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内容大纲
本书将理论讲解和实际应用相结合，参照美国计算机协会（Associgion for Computing Machinery，ACM）与美国电气和电子工程师协会（Insdtute of：Electrical and：Electronic Engineers，IEEE）的《计算学科教程2020》（Computing Curricula 2020），对计算机科学与技术进行了系统和科学的阐述。本书主要介绍了体系结构与组织、程序设计语言、软件开发基础、算法与复杂度、信息管理、基于平台的开发、软件工程、操作系统、网络与通信、系统基础、并行和分布式计算、信息保障与安全、离散结构、计算科学、图形学与可视化、人机交互、智能系统、社会问题与专业实践等18个知识体，目的是让读者了解计算机科学与技术学科基础知识的全貌。本书每章末尾均配有一定数量的习题，以便读者巩固所学知识。
本书既可作为高等学校计算机科学与技术专业学生的基础课程教材，也可作为网络工程、网络空间安全、信息安全、数据科学与大数据技术、智能科学与技术、人工智能、信息管理与信息系统、空间信息与数字技术、通信工程、电子信息工程、信息工程、物联网工程、电子科学与技术、自动化等相关专业学生的计算机课程教材。 -
作者介绍
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目录
第1章 概述
1.1 计算的起源
1.2 计算机的产生和发展阶段
1.2.1 计算机产生之前的计算历史
1.2.2 计算机的产生
1.2.3 计算机的发展阶段
1.2.4 我国计算机的发展历程
1.3 计算机科学与技术学科的知识体系
1.3.1 计算学科
1.3.2 计算机科学与技术学科
1.3.3 计算机科学与技术知识体系的核心内容
1.4 计算机的应用领域和发展趋势
1.4.1 计算机的应用领域
1.4.2 计算机的发展趋势
1.5 计算机科学与技术学科的教育
1.6 计算机产业
本章小结
习题
第2章 体系结构与组织
2.1 计算机体系结构的发展
2.2 数据的机器级表示
2.2.1 数的表示及数制转换
2.2.2 数的原码、反码和补码
2.2.3 定点数和浮点数
2.2.4 数据的机器级编码和汇编编码
2.3 非数值数据
2.3.1 文字信息的编码
2.3.2 声音的编码
2.3.3 图形数据的编码
2.4 数字逻辑与数字系统
2.4.1 基本逻辑关系及逻辑门
2.4.2 逻辑代数与逻辑函数
2.5 汇编级计算机组成
2.5.1 图灵模型
2.5.2 冯·诺依曼机的基本组成
2.5.3 指令集和类型
2.5.4 计算机系统的组成
2.5.5 计算机的硬件系统
2.5.6 计算机的软件系统
2.5.7 计算机的分类
2.5.8 计算机的特点
2.5.9 计算机系统主要的技术指标
2.5.10 计算机的基本工作方式
2.6 存储系统的结构与组织
2.6.1 存储器的分类
2.6.2 结构与组织
2.6.3 缓存
2.6.4 虚拟存储
2.7 接口与通信
本章小结
习题
第3章 程序设计语言
3.1 程序设计语言概述
3.1.1 程序的概念
3.1.2 程序设计语言的种类
3.2 程序设计方法
3.2.1 结构化程序设计
3.2.2 面向对象程序设计
3.2.3 面向切面程序设计
3.2.4 函数式程序设计
3.2.5 事件驱动程序设计和反应性程序设计
3.3 类型系统
3.4 编译技术
3.4.1 编译技术概述
3.4.2 词法分析
3.4.3 语法分析
3.4.4 语义处理
3.4.5 中间代码生成
3.4.6 中间代码优化
3.4.7 目标代码生成
3.4.8 编译技术的发展
3.5 运行时系统
3.6 静态分析
3.7 高级程序结构
3.8 逻辑式程序设计
本章小结
习题
第4章 软件开发基础
4.1 程序设计的基本概念
4.1.1 高级语言的基本语法和语义
4.1.2 变量和基本数据类型
4.1.3 简单输入输出
4.1.4 条件和循环控制结构
4.1.5 函数和参数传递
4.2 数据结构基础
4.2.1 基本概念
4.2.2 抽象数据类型
4.2.3 几种典型的数据结构
4.2.4 串类数据结构
4.2.5 高级数据结构
4.2.6 引用和别名
4.2.7 查找
4.2.8 排序
4.3 软件开发方法
4.3.1 程序理解
4.3.2 程序正确性
4.3.3 统一建模语言
4.3.4 简单重构
4.3.5 调试策略
4.3.6 编写文档和编程风格
4.3.7 现代编程环境
本章小结
习题
第5章 算法与复杂度
5.1 算法基础与设计
5.1.1 算法
5.1.2 算法的特性
5.1.3 算法描述工具
5.1.4 算法的评估
5.1.5 问题求解过程中算法的角色
5.1.6 问题求解策略
5.1.7 设计的基本概念和原理
5.2 基础分析
5.3 算法策略
5.4 基础算法
5.5 基础自动机的可计算性及复杂度
5.6 高级计算复杂度
5.7 高级自动机理论及可计算性
5.8 高级算法及分析
本章小结
习题
第6章 信息管理
6.1 模型与信息系统
6.1.1 信息
6.1.2 信息模型
6.1.3 信息获取和表示
6.1.4 信息系统
6.2 数据库系统
6.2.1 数据库系统的演变
6.2.2 数据管理技术阶段
6.2.3 数据库系统的组成
6.2.4 数据库系统的结构
6.2.5 数据库管理系统
6.3 数据模型
6.4 索引
6.5 关系数据库
6.6 查询语言
6.7 事务处理
6.7.1 事务
6.7.2 故障和恢复
6.7.3 数据库管理系统的并发控制
6.8 物理数据库设计
6.9 常用数据库管理系统
6.10 数据库的发展
6.11 信息存储和检索
6.12 多媒体系统
本章小结
习题
第7章 基于平台的开发
7.1 平台
7.1.1 平台概述
7.1.2 基于指定平台API的编程
7.1.3 平台语言
7.1.4 平台约束编程
7.2 Web平台
7.3 移动平台
7.4 工业平台
7.5 游戏平台
本章小结
习题
第8章 软件工程
8.1 软件工程概述
8.2 软件工程过程
8.2.1 软件过程
8.2.2 软件生命周期
8.3 软件项目管理
8.4 软件工具和环境
8.5 需求工程
8.5.1 需求工程概述
8.5.2 需求获取
8.5.3 需求分析
8.5.4 需求建模
8.5.5 需求的确认与验证
8.5.6 需求管理
8.6 软件设计
8.6.1 软件设计概述
8.6.2 软件设计的原理
8.6.3 软件设计范例和模式
8.6.4 软件体系结构设计
8.6.5 需求和设计的关系
8.7 软件构建
8.7.1 编码实现
8.7.2 编码标准
8.7.3 程序中潜在的安全问题
8.7.4 软件复杂性
8.8 软件验证与确认
8.8.1 基本概念
8.8.2 软件评审
8.8.3 软件测试
8.8.4 软件调试
8.8.5 软件质量评估
8.9 软件演化
8.9.1 软件演化的概念
8.9.2 软件重构
8.9.3 软件重用
8.9.4 变更管理
8.10 软件可靠性
8.10.1 软件可靠性的相关概念
8.10.2 软件可靠性的模型
8.10.3 容错软件技术
8.10.4 软件可靠性度量
8.11 形式化方法
本章小结
习题
第9章 操作系统
9.1 操作系统概述
9.1.1 操作系统的概念
9.1.2 操作系统的角色和目标
9.1.3 操作系统的基本组成
9.1.4 操作系统的设计要素
9.1.5 操作系统的启动
9.2 操作系统的发展
9.3 操作系统的分类
9.4 操作系统的功能
9.5 操作系统的体系结构
9.6 调度和分发
9.7 安全和防护
9.8 容错性
9.9 系统性能评估
9.10 内存管理
本章小结
习题
第10章 网络与通信
10.1 数据通信基础
10.1.1 数据通信的基本概念
10.1.2 数据通信的方式
10.1.3 数据传输的方式
10.2 计算机网络基础
10.2.1 互联网的组织
10.2.2 网络交换技术
10.2.3 网络物理组成
10.2.4 网络传输媒体
10.2.5 网络分层原理
10.2.6 网络体系结构
10.3 网络应用程序
10.3.1 命名和地址方案
10.3.2 分布式应用程序
10.3.3 HTTP协议
10.3.4 TCP和UDP
10.3.5 网络套接字
10.4 可靠数据传输
10.5 路由和转发
10.5.1 路由器
10.5.2 路由协议
10.5.3 IP协议
10.6 局域网
10.6.1 局域网的发展
10.6.2 局域网的分类
10.6.3 局域网拓扑结构
10.6.4 以太网
10.6.5 介质访问控制
10.7 资源分配
10.7.1 资源分配的需求
10.7.2 资源分配的分类
10.7.3 拥塞控制与处理
10.8 移动性
10.9 社交网络
10.10 区块链
10.11 5G/6G网络
本章小结
习题
第11章 系统基础
11.1 计算范式
11.1.1 计算范式概述
11.1.2 流水线技术
11.2 跨层通信
11.3 状态机
11.4 并行性
11.5 评估技术
11.5.1 性能指标
11.5.2 性能分析
11.6 资源分配与调度技术
11.7 虚拟化
11.7.1 虚拟化技术
11.7.2 虚拟机的优势
11.8 冗余下的可靠性
本章小结
习题
第12章 并行和分布式计算
12.1 并行基础
12.1.1 并行处理的应用
12.1.2 并行处理基本策略
12.1.3 并行软件
12.1.4 并行计算机的发展
12.2 并行分解
12.3 并行算法
12.4 通信和协同
12.5 并行体系结构
12.6 并行性能
12.7 分布式系统
12.8 云计算
12.9 语义学和形式化模型
本章小结
习题
第13章 信息保障与安全
13.1 信息安全基本概念
13.1.1 信息保障与安全的历史
13.1.2 CIA三元组
13.1.3 信息安全保障面临的威胁和攻击
13.1.4 身份验证、授权与访问控制
13.1.5 责任披露
13.2 安全策略和管理
13.3 网络安全
13.3.1 网络安全的概念
13.3.2 网络安全面临的威胁和攻击
13.3.3 网络安全防护策略
13.4 密码学
13.4.1 密码学的发展过程
13.4.2 密码体制的分类
13.4.3 密码协议
13.5 Web安全
13.6 平台安全
13.7 数字取证
本章小结
习题
第14章 离散结构
14.1 集合、关系与函数
14.1.1 集合
14.1.2 关系
14.1.3 函数
14.2 基础逻辑
14.2.1 命题逻辑
14.2.2 谓词逻辑
14.2.3 真值表和范式
14.3 证明方法
14.3.1 证明的基本概念
14.3.2 基本证明的方法
14.3.3 良序关系
14.4 计数基础
14.4.1 计数论及其应用
14.4.2 鸽巢原理
14.4.3 排列与组合
14.4.4 求解递推关系
14.4.5 模运算基础
14.5 图和树
14.6 离散概率
本章小结
习题
第15章 计算科学
15.1 建模与仿真
15.1.1 建模与仿真的概念
15.1.2 建模与仿真的评价指标
15.1.3 仿真技术和仿真工具
15.1.4 仿真过程
15.1.5 建立模型
15.2 处理
15.3 数值分析
15.3.1 数值分析中的误差
15.3.2 函数逼近
15.3.3 数值积分与微分
15.3.4 微分方程
15.4 数字图书馆
本章小结
习题
第16章 图形学与可视化
16.1 图形学的基本概念
16.1.1 计算机图形信息的处理
16.1.2 计算机图形学的起源和发展
16.1.3 计算机图形学的主要研究内容
16.1.4 计算机图形学的应用
16.1.5 计算机图形的标准化
16.2 图形系统
16.3 基本绘制
16.4 几何建模
16.5 高级绘制
16.6 计算机动画
16.7 可视化
本章小结
习题
第17章 人机交互
17.1 人机交互技术基础
17.2 人机交互模型
17.3 人机系统交互界面的构架
17.4 人机界面的设计
17.5 数据交互
17.6 语音交互
17.7 图像交互
17.8 行为交互
17.9 4D打印
17.10 人机交互的发展
本章小结
习题
第18章 智能系统
18.1 人工智能系统
18.1.1 人工智能
18.1.2 智能行为
18.1.3 代理的本质
18.2 知识表达及推理方法
18.2.1 知识与知识表示概述
18.2.2 经典推理技术
18.2.3 高级知识推理方法
18.3 搜索技术
18.3.1 问题空间与状态空间
18.3.2 基本搜索策略
18.3.3 高级搜索方法
18.4 自然语言处理
18.4.1 自然语言的发展
18.4.2 句法和语义的分析
18.4.3 自然语言处理技术
18.5 机器学习方法
18.5.1 机器学习概述
18.5.2 机器学习的方法与任务
18.5.3 简单统计学习
18.6 机器人学
18.6.1 机器人学概述
18.6.2 智能机器人的主要研究领域
18.7 人工智能的应用
本章小结
习题
第19章 社会问题与专业实践
19.1 社会环境
19.2 分析工具
19.3 职业道德
19.4 知识产权
19.5 隐私和公民自由
19.6 专业交流
19.7 可持续性
19.8 计算经济性
19.9 安全政策、法律和计算机犯罪
本章小结
习题
参考文献
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