目錄
第1章 計算機(jī)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(jī)械計算機(jī)的研制 8
1.4 電磁計算機(jī) 11
1.5 電子計算機(jī)的發(fā)明 13
1.6 電子計算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 16
1.6.1 電子計算機(jī)的發(fā)展階段 16
1.6.2 巨型機(jī)的研究與發(fā)展 19
1.6.3 微型計算機(jī)的發(fā)展 22
參考文獻(xiàn) 23
第2章 計算機(jī)科學(xué) 24
2.1 計算科學(xué)的基本內(nèi)容 24
2.1.1 計算科學(xué)的基本問題 24
2.1.2 計算科學(xué)的基本內(nèi)容 25
2.1.3 計算科學(xué)與其他相關(guān)學(xué)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(jī) 28
2.3 計算科學(xué)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(xué)家共餐問題 35
2.4 計算機(jī)學(xué)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(xué)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(yīng)用展望 50
2.6 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 52
2.6.1 多層感知網(wǎng)絡(luò) 52
2.6.2 競爭型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 53
2.6.3 Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 53
科學(xué)人物 54
參考文獻(xiàn) 59
第3章 計算機(jī)數(shù)字邏輯 60
3.1 數(shù)制 60
3.1.1 進(jìn)位計數(shù)制 60
3.1.2 不同進(jìn)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(jìn)制運算 78
3.3.1 二進(jìn)制邏輯運算 78
3.3.2 二進(jìn)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(fù)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(xiàn) 101
第4章 計算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu) 102
4.1 概述 102
4.1.1 計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 102
4.1.2 計算機(jī)硬件 104
4.1.3 計算機(jī)硬件研究范疇 107
4.1.4 計算機(jī)的分類 108
4.2 中央處理器 109
4.2.1 計算機(jī)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(dǎo)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(biāo) 137
4.4.4 總線結(jié)構(gòu)的演變 138
4.4.5 總線標(biāo)準(zhǔn) 141
4.5 輸入輸出系統(tǒng) 145
4.5.1 輸入輸出設(shè)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(jī) 149
4.6.1 并行計算機(jī)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(jī) 153
4.6.7 網(wǎng)格 154
4.7 嵌入式計算機(jī)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(jī)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(xiàn) 168
第5章 計算機(jī)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(jī)操作系統(tǒng) 175
5.2.7 多處理機(jī)操作系統(tǒng) 175
5.2.8 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 176
5.2.9 分布式操作系統(tǒng) 177
5.3 進(jìn)程管理 178
5.3.1 進(jìn)程的概念 178
5.3.2 進(jìn)程的組成 179
5.3.3 進(jìn)程的創(chuàng)建 180
5.3.4 進(jìn)程的終止 180
5.3.5 進(jìn)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(jìn)程的并發(fā)控制 184
5.4.1 進(jìn)程的互斥 184
5.4.2 進(jìn)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(hù) 201
5.7 設(shè)備管理 202
5.7.1 設(shè)備管理的目標(biāo)與功能 202
5.7.2 設(shè)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(shè)備驅(qū)動程序 205
5.7.6 設(shè)備分配 205
閱讀材料 206
參考文獻(xiàn) 212
第6章 程序設(shè)計語言與程序設(shè)計 213
6.1 程序設(shè)計語言的發(fā)展 213
6.1.1 機(jī)器語言 213
6.1.2 匯編語言 214
6.1.3 高級程序設(shè)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(biāo)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(dá)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(shè)計方法 241
6.7.1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 241
6.7.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計 242
6.7.3 程序設(shè)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(xiàn) 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(xué)人物 276
參考文獻(xiàn) 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(wù)處理技術(shù)與并發(fā)控制 290
8.4.1 事務(wù) 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(yīng)用 295
8.6.1 信息與信息系統(tǒng) 295
8.6.2 事務(wù)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(xué)人物 299
參考文獻(xiàn) 303
第9章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 304
9.1 概述 304
9.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與組成 306
9.2.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類 306
9.2.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 308
9.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 309
9.3.1 通信協(xié)議 309
9.3.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 310
9.3.3 標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)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(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 318
9.4.1 傳輸媒體 318
9.4.2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 320
9.5 網(wǎng)絡(luò)新技術(shù) 323
9.5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 323
9.5.2 IPv6協(xié)議 324
9.5.3 P2P網(wǎng)絡(luò)研究與發(fā)展 325
9.6 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全 330
9.6.1 基本概念 331
9.6.2 網(wǎng)絡(luò)安全攻擊 331
9.6.3 網(wǎng)絡(luò)安全策略 332
9.6.4 網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)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(xiàn) 349
第10章 計算機(jī)科學(xué)前沿技術(shù) 350
10.1 人工智能新進(jìn)展 350
10.1.1 機(jī)器學(xué)習(xí) 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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用前景 388
參考文獻(xiàn) 391