内容简介

本书由两位知名的计算机科学教育家编写，全面而细致地介绍了计算机科学的各个方面。书中从信息层开始，历经硬件层、程序设计层、操作系统层、应用程序层和通信层，深入剖析了计算系统的每个分层，最后讨论了计算的限制。此外，正文中穿插了大量的人物传记、历史点评、道德问题和*的技术发展信息，有助于你进一步了解计算机科学。每章后面都附带有大量的练习，可以帮助你即时重温并掌握这一章所述的内容。

目录

出版者的话译者序前言第一部分　基础篇第1章　全景图  2
1.1　计算系统  2
1.1.1　计算系统的分层  3
1.1.2　抽象  4
1.2　计算的历史  5
1.2.1　计算硬件简史  5
1.2.2　计算软件简史  12
1.2.3　预言  16
1.3　计算工具与计算学科  16小结  18道德问题：the Tenth Strand 18练习  19思考题  20第二部分　信息层第2章　二进制数值与记数系统  22
2.1　数字与计算  22
2.2　位置记数法  23
2.2.1　二进制、八进制和十六进制 26
2.2.2　其他记数系统中的运算 27
2.2.3　以2的幂为基数的记数系统  27
2.2.4　把十进制数转换成其他数制的数 29
2.2.5　二进制数值与计算机 29小结  31道德问题：the Tenth Strand的知识单元  31练习  33思考题  34第3章　数据表示法  35
3.1　数据与计算机  35
3.1.1　模拟数据与数字数据 36
3.1.2　二进制表示法  38
3.2　数字数据表示法  39
3.2.1　负数表示法  39
3.2.2　实数表示法  42
3.3　文本表示法  44
3.3.1ASCII字符集  45
3.3.2Unicode字符集  45
3.3.3　文本压缩  46
3.4　音频数据表示法  49
3.4.1　音频格式  50
3.4.2MP3音频格式  50
3.5　图像与图形表示法  51
3.5.1　颜色表示法  51
3.5.2　数字化图像与图形 52
3.5.3　图形的矢量表示法 53
3.6　视频表示法  53小结  55道德问题：道德准则  55练习  56思考题  58第三部分　硬件层第4章　门和电路  60
4.1　计算机和电学  60
4.2　门  62
4.2.1　非门  62
4.2.2　与门  63
4.2.3　或门  63
4.2.4　异或门  64
4.2.5　与非门和或非门  64
4.2.6　门处理回顾  65
4.2.7　具有更多输入的门 65
4.3　门的构造  66
4.4　电路  67
4.4.1　组合电路  68
4.4.2　加法器  70
4.4.3　多路复用器  71
4.5　存储器电路  72
4.6　集成电路  73
4.7CPU芯片  73小结  74道德问题：这些违反道德规范吗？ 74练习  75思考题  77第5章　计算部件  78
5.1　独立的计算机部件  78
5.2　存储程序的概念  82
5.2.1　冯·诺伊曼体系结构 82
5.2.2　读取-执行周期  87
5.2.3RAM和ROM  88
5.2.4　二级存储设备  89
5.2.5　触摸屏  92
5.3　嵌入式系统  93
5.4　并行体系结构  94
5.4.1　并行计算  94
5.4.2　并行硬件分类  95小结  96道德问题：数字鸿沟  96练习  97思考题  98第四部分　程序设计层第6章　低级程序设计语言与伪代码  102
6.1　计算机操作  102
6.2　机器语言  103
6.3　一个程序实例  108
6.3.1　手工模拟  109
6.3.2Pep/8模拟程序  109
6.4　汇编语言  111
6.4.1Pep/8汇编语言  112
6.4.2　汇编器指令  112
6.4.3Hello程序的汇编语言版本  113
6.4.4　一个新程序  113
6.4.5　具有分支的程序 115
6.4.6　具有循环的程序 116
6.5　表达算法  118
6.5.1　伪代码的功能  118
6.5.2　执行伪代码算法 121
6.5.3　写伪代码算法  123
6.5.4　翻译伪代码算法 124
6.6　测试  125小结  126道德问题：版权与软件盗版  127练习  127思考题  129第7章　问题求解与算法设计  130
7.1　如何解决问题  130
7.1.1　提出问题  130
7.1.2　寻找熟悉的情况 132
7.1.3　分治法  132
7.1.4　算法  133
7.1.5　计算机问题求解过程 133
7.1.6　方法总结  134
7.1.7　测试算法  135
7.2　有简单参数的算法  135
7.2.1　带有选择的算法 135
7.2.2　带有循环的算法 136
7.3　复杂变量  139
7.3.1　数组  139
7.3.2　记录  140
7.4　搜索算法  141
7.4.1　顺序搜索  141
7.4.2　有序数组中的顺序搜索 141
7.4.3　二分检索  142
7.5　排序  144
7.5.1　选择排序  144
7.5.2　冒泡排序  145
7.5.3　插入排序  147
7.6　递归算法  147
7.6.1　子程序语句  148
7.6.2　递归阶乘  149
7.6.3　递归二分检索  149
7.6.4　快速排序  150
7.7　几个重要思想  153
7.7.1　信息隐蔽  153
7.7.2　抽象  154
7.7.3　事物命名  155
7.7.4　测试  155小结  155道德问题：开源软件  156练习  157思考题  159第8章　抽象数据类型与子程序  160
8.1　抽象数据类型  160
8.2　栈  161
8.3　队列  161
8.4　列表  162
8.5　树  164
8.5.1　二叉树  164
8.5.2　二叉检索树  165
8.5.3　其他操作  169
8.6　图  169
8.6.1　创建图  171
8.6.2　图算法  171
8.7　子程序  176
8.7.1　参数传递  177
8.7.2　值参与引用参数 178小结  180道德问题：工作场所监视  180练习  181思考题  183第9章　面向对象设计与高级程序设计语言  184
9.1　面向对象方法  184
9.1.1　面向对象  185
9.1.2　设计方法  185
9.1.3　一个计算机示例 187
9.2　翻译过程  189
9.2.1　编译器  190
9.2.2　解释器  190
9.3　程序设计语言的范型 192
9.3.1　命令式范型  192
9.3.2　声明式范型  193
9.4　高级程序设计语言的功能性 194
9.4.1　布尔表达式  194
9.4.2　数据归类  196
9.4.3　输入/输出结构  199
9.4.4　控制结构  200
9.5　面向对象语言的功能性 204
9.5.1　封装  204
9.5.2　类  205
9.5.3　继承  206
9.5.4　多态  207
9.6　过程设计与面向对象设计的区别 207小结  208道德问题：恶作剧与诈骗  209练习  210思考题  212第五部分　操作系统层第10章　操作系统  214
10.1　操作系统的角色  214
10.1.1　内存、进程与CPU管理  216
10.1.2　批处理  216
10.1.3　分时  217
10.1.4　其他OS要素  218
10.2　内存管理  218
10.2.1　单块内存管理 219
10.2.2　分区内存管理 220
10.2.3　页式内存管理 221
10.3　进程管理  223
10.3.1　进程状态  223
10.3.2　进程控制块  224
10.4CPU调度  224
10.4.1　先到先服务  225
10.4.2　最短作业优先 226
10.4.3　轮询法  226小结  227道德问题：医疗隐私——健康保险携带与责任法案 228练习  229思考题  231第11章　文件系统和目录  232
11.1　文件系统  232
11.1.1　文本文件和二进制文件 233
11.1.2　文件类型  233
11.1.3　文件操作  234
11.1.4　文件访问  235
11.1.5　文件保护  236
11.2　目录  237
11.2.1　目录树  237
11.2.2　路径名  239
11.3　磁盘调度  241
11.3.1　先到先服务磁盘调度法 242
11.3.2　最短寻道时间优先磁盘调度法 242
11.3.3SCAN磁盘调度法  242小结  243道德问题：选择加入和选择退出 243练习  244思考题  246第六部分　应用程序层第12章　信息系统  248
12.1　信息管理  248
12.2　电子制表软件  249
12.2.1　电子数据表公式 250
12.2.2　循环引用  254
12.2.3　电子数据表分析 254
12.3　数据库管理系统  255
12.3.1　关系模型  256
12.3.2　关系  257
12.3.3　结构化查询语言 258
12.3.4　数据库设计  260
12.4　电子商务  261小结  262道德问题：从竞选来看政治与网络 262练习  263思考题  265第13章　人工智能  266
13.1　思维机  266
13.1.1　图灵测试  267
13.1.2AI问题的各个方面  268
13.2　知识表示  268
13.2.1　语义网  268
13.2.2　检索树  271
13.3　专家系统  273
13.4　神经网络  275
13.4.1　生物神经网络 275
13.4.2　人工神经网络 276
13.5　自然语言处理  277
13.5.1　语音合成  277
13.5.2　语音识别  278
13.5.3　自然语言理解 279
13.6　机器人学  280
13.6.1　感知-规划-执行范型  280
13.6.2　包孕体系结构 282
13.6.3　物理部件  283小结  283道德问题：从民众来看政治与网络 284练习  284思考题  286第14章　模拟、图形学、游戏和其他应用  287
14.1　什么是模拟  287
14.1.1　复杂系统  287
14.1.2　模型  288
14.1.3　构造模型  288
14.2　特殊模型  289
14.2.1　排队系统  289
14.2.2　气象模型  292
14.2.3　计算生物学  295
14.2.4　其他模型  295
14.2.5　必要的计算能力 296
14.3　计算机图形学  296
14.3.1　光的工作原理 297
14.3.2　物体形状  298
14.3.3　光模拟  298
14.3.4　复杂对象的建模 299
14.3.5　让物体动起来 303
14.4　游戏  304
14.4.1　游戏的历史  304
14.4.2　创建虚拟世界 305
14.4.3　游戏设计与开发 305
14.4.4　游戏编程  306小结  307道德问题：游戏成瘾  307练习  308思考题  309第七部分　通信层第15章　网络  312
15.1　连网  312
15.1.1　网络的类型  313
15.1.2Internet连接  315
15.1.3　包交换  317
15.2　开放式系统与协议 318
15.2.1　开放式系统  318
15.2.2　网络协议  319
15.2.3TCP/IP 319
15.2.4　高层协议  320
15.2.5MIME类型  321
15.2.6　防火墙  321
15.3　网络地址  322
15.4　云计算  324小结  325道德问题：社交网络的影响  326练习  327思考题  328第16章　万维网  329
16.1Web简介  329
16.1.1　搜索引擎  331
16.1.2　即时消息  331
16.1.3　博客  331
16.1.4cookie 332
16.2HTML  333
16.2.1　基本的HTML格式  335
16.2.2　图像与链接  335
16.2.3HTML5  337
16.3　交互式网页  337
16.3.1Java小程序  337
16.3.2Java服务器页  338
16.4XML  339
16.5　社交网络  341小结  342道德问题：赌博与互联网  344练习  344思考题  346第17章　计算机安全  347
17.1　各级安全  347
17.2　阻止未授权访问  349
17.2.1　密码  349
17.2.2　验证码  351
17.2.3　指纹分析  352
17.3　恶意代码  352
17.3.1　杀毒软件  353
17.3.2　安全攻击  353
17.4　密码学  355
17.5　保护你的在线信息 357
17.5.1　安全与可移动设备 359
17.5.2　维基解密  359小结  360道德问题：博客  361练习  362思考题  363第八部分　总结第18章　计算的限制  366
18.1　硬件  366
18.1.1　算术运算的限制 366
18.1.2　部件的限制  370
18.1.3　通信的限制  371
18.2　软件  372
18.2.1　软件的复杂度 372
18.2.2　当前提高软件质量的方法 373
18.2.3　臭名昭著的软件错误 376
18.3　问题  377
18.3.1　算法比较  377
18.3.2　图灵机   382
18.3.3　停机问题  384
18.3.4　算法分类  386小结  387道德问题：Therac-25灾难剖析  387练习  388思考题  389参考文献  390索引  396

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