本书从实用的角度出发，根据教育部高教司主持评审的《中国计算机科学与技术学科教程2002》组织编写，并参照美国ACM和IEEE Computing Curricula 2001教程，对计算机科学与技术学科进行系统化和科学化的阐述。本书详细介绍了计算机的基础知识、计算机体系结构、操作系统、网络计算、程序设计与算法分析、信息系统、软件工程、图形学和可视化计算、智能系统、离散结构等专业知识点以及与信息技术有关的社会人文等知识。每章均配有习题，以指导读者深入的学习。 本书既可作为高等学校计算机专业课程的教材，也可作为通信、电子信息、自动化等相关专业的计算机教材。

目 录

第1章 概述 1
1.1 计算机的产生和发展阶段 1
1.1.1 计算机产生的史前史 1
1.1.2 计算机的产生 5
1.1.3 计算机的发展阶段 7
1.2 计算机系统 8
1.2.1 计算机的硬件系统 8
1.2.2 计算机的软件系统 10
1.2.3 计算机的特点 11
1.2.4 计算机系统主要技术指标 11
1.2.5 计算机的分类 12
1.2.6 计算机的基本运作方式 13
1.3 计算机的应用领域和发展趋势 13
1.3.1 计算机的应用领域 13
1.3.2 计算机的发展趋势 15
1.4 计算学科概述 16
1.4.1 计算学科的定义 16
1.4.2 计算学科的本质 16
1.4.3 计算学科的三个过程 17
1.4.4 计算学科新的应用领域 18
1.5 计算机科学与技术学科的知识体系 21
1.5.1 计算机科学与技术学科的形成 与发展 21
1.5.2 计算机科学与技术学科的 定义 21
1.5.3 计算机科学与技术学科的根本 问题及研究范畴 22
1.5.4 计算机科学课程体系的核心 内容 22
1.6 计算机科学与技术学科的教育 26
1.6.1 教育的目的和基本要求 26
1.6.2 学习方法 27
1.7 本章小结 29
1.8 习题 30
第2章 计算机基础知识 32
2.1 数值数据 32
2.1.1 数制 32
2.1.2 数的原码、反码和补码 37
2.1.3 定点数和浮点数 39
2.1.4 十进制数的编码 41
2.2 非数值数据 42
2.2.1 文字信息的编码 42
2.2.2 声音的编码 46
2.2.3 图形数据的编码 47
2.3 数据的机器编码 47
2.3.1 数据的机器级编码 47
2.3.2 数据的汇编级编码 48
2.4 数字逻辑与数字系统 49
2.4.1 基本逻辑关系及逻辑门 49
2.4.2 逻辑代数与逻辑函数 51
2.5 本章小结 55
2.6 习题 55
第3章 计算机体系结构 57
3.1 微型计算机系统的组成 57
3.1.1 微型计算机系统的组成 57
3.1.2 微型计算机的硬件系统 58
3.1.3 微型计算机的软件系统 63
3.2 存储系统组织结构 65
3.2.1 存储器与存储系统概述 66
3.2.2 存储系统的组织结构 68
3.2.3 高速缓冲存储器 69
3.2.4 虚拟存储器 70
3.3 输入/输出系统 72
3.3.1 输入/输出系统概述 72
3.3.2 总线结构 73
3.3.3 输入/输出接口 75
3.3.4 外设数据传送控制方式 76
3.4 计算机系统的分类 78
3.5 高性能计算机 80
3.6 并行计算机 82
3.7 网络计算机 84
3.8 分布式系统 85
3.9 多媒体计算机 86
3.9.1 多媒体技术概述 86
3.9.2 多媒体技术 87
3.9.3 多媒体计算机的基本特征 88
3.9.4 多媒体技术的应用 89
3.10 本章小结 90
3.11 习题 90
第4章 操作系统 92
4.1 操作系统概念 92
4.1.1 操作系统概念 92
4.1.2 操作系统在计算机系统中的 地位 92
4.1.3 操作系统的启动 93
4.2 操作系统的历史 94
4.2.1 手工操作阶段 94
4.2.2 批处理系统阶段 94
4.2.3 多道程序系统 95
4.2.4 现代操作系统 96
4.3 操作系统的功能 96
4.3.1 资源管理功能 96
4.3.2 扩展的虚拟机功能 99
4.3.3 网络操作系统的功能 99
4.4 操作系统的分类 99
4.5 操作系统的一些基本概念及组成 101
4.5.1 操作系统的一些基本概念 101
4.5.2 操作系统的基本组成 105
4.6 操作系统的体系结构 113
4.7 主流操作系统简介 114
4.7.1 Windows操作系统 114
4.7.2 UNIX操作系统 115
4.7.3 Linux操作系统 117
4.8 操作系统的新发展 118
4.9 本章小结 120
4.10 习题 120
第5章 网络计算 122
5.1 通信与组网 122
5.1.1 数据通信的基本概念 122
5.1.2 数据通信方式 123
5.1.3 数据传输方式 125
5.2 计算机网络 126
5.2.1 计算机网络的起源 126
5.2.2 计算机网络的定义 128
5.2.3 计算机网络的主要部件 128
5.2.4 计算机网络的传输媒体 129
5.2.5 计算机网络的分类 132
5.2.6 计算机网络拓扑结构 134
5.2.7 计算机网络的体系结构 137
5.2.8 计算机网络间的互连 139
5.3 Internet和TCP/IP协议 140
5.3.1 Internet的起源 140
5.3.2 TCP/IP协议 140
5.3.3 IP地址 141
5.3.4 Internet提供的主要服务 143
5.3.5 Intranet 146
5.4 网络管理 146
5.4.1 网络管理基础 147
5.4.2 网络管理功能 148
5.4.3 Internet的管理信息库 150
5.4.4 网络管理协议 151
5.4.5 网管系统发展方向 153
5.5 移动通信与无线上网 154
5.6 网络安全机制 157
5.6.1 网络安全的基本问题 157
5.6.2 网络安全的内容 159
5.6.3 数据加密技术 159
5.6.4 防病毒技术 161
5.6.5 防火墙技术 162
5.7 网格计算导论 164
5.7.1 网格导论 164
5.7.2 网格计算 165
5.8 本章小结 165
5.9 习题 165
第6章 程序设计与算法分析 168
6.1 程序设计基础 168
6.1.1 程序的概念 168
6.1.2 计算机程序设计语言 169
6.1.3 高级语言程序设计的基本 内容 173
6.2 程序设计方法 176
6.2.1 结构化程序设计方法 176
6.2.2 面向对象的程序设计方法 180
6.3 数据结构 184
6.3.1 基本概念 184
6.3.2 线性表 186
6.3.3 栈 187
6.3.4 队列 188
6.3.5 树 190
6.3.6 图 191
6.4 算法分析基础 192
6.4.1 概述 193
6.4.2 常用算法介绍 194
6.4.3 算法的评价 197
6.4.4 NP问题 198
6.5 编译原理 198
6.5.1 编译程序概述 198
6.5.2 词法分析 200
6.5.3 语法分析 201
6.5.4 语义处理 202
6.5.5 中间代码生成 203
6.5.6 中间代码优化 203
6.5.7 目标代码生成 204
6.5.8 编译技术的新发展 204
6.6 本章小结 205
6.7 习题 206
第7章 信息系统 208
7.1 信息系统概述 208
7.1.1 信息 208
7.1.2 信息系统 209
7.2 数据库系统概述 209
7.2.1 数据库的基本概念 209
7.2.2 数据管理技术的发展 210
7.2.3 数据模型 212
7.3 关系数据库 216
7.3.1 关系数据库的基本概念 216
7.3.2 关系模型与关系模式 216
7.4 数据库查询语言SQL 219
7.4.1 SQL的特点 220
7.4.2 SQL的功能 220
7.4.3 SQL的基本概念 221
7.4.4 SQL的简单实例 221
7.5 关系数据库设计 224
7.5.1 关系数据库的设计原则 224
7.5.2 关系数据库的设计步骤 224
7.6 数据库管理 225
7.6.1 DBA的职责与管理工具 225
7.6.2 数据库的安全性控制 226
7.6.3 事务处理技术 226
7.6.4 数据库的完整性控制 227
7.7 常用关系数据库管理系统 227
7.8 数据库新发展 231
7.8.1 分布式数据库 231
7.8.2 空间数据库 231
7.8.3 多媒体数据库 231
7.8.4 数据仓库 232
7.8.5 信息存储与检索 232
7.9 本章小结 233
7.10 习题 233
第8章 软件工程 236
8.1 软件工程概述 236
8.1.1 软件危机 236
8.1.2 软件工程的基本概念 238
8.1.3 软件工程过程 240
8.1.4 软件生命周期 241
8.2 软件开发模型 243
8.2.1 瀑布模型 244
8.2.2 快速原型法模型 245
8.2.3 螺旋模型 246
8.2.4 喷泉模型 247
8.2.5 转换模型 248
8.2.6 智能模型 249
8.3 软件开发方法 250
8.3.1 面向数据结构方法 250
8.3.2 统一建模语言 250
8.3.3 软件复用和构件技术 251
8.4 软件质量评价和保证 254
8.4.1 软件质量的定义 254
8.4.2 软件质量的度量和评价 254
8.4.3 软件质量保证 255
8.5 质量度量模型 257
8.5.1 McCall 质量度量模型 257
8.5.2 ISO的软件质量评价模型 258
8.6 软件复杂性 259
8.6.1 软件复杂性的基本概念 259
8.6.2 软件复杂性的度量方法 260
8.7 软件项目管理 261
8.7.1 软件项目计划概念 261
8.7.2 软件项目计划内容 261
8.7.3 软件工程规范 262
8.7.4 软件开发成本估算 262
8.7.5 风险分析 264
8.7.6 软件项目进度安排 264
8.7.7 软件质量保证 265
8.8 软件可靠性 265
8.8.1 软件可靠性定义 265
8.8.2 软件可靠性指标 265
8.8.3 软件可靠性模型 266
8.9 软件评审 267
8.9.1 设计质量的评审内容 267
8.9.2 程序质量的评审内容 267
8.10 软件容错技术 268
8.10.1 容错软件定义 268
8.10.2 容错的一般方法 269
8.10.3 容错软件的设计过程 270
8.11 软件工程环境 270
8.11.1 软件开发环境概述 270
8.11.2 软件开发环境的分类 271
8.11.3 软件工具的基本概念 273
8.11.4 计算机辅助软件工程 274
8.12 本章小结 277
8.13 习题 278
第9章 图形学和可视化 280
9.1 图形学基本概念 280
9.1.1 计算机图形信息的处理 280
9.1.2 计算机图形学的起源 281
9.1.3 计算机图形学主要研究的 内容 281
9.1.4 计算机图形学的应用 282
9.1.5 计算机图形的标准化 283
9.1.6 常见的图形图像格式 284
9.2 图形系统 286
9.3 计算机视觉和可视化 287
9.3.1 人的视觉 287
9.3.2 计算机视觉 288
9.3.3 可视化 288
9.4 图形用户界面 288
9.5 人机交互 289
9.5.1 人机交互技术基础 289
9.5.2 人机交互模型 290
9.5.3 人机系统交互界面的构架 291
9.5.4 人机界面的设计 293
9.5.5 数据交互 296
9.5.6 语音交互 297
9.5.7 图像交互 297
9.5.8 行为交互 298
9.6 虚拟现实 298
9.6.1 虚拟现实技术基本概念 298
9.6.2 虚拟现实技术的发展 和特征 298
9.6.3 虚拟现实系统的组成 300
9.6.4 虚拟现实系统分类 301
9.6.5 VRML虚拟现实建模语言 301
9.6.6 虚拟现实技术的研究 与应用 303
9.7 本章小结 306
9.8 习题 307
第10章 智能系统 309
10.1 人工智能系统概述 309
10.1.1 人工智能的起源与发展 309
10.1.2 人工智能的主要学派 312
10.1.3 人工智能的研究与应用 领域 313
10.2 知识表示及推理 317
10.2.1 知识与知识表示 317
10.2.2 经典推理技术 319
10.2.3 高级知识推理技术 321
10.3 搜索技术 322
10.3.1 一般搜索技术 323
10.3.2 高级搜索技术 324
10.4 自然语言处理 325
10.4.1 语言及其理解的一般问题 325
10.4.2 句法和语义的分析 326
10.4.3 机器翻译 328
10.5 智能计算 328
10.5.1 智能计算概述 328
10.5.2 遗传算法 329
10.5.3 群集智能 329
10.5.4 人工神经网络 331
10.6 机器学习 334
10.6.1 机器学习的定义 334
10.6.2 机器学习的发展过程 335
10.6.3 机器学习的主要研究方向 335
10.6.4 机器学习策略 336
10.6.5 机器学习方法 336
10.7 本章小结 338
10.8 习题 338
第11章 离散结构 340
11.1 离散结构的研究对象及主要内容 340
11.1.1 离散结构的研究对象 340
11.1.2 离散结构研究的主要内容 340
11.2 数理逻辑 341
11.2.1 命题逻辑 341
11.2.2 谓词逻辑 346
11.3 集合论 348
11.3.1 集合的基本概念与运算 348
11.3.2 关系与函数 350
11.4 代数结构 355
11.4.1 代数结构概述 355
11.4.2 格与布尔代数 356
11.5 图论 358
11.5.1 图的基本概念 358
11.5.2 路径、回路及连通性 360
11.5.3 图的矩阵表示 361
11.6 离散概率 362
11.7 数值分析 363
11.8 运筹学 364
11.9 数学建模与计算机模拟 364
11.10 本章小结 366
11.11 习题 366
第12章 社会和职业问题 370
12.1 计算的社会背景 370
12.2 计算机与道德 372
12.2.1 道德的哲学含义 372
12.2.2 道德选择 372
12.2.3 道德评价 372
12.2.4 计算机专业人员的职业 道德准则 373
12.2.5 计算机用户的道德 374
12.3 基于计算机系统的风险与责任 375
12.4 知识产权 376
12.5 隐私与公民自由 379
12.6 计算机犯罪 380
12.7 哲学框架 381
12.8 本章小结 383
12.9 习题 383
参考文献 385

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