大學計算機：計算思維導論（第2版）

目錄
第1章 計算符號化思維 1
1.1 信息與符號 1
1.1.1 信息 1
1.1.2 符號 1
1.1.3 八卦符號 3
1.2 數值的0、1編碼 6
1.2.1 十進制數與二進制數 6
1.2.2 基于二進制的運算規(guī)則 6
1.2.3 二進制與十進制之間的轉換 8
1.2.4 原碼、反碼、補碼和移碼 10
1.2.5 機器數的浮點形式與定點形式 13
1.3 非數值的0、1編碼 14
1.3.1 聲音的0、1編碼 14
1.3.2 圖形/圖像的0、1編碼 16
1.3.3 文字的0、1編碼 19
1.3.4 指令的0、1編碼與計算機程序設計語言 22
1.4 抗干擾編碼 24
1.4.1 數據傳輸中的錯誤 24
1.4.2 奇偶校驗 25
1.5 條形碼 26
1.5.1 一維條形碼 26
1.5.2 二維條形碼 33
1.5.3 其他條形碼 36
1.6 數字邏輯 37
1.6.1 布爾代數基本法則 37
1.6.2 邏輯代數的基本定律 39
1.6.3 組合邏輯電路 39
1.7 數字系統(tǒng)中的信息單位與量級 40
1.7.1 數字系統(tǒng)中的信息單位 40
1.7.2 數字系統(tǒng)中的量級 41
習題1 41
參考文獻1 43
第2章 計算自動化與智能化思維 44
2.1 計算工具的進步 44
2.1.1 程序控制工具的原型 算盤 44
2.1.2 提花機與Babbage計算模型 45
2.1.3 計算機進入內動力時代 48
2.2 Neumann計算機組成 54
2.2.1 Neumann計算模型 54
2.2.2 計算機存儲器 55
2.2.3 計算機控制器 60
2.2.4 總線 62
2.2.5 主板 67
2.3 Neumann體系改進 72
2.3.1 從以運算器為中心到以存儲器為中心 72
2.3.2 從串行結構到并行結構 73
2.3.3 哈佛模型與擬態(tài)計算機 75
2.4 計算機系統(tǒng) 76
2.4.1 計算機的自我管理 76
2.4.2 操作系統(tǒng)的功能結構 77
2.4.3 現代計算機系統(tǒng)結構 79
2.4.4 自動計算理論的再討論 80
2.5 計算性能及其評測 80
2.5.1 計算機的主要性能指標 80
2.5.2 天梯圖 85
2.6 計算智能化 86
2.6.1 人工智能 86
2.6.2 智能計算機 92
2.6.3 人工神經元網絡 94
習題2 97
參考文獻2 99
第3章 工程化問題求解思維 100
3.1 面向過程的程序開發(fā) 100
3.1.1 數據類型 100
3.1.2 標識符及其聲明 102
3.1.3 表達式 103
3.1.4 操作符與表達式的求值規(guī)則 106
3.1.5 語句及其流程控制 109
3.1.6 組織過程 112
3.1.7 庫函數與頭文件 116
3.1.8 派生數據類型 116
3.2 面向對象程序開發(fā) 122
3.2.1 對象模型的建立和對象的生成 122
3.2.2 對象的生成 123
3.2.3 繼承與聚合 124
3.3 程序錯誤和異常 126
3.3.1 程序錯誤和異常 126
3.3.2 程序測試及其形式 127
3.3.3 程序的結構測試 128
3.3.4 程序的功能測試 130
3.4 軟件工程 134
3.4.1 軟件開發(fā)過程及其模型 134
3.4.2 程序設計風格和規(guī)范 136
3.4.3 軟件開發(fā)工具與環(huán)境 138
3.4.4 軟件再工程 141
3.4.5 復用技術對OO方法的支持 143
3.5 知識鏈接 145
3.5.1 領域工程 145
3.5.2 軟件能力成熟度模型 145
習題3 147
參考文獻3 148
第4章 算法思維 149
4.1 算法基礎 149
4.1.1 窮舉 149
4.1.2 迭代與遞推 150
4.1.3 遞歸 152
4.2 模擬算法 154
4.2.1 產品隨機抽樣 154
4.2.2 用蒙特卡洛方法求(的近似值 157
4.2.3 事件步長法 中子擴散問題 158
4.2.4 時間步長法 鹽水池問題 161
4.3 數組元素的排序與查找 164
4.3.1 直接選擇排序 165
4.3.2 冒泡排序 167
4.3.3 二分查找 168
4.4 常用算法設計策略 170
4.4.1 分治 170
4.4.2 回溯 173
4.4.3 貪心策略 177
4.4.4 動態(tài)規(guī)劃 180
4.5 算法綜述 182
4.5.1 算法及其要素 182
4.5.2 算法的中間描述工具 183
4.5.3 算法的特征 188
4.5.4 算法評價 189
4.6 知識鏈接 190
4.6.1 數據結構 190
4.6.2 文本壓縮算法 195
4.6.3 搜索引擎網頁排序算法 198
4.6.4 數據挖掘算法 201
習題4 206
參考文獻4 215

第5章 協同計算 216
5.1 層次型協同 216
5.1.1 計算機系統(tǒng)的層次協同 216
5.1.2 計算機網絡的層次模型 217
5.1.3 數據庫的三級模式 223
5.2 協議型協同 225
5.2.1 地址類協議 225
5.2.2 認證類協議 232
5.2.3 可靠傳輸協議 235
5.3 時序控制型協同 239
5.3.1 計算機微操作的時序控制 240
5.3.2 通信中的時序控制 242
5.3.3 TCP連接與釋放 245
5.4 中間代理型協同 248
5.4.1 代理服務器 248
5.4.2 I/O接口 249
5.4.3 中間件技術 252
5.4.4 網絡協同攻擊 254
5.5 資源共享型協同 261
5.5.1 競爭型資源共享 261
5.5.2 基于優(yōu)先權的資源共享 264
5.5.3 封鎖性資源共享 268
5.6 并行計算 271
5.6.1 并行性及其等級 271
5.6.2 基于并行性的處理器體系Flynn分類 272
5.6.3 并行性開發(fā)的基本思想 274
5.7 計算機支持的協同工作 275
5.7.1 計算機支持的協同工作概述 275
5.7.2 CSCW的類型 276
5.8 物聯網 276
5.8.1 物聯網的技術架構 276
5.8.2 物聯網公共技術 277
習題5 278
參考文獻5 280
第6章 計算虛擬化 281
6.1 計算虛擬化概述 281
6.1.1 虛擬化：模式與優(yōu)勢 281
6.1.2 計算虛擬化：特點與部署 282
6.1.3 計算虛擬化的解決方案與實現技術 283
6.2 CPU虛擬化 285
6.2.1 指令重疊與流水 285
6.2.2 VMM技術 286
6.2.3 遷移技術 287
6.3 I/O虛擬化 288
6.3.1 I/O虛擬化思路 288
6.3.2 基于VMM的I/O虛擬化 289
6.3.3 虛擬現實、增強現實與現實虛擬 290
6.4 桌面虛擬化 297
6.4.1 桌面虛擬化及其發(fā)展 297
6.4.2 桌面虛擬化技術構架 298
6.4.3 桌面虛擬化應用模式 299
6.5 網絡虛擬化 301
6.5.1 分組交換、虛電路與數據報 301
6.5.2 信道的多路復用 306
6.5.3 虛擬局域網VLAN 310
6.5.4 虛擬專用網VPN 312
6.5.5 交換機虛擬化 313
6.5.6 服務器虛擬化 315
6.6 存儲虛擬化 317
6.6.1 概述 317
6.6.2 虛擬存儲器 318
6.6.3 Cache-主存機制 321
6.6.4 基于VMM的內存虛擬化 324
6.6.5 網絡存儲模式與云存儲 325
6.7 云計算、霧計算與霾計算 329
6.7.1 云計算 329
6.7.2 霧計算、邊緣計算與霾計算 333
6.8 軟件定義計算 334
6.8.1 軟件定義網絡 335
6.8.2 軟件定義存儲 338
6.8.3 云計算、大數據 軟件定義的主領域 340
習題6 341
參考文獻6 343



·VII·