大学计算机——计算思维导论 / 高等教育质量工程信息技术系列示范教材
￥49.00定价
作者： 张基温
出版时间：2017年5月
出版社：清华大学出版社
- 清华大学出版社
- 9787302468158
- 1-1
- 188927
- 16开
- 2017年5月
- 工学
- 计算机科学与技术
- TP3
- 计算机
- 本专科、高职高专
内容简介
本书以计算思维为主线，介绍计算机的基本原理和应用思想。书中将计算思维具体化为符号化思维、计算自动思维、问题求解工程化思维、算法思维、协同计算思维和计算抽象化思维，并组织成相应的6章。
书中把一般有关信息技术的知识、技术和方法，纳入到有关的计算思维中，作为实例介绍，让读者从更高层次上来认识和理解这些知识、技术和方法，以启发创新思维，进入一个更高境界。
本书深入浅出、思路清晰，可以作为计算机及其相关专业的导论性课程教材，也可作为高等理工科专业的计算机（信息技术）公共课教材，还可供有关培训班使用或供有关专业技术人员参考。
书中把一般有关信息技术的知识、技术和方法，纳入到有关的计算思维中，作为实例介绍，让读者从更高层次上来认识和理解这些知识、技术和方法，以启发创新思维，进入一个更高境界。
本书深入浅出、思路清晰，可以作为计算机及其相关专业的导论性课程教材，也可作为高等理工科专业的计算机（信息技术）公共课教材，还可供有关培训班使用或供有关专业技术人员参考。
目录
目录
第1章 符号化——可计算基础 1
1.1 信息与符号 1
1.1.1 信息 1
1.1.2 符号 1
1.1.3 八卦符号 3
1.2 数值的0、1编码 6
1.2.1 十进制数与二进制数 6
1.2.2 基于二进制的运算规则 6
1.2.3 二进制与十进制之间的转换 8
1.2.4 原码、反码、补码和移码 10
1.2.5 机器数的浮点形式与定点形式 13
1.3 非数值的0、1编码 14
1.3.1 声音的0、1编码 14
1.3.2 图形/图像的0、1编码 16
1.3.3 文字的0、1编码 19
1.3.4 指令的0、1编码与计算机程序设计语言 22
1.4 抗干扰编码 24
1.4.1 数据传输中的错误 24
1.4.2 奇偶校验 24
1.5 数字系统中的信息单位与量级 26
1.5.1 数字系统中的信息单位 26
1.5.2 数字系统中的数量级 26
1.6 知识链接 27
1.6.1 计数制 27
1.6.2 用开关实现门电路 28
习题1 31
参考文献1 34
第2章 计算自动化 35
2.1 程序化计算工具 35
2.1.1 程序控制的算盘 35
2.1.2 程序控制的提花机 36
2.1.3 Babbage计算模型 37
2.1.4 计算机进入电气时代 39
2.1.5 Neumann计算模型 40
2.2 Neumann计算机组成 41
2.2.1 计算机存储器 41
2.2.2 计算机控制器 45
2.2.3 总线 48
2.2.4 主板 53
2.3 计算机系统 58
2.3.1 计算机管理程序化 58
2.3.2 操作系统的功能结构 59
2.3.3 现代计算机系统结构 61
2.3.4 自动计算理论的再讨论 62
2.4 计算性能及其评测 62
2.4.1 计算机的主要性能指标 62
2.4.2 计算机性能测试工具 67
2.4.3 天梯图 69
2.5 知识链接 71
2.5.1 Neumann体系改进 71
2.5.2 智能计算机 75
2.5.3 人工神经元网络 78
2.5.4 未来计算机元器件展望 83
习题2 91
参考文献2 92
第3章 问题求解工程化 94
3.1 面向过程的程序开发 94
3.1.1 数据类型 94
3.1.2 标识符及其声明 96
3.1.3 表达式 97
3.1.4 操作符与表达式求值规则 100
3.1.5 语句及其流程控制 102
3.1.6 组织过程 106
3.1.7 库函数与头文件 110
3.1.8 派生数据类型 110
3.2 面向对象程序开发 116
3.2.1 对象模型的建立和对象的生成 116
3.2.2 对象的生成 117
3.2.3 继承与聚合 118
3.3 程序错误和异常 120
3.3.1 程序错误和异常 120
3.3.2 程序测试及其形式 121
3.3.3 程序的结构测试 122
3.3.4 程序的功能测试 124
3.4 软件工程 128
3.4.1 软件开发过程及其模型 128
3.4.2 程序设计风格和规范 130
3.4.3 软件开发工具与环境 132
3.4.4 软件再工程 135
3.4.5 复用技术对OO方法的支持 137
3.5 知识链接 139
3.5.1 领域工程 139
3.5.2 软件能力成熟度模型 139
习题3 141
参考文献3 142
第4章 计算之魂 143
4.1 算法基础 143
4.1.1 穷举 143
4.1.2 迭代与递推 144
4.1.3 递归 146
4.2 模拟算法 148
4.2.1 产品随机抽样 148
4.2.2 用蒙特卡洛法求(的近似值 151
4.2.3 事件步长法——中子扩散问题 152
4.2.4 时间步长法——盐水池问题 155
4.3 数组元素的排序与查找 158
4.3.1 直接选择排序 159
4.3.2 冒泡排序 161
4.3.3 二分查找 162
4.4 常用算法设计策略 164
4.4.1 分治 164
4.4.2 回溯 167
4.4.3 贪心策略 171
4.4.4 动态规划 174
4.5 算法综述 176
4.5.1 算法及其要素 176
4.5.2 算法的中间描述工具 177
4.5.3 算法的特征 182
4.5.4 算法评价 183
4.6 知识链接 184
4.6.1 数据结构 184
4.6.2 文本压缩算法 189
4.6.3 搜索引擎网页排序算法 192
4.6.4 数据挖掘算法 195
习题4 200
参考文献4 209
第5章 协同计算 210
5.1 层次型协同 210
5.1.1 计算机系统的层次协同 210
5.1.2 计算机网络的7层标准模型：ISO/OSI-RM 211
5.1.3 计算机网络的事实标准：TCP/IP IEEE 802 214
5.2 时序控制型协同 217
5.2.1 计算机微操作的时序控制 217
5.2.2 通信中的时序控制 219
5.2.3 TCP连接与释放 223
5.3 中间代理型协同 225
5.3.1 代理服务器 225
5.3.2 I/O接口 227
5.3.3 中间件技术 230
5.3.4 网络协同攻击 232
5.4 资源相关型协同 238
5.4.1 地址类协议 239
5.4.2 认证类协议 246
5.4.3 可靠传输协议 248
5.4.4 竞争型资源共享 253
5.4.5 基于优先权的资源共享 256
5.4.6 封锁性资源共享 260
5.5 知识链接 263
5.5.1 并行计算 263
5.5.2 普适计算 267
5.5.3 服务计算 268
5.5.4 计算机支持的协同工作 269
5.5.5 决策支持系统 270
5.5.6 物联网 272
习题5 276
参考文献5 278
第6章 计算虚拟化 279
6.1 计算虚拟化概述 279
6.1.1 虚拟化：模式与优势 279
6.1.2 计算虚拟化：特点与分布 280
6.1.3 计算虚拟化的解决方案与实现技术 281
6.2 CPU虚拟化 282
6.2.1 指令重叠与流水 282
6.2.2 VMM技术 284
6.2.3 迁移技术 285
6.3 存储虚拟化 286
6.3.1 概述 286
6.3.2 虚拟存储器 287
6.3.3 Cache-主存机制 289
6.3.4 基于VMM的内存虚拟化 293
6.3.5 网络存储模式与云存储 293
6.3.6 数据库的三级模式 297
6.4 I/O虚拟化 299
6.4.1 I/O虚拟化思路 299
6.4.2 基于VMM的I/O虚拟化 300
6.4.3 虚拟现实 300
6.5 桌面虚拟化 304
6.5.1 桌面虚拟化及其发展 304
6.5.2 桌面虚拟化技术构架 305
6.5.3 桌面虚拟化应用模式 306
6.6 网络虚拟化 308
6.6.1 分组交换、虚电路与数据报 308
6.6.2 信道的多路复用 313
6.6.3 虚拟局域网VLAN 317
6.6.4 虚拟专用网VPN 318
6.6.5 交换机虚拟化 320
6.6.6 服务器虚拟化 322
6.7 云计算 324
6.7.1 云计算及其特点 324
6.7.2 云计算的服务形式 325
6.7.3 集中云与分散云 326
6.7.4 云计算其他相关技术 327
6.7.5 云计算架构 328
习题6 329
参考文献6 330
·VII·
第1章 符号化——可计算基础 1
1.1 信息与符号 1
1.1.1 信息 1
1.1.2 符号 1
1.1.3 八卦符号 3
1.2 数值的0、1编码 6
1.2.1 十进制数与二进制数 6
1.2.2 基于二进制的运算规则 6
1.2.3 二进制与十进制之间的转换 8
1.2.4 原码、反码、补码和移码 10
1.2.5 机器数的浮点形式与定点形式 13
1.3 非数值的0、1编码 14
1.3.1 声音的0、1编码 14
1.3.2 图形/图像的0、1编码 16
1.3.3 文字的0、1编码 19
1.3.4 指令的0、1编码与计算机程序设计语言 22
1.4 抗干扰编码 24
1.4.1 数据传输中的错误 24
1.4.2 奇偶校验 24
1.5 数字系统中的信息单位与量级 26
1.5.1 数字系统中的信息单位 26
1.5.2 数字系统中的数量级 26
1.6 知识链接 27
1.6.1 计数制 27
1.6.2 用开关实现门电路 28
习题1 31
参考文献1 34
第2章 计算自动化 35
2.1 程序化计算工具 35
2.1.1 程序控制的算盘 35
2.1.2 程序控制的提花机 36
2.1.3 Babbage计算模型 37
2.1.4 计算机进入电气时代 39
2.1.5 Neumann计算模型 40
2.2 Neumann计算机组成 41
2.2.1 计算机存储器 41
2.2.2 计算机控制器 45
2.2.3 总线 48
2.2.4 主板 53
2.3 计算机系统 58
2.3.1 计算机管理程序化 58
2.3.2 操作系统的功能结构 59
2.3.3 现代计算机系统结构 61
2.3.4 自动计算理论的再讨论 62
2.4 计算性能及其评测 62
2.4.1 计算机的主要性能指标 62
2.4.2 计算机性能测试工具 67
2.4.3 天梯图 69
2.5 知识链接 71
2.5.1 Neumann体系改进 71
2.5.2 智能计算机 75
2.5.3 人工神经元网络 78
2.5.4 未来计算机元器件展望 83
习题2 91
参考文献2 92
第3章 问题求解工程化 94
3.1 面向过程的程序开发 94
3.1.1 数据类型 94
3.1.2 标识符及其声明 96
3.1.3 表达式 97
3.1.4 操作符与表达式求值规则 100
3.1.5 语句及其流程控制 102
3.1.6 组织过程 106
3.1.7 库函数与头文件 110
3.1.8 派生数据类型 110
3.2 面向对象程序开发 116
3.2.1 对象模型的建立和对象的生成 116
3.2.2 对象的生成 117
3.2.3 继承与聚合 118
3.3 程序错误和异常 120
3.3.1 程序错误和异常 120
3.3.2 程序测试及其形式 121
3.3.3 程序的结构测试 122
3.3.4 程序的功能测试 124
3.4 软件工程 128
3.4.1 软件开发过程及其模型 128
3.4.2 程序设计风格和规范 130
3.4.3 软件开发工具与环境 132
3.4.4 软件再工程 135
3.4.5 复用技术对OO方法的支持 137
3.5 知识链接 139
3.5.1 领域工程 139
3.5.2 软件能力成熟度模型 139
习题3 141
参考文献3 142
第4章 计算之魂 143
4.1 算法基础 143
4.1.1 穷举 143
4.1.2 迭代与递推 144
4.1.3 递归 146
4.2 模拟算法 148
4.2.1 产品随机抽样 148
4.2.2 用蒙特卡洛法求(的近似值 151
4.2.3 事件步长法——中子扩散问题 152
4.2.4 时间步长法——盐水池问题 155
4.3 数组元素的排序与查找 158
4.3.1 直接选择排序 159
4.3.2 冒泡排序 161
4.3.3 二分查找 162
4.4 常用算法设计策略 164
4.4.1 分治 164
4.4.2 回溯 167
4.4.3 贪心策略 171
4.4.4 动态规划 174
4.5 算法综述 176
4.5.1 算法及其要素 176
4.5.2 算法的中间描述工具 177
4.5.3 算法的特征 182
4.5.4 算法评价 183
4.6 知识链接 184
4.6.1 数据结构 184
4.6.2 文本压缩算法 189
4.6.3 搜索引擎网页排序算法 192
4.6.4 数据挖掘算法 195
习题4 200
参考文献4 209
第5章 协同计算 210
5.1 层次型协同 210
5.1.1 计算机系统的层次协同 210
5.1.2 计算机网络的7层标准模型：ISO/OSI-RM 211
5.1.3 计算机网络的事实标准：TCP/IP IEEE 802 214
5.2 时序控制型协同 217
5.2.1 计算机微操作的时序控制 217
5.2.2 通信中的时序控制 219
5.2.3 TCP连接与释放 223
5.3 中间代理型协同 225
5.3.1 代理服务器 225
5.3.2 I/O接口 227
5.3.3 中间件技术 230
5.3.4 网络协同攻击 232
5.4 资源相关型协同 238
5.4.1 地址类协议 239
5.4.2 认证类协议 246
5.4.3 可靠传输协议 248
5.4.4 竞争型资源共享 253
5.4.5 基于优先权的资源共享 256
5.4.6 封锁性资源共享 260
5.5 知识链接 263
5.5.1 并行计算 263
5.5.2 普适计算 267
5.5.3 服务计算 268
5.5.4 计算机支持的协同工作 269
5.5.5 决策支持系统 270
5.5.6 物联网 272
习题5 276
参考文献5 278
第6章 计算虚拟化 279
6.1 计算虚拟化概述 279
6.1.1 虚拟化：模式与优势 279
6.1.2 计算虚拟化：特点与分布 280
6.1.3 计算虚拟化的解决方案与实现技术 281
6.2 CPU虚拟化 282
6.2.1 指令重叠与流水 282
6.2.2 VMM技术 284
6.2.3 迁移技术 285
6.3 存储虚拟化 286
6.3.1 概述 286
6.3.2 虚拟存储器 287
6.3.3 Cache-主存机制 289
6.3.4 基于VMM的内存虚拟化 293
6.3.5 网络存储模式与云存储 293
6.3.6 数据库的三级模式 297
6.4 I/O虚拟化 299
6.4.1 I/O虚拟化思路 299
6.4.2 基于VMM的I/O虚拟化 300
6.4.3 虚拟现实 300
6.5 桌面虚拟化 304
6.5.1 桌面虚拟化及其发展 304
6.5.2 桌面虚拟化技术构架 305
6.5.3 桌面虚拟化应用模式 306
6.6 网络虚拟化 308
6.6.1 分组交换、虚电路与数据报 308
6.6.2 信道的多路复用 313
6.6.3 虚拟局域网VLAN 317
6.6.4 虚拟专用网VPN 318
6.6.5 交换机虚拟化 320
6.6.6 服务器虚拟化 322
6.7 云计算 324
6.7.1 云计算及其特点 324
6.7.2 云计算的服务形式 325
6.7.3 集中云与分散云 326
6.7.4 云计算其他相关技术 327
6.7.5 云计算架构 328
习题6 329
参考文献6 330
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