計算機學科概論（第3版）

《計算機學科概論（第3版）》是2023年清華大學出版社出版的圖書，作者是王紅梅，姚慶安，劉鋼。

基本介紹

• 中文名：計算機學科概論（第3版）
• 作者：王紅梅，姚慶安，劉鋼
• 出版時間：2023年7月1日
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302636557 
• 定價：48 元

內容簡介

本書是計算機及相關專業的入門教材，參照《普通高等學校計算機類本科專業教學質量國家標準》和《計算機類專業認證標準》編寫。本書分為認識篇、系統篇、工程篇。認識篇從專業的角度認知計算機和計算機學科，為學習計算機學科提供正確的方法指導；系統篇以自底向上的方式討論計算機可以做什麼以及是如何做的，使學生了解學科富有智慧的核心思想；工程篇通過典型案例、工程倫理、法律法規，使學生形成工程思維和工程素養，明確計算機從業人員的行為規範和職業道德。

圖書目錄

目錄

第一部分認識篇

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——計算工具的發展簡史3

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計算機的發展簡史9

1.2.2計算機的發展趨勢12

1.3什麼是計算機14

1.3.1馮·諾依曼體系結構14

1.3.2計算機的工作原理15

1.3.3計算機的分類和特點16

1.4什麼是計算機系統19

1.4.1系統科學與分層方法19

1.4.2計算機系統的分層結構20

閱讀材料——中國計算機發展簡史22

習題122

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

2.1什麼是計算機學科26

2.1.1計算機學科的定義26

2.1.2計算機學科的知識體系26

2.1.3計算機學科的基本能力28

2.1.4計算機學科的勝任力30

2.2計算機學科的根本問題31

2.2.1圖靈對計算本質的揭示31

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34

2.2.4NP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計算的平台與環境問題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——計算機學科的核心概念41

習題243

第二部分系統篇

第3章計算機的運算基礎47

【情景問題】模擬數據與數字數據47

3.1數理邏輯基礎47

3.1.1數理邏輯的起源和發展47

3.1.2命題代數與邏輯代數48

3.2二進制50

3.2.1進位計數制50

3.2.2二進制數和十進制數之間的轉換51

3.3數位化原理——信息的編碼53

3.3.1整數的編碼53

3.3.2浮點數的編碼54

3.3.3字元的編碼55

3.3.4漢字的編碼57

3.3.5聲音的編碼57

3.3.6圖形和圖像的編碼58

3.3.7指令的編碼59

3.4邏輯電路60

3.4.1門60

3.4.2組合電路61

3.4.3時序電路63

3.4.4積體電路63

3.5計算機部件64

3.5.1存儲器64

3.5.2中央處理器CPU67

3.5.3輸入/輸出設備70

閱讀材料——著名計算機獎項72

習題373

第4章程式設計基礎77

【情景問題】七橋問題77

4.1問題求解與程式設計78

4.1.1程式設計的一般過程78

4.1.2程式設計的關鍵78

4.2數據表示——數據結構79

4.2.1基本的數據結構79

4.2.2數據結構的存儲表示81

4.3程式的靈魂——算法82

4.3.1算法的重要性82

4.3.2算法的描述方法83

4.3.3算法分析84

4.4程式設計語言85

4.4.1程式設計語言的發展85

4.4.2程式設計語言的基本要素87

4.4.3程式設計的環境88

4.5翻譯程式89

4.5.1翻譯程式的工作方式89

4.5.2編譯程式的基本過程90

閱讀材料——幾種經典的高級語言91

習題492

第5章作業系統94

【情景問題】作業系統為我們做了什麼94

5.1什麼是作業系統95

5.1.1作業系統的定義95

5.1.2作業系統的用戶界面96

5.1.3作業系統的分類97

5.2作業系統的工作方式98

5.2.1作業系統的啟動98

5.2.2作業系統的中斷類型99

5.3作業系統的基本功能100

5.3.1處理器管理100

5.3.2存儲管理102

5.3.3設備管理103

5.3.4檔案管理104

閱讀材料——幾種常用的作業系統105

習題5106

第6章套用軟體108

【情景問題】“著名”軟體錯誤108

6.1人機互動109

6.1.1人機互動的定義109

6.1.2人機互動界面110

6.1.3人機互動的發展趨勢112

6.2資料庫管理系統113

6.2.1資料庫113

6.2.2資料庫管理系統114

6.2.3結構化查詢語言SQL115

6.2.4建立資料庫115

6.2.5運算元據庫118

6.2.6數據保護機制119

6.3軟體工程120

6.3.1軟體危機120

6.3.2軟體工程的定義121

6.3.3軟體工程的基本原理122

6.3.4軟體過程123

6.3.5軟體質量125

6.3.6軟體測試126

閱讀材料——軟體、硬體和人件127

習題6127

第7章計算機網路與信息安全130

【情景問題】網路帶來的變化130

7.1計算機通信130

7.1.1計算機通信系統模型131

7.1.2信息的編碼132

7.1.3數據交換134

7.1.4定址135

7.2計算機網路137

7.2.1計算機網路的拓撲結構137

7.2.2計算機網路的基本組成138

7.2.3網路體系結構140

7.2.4TCP/IP協定141

7.3信息安全142

7.3.1常見的信息安全問題142

7.3.2信息加密144

7.3.3數字認證145

7.3.4網路檢測與防範146

閱讀材料——我國網際網路的起源和發展148

習題7149

第8章新技術專題151

【情景問題】人與計算機的能力對比151

8.1人工智慧151

8.1.1什麼是人工智慧152

8.1.2人工智慧的研究領域153

8.1.3機器學習156

8.1.4深度學習158

8.2大數據159

8.2.1什麼是大數據159

8.2.2大數據的處理流程160

8.2.3大數據的關鍵技術161

8.3雲計算162

8.3.1什麼是雲計算162

8.3.2雲計算的服務類型163

8.3.3雲計算的關鍵技術164

8.4物聯網165

8.4.1什麼是物聯網165

8.4.2物聯網的體系架構166

8.4.3物聯網的關鍵技術167

閱讀材料——人機共生167

習題8168

第三部分工程篇

第9章工程思維173

【情景問題】聞名世界的港珠澳大橋173

9.1什麼是工程174

9.1.1工程的概念174

9.1.2科學、技術與工程175

9.1.3信息化工程176

9.2工程與社會177

9.2.1工程文化與人文價值178

9.2.2工程產品與公眾認知179

9.2.3環境和可持續發展179

9.3工程管理181

9.3.1工程理念181

9.3.2工程設計182

9.3.3工程進度183

9.3.4工程成本184

9.4工程素養185

9.4.1個人與團隊186

9.4.2溝通與表達187

9.4.3工程創新188

9.4.4終身學習189

閱讀材料——我國高等工程教育的發展歷程190

習題9192

第10章工程倫理與職業道德194

【情景問題】誰來為軟體錯誤負責194

10.1專業崗位194

10.1.1資訊時代對計算機人才的需求195

10.1.2計算機類專業的相關職位196

10.2工程倫理197

10.2.1道德、倫理與法律197

10.2.2工程倫理的基本問題198

10.2.3計算機領域的工程倫理199

10.2.4處理工程倫理問題的基本原則199

10.3職業道德200

10.3.1社會主義職業道德200

10.3.2軟體工程師的道德規範201

10.4計算機法律法規202

10.4.1新的法律問題202

10.4.2軟體智慧財產權202

10.4.3與計算機相關的法律法規204

閱讀材料——被算法支配的世界205

習題10206

參考文獻208