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第1章 引论1

1.1 计算机科学与计算机学科1

1.2 计算机发展史2

1.2.1 计算工具发展史2

1.2.2 计算机硬件发展史3

1.2.3 计算机软件发展史6

1.3 计算思维7

1.3.1 计算思维的定义7

1.3.2 计算思维的特征8

1.3.3 计算思维的本质9

1.3.4 计算思维与计算机的关系9

1.4 计算思维的应用领域10

1.5 扩展阅读12

1.6 本章小节19

第2章 数据表示及逻辑基础21

2.1 计算机中信息的表示方法21

2.1.1 进制的概念21

2.1.2 进制间的转换方法22

2.1.3 原码、反码和补码25

2.1.4 定点数和浮点数27

2.2 常用字符信息编码方法29

2.2.1 ASCII字符编码29

2.2.2 汉字编码31

2.3 扩展阅读34

2.4 本章小结34

第3章 计算机硬件系统37

3.1 计算机系统的基本组成与原理37

3.1.1 计算机的硬件38

3.1.2 计算机的软件39

3.1.3 计算机的主要性能指标39

3.2 主板40

3.2.1 主板的板型40

3.2.2 主板的主要芯片和插槽43

3.2.3 主板的外部接口44

3.3 中央处理器（CPU）46

3.3.1 CPU的结构46

3.3.2 指令系统48

3.3.3 CPU工作过程48

3.3.4 指令流水线50

3.3.5 多核处理器51

3.4 存储器51

3.4.1 主存储器52

3.4.2 磁盘存储器54

3.4.3 光盘55

3.4.4 虚拟存储器57

3.4.5 移动存储器57

3.4.6 高速缓存58

3.5 系统总线59

3.5.1 总线的分类60

3.5.2 总线的连接方式60

3.5.3 总线结构的主要优缺点61

3.5.4 总线的标准化和性能指标61

3.6 输入/输出系统62

3.6.1 输入/输出设备的系统结构63

3.6.2 输入/输出设备的控制方式63

3.6.3 输入/输出设备举例66

3.7 拓展阅读68

3.7.1 超级计算机68

3.7.2 “天河二号”70

3.8 本章小结72

第4章 操作系统74

4.1 操作系统概述74

4.1.1 操作系统的发展75

4.1.2 操作系统的定义78

4.1.3 典型操作系统80

4.2 进程管理81

4.2.1 进程的定义81

4.2.2 进程的状态85

4.2.3 进程的控制86

4.2.4 进程的调度87

4.3 存储管理91

4.3.1 存储管理概述91

4.3.2 存储管理的方式93

4.4 文件管理99

4.4.1 文件与文件系统99

4.4.2 文件组织结构101

4.4.3 文件目录105

4.4.4 文件存储空间管理105

4.5 设备管理106

4.5.1 设备管理概述107

4.5.2 输入/输出系统107

4.6 用户接口110

4.7 扩展阅读112

4.8 本章小结113

第5章 数据库基础115

5.1 数据库技术概述115

5.1.1 数据库系统116

5.1.2 数据库技术的发展118

5.1.3 数据库的应用122

5.2 数据模型123

5.2.1 概念模型124

5.2.2 逻辑模型128

5.2.3 物理模型131

5.3 数据库管理系统132

5.3.1 数据库管理系统的工作模式132

5.3.2 常见数据库管理系统133

5.4 扩展阅读134

5.5 本章小结135

第6章 算法与程序设计137

6.1 计算机问题求解137

6.1.1 日常生活问题的解决137

6.1.2 计算机问题求解138

6.2 算法基础139

6.2.1 算法的基本概念139

6.2.2 算法设计的基本策略143

6.2.3 算法分析144

6.3 程序设计基础147

6.4 程序设计语言148

6.4.1 程序设计语言的定义148

6.4.2 程序设计语言的发展149

6.4.3 程序设计语言的分类150

6.5 扩展阅读152

6.6 本章小结152

第7章 计算机网络153

7.1 计算机网络基础153

7.1.1 计算机网络的起源与发展153

7.1.2 计算机网络的特点与分类154

7.1.3 网络拓扑结构155

7.2 计算机网络体系结构与协议156

7.2.1 计算机网络体系结构156

7.2.2 TCP/IP协议159

7.2.3 IP地址和域名服务161

7.3 扩展阅读165

7.4 本章小结166

第8章 信息安全168

8.1 信息安全概论168

8.1.1 信息安全基本概念168

8.1.2 硬件系统的安全169

8.1.3 软件系统的安全170

8.1.4 计算机网络安全173

8.2 计算机病毒及其防治174

8.2.1 计算机病毒的定义与特征174

8.2.2 计算机病毒的分类与常见症状175

8.2.3 计算机病毒传播的方式和途径177

8.2.4 计算机病毒防治方法177

8.2.5 恶意程序178

8.2.6 摆渡攻击179

8.3 安全技术180

8.3.1 加密技术180

8.3.2 访问控制技术181

8.3.3 漏洞分析182

8.3.4 防火墙182

8.3.5 入侵检测183

8.3.6 审计184

8.3.7 虚拟私有网络184

8.4 外军的信息安全保密185

8.4.1 外军的信息安全对策185

8.4.2 外军的安全保密应用186

8.5 本章小结186

第9章 多媒体技术基础188

9.1 多媒体技术概述188

9.1.1 多媒体概述188

9.1.2 多媒体计算机系统193

9.2 数字音频技术196

9.2.1 音频基础知识196

9.2.2 数字音频197

9.3 数字图像处理技术201

9.3.1 图像基础知识201

9.3.2 数字图像203

9.4 视频和动画技术208

9.4.1 视频基础208

9.4.2 计算机动画基础209

9.5 多媒体数据压缩210

9.5.1 数据压缩概述210

9.5.2 数据压缩的方法212

9.6 拓展阅读213

9.6.1 流媒体技术213

9.6.2 多媒体技术的军事应用217

9.7 本章小结220

第10章 高级主题222

10.1 高性能计算222

10.1.1 并行计算222

10.1.2 分布式计算223

10.1.3 集群计算223

10.1.4 网格计算224

10.1.5 云计算224

10.1.6 其他计算225

10.2 大数据226

10.2.1 数据仓库226

10.2.2 并行数据库227

10.2.3 MapReduce数据库227

10.3 物联网228

10.3.1 RFID228

10.3.2 传感器229

10.3.3 传感器网络230

10.3.4 军事应用231

10.4 可计算性理论231

10.4.1 可计算函数231

10.4.2 哥德尔数232

10.4.3 阿柯曼函数233

10.5 自动机理论234

10.5.1 有限自动机234

10.5.2 图灵机234

10.5.3 细胞自动机235

10.6 计算复杂性236

10.6.1 复杂性的度量236

10.6.2 P问题和NP问题236

10.7 人工智能237

10.7.1 图灵测试237

10.7.2 推理：知识表达238

10.7.3 专家系统239

10.7.4 神经网络240

10.7.5 机器人240

10.7.6 自然语言处理241

10.7.7 机器学习242

10.7.8 数据挖掘243

10.8 虚拟现实与可视化244

10.8.1 建模与仿真244

10.8.2 VRML技术244

10.8.3 可视化技术245

10.8.4 军事应用246

10.9 信息物理融合系统247

10.10 本章小结248

参考文献250