齣版者的話
譯者序
前言
第一部分基礎篇
第1章全景圖2
1.1計算係統2
1.1.1計算係統的分層3
1.1.2抽象4
1.2計算的曆史5
1.2.1計算硬件簡史5
1.2.2計算軟件簡史12
1.2.3預言16
1.3計算工具與計算學科16
小結18
道德問題：the Tenth Strand18
練習19
思考題20
第二部分信息層
第2章二進製數值與記數係統22
2.1數字與計算22
2.2位置記數法23
2.2.1二進製、八進製和十六進製26
2.2.2其他記數係統中的運算27
2.2.3以2的冪為基數的記數係統27
2.2.4把十進製數轉換成其他數製的數29
2.2.5二進製數值與計算機29
小結31
道德問題：the Tenth Strand的知識單元31
練習33
思考題34
第3章數據錶示法35
3.1數據與計算機35
3.1.1模擬數據與數字數據36
3.1.2二進製錶示法38
3.2數字數據錶示法39
3.2.1負數錶示法39
3.2.2實數錶示法42
3.3文本錶示法44
3.3.1ASCII字符集45
3.3.2Unicode字符集45
3.3.3文本壓縮46
3.4音頻數據錶示法49
3.4.1音頻格式50
3.4.2MP3音頻格式50
3.5圖像與圖形錶示法51
3.5.1顔色錶示法51
3.5.2數字化圖像與圖形52
3.5.3圖形的矢量錶示法53
3.6視頻錶示法53
小結55
道德問題：道德準則55
練習56
思考題58
第三部分硬件層
第4章門和電路60
4.1計算機和電學60
4.2門62
4.2.1非門62
4.2.2與門63
4.2.3或門63
4.2.4異或門64
4.2.5與非門和或非門64
4.2.6門處理迴顧65
4.2.7具有更多輸入的門65
4.3門的構造66
4.4電路67
4.4.1組閤電路68
4.4.2加法器70
4.4.3多路復用器71
4.5存儲器電路72
4.6集成電路73
4.7CPU芯片73
小結74
道德問題：這些違反道德規範嗎？74
練習75
思考題77
第5章計算部件78
5.1獨立的計算機部件78
5.2存儲程序的概念82
5.2.1馮·諾伊曼體係結構82
5.2.2讀取—執行周期87
5.2.3RAM和ROM88
5.2.4二級存儲設備89
5.2.5觸摸屏92
5.3嵌入式係統93
5.4並行體係結構94
5.4.1並行計算94
5.4.2並行硬件分類95
小結96
道德問題：數字鴻溝96
練習97
思考題98
第四部分程序設計層
第6章低級程序設計語言與僞代碼102
6.1計算機操作102
6.2機器語言103
6.3一個程序實例108
6.3.1手工模擬109
6.3.2Pep／8模擬程序109
6.4匯編語言111
6.4.1Pep／8匯編語言112
6.4.2匯編器指令112
6.4.3Hello程序的匯編語言版本113
6.4.4一個新程序113
6.4.5具有分支的程序115
6.4.6具有循環的程序116
6.5錶達算法118
6.5.1僞代碼的功能118
6.5.2執行僞代碼算法121
6.5.3寫僞代碼算法123
6.5.4翻譯僞代碼算法124
6.6測試125
小結126
道德問題：版權與軟件盜版127
練習127
思考題129
第7章問題求解與算法設計130
7.1如何解決問題130
7.1.1提齣問題130
7.1.2尋找熟悉的情況132
7.1.3分治法132
7.1.4算法133
7.1.5計算機問題求解過程133
7.1.6方法總結134
7.1.7測試算法135
7.2有簡單參數的算法135
7.2.1帶有選擇的算法135
7.2.2帶有循環的算法136
7.3復雜變量139
7.3.1數組139
7.3.2記錄140
7.4搜索算法141
7.4.1順序搜索141
7.4.2有序數組中的順序搜索141
7.4.3二分檢索142
7.5排序144
7.5.1選擇排序144
7.5.2冒泡排序145
7.5.3插入排序147
7.6遞歸算法147
7.6.1子程序語句148
7.6.2遞歸階乘149
7.6.3遞歸二分檢索149
7.6.4快速排序150
7.7幾個重要思想153
7.7.1信息隱蔽153
7.7.2抽象154
7.7.3事物命名155
7.7.4測試155
小結155
道德問題：開源軟件156
練習157
思考題159
第8章抽象數據類型與子程序160
8.1抽象數據類型160
8.2棧161
8.3隊列161
8.4列錶162
8.5樹164
8.5.1二叉樹164
8.5.2二叉檢索樹165
8.5.3其他操作169
8.6圖169
8.6.1創建圖171
8.6.2圖算法171
8.7子程序176
8.7.1參數傳遞177
8.7.2值參與引用參數178
小結180
道德問題：工作場所監視180
練習181
思考題183
第9章麵嚮對象設計與高級程序設計語言184
9.1麵嚮對象方法184
9.1.1麵嚮對象185
9.1.2設計方法185
9.1.3一個計算機示例187
9.2翻譯過程189
9.2.1編譯器190
9.2.2解釋器190
9.3程序設計語言的範型192
9.3.1命令式範型192
9.3.2聲明式範型193
9.4高級程序設計語言的功能性194
9.4.1布爾錶達式194
9.4.2數據歸類196
9.4.3輸入／輸齣結構199
9.4.4控製結構200
9.5麵嚮對象語言的功能性204
9.5.1封裝204
9.5.2類205
9.5.3繼承206
9.5.4多態207
9.6過程設計與麵嚮對象設計的區彆207
小結208
道德問題：惡作劇與詐騙209
練習210
思考題212
第五部分操作係統層
第10章操作係統214
10.1操作係統的角色214
10.1.1內存、進程與CPU管理216
10.1.2批處理216
10.1.3分時217
10.1.4其他OS要素218
10.2內存管理218
10.2.1單塊內存管理219
10.2.2分區內存管理220
10.2.3頁式內存管理221
10.3進程管理223
10.3.1進程狀態223
10.3.2進程控製塊224
10.4CPU調度224
10.4.1先到先服務225
10.4.2最短作業優先226
10.4.3輪詢法226
小結227
道德問題：醫療隱私——健康保險攜帶與責任法案228
練習229
思考題231
第11章文件係統和目錄232
11.1文件係統232
11.1.1文本文件和二進製文件233
11.1.2文件類型233
11.1.3文件操作234
11.1.4文件訪問235
11.1.5文件保護236
11.2目錄237
11.2.1目錄樹237
11.2.2路徑名239
11.3磁盤調度241
11.3.1先到先服務磁盤調度法242
11.3.2最短尋道時間優先磁盤調度法242
11.3.3SCAN磁盤調度法242
小結243
道德問題：選擇加入和選擇退齣243
練習244
思考題246
第六部分應用程序層
第12章信息係統248
12.1信息管理248
12.2電子製錶軟件249
12.2.1電子數據錶公式250
12.2.2循環引用254
12.2.3電子數據錶分析254
12.3數據庫管理係統255
12.3.1關係模型256
12.3.2關係257
12.3.3結構化查詢語言258
12.3.4數據庫設計260
12.4電子商務261
小結262
道德問題：從競選來看政治與網絡262
練習263
思考題265
第13章人工智能266
13.1思維機266
13.1.1圖靈測試267
13.1.2AI問題的各個方麵268
13.2知識錶示268
13.2.1語義網268
13.2.2檢索樹271
13.3專傢係統273
13.4神經網絡275
13.4.1生物神經網絡275
13.4.2人工神經網絡276
13.5自然語言處理277
13.5.1語音閤成277
13.5.2語音識彆278
13.5.3自然語言理解279
13.6機器人學280
13.6.1感知—規劃—執行範型280
13.6.2包孕體係結構282
13.6.3物理部件283
小結283
道德問題：從民眾來看政治與網絡284
練習284
思考題286
第14章模擬、圖形學、遊戲和其他應用287
14.1什麼是模擬287
14.1.1復雜係統287
14.1.2模型288
14.1.3構造模型288
14.2特殊模型289
14.2.1排隊係統289
14.2.2氣象模型292
14.2.3計算生物學295
14.2.4其他模型295
14.2.5必要的計算能力296
14.3計算機圖形學296
14.3.1光的工作原理297
14.3.2物體形狀298
14.3.3光模擬298
14.3.4復雜對象的建模299
14.3.5讓物體動起來303
14.4遊戲304
14.4.1遊戲的曆史304
14.4.2創建虛擬世界305
14.4.3遊戲設計與開發305
14.4.4遊戲編程306
小結307
道德問題：遊戲成癮307
練習308
思考題309
第七部分通信層
第15章網絡312
15.1連網312
15.1.1網絡的類型313
15.1.2Internet連接315
15.1.3包交換317
15.2開放式係統與協議318
15.2.1開放式係統318
15.2.2網絡協議319
15.2.3TCP／IP319
15.2.4高層協議320
15.2.5MIME類型321
15.2.6防火牆321
15.3網絡地址322
15.4雲計算324
小結325
道德問題：社交網絡的影響326
練習327
思考題328
第16章萬維網329
16.1Web簡介329
16.1.1搜索引擎331
16.1.2即時消息331
16.1.3博客331
16.1.4cookie332
16.2HTML333
16.2.1基本的HTML格式335
16.2.2圖像與鏈接335
16.2.3HTML5337
16.3交互式網頁337
16.3.1Java小程序337
16.3.2Java服務器頁338
16.4XML339
16.5社交網絡341
小結342
道德問題：賭博與互聯網344
練習344
思考題346
第17章計算機安全347
17.1各級安全347
17.2阻止未授權訪問349
17.2.1密碼349
17.2.2驗證碼351
17.2.3指紋分析352
17.3惡意代碼352
17.3.1殺毒軟件353
17.3.2安全攻擊353
17.4密碼學355
17.5保護你的在綫信息357
17.5.1安全與可移動設備359
17.5.2維基解密359
小結360
道德問題：博客361
練習362
思考題363
第八部分總結
第18章計算的限製366
18.1硬件366
18.1.1算術運算的限製366
18.1.2部件的限製370
18.1.3通信的限製371
18.2軟件372
18.2.1軟件的復雜度372
18.2.2當前提高軟件質量的方法373
18.2.3臭名昭著的軟件錯誤376
18.3問題377
18.3.1算法比較377
18.3.2圖靈機382
18.3.3停機問題384
18.3.4算法分類386
小結387
道德問題：Therac—25災難剖析387
練習388
思考題389
參考文獻390
索引396
· · · · · · (收起)