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绪论1

0.1计算机的产生1

0.1.1算法（Alogrithm）2

0.1.2计算机的产生2

0.2计算机的发展6

0.3计算机科学与技术学科的构成10

0.3.1应用层10

0.3.2专业基础层10

0.3.3专业基础的理论基础层11

第1篇计算机系统结构15

第1章图灵机模型及数据编码15

1.1图灵机16

1.1.1图灵机的直观描述16

1.1.2图灵机的形式化描述16

1.1.3计算“x+1”的图灵机17

1.1.4通用图灵机20

1.2位的存储22

1.2.1逻辑运算和门22

1.2.2触发器23

1.2.3其他存储技术23

1.3存储器24

1.3.1主存储器24

1.3.2辅助存储器25

1.4数据在计算机中的表示25

1.4.1二进制25

1.4.2数值的表示27

1.4.3字符的表示31

1.4.4图形和图像的表示34

1.4.5音频数据的表示35

1.5数据压缩36

1.5.1无损压缩36

1.5.2有损压缩39

1.6数据传输误码及对策40

1.6.1奇偶校验40

1.6.2纠错码41

第2章计算机结构45

2.1中央处理器47

2.1.1运算器48

2.1.2控制器48

2.1.3寄存器49

2.2指令系统50

2.2.1指令系统的概念50

2.2.2 CISC和RISC51

2.2.3指令系统的设计要求52

2.2.4指令格式52

2.2.5指令字长度54

2.2.6寻址方式54

2.3指令执行57

2.3.1非访存指令的指令周期57

2.3.2直接访存指令的指令周期60

2.3.3间接访存指令的指令周期61

2.3.4程序控制指令的指令周期63

2.4流水线技术65

2.4.1什么是流水线65

2.4.2理想流水线性能分析65

2.4.3流水操作中的主要障碍66

2.5存储系统67

2.5.1存储器的层次结构67

2.5.2存储体系涉及的问题68

2.5.3高速缓冲存储器（Cache）69

2.5.4主存储器的设计73

2.5.5虚拟存储器74

2.6外围设备76

2.6.1交互设备76

2.6.2存储设备81

2.6.3数据通信设备84

2.7输入输出方式85

2.7.1程序查询方式86

2.7.2中断方式86

2.7.3直接内存访问方式88

2.8多处理器89

2.8.1并行系统结构的分类89

2.8.2并行处理的困难91

第2篇计算机软件97

第3章操作系统97

3.1操作系统的发展98

3.1.1串行处理98

3.1.2简单批处理98

3.1.3多道批处理99

3.1.4分时系统101

3.1.5实时系统102

3.2操作系统的结构102

3.2.1操作系统的功能102

3.2.2操作系统的组成103

3.2.3系统的引导105

3.3现代操作系统处理的难题106

3.3.1进程106

3.3.2有效的分配处理器108

3.4提供充足和高效的存储器109

3.4.1存储器的有效利用109

3.4.2存储器的拓展：虚拟存储器112

3.4.3 I/O设备：高效并通用114

3.4.4并发控制的难题114

3.5网络操作系统和分布式操作系统116

3.5.1网络操作系统116

3.5.2分布式操作系统120

第4章算法123

4.1算法的概念125

4.1.1定义125

4.1.2性质126

4.2算法的表示126

4.3常用算法介绍129

4.3.1递归129

4.3.2迭代131

4.3.3分治法132

4.4并行算法133

4.5算法的评价135

4.5.1算法的时间复杂度135

4.5.2算法的空间复杂度136

4.5.3算法的易理解性137

4.6算法设计的要求137

第5章程序设计语言139

5.1程序设计概念140

5.2程序设计语言的发展141

5.2.1计算机语言的发展历程141

5.2.2组件技术143

5.3程序设计语言中的一些术语144

5.3.1汇编语言144

5.3.2过程性语言145

5.3.3说明性语言145

5.3.4脚本语言145

5.3.5高级语言147

5.3.6编译性语言147

5.3.7解释性语言147

5.3.8面向对象的程序设计语言（OOPL）147

5.4结构化程序设计方法147

5.5面向对象的程序设计方法150

5.5.1对象150

5.5.2类150

5.5.3封装性151

5.5.4继承性151

5.5.5多态性151

5.6当前流行语言介绍152

5.6.1 BASIC152

5.6.2 C152

5.6.3 Delphi152

5.6.4 Java152

5.6.5 PowerBuilder152

5.6.6 ASP.NET153

5.7程序设计语言的发展趋势153

第6章软件工程155

6.1软件工程与软件过程156

6.1.1软件危机156

6.1.2软件工程157

6.1.3软件过程157

6.2传统方法学158

6.2.1结构化分析158

6.2.2结构化设计158

6.2.3结构化实现159

6.3面向对象方法学159

6.3.1面向对象分析160

6.3.2面向对象设计160

6.3.3面向对象实现160

6.3.4标准建模语言UML161

6.4软件项目管理165

6.4.1计划165

6.4.2组织166

6.4.3控制166

6.4.4国际标准167

第3篇数据组织171

第7章数据结构171

7.1数据结构的概念172

7.2几种典型的数据结构174

7.2.1线性表174

7.2.2堆栈175

7.2.3队列175

7.2.4树176

7.2.5图178

7.3查找180

7.3.1基本概念与术语180

7.3.2查找的方法181

7.4排序182

7.4.1排序分类182

第8章文件185

8.1文件简介186

8.1.1文件的含义186

8.1.2文件及其组成186

8.1.3文件目录结构与文件夹188

8.2文件系统分类188

8.2.1 FAT16文件系统189

8.2.2 FAT32文件系统190

8.2.3 NTFS文件系统190

8.2.4 HPFS文件系统191

8.2.5 EXT2文件系统191

8.3文件组织和访问192

8.3.1堆文件192

8.3.2顺序文件194

8.3.3索引顺序文件194

8.3.4索引文件195

8.3.5直接文件195

第9章数据库197

9.1数据库概述198

9.1.1数据库发展史198

9.1.2数据库系统的概念198

9.1.3数据库的研究内容202

9.1.4数据库研究的难点与展望204

9.2关系型数据库205

9.2.1关系模型的基本概念205

9.2.2关系模型的三类完整性规则207

9.2.3关系模型的形式定义208

9.2.4关系代数208

9.2.5关系数据库语言和数据库的建立210

9.3面向对象的数据库214

9.3.1面向对象的基本概念214

9.3.2面向对象的数据库系统214

第4篇计算机安全219

第10章计算机安全219

10.1计算机安全的研究内容和发展过程220

10.1.1研究内容220

10.1.2发展过程220

10.2计算机密码学221

10.2.1基本概念221

10.2.2密码编码学223

10.2.3密码分析学226

10.3计算机病毒226

10.3.1计算机病毒概述226

10.3.2病毒分类227

10.3.3病毒的检测228

10.3.4病毒的防护229

10.4计算机网络安全230

10.4.1网络的特点及安全问题230

10.4.2网络的数据加密231

10.4.3防火墙技术232

10.4.4虚拟专网技术232

10.4.5入侵检测232

10.4.6了解黑客233

10.5通信安全233

10.5.1通信基本概念234

10.5.2搭线窃听234

10.5.3通信安全技术234

附录A参考实验目录236

附录B计算机发展大事记238

参考文献245