目錄
第1章 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展 1
1.1 計算的起源 1
1.1.1 數(shù)的概念及記數(shù)方式的誕生 1
1.1.2 古埃及算術(shù)及記數(shù)體系 2
1.1.3 古巴比倫算術(shù)及記數(shù)體系 3
1.1.4 中國古代算術(shù)及記數(shù)體系 3
1.1.5 古印度算術(shù)及計數(shù)體系 5
1.2 早期的計算工具 6
1.2.1 世界最早的計算工具—中國算籌 6
1.2.2 耐普爾算籌 7
1.2.3 計算尺 7
1.3 機械計算機的研制 8
1.4 電磁計算機 11
1.5 電子計算機的發(fā)明 13
1.6 電子計算機的發(fā)展與應用 16
1.6.1 電子計算機的發(fā)展階段 16
1.6.2 巨型機的研究與發(fā)展 19
1.6.3 微型計算機的發(fā)展 22
參考文獻 23
第2章 計算機科學 24
2.1 計算科學的基本內(nèi)容 24
2.1.1 計算科學的基本問題 24
2.1.2 計算科學的基本內(nèi)容 25
2.1.3 計算科學與其他相關(guān)學科的關(guān)系 26
2.2 計算理論 26
2.2.1 布爾代數(shù) 27
2.2.2 圖靈機 28
2.3 計算科學中的典型問題 30
2.3.1 哥尼斯堡七橋問題 31
2.3.2 四色問題 32
2.3.3 36軍官問題 32
2.3.4 哈密爾頓回路及旅行推銷員問題 33
2.3.5 Hanoi塔問題 34
2.3.6 生產(chǎn)者-消費者問題與哲學家共餐問題 35
2.4 計算機學科的典型方法 36
2.4.1 抽象方法 37
2.4.2 構(gòu)造性方法 37
2.4.3 公理化方法 37
2.4.4 形式化方法 38
2.4.5 原型方法與演化方法 38
科學人物 39
2.5 人工智能 41
2.5.1 人工智能的產(chǎn)生 42
2.5.2 人工智能主要研究內(nèi)容 47
2.5.3 人工智能發(fā)展與應用展望 50
2.6 人工神經(jīng)網(wǎng)絡 52
2.6.1 多層感知網(wǎng)絡 52
2.6.2 競爭型神經(jīng)網(wǎng)絡 53
2.6.3 Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡 53
科學人物 54
參考文獻 59
第3章 計算機數(shù)字邏輯 60
3.1 數(shù)制 60
3.1.1 進位計數(shù)制 60
3.1.2 不同進位制數(shù)的轉(zhuǎn)換 61
3.2 編碼 67
3.2.1 BCD碼 67
3.2.2 文本編碼 69
3.2.3 圖像編碼 72
3.2.4 聲音編碼 73
3.2.5 可靠性編碼 73
3.3 二進制運算 78
3.3.1 二進制邏輯運算 78
3.3.2 二進制算術(shù)運算 79
3.4 邏輯門電路 85
3.4.1 晶體管 86
3.4.2 非門 86
3.4.3 與非門 87
3.4.4 或非門 88
3.5 組合邏輯電路 88
3.5.1 邏輯函數(shù) 88
3.5.2 譯碼器 89
3.5.3 多路復用器 90
3.5.4 加法器 90
3.6 時序邏輯電路 92
3.6.1 存儲單元 92
3.6.2 時序邏輯電路的結(jié)構(gòu) 95
3.6.3 計數(shù)器 96
3.6.4 內(nèi)存 97
閱讀材料 98
參考文獻 101
第4章 計算機組成與體系結(jié)構(gòu) 102
4.1 概述 102
4.1.1 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 102
4.1.2 計算機硬件 104
4.1.3 計算機硬件研究范疇 107
4.1.4 計算機的分類 108
4.2 中央處理器 109
4.2.1 計算機指令 109
4.2.2 CPU的功能與組成 110
4.2.3 CISC和RISC 112
4.2.4 指令流水線 114
4.2.5 處理器的分類 115
4.3 存儲器 117
4.3.1 存儲器的分類 117
4.3.2 存儲器的層次結(jié)構(gòu) 118
4.3.3 半導體存儲器 119
4.3.4 主存儲器 121
4.3.5 Cache 122
4.3.6 磁盤存儲器 126
4.3.7 光盤存儲器 128
4.3.8 固態(tài)存儲器 129
4.3.9 虛擬存儲器 130
4.3.10 NAS和SAN 134
4.4 總線 136
4.4.1 總線的基本概念 136
4.4.2 總線的分類 136
4.4.3 總線特性及性能指標 137
4.4.4 總線結(jié)構(gòu)的演變 138
4.4.5 總線標準 141
4.5 輸入輸出系統(tǒng) 145
4.5.1 輸入輸出設備 145
4.5.2 輸入輸出接口 146
4.5.3 I/O編址 146
4.5.4 I/O控制方式 147
4.6 并行計算機 149
4.6.1 并行計算機的分類 149
4.6.2 片內(nèi)并行 150
4.6.3 單片多處理器 151
4.6.4 協(xié)處理器 152
4.6.5 多處理器 152
4.6.6 多計算機 153
4.6.7 網(wǎng)格 154
4.7 嵌入式計算機系統(tǒng) 156
4.7.1 嵌入式系統(tǒng)的定義 156
4.7.2 嵌入式系統(tǒng)的特點 156
4.7.3 嵌入式計算機硬件的組成結(jié)構(gòu) 158
4.7.4 嵌入式處理器的典型技術(shù) 162
參考文獻 168
第5章 計算機操作系統(tǒng) 169
5.1 概述 169
5.1.1 操作系統(tǒng)的功能 169
5.1.2 操作系統(tǒng)的特征 170
5.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類 171
5.2.1 手工處理階段 171
5.2.2 批處理系統(tǒng) 171
5.2.3 多道程序系統(tǒng) 172
5.2.4 分時系統(tǒng) 173
5.2.5 實時系統(tǒng) 174
5.2.6 微機操作系統(tǒng) 175
5.2.7 多處理機操作系統(tǒng) 175
5.2.8 網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 176
5.2.9 分布式操作系統(tǒng) 177
5.3 進程管理 178
5.3.1 進程的概念 178
5.3.2 進程的組成 179
5.3.3 進程的創(chuàng)建 180
5.3.4 進程的終止 180
5.3.5 進程的狀態(tài) 181
5.3.6 處理器調(diào)度 181
5.3.7 線程 183
5.4 進程的并發(fā)控制 184
5.4.1 進程的互斥 184
5.4.2 進程的同步 187
5.4.3 信號量與PV操作 188
5.4.4 管程 189
5.4.5 死鎖與饑餓 189
5.5 存儲管理 191
5.5.1 存儲管理的功能 191
5.5.2 存儲管理基本技術(shù) 192
5.5.3 分頁和分段存儲管理 192
5.5.4 虛擬存儲技術(shù) 193
5.6 文件系統(tǒng) 194
5.6.1 文件的概念 194
5.6.2 文件的實現(xiàn) 196
5.6.3 目錄的概念 198
5.6.4 目錄的實現(xiàn) 200
5.6.5 文件的共享和保護 201
5.7 設備管理 202
5.7.1 設備管理的目標與功能 202
5.7.2 設備的分類 203
5.7.3 輸入輸出控制方式 204
5.7.4 緩沖技術(shù) 204
5.7.5 設備驅(qū)動程序 205
5.7.6 設備分配 205
閱讀材料 206
參考文獻 212
第6章 程序設計語言與程序設計 213
6.1 程序設計語言的發(fā)展 213
6.1.1 機器語言 213
6.1.2 匯編語言 214
6.1.3 高級程序設計語言 215
6.2 程序的基本結(jié)構(gòu) 216
6.3 數(shù)據(jù)類型與運算 218
6.3.1 基本字符、標識符和關(guān)鍵字 218
6.3.2 類型與數(shù)據(jù)表示 219
6.3.3 運算符、表達式 222
6.3.4 計算與類型 223
6.4 數(shù)組 224
6.4.1 數(shù)組的概念、定義和使用 225
6.4.2 數(shù)組實例 227
6.5 程序控制結(jié)構(gòu) 229
6.5.1 條件語句 230
6.5.2 while循環(huán)語句 232
6.5.3 for循環(huán)語句 233
6.6 函數(shù) 235
6.6.1 一個簡單的函數(shù)調(diào)用 235
6.6.2 函數(shù)定義的形式 237
6.6.3 形參與實參 238
6.6.4 函數(shù)與程序 240
6.7 程序設計方法 241
6.7.1 結(jié)構(gòu)化程序設計 241
6.7.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O計 242
6.7.3 程序設計方法的發(fā)展 243
6.8 程序的書寫規(guī)則 244
6.8.1 變量的命名 244
6.8.2 語句的層次和對齊 244
6.8.3 注釋 245
閱讀材料 246
參考文獻 248
第7章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 249
7.1 概述 249
7.1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 249
7.1.2 算法 250
7.2 線性結(jié)構(gòu) 250
7.2.1 數(shù)組 250
7.2.2 鏈表 252
7.2.3 堆棧 255
7.2.4 隊列 258
7.3 樹 260
7.3.1 樹的實現(xiàn) 261
7.3.2 二叉樹包 263
7.4 圖 266
7.4.1 圖的存儲 267
7.4.2 圖的遍歷 268
7.4.3 最小生成樹 269
7.5 排序 271
7.5.1 直接插入排序 271
7.5.2 冒泡排序 272
7.5.3 快速排序 272
7.5.4 歸并排序 274
7.6 遞歸與分治策略 274
7.6.1 遞歸 275
7.6.2 分治策略 275
科學人物 276
參考文獻 278
第8章 數(shù)據(jù)庫技術(shù) 279
8.1 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展 279
8.2 數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 282
8.2.1 數(shù)據(jù)模型及其組成要素 282
8.2.2 概念模型 283
8.2.3 基于層次模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 284
8.2.4 基于網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 285
8.2.5 基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 286
8.2.6 常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 287
8.3 SQL語言 289
8.3.1 SQL的產(chǎn)生和發(fā)展 289
8.3.2 SQL的特點 289
8.3.3 SQL的功能 290
8.4 事務處理技術(shù)與并發(fā)控制 290
8.4.1 事務 290
8.4.2 數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制 291
8.5 新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 291
8.5.1 分布式數(shù)據(jù)庫 291
8.5.2 聯(lián)邦式數(shù)據(jù)庫 292
8.5.3 并行數(shù)據(jù)庫 292
8.5.4 主動數(shù)據(jù)庫 292
8.5.5 知識庫 293
8.5.6 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫 293
8.5.7 多媒體數(shù)據(jù)庫 294
8.5.8 模糊數(shù)據(jù)庫 294
8.5.9 數(shù)據(jù)倉庫 294
8.6 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用 295
8.6.1 信息與信息系統(tǒng) 295
8.6.2 事務處理系統(tǒng) 296
8.6.3 管理信息系統(tǒng) 297
8.6.4 決策支持系統(tǒng) 297
8.6.5 數(shù)據(jù)挖掘 298
科學人物 299
參考文獻 303
第9章 計算機網(wǎng)絡技術(shù) 304
9.1 概述 304
9.2 計算機網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)與組成 306
9.2.1 計算機網(wǎng)絡分類 306
9.2.2 計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu) 308
9.3 計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu) 309
9.3.1 通信協(xié)議 309
9.3.2 網(wǎng)絡系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 310
9.3.3 標準化網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu) 311
9.3.4 TCP/IP參考模型 312
9.4 常用的計算機網(wǎng)絡設備 318
9.4.1 傳輸媒體 318
9.4.2 網(wǎng)絡互聯(lián)設備 320
9.5 網(wǎng)絡新技術(shù) 323
9.5.1 無線傳感器網(wǎng)絡 323
9.5.2 IPv6協(xié)議 324
9.5.3 P2P網(wǎng)絡研究與發(fā)展 325
9.6 計算機網(wǎng)絡安全 330
9.6.1 基本概念 331
9.6.2 網(wǎng)絡安全攻擊 331
9.6.3 網(wǎng)絡安全策略 332
9.6.4 網(wǎng)絡安全機制 332
9.6.5 防火墻 335
9.6.6 入侵檢測 337
閱讀材料 339
參考文獻 349
第10章 計算機科學前沿技術(shù) 350
10.1 人工智能新進展 350
10.1.1 機器學習 350
10.1.2 智能決策 352
10.1.3 模式識別 354
10.2 移動計算 356
10.2.1 移動計算的概念 356
10.2.2 移動計算的關(guān)鍵問題與技術(shù) 358
10.2.3 Mobile Agent技術(shù) 360 360
10.3 普適計算 361
10.3.1 普適計算的概念 361
10.3.2 普適計算產(chǎn)生的背景 363
10.3.3 普適計算涉及的關(guān)鍵技術(shù) 365
10.3.4 普適計算的應用 368
10.4 云計算 369
10.4.1 云計算的概念 369
10.4.2 云計算誕生的背景 371
10.4.3 云計算涉及的關(guān)鍵技術(shù) 373
10.4.4 云計算的應用 376
10.5 生物計算 377
10.5.1 生物計算的概念 377
10.5.2 生物計算的理論與方法 380
10.5.3 生物計算的應用 381
10.6 語義Web 383
10.6.1 語義Web的研究背景 383
10.6.2 現(xiàn)有語義Web的模型 385
10.6.3 語義Web的應用前景 388
參考文獻 391