计算机科学概论

第0章绪论1

0.1什么是计算机科学1

0.1.1计算机科学的提出1

0.1.2计算机科学的领域2

0.1.3计算机与计算机模型4

0.1.4计算机科学中的经典问题4

0.2计算机的历史8

0.2.1计算机前传8

0.2.2现代计算机时代9

0.2.3计算机的未来12

0.3我国计算机的发展13

0.4计算机与社会问题14

0.4.1依赖与控制14

0.4.2对生活方式影响14

0.4.3计算机伦理15

0.4.4计算机犯罪16

小结17

习题17

第1章数据的表示与编码20

1.1数和数制20

1.1.1数字系统20

1.1.2计数与进制22

1.1.3二进制和位23

1.1.4八进制和十六进制24

1.1.5不同进制数的相互转换24

1.2数值的表示与运算28

1.2.1整数的表示28

1.2.2实数的表示31

1.2.3位的算术运算32

1.3非数值信息的编码34

1.3.1字符的编码ASCII34

1.3.2汉字的编码36

1.3.3Unicode码37

1.3.4静态图像的编码37

1.3.5动态数据的编码39

小结40

习题41

第2章计算机系统结构44

2.1计算机系统的多级层次结构44

2.2体系结构的基本概念47

2.2.1计算机体系结构47

2.2.2计算机组成48

2.2.3计算机实现49

2.3冯.诺依曼结构和哈佛结构51

2.3.1冯.诺依曼理论51

2.3.2冯.诺依曼体系结构52

2.3.3冯.诺依曼结构的演变53

2.3.4哈佛结构54

2.4处理器体系结构55

2.4.1指令系统55

2.4.2CISC结构56

2.4.3RISC结构58

2.4.4流水线技术59

2.4.5并行处理结构60

2.5计算机软件系统62

小结64

习题65

第3章计算机硬件组成68

3.1计算机硬件系统组成68

3.2处理器69

3.2.1运算器69

3.2.2控制器71

3.2.3摩尔定律与处理器的发展71

3.3存储器73

3.3.1计算机的多级存储系统73

3.3.2主存储器和高速缓存74

3.3.3辅助存储器76

3.4输入/输出设备78

3.4.1I/O设备的分类79

3.4.2常见输入设备79

3.4.3常见输出设备80

3.5总线与接口82

3.5.1总线的分类82

3.5.2系统总线82

3.5.3I/O总线83

小结84

习题85

第4章操作系统88

4.1操作系统概述88

4.1.1操作系统的基本概念88

4.1.2操作系统的功能作用88

4.1.3操作系统的组成90

4.1.4操作系统的发展与分类91

4.2操作系统的运行93

4.2.1处理器管理与进程调度93

4.2.2存储管理99

4.2.3文件系统100

4.2.4设备管理102

4.3典型操作系统103

4.3.1Windows系列104

4.3.2UNIX104

4.3.3自由软件和Linux操作系统105

小结107

习题108

第5章数据结构与算法111

5.1概述111

5.1.1数据结构112

5.1.2算法113

5.2线性结构117

5.2.1线性表117

5.2.2栈和队列118

5.2.3串119

5.2.4数组119

5.3非线性结构120

5.3.1树120

5.3.2图122

5.4基本算法123

5.4.1排序124

5.4.2查找126

5.5递归127

小结129

习题129

第6章程序设计语言133

6.1计算机语言的发展133

6.1.1自然语言与形式语言134

6.1.2机器语言与汇编语言135

6.1.3高级语言136

6.2程序设计语言的几种范型137

6.3程序设计语言的语法元素和功能划分139

6.4程序的生成和运行143

6.4.1编译和解释143

6.4.2程序设计环境146

小结148

习题149

第7章数据库与文件系统152

7.1数据库的基本概念152

7.1.1什么是数据库153

7.1.2数据模型156

7.1.3数据字典157

7.2关系数据库及其运算158

7.2.1关系模型158

7.2.2结构化查询语言161

7.3文件系统163

7.3.1文件的基本概念164

7.3.2文件结构及存取方式164

7.3.3顺序文件167

7.3.4索引文件167

7.3.5散列文件168

7.3.6二进制文件和文本文件169

小结169

习题170

第8章软件工程173

8.1软件与软件工程173

8.1.1什么是软件173

8.1.2软件工程174

8.2软件开发过程175

8.2.1软件生存周期176

8.2.2软件过程模型176

8.2.3需求分析179

8.3软件工程的方法181

8.3.1结构化方法181

8.3.2面向对象的方法185

8.4软件质量管理188

8.4.1软件质量的含义188

8.4.2软件质量的评价188

8.4.3如何保证软件质量189

8.4.4软件评审189

8.4.5软件测试189

8.5软件项目管理191

8.5.1组织计划191

8.5.2资源管理192

8.5.3文档管理192

8.5.4项目管理过程192

小结194

习题195

第9章计算机网络198

9.1什么是计算机网络198

9.1.1计算机网络的历史198

9.1.2计算机网络的定义199

9.1.3计算机网络的功能200

9.1.4计算机网络的分类200

9.1.5以太网201

9.2计算机网络体系结构202

9.2.1概述202

9.2.2OSI/RM203

9.2.3TCP/IP模型204

9.3组建网络206

9.3.1计算机网络拓扑206

9.3.2网络的物理组成207

9.3.3连接网络208

9.4Internet及应用209

9.4.1Internet简介209

9.4.2传输协议与地址210

9.4.3Internet应用213

9.4.4Internet发展新趋势216

小结217

习题217

第10章计算机信息系统安全220

10.1计算机信息系统安全概述220

10.1.1安全威胁221

10.1.2安全目标222

10.1.3安全服务与安全机制222

10.1.4安全策略224

10.2数据加密225

10.2.1密码学基础225

10.2.2加密技术226

10.3计算机病毒228

10.3.1计算机病毒概论229

10.3.2计算机病毒的作用机理230

10.3.3计算机病毒防治232

10.4防火墙与入侵检测233

10.4.1防火墙233

10.4.2入侵监测技术235

小结238

习题239

　　为更好地反映最近几年计算机学科的发展现状，作者借鉴国外最新的教学成果编排本书内容。全书共分10章，内容涉及数据的表示与编码、计算机系统结构、计算机硬件组成、操作系统、数据结构与算法、程序设计语言、数据库与文件系统、软件工程、计算机网络和计算机信息系统安全。本书特色如下：1.内容深入浅出、通俗易懂。对计算机科学基本概念、原理和方法学的讲述由浅入深，循序渐进，深入细微。文字叙述条理清楚，适于读者自学。2.体系完整，覆盖面广。内容翔实，介绍全面，向读者展现完整的计算机科学知识体系。符合ACM推荐的CSO、CS1、CS2课程要求。　　本书作者在研究CC2004课程体系的基础上，结合多年科研和教学的经验编排各章内容。全书系统介绍了计算机科学与技术的基本概念、方法和技术，内容涉及数据的表示与编码、计算机系统结构、计算机硬件组成、操作系统、数据结构与算法、程序设计语言、数据库与文件系统、软件工程、计算机网络和计算机信息系统安全。全书通过大量的图片、图表和演示增强读者对阅读的理解和知识的掌握，通过范例讲解概念和相关的模型，通过关键字索引、小结和练习帮助读者巩固自己的学习效果。　　本书可作为大学本科“计算机基础”课程教材，也可供自学人员参考使用。【作者简介】　　刘艺，副教授，中国计算机学会高级会员，知名计算机专业作家。长期从事计算机课程的教学和教材编写工作。曾获全军软件比赛一等奖，主持的科研项目获全军科技进步奖。著有《Delphi面向对象编程思想》等10部有影响的计算机专著，主编“计算机大学教程系列教材”5部，其中《Java程序设计大学教程》被评为普通高等院校“十一五”国家级规划教材。翻译《计算机科学概论》、《计算机科学导论》等国外著名大学计算机教材6部。另外还编著有《计算机英语》、《新编计算机英语》等畅销教材3部。