大學計算機——計算、構造與設計

《大學計算機——計算、構造與設計》是2014年9月清華大學出版社出版的圖書，作者是吳寧。

基本介紹

• 中文名：大學計算機——計算、構造與設計
• 作者：吳寧
• 出版時間：2014年9月
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302374589
• 定價：39.5 元

內容簡介

本書為“大學計算機”國家MOOC課程專用教材，也是國家精品資源共享課程專用教材。全書以“計算思維能力”培養為出發點，圍繞計算、構造、設計三大主題進行內容組織，將核心聚焦到計算模型與信息編碼、系統構造與抽象、算法分析與設計三大模組，強調自底向上的構造思維能力、邏輯分析能力與編程實現能力。

全書共7章，主要內容包括計算模型與基本計算理論、信息表示與編碼、軟硬體系統構造及基本原理、計算機網路套用及網路安全技術、C語言程式設計基礎、算法分析與設計等。本書主體內容配有教學微視頻及動畫演示案例、線上作業練習等輔助教學的網路數字資源。

本書可作為普通高等學校理工科各類專業學生學習“大學計算機基礎”課程的教材，適用學時為48～64學時。書中帶有的章節為選講內容，可根據情況課內講授或作為翻轉課堂教學使用。

圖書目錄

第1章引論1

1.1走進計算機1

1.1.1計算機系統構成2

1.1.2主機與主機板4

1.1.3計算機的主要性能指標11

1.2圖靈機模型與計算問題12

1.2.1圖靈機模型12

1.2.2圖靈機構造示例16

1.2.3計算與可計算性理論18

1.3計算工具的發展與啟示21

1.3.1電子計算機的誕生和發展21

1.3.2微型計算機的發展23

1.3.3未來計算機的發展24

1.4基於計算機的問題求解26

1.4.1需求分析與模型建立27

1.4.2模組設計28

1.4.3程式編碼與調試29

1.4.4系統測試31

1.5計算機科學研究前沿技術簡介32

1.5.1高性能計算32

1.5.2普適計算34

1.5.3雲計算35

1.5.4人工智慧35

1.5.5物聯網36

習題37

第2章信息的表示編碼39

2.1計算機與二進制39大學計算機——計算、構造與設計2.2計算機中的信息表示與編碼42

2.2.1什麼是信息42

2.2.2數值信息表示43

2.2.3文字信息表示45

2.2.4聲音信息的表示48

2.2.5圖像信息的表示51

2.3計算機中的數制53

2.3.1常用記數制53

2.3.2各種數制之間的轉換55

2.4二進制數的表示和運算58

2.4.1二進制數的表示58

2.4.2二進制數的算術運算61

2.4.3機器數的表示和運算63

2.5計算機中信息處理的一般過程67

2.5.1信息採集67

2.5.2信息表示和壓縮68

2.5.3信息存儲和組織68

2.5.4信息的傳輸69

2.5.5信息檢索70

習題70

第3章系統軟硬體構造72

3.1邏輯代數基礎72

3.1.1關於邏輯73

3.1.2基本邏輯運算75

3.1.3其他邏輯運算77

3.2邏輯電路78

3.2.1基本邏輯門78

3.2.2其他常用邏輯門80

3.2.3觸發器81

3.2.4加法器84

3.3馮·諾依曼結構86

3.3.1程式和指令86

3.3.2馮·諾依曼計算機基本結構87

3.4馮·諾依曼計算機基本原理88

3.4.1指令的執行過程88

3.4.2微型計算機的一般工作過程91

3.4.3圖靈機與計算機94

3.4.4馮·諾依曼結構的局限性98

3.4.5哈佛結構99

3.5作業系統100

3.5.1作業系統概述100

3.5.2處理器管理103

3.5.3存儲器管理108

3.5.4檔案管理111

3.5.5其他功能115

習題117

第4章計算機網路及套用119

4.1計算機網路基礎知識119

4.1.1概述119

4.1.2網路套用模式126

4.1.3網路體系結構和協定127

4.2網際網路132

4.2.1網際網路基礎知識132

4.2.2常見的網際網路套用146

4.3網路安全153

4.3.1網路安全概念153

4.3.2網路安全技術156

4.3.3網路防護技術162

習題165

第5章C程式設計基礎168

5.1程式設計基礎168

5.1.1什麼是程式設計168

5.1.2程式設計語言169

5.1.3程式的編譯171

5.1.4C程式基本結構172

5.2使用Eclipse和Visual Studio編譯C程式173

5.2.1使用Eclipse編譯C程式173

5.2.2使用Visual Studio編譯C程式176

5.3輸入和輸出函式179

5.4C程式的基本要素179

5.4.1C語言字元集、標識符和辭彙179

5.4.2注釋180

5.4.3C源程式結構181

5.5數據類型182

5.5.1常量184

5.5.2變數187

5.5.3類型修飾符189

5.6運算符和表達式189

5.6.1算術運算符和算術表達式190

5.6.2關係運算符和關係表達式190

5.6.3邏輯運算符和邏輯表達式190

5.6.4賦值運算符和賦值表達式191

5.6.5自增運算符和自減運算符191

5.6.6問號表達式和逗號表達式192

5.6.7位運算表達式194

5.6.8表達式中各運算符的運算順序197

5.6.9不同類型數據之間的混合算術運算198

5.6.10typedef語句200

5.6.11運算符與表達式例題200

5.7控制結構204

5.7.1順序結構204

5.7.2選擇結構205

5.7.3循環結構206

5.7.4其他控制轉移語句207

5.7.5控制結構例題211

5.8套用舉例216

習題219

第6章數組、函式和指針222

6.1數組222

6.1.1一維數組223

6.1.2二維數組225

6.1.3多維數組226

6.2字元型數組和字元串處理庫函式227

6.2.1字元型數組的定義和初始化227

6.2.2字元串的輸入與輸出228

6.2.3字元串處理庫函式229

6.3結構體類型231

6.3.1結構體類型的定義233

6.3.2結構體類型變數的使用233

6.3.3數組和結構體234

6.4數組套用示例235

6.5函式241

6.5.1函式的定義242

6.5.2函式的調用243

6.5.3函式原型245

6.5.4函式間的參數傳遞245

6.5.5局部變數和全局變數247

6.5.6遞歸函式248

6.5.7帶參數的main函式251

6.5.8C語言的庫函式252

6.6變數的存儲類別252

6.6.1自動變數252

6.6.2靜態變數253

6.6.3暫存器變數254

6.6.4外部變數254

6.6.5多源程式檔案程式中的全局變數說明254

6.7函式例256

6.8地址與指針258

6.8.1地址258

6.8.2指針259

6.9指針運算260

6.9.1和&運算符260

6.9.2指針變數算術運算262

6.9.3指針變數比較運算263

6.9.4指針變數下標運算263

6.10指針與數組263

6.10.1指向數組的指針263

6.10.2指向多維數組的指針267

6.10.3指針數組268

6.11指針和函式270

6.11.1指針作為函式的參數270

6.11.2返回指針的函式271

6.11.3指向函式的指針272

6.12動態存儲分配273

6.13指向指針的指針275

6.14結構體與指針277

6.15指針的初始化277

6.16void和const類型的指針278

6.17指針例279

6.18預處理命令282

6.18.1無參數宏282

6.18.2帶參宏定義284

6.18.3檔案包含285

6.18.4條件編譯285

習題286

第7章算法分析與設計291

7.1算法的基本概念291

7.2算法的描述方法292

7.2.1算法的自然語言描述293

7.2.2算法的偽代碼描述293

7.2.3算法的流程圖描述294

7.3算法的複雜性評價296

7.3.1算法的時間複雜度296

7.3.2算法的空間複雜度297

7.4查找算法297

7.4.1順序查找298

7.4.2折半查找299

7.5排序算法300

7.5.1冒泡排序301

7.5.2選擇排序303

7.5.3快速排序304

7.6常用算法簡介307

7.6.1遞歸與分治307

7.6.2動態規劃308

7.6.3貪心算法311

7.6.4回溯法313

習題314

附錄A常用外設及設備驅動程式316

A.1輸入設備316

A.1.1鍵盤316

A.1.2滑鼠317

A.2輸出設備318

A.2.1顯示器318

A.2.2印表機319

A.3設備驅動程式320

A.3.1設備驅動程式的一般概念320

A.3.2硬體設備的“即插即用”概念321附錄B標準ASCII碼錶及控制符號323

附錄C聲音和圖像信息的數位化325

C.1聲音信息的數位化325

C.1.1聲音的基本參數325

C.1.2聲音信號的數位化326

C.2圖像信息的數位化327

C.2.1圖像的數位化327

C.2.2圖像的主要性能參數328

參考文獻329