軟件工程專業(yè)導(dǎo)論

目錄
第1章從手工計(jì)算到自動(dòng)計(jì)算
1.1數(shù)的表達(dá)
1.1.1十進(jìn)制數(shù)
1.1.2二八十六進(jìn)制數(shù)
1.2手寫計(jì)算
1.3手工計(jì)算工具
1.4巴貝奇機(jī)械自動(dòng)計(jì)算機(jī)器
1.5減法與補(bǔ)碼
1.5.1用減數(shù)的補(bǔ)碼做運(yùn)算
1.5.2用被減數(shù)的補(bǔ)碼做運(yùn)算
1.6邏輯計(jì)算
1.6.1邏輯計(jì)算
1.6.2用電路構(gòu)造邏輯運(yùn)算單元
1.6.3邏輯向量計(jì)算
1.7二進(jìn)制加減法計(jì)算機(jī)器
1.7.1用邏輯電路實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制的加法器
1.7.2二進(jìn)制的反碼與補(bǔ)碼器
1.7.3二進(jìn)制加法器/減法器
1.7.4二進(jìn)制數(shù)正負(fù)數(shù)范圍
1.8思考題
第2章從自動(dòng)計(jì)算到可編程計(jì)算機(jī)器
2.1可編程的計(jì)算機(jī)器
2.1.1用巴貝奇機(jī)器做更復(fù)雜的計(jì)算
2.1.2圖靈計(jì)算機(jī)器
2.1.3圖靈機(jī)的形式化
2.2馮·諾依曼的計(jì)算機(jī)器
2.2.1馮·諾依曼機(jī)的結(jié)構(gòu)
2.2.2指令格式和執(zhí)行流程
2.2.3指令集
2.2.4數(shù)據(jù)格式與存儲(chǔ)器編址
2.3集成電路與計(jì)算產(chǎn)業(yè)化
2.3.1半導(dǎo)體的集成電路
2.3.2集成電路產(chǎn)業(yè)與摩爾定律
2.3.3摩爾定律的終結(jié)
2.3.4新材料
2.4量子計(jì)算機(jī)
2.4.1量子運(yùn)動(dòng)原理
2.4.2量子用于計(jì)算的原理
2.4.3量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)
2.5系統(tǒng)軟件
2.5.1操作系統(tǒng)
2.5.2系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件
2.5.3軟件商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)方式的創(chuàng)新
2.6思考題
第3章編程語(yǔ)言與數(shù)據(jù)表達(dá)
3.1匯編語(yǔ)言
3.1.1用機(jī)器指令編程的困擾
3.1.2匯編語(yǔ)言和編程
3.2高級(jí)語(yǔ)言
3.2.1高級(jí)編程語(yǔ)言簡(jiǎn)史
3.2.2高級(jí)語(yǔ)言的執(zhí)行
3.2.3高級(jí)語(yǔ)言分類
3.3高級(jí)語(yǔ)言的特征
3.3.1詞法和語(yǔ)法
3.3.2語(yǔ)法和語(yǔ)義
3.3.3語(yǔ)句
3.4基本數(shù)據(jù)類型與變量運(yùn)算
3.4.1數(shù)值型
3.4.2邏輯型
3.4.3枚舉型
3.4.4字符與字符串
3.4.5指針運(yùn)算
3.4.6不同類型變量之間的運(yùn)算
3.5浮點(diǎn)數(shù)
3.5.1浮點(diǎn)數(shù)的表達(dá)理論
3.5.2運(yùn)算中出現(xiàn)的問(wèn)題
3.5.3IEEE754浮點(diǎn)數(shù)的范圍
3.6擴(kuò)展的數(shù)據(jù)類型與結(jié)構(gòu)
3.6.1數(shù)組
3.6.2結(jié)構(gòu)體
3.6.3鏈表
3.6.4棧與隊(duì)列
3.6.5樹(shù)
3.6.6圖
3.6.7對(duì)象與OO語(yǔ)言
3.7編程語(yǔ)言的可靠與安全
3.7.1語(yǔ)言缺陷的例子
3.7.2弱類型與強(qiáng)類型語(yǔ)言
3.7.3創(chuàng)立和設(shè)計(jì)更可靠安全的語(yǔ)言
3.8思考題
第4章軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境與過(guò)程
4.1集成開(kāi)發(fā)環(huán)境
4.1.1代碼編輯器
4.1.2編譯器
4.1.3鏈接器
4.1.4程序加載
4.1.5代碼調(diào)試和安全問(wèn)題
4.2操作系統(tǒng)與運(yùn)行環(huán)境
4.2.1調(diào)用操作系統(tǒng)的功能
4.2.2庫(kù)
4.2.3遠(yuǎn)程調(diào)用
4.3嵌入式與移動(dòng)終端軟件的開(kāi)發(fā)
4.3.1嵌入式計(jì)算機(jī)
4.3.2移動(dòng)終端設(shè)備
4.3.3交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境
4.4個(gè)體程序員能力
4.4.1程序員個(gè)體能力差異
4.4.2提高個(gè)體能力
4.5項(xiàng)目小組的組織
4.5.1小組的組織協(xié)調(diào)問(wèn)題
4.5.2首席程序員的組織方式
4.5.3矩陣式的組織方式
4.5.4結(jié)對(duì)編程
4.6大項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程
4.6.1從程序開(kāi)發(fā)到軟件開(kāi)發(fā)
4.6.2瀑布式開(kāi)發(fā)模型
4.6.3中間產(chǎn)品(文檔)的價(jià)值
4.6.4文檔與圖示化表達(dá)
4.7迭代與敏捷
4.7.1增量式迭代開(kāi)發(fā)
4.7.2漸進(jìn)式迭代開(kāi)發(fā)
4.7.3敏捷方法
4.8思考題
第5章數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)
5.1數(shù)字化通信與編碼
5.1.1電報(bào)、電傳與ASCII碼
5.1.2漢字編碼與Unicode
5.2通信交換網(wǎng)絡(luò)
5.2.1郵政業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)
5.2.2電話交換網(wǎng)絡(luò)
5.3數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)
5.3.1基于數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)原理
5.3.2數(shù)據(jù)包的設(shè)計(jì)
5.3.3數(shù)據(jù)分片與重新組裝
5.3.4路由選擇
5.4互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)
5.4.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的需求
5.4.2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的設(shè)計(jì)模型
5.4.3DoD網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議族設(shè)計(jì)
5.5互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與應(yīng)用
5.5.1美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展
5.5.2中國(guó)發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)的歷程
5.5.3IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)
5.5.4互聯(lián)網(wǎng)的管理
5.6軟件定義的網(wǎng)絡(luò)
5.6.1傳統(tǒng)路由器與網(wǎng)絡(luò)管理問(wèn)題
5.6.2OpenFlow論壇
5.6.3SDN的提出
5.6.4SDN的產(chǎn)學(xué)研究
5.7思考題
第6章從數(shù)據(jù)管理到Web和信息通信
6.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理
6.1.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)化
6.1.2消除數(shù)據(jù)冗余
6.1.3建立實(shí)體關(guān)聯(lián)
6.2關(guān)系代數(shù)
6.2.1關(guān)系代數(shù)定義
6.2.2“選擇”運(yùn)算
6.2.3“投影”運(yùn)算
6.2.4兩個(gè)表的“笛卡兒積”運(yùn)算
6.2.5“并”運(yùn)算
6.2.6“差”運(yùn)算
6.2.7“交”運(yùn)算
6.2.8兩個(gè)表的“連接”運(yùn)算
6.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)
6.3.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)
6.3.2SQL:結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言
6.4萬(wàn)維網(wǎng)
6.4.1WWW的初衷
6.4.2Web基本原理
6.4.3WWW函數(shù)庫(kù)
6.4.4早期美國(guó)網(wǎng)站的迅速發(fā)展
6.4.5Web服務(wù)器產(chǎn)品
6.4.6Web瀏覽器產(chǎn)品
6.4.7早期中國(guó)WWW的發(fā)展
6.5Web搜索
6.5.1爬蟲(chóng)
6.5.2內(nèi)容整理
6.5.3搜索策略
6.6Web變遷與NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)
6.6.1Web應(yīng)用方式的變遷
6.6.2Web對(duì)信息管理系統(tǒng)的改變
6.6.3NoSQL對(duì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的影響
6.6.4大數(shù)據(jù)時(shí)代
6.7信息量
6.7.1單變量的熵定義
6.7.2關(guān)聯(lián)信息的熵定義
6.7.3數(shù)據(jù)、信息與知識(shí)時(shí)代
6.8思考題
第7章數(shù)字音視頻與圖形學(xué)
7.1數(shù)字音頻
7.1.1機(jī)械式留聲機(jī)
7.1.2磁帶錄音機(jī)
7.1.3數(shù)字音頻系統(tǒng)
7.2數(shù)字圖像
7.2.1圖像傳感
7.2.2圖像位圖表示
7.2.3圖像壓縮
7.2.4數(shù)字圖像的應(yīng)用
7.3數(shù)字視頻
7.3.1視頻數(shù)據(jù)與壓縮
7.3.2數(shù)字電視廣播系統(tǒng)
7.3.3視頻識(shí)別的應(yīng)用
7.3.4立體電影與電視
7.4計(jì)算機(jī)圖形學(xué)
7.4.1圖像的矢量表示
7.4.2圖形的運(yùn)算
7.4.3二維圖形
7.4.4三維圖形
7.4.5圖形學(xué)的應(yīng)用
7.4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
7.5專用處理器
7.5.1GPU
7.5.2TPU
7.6圖形與符號(hào)編碼
7.6.1一維碼
7.6.2二維碼
7.6.3三維碼
7.7思考題
第8章機(jī)器與智能
8.1可控制的自動(dòng)機(jī)器
8.1.1替代體力的自動(dòng)可控機(jī)器
8.1.2自動(dòng)反饋控制器
8.1.3自適應(yīng)與AI控制器
8.2基于計(jì)算機(jī)的控制器
8.2.1將計(jì)算機(jī)嵌入到控制系統(tǒng)中
8.2.2控制器的設(shè)計(jì)
8.2.3傳感器
8.2.4可編程邏輯控制器
8.2.5社會(huì)系統(tǒng)的控制
8.3人工智能
8.3.1圖靈無(wú)組織的機(jī)器
8.3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程
8.3.3模擬神經(jīng)元
8.3.4模擬多層神經(jīng)網(wǎng)
8.3.5機(jī)器學(xué)習(xí)
8.3.6其他算法
8.4智能的評(píng)價(jià)
8.4.1圖靈測(cè)試
8.4.2圖靈測(cè)試的消極面
8.4.3智能分級(jí)
8.5智能制造
8.5.1先進(jìn)(制造)工程環(huán)境
8.5.2物聯(lián)網(wǎng)
8.5.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
8.6智能制造作為國(guó)家戰(zhàn)略
8.6.1德國(guó)工業(yè)4.0
8.6.2美國(guó)智能制造
8.6.3中國(guó)制造2025
8.7思考題
第9章軟件產(chǎn)業(yè)與人才
9.1軟件與產(chǎn)業(yè)
9.1.1軟件與程序
9.1.2軟件作為商品：版權(quán)與許可證
9.1.3云計(jì)算：一切作為服務(wù)
9.2軟件企業(yè)過(guò)程能力的改進(jìn)
9.2.1軟件工廠模式
9.2.2軟件過(guò)程與改進(jìn)
9.2.3SEI和漢弗萊的貢獻(xiàn)
9.2.4CMM/CMMI模型
9.3產(chǎn)業(yè)生態(tài)、聯(lián)盟、開(kāi)放與開(kāi)源
9.3.1軟件產(chǎn)業(yè)生態(tài)
9.3.2產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
9.3.3企業(yè)間的并購(gòu)
9.3.4開(kāi)放策略
9.3.5開(kāi)源策略
9.4軟件危機(jī)：永恒的話題
9.4.1國(guó)防工業(yè)軟件的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)
9.4.2制造業(yè)軟件成本的急速增長(zhǎng)
9.4.3超大規(guī)模軟件系統(tǒng)
9.4.4軟件生產(chǎn)率嚴(yán)重不足
9.5中國(guó)軟件危機(jī)
9.5.1軟件導(dǎo)致通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的危機(jī)
9.5.2軟件導(dǎo)致信息化社會(huì)的安全危機(jī)
9.5.3軟件導(dǎo)致制造業(yè)的危機(jī)
9.6軟件產(chǎn)業(yè)人才
9.6.1軟件工廠型人才
9.6.2軟件工程型人才
9.6.3復(fù)合型人才
9.6.4創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維
9.6.5國(guó)際化視野
9.6.6軟件商業(yè)奇才
9.7軟件工程與新工科
9.7.1軟件工程的就業(yè)
9.7.2美國(guó)歐洲中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)對(duì)比
9.7.3軟件與其他產(chǎn)業(yè)500強(qiáng)的對(duì)比
9.7.4新工科戰(zhàn)略
9.7.5軟件工程與新工科的融合
9.8思考題
附錄A歷史責(zé)任
A.1工業(yè)革命推動(dòng)力
A.1.1前三次工業(yè)革命
A.1.2第四次工業(yè)革命的基礎(chǔ)
A.2中國(guó)工業(yè)革命歷程
A.2.1中國(guó)近代危機(jī)與民族解放
A.2.2兩彈一星與國(guó)際地位
A.2.3改革開(kāi)放
A.3軟件產(chǎn)業(yè)教育的歷史責(zé)任
A.3.1軟件人才危機(jī)
A.3.2示范性軟件學(xué)院的歷史責(zé)任
附錄B北京郵電大學(xué)國(guó)家示范性軟件學(xué)院本科培養(yǎng)方案
B.1教育部的指導(dǎo)意見(jiàn)
B.2“三六一一”實(shí)踐教學(xué)體系
B.2.1形成過(guò)程
B.2.2“三六一一”的內(nèi)涵與外延
B.32017版本科培養(yǎng)方案
B.3.1培養(yǎng)線
B.3.2培養(yǎng)線與課程地圖
B.3.3實(shí)踐課與“三六一一”映射
B.3.4“三六一一”與SWEBOK的映射關(guān)系
附錄C《專業(yè)導(dǎo)論課》的目的
C.1教育理念
C.1.1形而上學(xué)與形而下學(xué)
C.1.2通識(shí)教育與專業(yè)教育
C.1.3領(lǐng)域知識(shí)與軟件工程專業(yè)知識(shí)
C.2本書(shū)與北郵軟件學(xué)院2017版培養(yǎng)方案關(guān)聯(lián)
C.2.1對(duì)北郵軟件學(xué)院2017版課程的引導(dǎo)
C.2.2通過(guò)課程配套實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)習(xí)興趣
附錄D國(guó)內(nèi)部分示范性軟件學(xué)院課程體系
D.1哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院
D.2清華大學(xué)軟件學(xué)院
D.3重慶大學(xué)大數(shù)據(jù)與軟件學(xué)院
D.4復(fù)旦大學(xué)軟件學(xué)院
D.5華中科技大學(xué)軟件學(xué)院