第1部分 認識篇
第1章 認識計算機3
【情景問題】 無處不在的計算機3
1.1 計算機的史前史--計算工具的發(fā)展簡史4
1.1.1 手動式計算工具4
1.1.2 機械式計算工具5
1.1.3 機電式計算機7
1.1.4 電子計算機8
1.2 計算機的歷史和未來9
1.2.1 計算機的發(fā)展簡史9
1.2.2 計算機的發(fā)展趨勢12
1.3 什么是計算機14
1.3.1 馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)14
1.3.2 計算機的工作原理16
1.3.3 計算機的分類和特點17
1.4 什么是計算機系統(tǒng)20
1.4.1 系統(tǒng)科學與分層方法20
1.4.2 計算機系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)20
閱讀材料--中國計算機發(fā)展簡史22
習題123
第2章 認識計算機學科25
【情景問題】 “計算作為一門學科”的存在性證明25
2.1 什么是計算機學科26
2.1.1 計算機學科的定義26
2.1.2 計算機學科的三個形態(tài)27 計算機學科概論（第2版）目錄
2.1.3 計算機學科的核心概念28
2.2 計算機學科的根本問題30
2.2.1 圖靈對計算本質(zhì)的揭示30
2.2.2 可計算問題與不可計算問題33
2.2.3 易解問題與難解問題33
2.2.4 NP問題與NP完全問題35
2.3 計算機學科的科學問題36
2.3.1 計算的平臺與環(huán)境問題36
2.3.2 計算過程的能行操作與效率問題38
2.3.3 計算的正確性問題40
閱讀材料--著名計算機組織42
習題242
第3章 學習計算機學科45
【情景問題】 大學--人生的轉(zhuǎn)折點45
3.1 計算機學科的知識體系和課程體系46
3.1.1 計算機學科及其專業(yè)方向46
3.1.2 計算機學科的知識體系47
3.1.3 計算機學科的課程體系49
3.2 學科基本知識和基本能力50
3.2.1 知識、能力和素質(zhì)50
3.2.2 學科基本知識51
3.2.3 學科基本能力52
閱讀材料--大學應(yīng)該怎樣聽課和記筆記54
習題356

第2部分 硬件層
第4章 計算機的運算基礎(chǔ)61
【情景問題】 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)61
4.1 數(shù)理邏輯基礎(chǔ)62
4.1.1 數(shù)理邏輯的起源和發(fā)展62
4.1.2 命題代數(shù)與邏輯代數(shù)63
4.2 二進制64
4.2.1 進位計數(shù)制65
4.2.2 二進制數(shù)和十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換66
4.3 數(shù)字化原理--信息的編碼68
4.3.1 整數(shù)的編碼68
4.3.2 浮點數(shù)的編碼69
4.3.3 字符的編碼70
4.3.4 漢字的編碼71
4.3.5 聲音的編碼72
4.3.6 圖形和圖像的編碼73
4.3.7 指令的編碼74
4.4 邏輯電路75
4.4.1 門75
4.4.2 邏輯電路76
4.4.3 集成電路78
閱讀材料--著名計算機獎項79
習題480
第5章 計算機部件83
【情景問題】 計算機的基本配置83
5.1 存儲器84
5.1.1 存儲器的層次結(jié)構(gòu)84
5.1.2 內(nèi)存儲器85
5.1.3 外存儲器86
5.1.4 高速緩沖存儲器87
5.2 中央處理器CPU88
5.2.1 總線88
5.2.2 運算器88
5.2.3 控制器89
5.3 輸入輸出設(shè)備91
5.3.1 輸入設(shè)備91
5.3.2 輸出設(shè)備92
5.3.3 輸入輸出接口93
閱讀材料--著名計算機公司94
習題595

第3部分 程序設(shè)計
第6章 問題求解與程序設(shè)計99
【情景問題】 七橋問題99
6.1 問題求解與程序設(shè)計100
6.1.1 程序設(shè)計的一般過程100
6.1.2 程序設(shè)計的關(guān)鍵101
6.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)102
6.2.1 基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 102
6.2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲表示103
6.3 算法和算法分析
1046.3.1 算法及描述算法的方法104
6.3.2 算法分析105
6.4 程序設(shè)計語言106
6.4.1 程序設(shè)計語言的發(fā)展106
6.4.2 程序設(shè)計語言的基本要素108
6.4.3 程序設(shè)計的環(huán)境109
6.5 翻譯程序110
6.5.1 翻譯程序的工作方式110
6.5.2 編譯程序的基本過程111
閱讀材料--幾種經(jīng)典的高級語言113
習題6114

第4部分 系統(tǒng)軟件層
第7章 操作系統(tǒng)119
【情景問題】 操作系統(tǒng)為我們做了什么119
7.1 什么是操作系統(tǒng)120
7.1.1 操作系統(tǒng)的定義120
7.1.2 操作系統(tǒng)的用戶界面121
7.1.3 操作系統(tǒng)的啟動122
7.1.4 操作系統(tǒng)的分類123
7.2 操作系統(tǒng)的基本功能124
7.2.1 處理器管理124
7.2.2 存儲管理125
7.2.3 設(shè)備管理126
7.2.4 文件管理126
閱讀材料--幾種流行的操作系統(tǒng)127
習題7128
第8章 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)131
【情景問題】 查找肇事車輛131
8.1 什么是數(shù)據(jù)庫132
8.1.1 數(shù)據(jù)庫DB132
8.1.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS133
8.1.3 結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL133
8.2 數(shù)據(jù)庫的建立和使用134
8.2.1 數(shù)據(jù)表示--建立數(shù)據(jù)庫134
8.2.2 數(shù)據(jù)處理--操作數(shù)據(jù)庫137
8.2.3 數(shù)據(jù)保護機制138
閱讀材料--常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)139
習題8140

第5部分 應(yīng)用軟件層
第9章 軟件工程143
【情景問題】 “著名”軟件錯誤143
9.1 軟件危機144
9.1.1 軟件危機的表現(xiàn)144
9.1.2 軟件開發(fā)的復(fù)雜性144
9.2 什么是軟件工程146
9.2.1 軟件工程的定義146
9.2.2 軟件工程的基本原理147
9.3 軟件過程148
9.3.1 軟件生命周期149
9.3.2 軟件開發(fā)模型150
9.4 軟件質(zhì)量150
9.4.1 軟件質(zhì)量特性150
9.4.2 軟件測試151
閱讀材料--軟件、硬件和人件152
習題9152
第10章 人機交互155
【情景問題】 用戶界面的作用155
10.1 什么是人機交互156
10.1.1 人機交互的定義156
10.1.2 人機交互的基本形式156
10.1.3 人機交互的發(fā)展趨勢157
10.2 人機交互的接口--用戶界面158
10.2.1 命令行交互界面158
10.2.2 圖形交互界面158
10.2.3 多媒體交互界面158
10.2.4 虛擬現(xiàn)實交互界面159
閱讀材料--如何預(yù)防計算機對人體健康的危害160
習題10161
第11章 人工智能163
【情景問題】 人與計算機的能力對比163
11.1 什么是人工智能164
11.1.1 人工智能的定義164
11.1.2 人工智能的研究意義165
11.2 人工智能的研究方法166
11.2.1 符號智能一枝獨秀166
11.2.2 計算智能異軍突起167
11.2.3 智能Agent方興未艾167
11.3 人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域168
11.3.1 機器博弈168
11.3.2 專家系統(tǒng)169
11.3.3 數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)170
11.3.4 自然語言理解171
11.3.5 模式識別172
11.3.6 機器人172
閱讀材料--人機共生173
習題11174

第6部分 通信層
第12章 計算機通信179
【情景問題】 通信系統(tǒng)與物流系統(tǒng)179
12.1 概述180
12.1.1 通信的起源和發(fā)展180
12.1.2 計算機通信系統(tǒng)模型180
12.1.3 通信協(xié)議181
12.2 信息的編碼182
12.2.1 信號182
12.2.2 信道184
12.3 數(shù)據(jù)交換185
12.3.1 線路交換185
12.3.2 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換185
12.4 尋址186
12.4.1 通信方向186
12.4.2 地址標識186
12.4.3 路由187
閱讀材料--未來通信188
習題12189
第13章 計算機網(wǎng)絡(luò)191
【情景問題】 網(wǎng)絡(luò)帶來的變化191
13.1 什么是計算機網(wǎng)絡(luò)192
13.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義192
13.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類192
13.1.3 計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)193
13.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的基本組成194
13.2.1 網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)194
13.2.2 網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)195
13.3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)196
13.3.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原則196
13.3.2 OSI參考模型197
13.4 互聯(lián)網(wǎng)198
13.4.1 互聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展198
13.4.2 TCP/IP分層模型198
13.4.3 互聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)199
閱讀材料： 我國Internet的起源和發(fā)展201
習題13201
第14章 網(wǎng)絡(luò)安全203
【情景問題】 在互聯(lián)網(wǎng)時代還有個人隱私嗎203
14.1 什么是網(wǎng)絡(luò)安全204
14.1.1 網(wǎng)絡(luò)安全的定義204
14.1.2 常見的網(wǎng)絡(luò)安全問題204
14.2 信息加密205
14.2.1 什么是信息加密205
14.2.2 對稱加密206
14.2.3 非對稱加密206
14.3 數(shù)字認證207
14.3.1 身份認證207
14.3.2 數(shù)字簽名208
14.4 網(wǎng)絡(luò)檢測與防范208
14.4.1 防火墻208
14.4.2 入侵檢測209
閱讀材料--邏輯炸彈210
習題14211

第7部分 職業(yè)道德篇
第15章 職業(yè)與職業(yè)道德215
【情景問題】 誰來為軟件錯誤負責215
15.1 專業(yè)崗位216
15.1.1 信息時代對計算機人才的需求216
15.1.2 有關(guān)職位217
15.2 職業(yè)道德219
15.2.1 道德選擇219
15.2.2 工程師的道德規(guī)范219
15.2.3 軟件工程師的道德規(guī)范220
15.3 計算機法律法規(guī)221
15.3.1 新的法律問題221
15.3.2 軟件知識產(chǎn)權(quán)222
15.3.3 其他法律法規(guī)224
閱讀材料--QQ與360之戰(zhàn)224
習題15225
參考文獻226