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王建国 著

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出版社： 中国铁道出版社

ISBN：9787113141530

商品编码：29560648660

包装：平装

出版时间：2012-03-01

基本信息

书名：(教材)计算机科学与技术导论

定价：21.00元

作者：王建国

出版社：中国铁道出版社

出版日期：2012-03-01

ISBN：9787113141530

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.281kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书是计算机科学与技术专业的基础教材，以通俗易懂、深入浅出的方式阐述计算机科学与技术专业的基础知识与基本方法。全书共分为6章：绪论、计算机基础知识、计算机系统结构、计算机科学与技术学科中的典型M题、计算机科学与技术学科中的核心概念、计算机信息安全与计算机职业道德等。为了提高和巩固学习效果，每章还提供了相应的习题。
　　全书内容丰富，使读者能够直观、迅速地掌握计算机学科的基础知识，并力求为后续计算机专业课程的学习构建一个基本的知识框架，使计算机科学与技术专业的学生对今后要学习的主要知识、专业方向有一个基本的了解。
　　本书适合作为高等院校计算机科学与技术专业的“计算机导论”课程教材，也可作为计算机基础课程参考书及计算机入门普及教材。

目录

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章　绪论
　1.1　计算机的基本概念
　　1.1.1　计算机的发展史
　　1.1.2　计算机的分类及发展趋势
　　1.1.3　计算机的特点及应用
　　1.1.4　未来计算机
　　1.1.5　中国计算机事业的发展史
　　1.1.6　计算机界奖项
　1.2　计算机科学与技术学科
　　1.2.1　计算机科学与技术学科的定义及研究范畴
　　1.2.2　计算机科学与技术学科知识体系
　　1.2.3　计算机科学与技术专业实践
　　小结
　　习题
第2章 计算机基础知识
2.1 计算及图灵机模型
2.2　计算机中的数据存储和表示
　　2.2.1 进位制数及其相互转换
　　2.2.2　数据单位
　　2.2.3　数据编码
　　2.2.4　算术运算及逻辑运算
　　2.2.5　声音、图像的表示
　　小结
　　习题
第3章 计算机系统结构
　3.1　计算机系统构成
　3.2　计算机硬件系统
　　3.2.1 冯·诺依曼体系结构及计算机工作原理
　　3.2.2 CPU
　　3.2.3 内存
　　3.2.4　输入／输出设备
　　3.2.5　辅助存储设备
　　3.2.6 总线
　3.3　计算机软件系统

　……

第4章　计算机科学与技术学科中的典型问题

第5章　计算机科学与技术学科中的核心概念

第6章　计算机信息安全与计算机职业道德

参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《计算的灵魂：洞察数字世界的基石》 本书并非一本枯燥的技术手册，而是一次探索计算本质的智识之旅。它旨在揭示驱动我们所处数字时代运行的那些根本性原理，带领读者穿越时空，回溯信息处理的漫长演进，最终抵达当代计算机科学与技术的广阔天地。我们的目标是构建一个坚实的概念框架，让您能够理解“计算”为何物，它如何工作，以及它如何以前所未有的方式重塑我们的世界。 第一章：数字的语言——信息如何被编码与表示 在深入算法和数据结构之前，我们必须首先理解信息的“语言”。本章将从最基础的层面出发，探讨数字世界是如何建立在二进制的坚实基石上的。我们将穿越电信号的开关状态，理解位（bit）如何成为信息传递的最小单位，以及字节（byte）如何聚合信息。您将学习到，我们日常接触到的文字、图片、声音甚至视频，在计算机眼中都不过是一串串0和1的组合。我们将深入探究不同的编码方案，例如ASCII码如何将字符映射到二进制序列，Unicode如何实现全球语言的统一表示。更进一步，我们将了解数字在计算机内部是如何被精确地表示和操作的，包括整数的二进制表示，以及浮点数在精度与范围之间的权衡。理解这些底层机制，将如同掌握了通往数字世界的钥匙，为后续的学习打下坚实的基础。 第二章：逻辑的殿堂——计算的基本单元与运算 计算机的核心在于逻辑的运用。本章将引导您进入逻辑门的世界，从最简单的“非”、“与”、“或”门开始，逐步理解它们如何构筑更复杂的逻辑电路。我们将看到，这些看似简单的开关组合，是如何实现逻辑判断和算术运算的。布尔代时代（Boolean algebra）的优雅将在此展现，它为我们理解计算机的运算能力提供了数学上的支撑。您将接触到逻辑加法器、逻辑乘法器等基本电路单元，理解它们如何在硬件层面执行加减乘除等运算。此外，我们还将初步触及有限状态机（Finite State Machine）的概念，它是一种抽象的计算模型，能够描述系统在不同状态间转换的规则，这为理解程序执行流程和控制逻辑奠定了基础。 第三章：指令的艺术——中央处理器（CPU）的架构与工作原理 中央处理器（CPU）是计算机的“大脑”，它的高效运行是整个系统流畅运作的关键。本章将解剖CPU的内部结构，揭示其核心组件，如算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）以及寄存器。您将了解到CPU是如何按照预设的指令集来执行程序的。我们将详细阐述指令周期的概念，包括取指、译码、执行、写回等各个阶段，理解CPU如何在纳秒级的时间内完成海量的计算任务。还会探讨流水线（pipelining）等优化技术，它们如何通过并行处理指令来提高CPU的执行效率。此外，本章还将简要介绍不同类型的CPU架构，例如RISC和CISC的区别，以及它们在性能和功耗上的考量。 第四章：记忆的宫殿——内存与存储系统的层次结构 任何计算都需要存储信息。本章将聚焦于计算机的记忆系统，从速度最快的寄存器，到高吞吐量的缓存（Cache），再到容量巨大的主内存（RAM），直至持久性的外围存储（如硬盘、固态硬盘）。我们将探讨不同存储介质的特点，以及它们在速度、成本和容量上的权衡。您将理解内存管理的基本概念，例如地址空间、内存分配与回收，以及它们如何影响程序的性能。我们还将深入研究缓存的工作原理，理解缓存命中率（cache hit rate）对于提升程序执行速度的重要性。此外，本章还会触及虚拟内存（virtual memory）的概念，它如何突破物理内存的限制，为应用程序提供更大的可用空间。 第五章：数据的海洋——数据结构的基础与应用 离开了对数据的有效组织，强大的计算能力也难以发挥。本章将介绍数据结构这一计算机科学的核心概念。您将学习到如何有效地组织和存储数据，以便于快速地访问和修改。我们将从最基本的数据结构开始，如数组（Array）和链表（Linked List），理解它们各自的优缺点以及适用场景。随后，我们将进入更复杂的数据结构，如栈（Stack）、队列（Queue）、树（Tree）和图（Graph）。您将理解二叉搜索树（Binary Search Tree）、平衡树（Balanced Tree）等如何实现高效的数据检索，以及图的应用，例如在社交网络分析、路径查找等领域。掌握不同的数据结构，将是解决复杂计算问题的关键一步。 第六章：逻辑的序列——算法的设计与分析 算法是解决问题的步骤和方法。本章将带领您进入算法的世界，学习如何设计出高效、正确的解决方案。我们将从基础的算法思想开始，如递归（Recursion）和迭代（Iteration），理解它们如何解决重复性问题。您将接触到经典的排序算法，如冒泡排序（Bubble Sort）、选择排序（Selection Sort）、快速排序（Quick Sort）和归并排序（Merge Sort），并通过分析它们的复杂度来理解它们的效率。此外，我们还将探讨搜索算法，如线性搜索（Linear Search）和二分搜索（Binary Search），以及它们在不同场景下的应用。本章的重点还在于算法的复杂度分析，我们将学习大O表示法（Big O notation），用来衡量算法在时间和空间上的效率，从而为选择最优算法提供依据。 第七章：软件的构建——编程语言的演进与抽象 如果说硬件是计算机的骨骼，那么软件就是它的灵魂。本章将探讨编程语言的诞生与发展，以及它们如何成为人与机器沟通的桥梁。我们将追溯从低级语言（如汇编语言）到高级语言（如Python、Java、C++）的演进过程，理解高级语言如何通过抽象来简化编程，降低开发难度。您将了解到不同编程范式，如面向过程（Procedural Programming）、面向对象（Object-Oriented Programming）和函数式编程（Functional Programming），以及它们如何影响程序的组织和设计。我们将简要介绍编译（Compilation）和解释（Interpretation）这两种将高级语言翻译成机器可执行代码的方式，以及它们之间的区别。 第八章：操作的舞台——操作系统的工作原理 操作系统（Operating System）是计算机最核心的软件，它负责管理计算机的硬件资源，并为用户和应用程序提供一个统一的接口。本章将深入操作系统的心脏，理解其主要的组成部分，如进程管理（Process Management）、内存管理（Memory Management）和文件系统（File System）。您将学习到进程是如何被创建、调度和终止的，以及多任务（Multitasking）是如何实现的。我们将探讨内存管理的技术，例如分页（Paging）和分段（Segmentation），它们如何有效地分配和保护内存。此外，本章还将介绍文件系统的作用，它如何组织和管理磁盘上的数据，以及文件 I/O 操作是如何进行的。 第九章：网络的脉络——信息如何跨越空间 在信息爆炸的时代，网络连接至关重要。本章将揭示计算机网络是如何工作的，从最基础的物理层到应用层。您将了解到网络协议（Network Protocols）的重要性，如TCP/IP协议族，它是互联网的基石。我们将探讨数据包（Data Packet）如何在网络中传输，路由器（Router）和交换机（Switch）在其中扮演的角色。您将了解IP地址和域名系统（DNS）是如何实现网络资源的定位的。本章还将简要介绍常见的网络应用，如万维网（World Wide Web）、电子邮件（Email）和文件传输协议（FTP）。 第十章：安全的屏障——信息安全的基础概念 随着数字世界的互联互通，信息安全变得尤为重要。本章将探讨信息安全的基本概念，包括保密性（Confidentiality）、完整性（Integrity）和可用性（Availability）。您将了解加密（Encryption）和解密（Decryption）是如何保护数据不被非法访问的，包括对称加密和非对称加密的区别。我们还将讨论身份验证（Authentication）和授权（Authorization）机制，它们如何确保只有合法用户才能访问特定的资源。此外，本章还将触及常见的安全威胁，如病毒（Viruses）、蠕虫（Worms）和拒绝服务攻击（Denial-of-Service Attacks），并介绍一些基本的防御策略。 结论：计算的未来，无限可能 本书的旅程并非终点，而是通往更广阔计算世界的起点。我们已经触及了计算机科学与技术的一些最基本和核心的概念。理解这些基石，将使您能够以更深刻的视角审视当今的技术发展，并为探索更前沿的领域——如人工智能（Artificial Intelligence）、机器学习（Machine Learning）、大数据（Big Data）、云计算（Cloud Computing）以及量子计算（Quantum Computing）——打下坚实的基础。计算的未来充满无限可能，而您，已经掌握了开启这扇大门的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

我一直以为学习计算机就是死记硬背各种编程语言的语法，结果这本书彻底颠覆了我的想法。作者在讲解“算法”这个概念时，并没有直接给出各种算法的定义和伪代码，而是通过一个非常贴近生活的例子——“找零钱”来引入。他一步步地分析了不同的找零钱策略，比如先找最大面额的，或者先找最小面额的，然后对比它们各自的优缺点，以及在不同场景下的效率差异。这个过程让我茅塞顿开，原来算法的核心在于“解决问题的方法论”，而不仅仅是具体的代码实现。他强调了算法的“效率”和“正确性”是两个核心指标，并且用非常直观的图示来说明了时间复杂度和空间复杂度这两个重要的概念。我之前看到这两个词就头疼，感觉像是天书一样，但在这里，我仿佛能触摸到它们真实的含义。作者还提到了“贪心算法”和“动态规划”等几种常见的算法思想，虽然只是初步介绍，但已经让我看到了解决复杂问题的新思路。这本书让我明白，学习计算机科学，更重要的是学习如何去思考，如何去设计出最优的解决方案，而不是简单地模仿和记忆。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的印象，那种深邃的蓝色搭配简洁的白色字体，仿佛预示着知识的海洋即将向我展开。我之前对计算机科学一直存在一种模糊的认知，总觉得它高不可攀，充满着复杂的代码和抽象的算法。然而，翻开这本书的第一页，我被作者的文字深深吸引住了。他没有一开始就抛出枯燥的定义和公式，而是像一位循循善诱的老师，用生动形象的比喻，将计算机发展的历史娓娓道来。我了解到，原来计算机并非一夜之间出现，而是人类智慧不断探索和创新的结晶。从最初的算盘，到机械计算器，再到电子计算机的诞生，每一步都凝聚着前人的心血。尤其当读到早期计算机庞大的体积和有限的功能时，我更加惊叹于如今科技发展的速度，同时也对我们所处的这个时代充满了感恩。这本书让我意识到，计算机科学并非是冰冷的机器语言，而是一门关于逻辑、关于创新、关于如何解决问题的美妙学科。它不仅仅是技术，更是一种思维方式，一种看待世界的新视角。我开始期待接下来的章节，希望能跟随作者的脚步，一同探索这个精彩纷呈的计算机世界。

评分☆☆☆☆☆

我一直对“网络”这个概念感到有些抽象，总觉得它是一个虚无缥缈的存在，但这本书关于“计算机网络”的讲解，却让我感受到了它的真实与重要。作者从最基础的“比特”和“字节”开始，一步步构建起网络通信的图景。他首先介绍了网络的基本组成单元，比如“计算机”、“路由器”、“交换机”等，然后用非常形象的语言描述了数据是如何在这些设备之间传输的。我印象最深刻的是关于“TCP/IP协议栈”的讲解，作者并没有直接罗列协议的名称和编号，而是将它比作一封精心打包的信件。从应用层的数据，到传输层的信息分割和编号，再到网络层的地址分配，最后到数据链路层的物理传输，每一个环节都清晰明了，让我第一次真正理解了互联网是如何工作的。他甚至还提到了“域名解析”这个概念，用一个电话簿的比喻，解释了为什么我们只需要输入网址，而不需要记住一串串复杂的IP地址。这本书让我意识到，我们每天都在享受着网络带来的便利，但背后却是如此精密的系统和协议在支撑着这一切。

评分☆☆☆☆☆

这本书最令我惊喜的是，它并没有将“数据结构”和“数据库”这两个概念割裂开来，而是将它们有机地联系在一起，让我看到了数据在计算机系统中是如何被组织、管理和利用的。作者在讲解“数据结构”时，并没有一开始就抛出一些听起来很专业的术语，而是从最简单的“数组”和“链表”开始，通过生动的图形和实际的例子，让我明白了它们在存储和访问数据上的不同特点。然后，他循序渐进地介绍了“栈”、“队列”、“树”和“图”等更复杂的数据结构，并且巧妙地解释了它们各自的应用场景，比如栈在函数调用中的作用，队列在排队等候系统中的应用。而当他将这些数据结构的概念引入到“数据库”的讲解中时，我才恍然大悟，原来数据库的底层就是各种高效的数据结构在支撑着数据的存储和查询。他详细介绍了关系型数据库的“表”、“字段”和“记录”，以及SQL语言的基本操作，让我看到了如何通过结构化的方式来管理大量数据。这本书让我明白了，理解数据结构是掌握数据库的基础，而掌握数据库则是处理和分析海量信息的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书在介绍“操作系统”这一章节时，给我带来了意想不到的启发。我一直以来都认为操作系统就是一个让电脑能启动、能运行程序的“黑盒子”，里面的具体运作原理对我来说是完全陌生的。然而，作者却用一种非常清晰且易于理解的方式，将操作系统的核心功能一一剖析。他从“进程管理”讲起，用生动的比喻将CPU比作一个忙碌的指挥官，而不同的应用程序则像是等待被调度的士兵。他解释了进程是如何被创建、被执行、被终止的，以及操作系统是如何在多个进程之间进行公平且高效的切换，保证了我们能够流畅地同时运行多个程序。接着，他又深入到“内存管理”的部分，将内存比作一个拥挤的仓库，操作系统需要合理地分配和回收空间，防止程序之间互相干扰。最让我着迷的是关于“文件系统”的讲解，作者将文件系统比作一个巨大的图书馆，而文件名、目录结构就像是书籍的索引和分类，方便我们查找和管理信息。这本书让我第一次真正理解了操作系统在整个计算机系统中的关键作用，它就像是连接硬件和软件的桥梁，让我们能够方便地使用计算机，而这一切的背后，是无数精妙的设计和复杂的算法在默默支撑。