第1部分 認(rèn)識(shí)篇
第1章 認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)3
【情景問題】 無處不在的計(jì)算機(jī)3
1.1 計(jì)算機(jī)的史前史--計(jì)算工具的發(fā)展簡(jiǎn)史4
1.1.1 手動(dòng)式計(jì)算工具4
1.1.2 機(jī)械式計(jì)算工具5
1.1.3 機(jī)電式計(jì)算機(jī)7
1.1.4 電子計(jì)算機(jī)8
1.2 計(jì)算機(jī)的歷史和未來9
1.2.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史9
1.2.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)12
1.3 什么是計(jì)算機(jī)14
1.3.1 馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)14
1.3.2 計(jì)算機(jī)的工作原理16
1.3.3 計(jì)算機(jī)的分類和特點(diǎn)17
1.4 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20
1.4.1 系統(tǒng)科學(xué)與分層方法20
1.4.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)20
閱讀材料--中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史22
習(xí)題123
第2章 認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)學(xué)科25
【情景問題】 “計(jì)算作為一門學(xué)科”的存在性證明25
2.1 什么是計(jì)算機(jī)學(xué)科26
2.1.1 計(jì)算機(jī)學(xué)科的定義26
2.1.2 計(jì)算機(jī)學(xué)科的三個(gè)形態(tài)27 計(jì)算機(jī)學(xué)科概論（第2版）目錄
2.1.3 計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念28
2.2 計(jì)算機(jī)學(xué)科的根本問題30
2.2.1 圖靈對(duì)計(jì)算本質(zhì)的揭示30
2.2.2 可計(jì)算問題與不可計(jì)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(jì)算機(jī)學(xué)科的科學(xué)問題36
2.3.1 計(jì)算的平臺(tái)與環(huán)境問題36
2.3.2 計(jì)算過程的能行操作與效率問題38
2.3.3 計(jì)算的正確性問題40
閱讀材料--著名計(jì)算機(jī)組織42
習(xí)題242
第3章 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)學(xué)科45
【情景問題】 大學(xué)--人生的轉(zhuǎn)折點(diǎn)45
3.1 計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識(shí)體系和課程體系46
3.1.1 計(jì)算機(jī)學(xué)科及其專業(yè)方向46
3.1.2 計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識(shí)體系47
3.1.3 計(jì)算機(jī)學(xué)科的課程體系49
3.2 學(xué)科基本知識(shí)和基本能力50
3.2.1 知識(shí)、能力和素質(zhì)50
3.2.2 學(xué)科基本知識(shí)51
3.2.3 學(xué)科基本能力52
閱讀材料--大學(xué)應(yīng)該怎樣聽課和記筆記54
習(xí)題356

第2部分 硬件層
第4章 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)61
【情景問題】 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?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(jìn)制64
4.2.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制65
4.2.2 二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)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(diǎn)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(jì)算機(jī)獎(jiǎng)項(xiàng)79
習(xí)題480
第5章 計(jì)算機(jī)部件83
【情景問題】 計(jì)算機(jī)的基本配置83
5.1 存儲(chǔ)器84
5.1.1 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)84
5.1.2 內(nèi)存儲(chǔ)器85
5.1.3 外存儲(chǔ)器86
5.1.4 高速緩沖存儲(chǔ)器87
5.2 中央處理器CPU88
5.2.1 總線88
5.2.2 運(yùn)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(jì)算機(jī)公司94
習(xí)題595

第3部分 程序設(shè)計(jì)
第6章 問題求解與程序設(shè)計(jì)99
【情景問題】 七橋問題99
6.1 問題求解與程序設(shè)計(jì)100
6.1.1 程序設(shè)計(jì)的一般過程100
6.1.2 程序設(shè)計(jì)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(chǔ)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(jì)語言106
6.4.1 程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展106
6.4.2 程序設(shè)計(jì)語言的基本要素108
6.4.3 程序設(shè)計(jì)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(jí)語言113
習(xí)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(dòng)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(chǔ)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(xí)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(hù)機(jī)制138
閱讀材料--常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)139
習(xí)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(cuò)誤143
9.1 軟件危機(jī)144
9.1.1 軟件危機(jī)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(cè)試151
閱讀材料--軟件、硬件和人件152
習(xí)題9152
第10章 人機(jī)交互155
【情景問題】 用戶界面的作用155
10.1 什么是人機(jī)交互156
10.1.1 人機(jī)交互的定義156
10.1.2 人機(jī)交互的基本形式156
10.1.3 人機(jī)交互的發(fā)展趨勢(shì)157
10.2 人機(jī)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(shí)交互界面159
閱讀材料--如何預(yù)防計(jì)算機(jī)對(duì)人體健康的危害160
習(xí)題10161
第11章 人工智能163
【情景問題】 人與計(jì)算機(jī)的能力對(duì)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(hào)智能一枝獨(dú)秀166
11.2.2 計(jì)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(jī)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(shí)發(fā)現(xiàn)170
11.3.4 自然語言理解171
11.3.5 模式識(shí)別172
11.3.6 機(jī)器人172
閱讀材料--人機(jī)共生173
習(xí)題11174

第6部分 通信層
第12章 計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(hào)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(chǔ)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(biāo)識(shí)186
12.4.3 路由187
閱讀材料--未來通信188
習(xí)題12189
第13章 計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)192
13.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義192
13.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類192
13.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)193
13.2 計(jì)算機(jī)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(guó)Internet的起源和發(fā)展201
習(xí)題13201
第14章 網(wǎng)絡(luò)安全203
【情景問題】 在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代還有個(gè)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(duì)稱加密206
14.2.3 非對(duì)稱加密206
14.3 數(shù)字認(rèn)證207
14.3.1 身份認(rèn)證207
14.3.2 數(shù)字簽名208
14.4 網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)與防范208
14.4.1 防火墻208
14.4.2 入侵檢測(cè)209
閱讀材料--邏輯炸彈210
習(xí)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(cuò)誤負(fù)責(zé)215
15.1 專業(yè)崗位216
15.1.1 信息時(shí)代對(duì)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)法律法規(guī)221
15.3.1 新的法律問題221
15.3.2 軟件知識(shí)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(xí)題15225
參考文獻(xiàn)226