計算機科學與技術導論（微課版）

目錄

第1章緒論1

本章導讀1

1.1計算機的基本概念1

1.1.1圖靈機和馮·諾依曼計算機1

1.1.2計算機的定義4

1.1.3計算機的硬件組成4

1.1.4計算機的軟件組成5

1.2計算機的分類6

1.3計算機的發展歷史8

1.3.1機械計算器的發展8

1.3.2機電計算機的演變8

1.3.3電子計算機的發明9

1.3.4現代計算機的發展歷程11

1.4我國計算機的發展歷史13

1.5計算機的應用領域17

1.5.1科學計算17

1.5.2信息管理17

1.5.3輔助技術18

1.5.4過程控制18

1.5.5人工智能18

1.5.6網絡應用19

1.5.7多媒體與娛樂20

1.5.8其他應用領域20

1.6“計算機科學與技術”專業課程體系21

1.7小結22

習題23

第2章數據表示24

本章導讀24

2.1數據表示概述24

2.2數制及其相互轉換25

2.2.1數制25

2.2.2數制的表示26

2.2.3基數與位權26

2.2.4數制的相互轉換27

2.3整數的表示方法29

2.3.1無符號數和有符號數29

2.3.2數據的補碼表示形式30

2.4實數的表示方法31

2.4.1浮點表示法31

2.4.2IEEE 754標準31

2.5小結33

習題33

第3章數據存儲34

本章導讀34

3.1數據存儲概述34

3.2存儲文本35

3.2.1ASCII碼35

3.2.2漢字編碼36

3.2.3Unicode編碼39

3.3存儲音頻40

3.3.1采樣40

3.3.2量化40

3.3.3編碼40

3.4存儲圖像41

3.4.1圖像的基本概念41

3.4.2點陣顯示41

3.4.3矢量顯示41

3.5存儲視頻43

3.6小結44

習題44

目錄〖3〗第4章數據運算45

本章導讀45

4.1數據運算概述45

4.2算術運算46

4.2.1整數的算術運算46

4.2.2浮點數的算術運算47

4.3邏輯運算50

4.4移位運算52

4.4.1邏輯移位52

4.4.2循環移位52

4.4.3算術移位52

4.5小結53

習題53

第5章C語言簡介54

本章導讀54

5.1編程語言概述54

5.1.1編程語言的發展歷史54

5.1.2編程語言的分類56

5.2C語言概述56

5.2.1C語言的發展歷史56

5.2.2C語言的特點57

5.2.3C語言程序的簡單示例57

5.2.4C語言程序的基本語法組成58

5.3數據類型59

5.3.1數據類型概述59

5.3.2整型60

5.3.3浮點型61

5.3.4字符型61

5.3.5數組類型62

5.3.6指針類型64

5.3.7枚舉類型66

5.3.8結構體與共用體67

5.3.9空類型71

5.4運算符與表達式71

5.4.1算術運算符72

5.4.2關系運算符72

5.4.3邏輯運算符73

5.4.4位運算符73

5.4.5賦值運算符73

5.4.6條件運算符74

5.4.7逗號運算符74

5.4.8自增、自減運算符74

5.4.9其他運算符75

5.4.10運算符的優先級75

5.5語句76

5.5.1表達式語句76

5.5.2控制語句77

5.5.3復合語句84

5.5.4空語句84

5.5.5函數調用語句84

5.5.6語句的嵌套85

5.6函數87

5.6.1函數的基本語法87

5.6.2函數的分類89

5.7編程語言的發展趨勢及挑戰89

5.7.1發展趨勢89

5.7.2面臨的挑戰90

5.8C語言程序結構90

5.9小結91

習題91

第6章計算機組成原理92

本章導讀92

6.1計算機系統概述92

6.1.1計算機硬件系統簡介92

6.1.2計算機軟件系統簡介93

6.1.3計算機組成與計算機體系結構93

6.2計算機硬件結構94

6.2.1計算機硬件框圖94

6.2.2存儲器概述95

6.2.3中央處理器概述98

6.2.4輸入輸出系統概述100

6.2.5計算機總線概述101

6.3計算機硬件的發展歷史103

6.3.1存儲器的發展歷史103

6.3.2CPU的發展歷史103

6.3.3輸入輸出設備的發展歷史103

6.4程序在計算機硬件上的運行過程104

6.4.1簡單計算機概述104

6.4.2簡單計算機的指令系統105

6.4.3簡單計算機上執行順序結構程序107

6.4.4選擇與循環結構程序在硬件上的執行112

6.5計算機體系結構的發展趨勢及挑戰性問題114

6.5.1計算機體系結構的發展趨勢114

6.5.2計算機體系結構面臨的挑戰性問題115

6.6小結116

習題116

第7章數據結構與算法117

本章導讀117

7.1數據結構和算法的發展歷史117

7.1.1數據結構的發展歷史117

7.1.2算法的發展歷史118

7.2數據結構和算法概述119

7.2.1數據結構的基本概念119

7.2.2算法的基本概念121

7.2.3數據結構與算法的關系122

7.3常見數據結構及應用122

7.3.1數組及應用122

7.3.2鏈表及應用123

7.3.3棧及應用124

7.3.4隊列及應用125

7.3.5散列表及應用126

7.3.6樹及應用128

7.3.7圖及應用131

7.4常見算法及應用134

7.4.1排序算法及應用134

7.4.2哈夫曼樹及應用135

7.4.3最小生成樹及應用137

7.5數據結構和算法的發展趨勢及挑戰性問題138

7.5.1數據結構和算法的發展趨勢138

7.5.2數據結構和算法的挑戰性問題139

7.6小結139

習題139

第8章操作系統140

本章導讀140

8.1操作系統概述140

8.1.1什麼是操作系統141

8.1.2操作系統的特征141

8.1.3操作系統的分類142

8.1.4操作系統相關概念143

8.2操作系統的發展歷史144

8.2.1手工操作方式144

8.2.2脫機輸入系統145

8.2.3批處理操作系統145

8.2.4分時/實時操作系統145

8.2.5現代操作系統146

8.3操作系統的主要功能147

8.3.1進程管理147

8.3.2內存管理148

8.3.3設備管理150

8.3.4文件管理151

8.4從啟動到執行: 操作系統如何工作153

8.4.1計算機的啟動過程153

8.4.2操作系統的工作原理153

8.5操作系統的發展趨勢及挑戰性問題156

8.5.1操作系統的發展趨勢156

8.5.2操作系統面臨的挑戰性問題156

8.6小結157

習題157

第9章計算機網絡158

本章導讀158

9.1計算機網絡歷史158

9.1.1計算機網絡的發展歷史158

9.1.2中國計算機網絡的發展歷史159

9.2計算機網絡概述160

9.2.1計算機網絡全貌160

9.2.2計算機網絡基本概念161

9.2.3計算機網絡組成162

9.2.4計算機網絡體系結構162

9.2.5OSI參考模型與TCP/IP模型163

9.3OSI參考模型概述164

9.3.1物理層164

9.3.2數據鏈路層167

9.3.3網絡層168

9.3.4傳輸層170

9.3.5應用層172

9.4計算機網絡是如何運行的173

9.4.1生成HTTP請求消息173

9.4.2向DNS服務器查詢Web服務器的IP地址173

9.4.3全世界DNS服務器接力域名解析174

9.4.4委托協議棧發送消息175

9.5計算機網絡的發展趨勢及挑戰性問題176

9.5.1計算機網絡的發展趨勢176

9.5.2計算機網絡面臨的挑戰性問題176

9.6小結177

習題178

第10章人工智能179

本章導讀179

10.1人工智能概述179

10.1.1人工智能的定義179

10.1.2人工智能的研究流派180

10.2人工智能的發展歷史182

10.3人工智能研究方法186

10.3.1知識表示186

10.3.2推理187

10.3.3知識圖譜187

10.3.4專家系統188

10.3.5機器學習189

10.3.6智能優化190

10.3.7神經網絡與深度學習191

10.4人工智能應用領域192

10.4.1計算機視覺192

10.4.2語音識別193

10.4.3自然語言處理193

10.4.4自動駕駛汽車194

10.4.5智能機器人195

10.5人工智能的發展趨勢及挑戰性問題196

10.5.1人工智能的發展趨勢196

10.5.2人工智能面臨的挑戰性問題196

10.6小結197

習題197

參考文獻198