計算機(jī)導(dǎo)論：基于計算思維視角（第4版）

目 錄
第1章 計算思維概述 1
1．1 計算機(jī)發(fā)展概述 1
1．1．1 歷史回顧 1
1．1．2 發(fā)展現(xiàn)狀 2
1．1．3 發(fā)展趨勢 8
1．2 什么是計算思維 9
1．2．1 計算機(jī)的發(fā)展與思維方式的
變化 9
1．2．2 思維與科學(xué)思維 11
1．2．3 計算思維的定義 12
1．2．4 計算思維的特性 12
1．3 計算機(jī)求解問題的過程 13
1．3．1 問題的描述 13
1．3．2 建立數(shù)學(xué)模型 13
1．3．3 算法設(shè)計 14
1．3．4 算法的正確性證明 14
1．3．5 算法分析 14
1．3．6 算法的程序?qū)崿F(xiàn) 15
習(xí)題1 15
第2章 算法基礎(chǔ) 16
2．1 計算科學(xué)的典型問題 16
2．1．1 排序問題 16
2．1．2 漢諾塔問題 16
2．1．3 n皇后問題 17
2．1．4 旅行商問題 17
2．1．5 學(xué)習(xí)算法的意義 18
2．2 算法初步 18
2．2．1 算法概念 18
2．2．2 算法特征 19
2．2．3 算法描述 20
2．3 算法結(jié)構(gòu) 21
2．2．5 算法設(shè)計方法 23
2．2．6 算法分析 25
習(xí)題2 26
第3章 計算機(jī)的硬件基礎(chǔ) 27
3．1 計算機(jī)的基本組成及其工作
原理 27
3．1．1 計算機(jī)的基本組成 27
3．1．2 計算機(jī)的基本工作原理 28
3．2 信息在計算機(jī)中的表示 31
3．2．1 數(shù)值數(shù)據(jù) 31
3．2．2 字符數(shù)據(jù) 39
3．2．3 聲音數(shù)據(jù) 41
3．2．4 圖像和圖形數(shù)據(jù) 41
3．2．5 視頻數(shù)據(jù) 42
3．3 運(yùn)算基礎(chǔ) 43
3．3．1 四則運(yùn)算 43
3．3．2 補(bǔ)碼加減運(yùn)算 44
3．3．3 十進(jìn)制數(shù)運(yùn)算 46
3．3．4 邏輯運(yùn)算 47
3．4 邏輯代數(shù)及邏輯電路 49
3．4．1 邏輯代數(shù)的初步知識 49
3．4．2 基本邏輯電路 51
3．4．3 基本邏輯部件 57
習(xí)題3 64
第4章 計算機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 67
4．1 中央處理器（CPU） 67
4．1．1 運(yùn)算器 67
4．1．2 控制器 70
4．1．3 CPU典型結(jié)構(gòu)舉例 74
4．1．4 多核CPU和GPU 78
4．2 主存儲器 81
4．2．1 主存儲器概述 81
4．2．2 半導(dǎo)體存儲器 84
4．2．3 用芯片組成一個存儲器 87
4．3 輔助存儲器 89
4．3．1 磁表面存儲器 89
4．3．2 光盤存儲器 93
4．3．3 可移動外存儲器 95
4．3．4 計算機(jī)的存儲體系 95
4．4 輸入/輸出系統(tǒng) 97
4．4．1 輸入設(shè)備 97
4．4．2 輸出設(shè)備 99
4．4．3 輸入/輸出接口 102
4．4．4 輸入/輸出控制方式 104
4．5 指令系統(tǒng)及執(zhí)行 106
4．5．1 指令系統(tǒng) 106
4．5．2 總線 110
4．5．3 計算機(jī)的時標(biāo)系統(tǒng) 112
4．5．4 計算機(jī)的整機(jī)工作原理 113
4．5．5 計算機(jī)的性能評價 118
4．6 計算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 119
4．6．1 并行處理的概念 119
4．6．2 流水線處理機(jī)系統(tǒng) 120
4．6．3 并行處理機(jī)系統(tǒng) 122
4．6．4 多處理機(jī)系統(tǒng) 123
4．6．5 數(shù)據(jù)流計算機(jī) 123
4．6．6 精簡指令系統(tǒng)計算機(jī) 124
習(xí)題4 125
第5章 數(shù)據(jù)的組織與管理 128
5．1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 128
5．1．1 基本概念 128
5．1．2 線性表 130
5．1．3 圖 133
5．1．4 樹 134
5．2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 136
5．2．1 什么是數(shù)據(jù)庫 137
5．2．2 數(shù)據(jù)模型 138
5．2．3 數(shù)據(jù)庫的基本結(jié)構(gòu)形式―
數(shù)據(jù)表 140
5．2．4 數(shù)據(jù)庫語言 141
5．2．4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 143
5．2．5 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展 146
習(xí)題5 150
第6章 計算機(jī)系統(tǒng)的軟件 152
6．1 計算機(jī)軟件概述 152
6．1．1 什么是軟件 152
6．1．2 軟件的分類 153
6．1．3 常用軟件簡介 153
6．1．4 計算機(jī)系統(tǒng)的組成 154
6．2 程序設(shè)計語言 156
6．2．1 程序設(shè)計語言發(fā)展概述 156
6．2．2 程序設(shè)計基礎(chǔ) 159
6．2．3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 168
6．3 操作系統(tǒng) 172
6．3．1 操作系統(tǒng)概述 172
6．3．2 處理器管理 177
6．3．3 存儲管理 183
6．3．4 設(shè)備管理 187
6．3．5 文件管理 191
6．4 編譯系統(tǒng) 197
6．4．1 編譯原理概述 197
6．4．2 詞法分析 199
6．4．3 語法分析 201
6．4．4 中間代碼生成 203
6．4．5 代碼優(yōu)化 204
6．4．6 目標(biāo)代碼生成 205
6．4．7 表格管理和出錯處理 206
6．5 軟件工程 207
6．5．1 軟件工程概述 207
6．5．2 軟件開發(fā)模型 209
習(xí)題6 213
第7章 計算機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用 215
7．1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 215
7．1．1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 215
7．1．2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 218
7．1．3 網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕?br />原理 221
7．1．4 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 223
7．1．5 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)示例 225
7．1．6 互聯(lián)網(wǎng)Internet簡介 227
7．1．7 互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù) 233
7．1．8 無線網(wǎng) 235
7．1．9 物聯(lián)網(wǎng) 238
7．1．10 云計算 239
7．2 多媒體技術(shù) 241
7．2．1 基本概念 242
7．2．2 多媒體關(guān)鍵技術(shù) 245
7．2．3 多媒體計算機(jī)系統(tǒng) 249
7．2．4 Windows多媒體環(huán)境 252
7．2．5 多媒體技術(shù)的應(yīng)用
與發(fā)展 254
7．3 虛擬現(xiàn)實 255
7．3．1 什么是虛擬現(xiàn)實 255
7．3．2 VR的發(fā)展歷程 257
7．3．3 VR系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 259
7．3．4 構(gòu)造VR系統(tǒng)的主要軟/硬件
設(shè)備 259
7．3．5 VR的應(yīng)用系統(tǒng) 261
7．4 人工智能 264
7．4．1 什么是人工智能 265
7．4．2 人工智能的主要研究方向
與應(yīng)用領(lǐng)域 266
7．4．3 專家系統(tǒng) 270
7．4．4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 275
習(xí)題7 279
第8章 計算機(jī)信息安全及職業(yè)道德 281
8．1 計算機(jī)信息安全概述 281
8．1．1 什么是計算機(jī)信息安全 281
8．1．2 威脅計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的
主要因素 282
8．2 計算機(jī)病毒 284
8．2．1 病毒的定義和特點 284
8．2．2 三種有影響的病毒 285
8．2．3 病毒的分類 285
8．2．4 反病毒技術(shù)概述 287
8．3 計算機(jī)黑客 289
8．3．1 什么是計算機(jī)黑客 289
8．3．2 黑客的主要攻擊手段 289
8．4 計算機(jī)犯罪 290
8．5 防火墻的基本概念 291
8．5．1 什么是防火墻 291
8．5．2 包過濾路由器 292
8．5．3 應(yīng)用級網(wǎng)關(guān) 293
8．5．4 防火墻產(chǎn)品簡介 294
8．6 計算機(jī)職業(yè)道德 294
8．6．1 職業(yè)道德的基本范疇 295
8．6．2 計算機(jī)職業(yè)道德教育的
重要性 295
8．6．3 信息使用的道德規(guī)范 295
習(xí)題8 296
第9章 計算機(jī)導(dǎo)論實驗 297
9．1 計算機(jī)硬件實驗 297
9．2 Office辦公軟件實驗 300
9．3 操作系統(tǒng)文件管理實驗 306
9．4 網(wǎng)絡(luò)綜合應(yīng)用實驗 308
9．5 多媒體綜合應(yīng)用實驗 309
9．6 Access數(shù)據(jù)庫應(yīng)用實驗 311
附錄 專業(yè)學(xué)習(xí)指南 315
附錄A 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識
體系與科學(xué)方法論 315
附錄B 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的
職業(yè)類別 319
附錄C 計算機(jī)行業(yè)背景知識 321
附錄D 常見英文計算機(jī)縮略語
對照表 324
參考文獻(xiàn) 326