《計算機科學技術導論》概要介紹了計算機科學與技術一級學科范圍內最重要的基本概念,并圍繞本學科的定義、特點、歷史淵源、發(fā)展變化及發(fā)展潮流等方面系統(tǒng)闡述學科范型的內容。全書共11章,內容圍繞計算理論和計算模式、計算機系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡、計算機應用四大主題展開,主要包括計算機概述、計算機數(shù)制與編碼、計算機算法與數(shù)據(jù)結構、計算機系統(tǒng)的硬件、計算機系統(tǒng)的軟件、軟件工程、計算機網(wǎng)絡與通信、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、多媒體技術、計算機安全、計算機專業(yè)人員職業(yè)規(guī)劃和道德標準。
《計算機科學技術導論》適合作為計算機科學與技術專業(yè)一年級新生的“計算機科學技術導論”等相關課程的教材,同時可供計算機愛好者自學參考。
計算機科學技術導論“計算機科學技術導論”是計算機科學與技術專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程,其目標是使學生初步認知計算機學科并作出正確導學。但是由于對象是大一新生,缺乏專業(yè)基礎知識,同時課程課時有限,如何在本學科專業(yè)知識教學體系內實現(xiàn)科學認知并進行正確導學是編寫本書的宗旨和目的。
本書參照和依據(jù)ACM、IEEE Computing Curricula 2005和教育部高教司主持評審的《中國計算機科學與技術學科教程2002》,一方面概要介紹了計算機科學與技術一級學科范圍內的一些最重要的基本概念,另一方面圍繞計算機科學與技術學科的定義、特點、歷史淵源、發(fā)展變化、發(fā)展潮流等內容,系統(tǒng)闡述學科范型的內容。
本書共11章。第1章介紹計算機的產(chǎn)生與發(fā)展、計算機的基本概念、主要應用領域以及計算機專業(yè)課程體系和主要國際組織;第2章介紹數(shù)制與轉換、數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼、字符信息的編碼以及邏輯運算與邏輯代數(shù)基礎;第3章圍繞算法和數(shù)據(jù)結構兩大核心概念,介紹算法的特性、描述方法、設計策略和算法優(yōu)劣的評價以及常見的數(shù)據(jù)結構,包括線性表、棧、隊列、樹、圖等;第4章以一位加法器的設計為例,介紹計算機中的數(shù)字電路,進而介紹計算機之父馮·諾依曼所提出的計算機的體系結構,包括運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備五大部件的基本知識以及計算機中的各類總線,以一個假想的計算機的指令為例,介紹計算機指令的具體工作過程;第5章介紹計算機系統(tǒng)的軟件,包括系統(tǒng)軟件和應用軟件,并重點介紹了操作系統(tǒng)和翻譯系統(tǒng),對計算機中常用的工具軟件,包括圖形圖像處理軟件、文件壓縮軟件、下載軟件、PDF文件閱讀軟件、詞典工具以及防病毒軟件等也進行了介紹;第6章介紹軟件工程的概念、軟件生命周期以及軟件開發(fā)方法等,本章對理解軟件工程的思想、熟悉應用軟件開發(fā)方法和工具、了解軟件開發(fā)的流程是非常重要的;第7章介紹數(shù)據(jù)通信的基礎知識、計算機網(wǎng)絡的基本概念,包括網(wǎng)絡標準、網(wǎng)絡結構以及網(wǎng)絡分類,計算機網(wǎng)絡體系結構和標準協(xié)議,網(wǎng)絡互聯(lián)設備,因特網(wǎng)以及網(wǎng)頁設計與網(wǎng)站構建的基本知識;第8章介紹數(shù)據(jù)庫的基本概念、發(fā)展歷程、特點以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成,對一些常用的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和結構化查詢語言(SQL)給出簡單的介紹,同時也介紹數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的開發(fā)方法、開發(fā)步驟和新一代數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展趨勢;第9章介紹多媒體技術的基本概念,聲音、圖形、圖像、動畫、視頻等非文本信息的編碼,常用多媒體信息的壓縮方法以及常見的多媒體創(chuàng)作工具,最后介紹多媒體網(wǎng)站的建設;第10章分析當前計算機安全方面的問題和計算機犯罪方面的特點,重點介紹計算機安全方面的加密與解密技術,并以凱撒密碼為例闡述加密與解密技術,在此基礎上介紹公鑰加密技術以及防火墻、計算機網(wǎng)絡安全的監(jiān)控技術等基本知識;第11章介紹計算機專業(yè)的培養(yǎng)目標、深造考研、相關證書、工作領域和職位,對信息產(chǎn)業(yè)界的道德修養(yǎng)、法律法規(guī)、知識產(chǎn)權和計算機犯罪等也進行簡要闡述;在書稿的附錄部分,搜集了著名的計算機獎項、計算機科學領域的典型問題以及最新計算機應用領域等方面的相關參考資料,供讀者參閱。
本書由浙江師范大學趙建民教授主編,華東師范大學黃國興教授對書稿進行了審閱并提出了指導性修改意見。本書由段正杰、端木春江、潘竹生、丁智國等長期從事“計算機科學技術導論”課程教學的一線教師編寫,其中端木春江編寫第1、4、9、10章,潘竹生編寫第2、3、7章,段正杰編寫第5、6章,丁智國編寫第8、11章以及附錄。最后由趙建民教授統(tǒng)稿。
本書的編寫參考了大量的書籍、期刊以及互聯(lián)網(wǎng)上的資源,為此,我們向有關的作者、編者、譯者表示感謝。
由于編者水平所限,書中疏漏之處在所難免,懇請讀者批評指正。
編 者2011年3月
第1章 計算機概述
1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展
1.2 計算機的特點與分類
1.3 計算機的主要應用領域
1.4 計算機專業(yè)培養(yǎng)的課程體系結構和要求
1.5 計算機領域內的國際組織
本章小結
習題
第2章 計算機數(shù)制與編碼
2.1 數(shù)制及其轉換
2.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼
2.3 數(shù)的定點表示與浮點表示
2.4 字符信息的編碼
2.5 數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)
本章小結
習題
第3章 計算機算法與數(shù)據(jù)結構
3.1 算法基礎
3.2 數(shù)據(jù)結構基礎
本章小結
習題
第4章 計算機系統(tǒng)的硬件
4.1 計算機硬件中的數(shù)字電路簡介
4.2 馮·諾依曼的計算機體系結構
4.3 計算機硬件中的各組成部分
4.4 計算機的整體結構
4.5 計算機指令的具體工作過程
本章小結
習題
第5章 計算機系統(tǒng)的軟件
5.1 計算機軟件概述
5.2 操作系統(tǒng)
5.3 程序設計語言及其翻譯系統(tǒng)
5.4 常用工具軟件簡介
本章小結
習題
第6章 軟件工程
6.1 軟件工程概述
6.2 軟件開發(fā)模型
6.3 軟件開發(fā)方法
6.4 軟件項目管理
6.5 軟件質量管理
6.6 軟件能力成熟度模型
本章小結
習題
第7章 計算機網(wǎng)絡與通信
7.1 數(shù)據(jù)通信的基礎知識
7.2 計算機網(wǎng)絡概述
7.3 計算機網(wǎng)絡體系結構和協(xié)議
7.4 計算機網(wǎng)絡互聯(lián)設備
7.5 internet基礎
7.6 網(wǎng)站的創(chuàng)建與網(wǎng)頁的制作
本章小結
習題
第8章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
8.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念
8.2 數(shù)據(jù)模型
8.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構和組成
8.4 常用關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
8.5 結構化查詢語言(sql)概述
8.6 數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)
8.7 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展
本章小結
習題
第9章 多媒體技術
9.1 多媒體的定義及其特點
9.2 數(shù)字化信息的原理
9.3 多媒體信息的數(shù)據(jù)壓縮方法
9.4 多媒體信息處理的國際標準
9.5 多媒體創(chuàng)作工具
9.6 多媒體網(wǎng)站
本章小結
習題
第10章 計算機安全
10.1 計算機安全概述
10.2 計算機信息安全和計算機加密技術
10.3 計算機病毒
10.4 防火墻
10.5 計算機網(wǎng)絡安全的監(jiān)控
10.6 計算機安全方面的對策
本章小結
習題
第11章 計算機專業(yè)人員職業(yè)規(guī)劃和道德標準
11.1 計算機科學與技術專業(yè)人員的學習和工作
11.2 計算機科學與技術專業(yè)人員的道德法律準則
本章小結
習題
附錄a 著名計算機獎項
附錄b 計算機科學領域的典型問題
附錄c 計算機應用領域介紹
參考文獻