  阿克曼函數(shù)
  9.5  自動(dòng)機(jī)理論
    9.5.1  有限自動(dòng)機(jī)
    9.5.2  圖靈機(jī)
    9.5.3  細(xì)胞自動(dòng)機(jī)
  9.6  停機(jī)問(wèn)題
  9.7  計(jì)算復(fù)雜性
    9.7.1  復(fù)雜性的度量
    9.7.2  P問(wèn)題和NP問(wèn)題
  本章小結(jié)
  習(xí)題9
第10章  信息社會(huì)
  10.1  社會(huì)影響
    10.1.1  概述
    10.1.2  社會(huì)問(wèn)題
    10.1.3  計(jì)算機(jī)犯罪與法律
    10.1.4  隱私保護(hù)
  10.2  軟件版權(quán)和自由軟件
    10.2.1  軟件版權(quán)及其保護(hù)
    10.2.2  自由軟件
    10.2.3  共享軟件
  10.3  計(jì)算機(jī)與環(huán)境
  10.4  計(jì)算機(jī)與人類健康
  10.5  計(jì)算機(jī)與安全
    10.5.1  計(jì)算機(jī)安全工程
    10.5.2  計(jì)算機(jī)病毒
    10.5.3  反病毒軟件的機(jī)制
    10.5.4  黑客和防火墻
  本章小結(jié)
  習(xí)題10
附錄A  ASCⅡ碼表
附錄B  常用術(shù)語(yǔ)英漢對(duì)照表
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：2.軟件的進(jìn)化軟件也是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步而“進(jìn)化”的，計(jì)算機(jī)從完全由專業(yè)人員操縱到今天的普及應(yīng)用，在很大程度上應(yīng)歸功于軟件。第一代計(jì)算機(jī)使用的是二進(jìn)制代碼語(yǔ)言編寫的程序，它是內(nèi)置在機(jī)器內(nèi)部、被計(jì)算機(jī)處理器直接執(zhí)行的指令代碼。這一時(shí)期并沒(méi)有“軟件”概念，只有“編程”（Programming）概念。當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，處理數(shù)值數(shù)據(jù)，程序員需要非常熟悉機(jī)器指令代碼。這個(gè)時(shí)代的程序員多為數(shù)學(xué)家和計(jì)算機(jī)專業(yè)工程師。機(jī)器碼編程不但設(shè)計(jì)和編碼工作繁雜、費(fèi)時(shí)，而且極易出錯(cuò)。后來(lái)開(kāi)始使用符號(hào)化的匯編語(yǔ)言，它使用英文縮寫表示機(jī)器代碼。匯編語(yǔ)言仍然和機(jī)器相關(guān)，而且最初還需要人工翻譯成機(jī)器代碼，這個(gè)翻譯工作也被發(fā)展為用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，編寫這類語(yǔ)言翻譯程序的程序員就是最早的“系統(tǒng)程序員”。到了20世紀(jì)50年代后期的第二代計(jì)算機(jī)時(shí)期，計(jì)算機(jī)的硬件功能變得強(qiáng)大，對(duì)程序的要求自然隨之提高。這一時(shí)期，類似于英文表達(dá)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言被開(kāi)發(fā)出來(lái)，稱為計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言。當(dāng)時(shí)典型的高級(jí)語(yǔ)言有兩個(gè)：FORTRAN語(yǔ)言和ICOBOL語(yǔ)言。第二代計(jì)算機(jī)時(shí)期，系統(tǒng)程序員仍然致力于計(jì)算機(jī)語(yǔ)言工具，而使用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的程序員被稱為“應(yīng)用程序員”。隨著語(yǔ)言系統(tǒng)功能的不斷強(qiáng)大，程序開(kāi)發(fā)開(kāi)始逐步脫離硬件的限制。這個(gè)時(shí)期的另一個(gè)重要的變化是，計(jì)算機(jī)業(yè)界巨頭IBM公司放棄了軟件隨硬件捆綁的政策，使得應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)步入快速發(fā)展軌道，有更多的軟件公司進(jìn)入計(jì)算機(jī)市場(chǎng)。而在這之前，軟件的開(kāi)發(fā)一直被硬件供應(yīng)商獨(dú)占。20世紀(jì)60年代中期到70年代初，也就是第三代計(jì)算機(jī)時(shí)期，出現(xiàn)了操作系統(tǒng)。最初是因?yàn)檩斎霑r(shí)只有輸入設(shè)備工作，其他設(shè)備需要等待；處理數(shù)據(jù)時(shí)，輸入／輸出設(shè)備也都處于等待狀態(tài)，硬件資源利用率很低，而那時(shí)的硬件是極為昂貴的。為此需要對(duì)計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行調(diào)度，提升系統(tǒng)硬件的利用率，例如計(jì)算機(jī)調(diào)度運(yùn)行多個(gè)程序以減少等待時(shí)間等。完成這個(gè)調(diào)度的程序就是“操作系統(tǒng)”。

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《計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)(雙色)》是21世紀(jì)大學(xué)計(jì)算機(jī)規(guī)劃教材。

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