計算機科學(xué)概論

前言

《計算機科學(xué)概論》是每一個學(xué)習(xí)計算機科學(xué)的人都應(yīng)該讀的第一本書。當我翻譯完整本書后，一直在想，為什么在我的大學(xué)課程中，沒有這樣一門課，能夠系統(tǒng)地講述一遍計算機科學(xué)發(fā)展的歷史，讓我在學(xué)習(xí)的一開始就對計算機科學(xué)有一個整體的認識。這本書除了系統(tǒng)地介紹整個計算機系統(tǒng)外，還講述了計算機系統(tǒng)的發(fā)展史。在閱讀每個章節(jié)時，你都會明白這個章節(jié)要介紹的硬件、軟件、語言等的來龍去脈，這樣就能為以后的深入研究打下堅實的基礎(chǔ)。本書的主旨就是給初學(xué)者提供一本全面了解計算機科學(xué)的教材。本書的作者具有豐富的實際教學(xué)經(jīng)驗，真正了解初學(xué)者需要什么，并且集思廣益，使得本書的內(nèi)容更加完善。在這本書中，作者用了一個形象的比喻，把計算機系統(tǒng)比作洋蔥，它們的相似之處就在于內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是一層層的。第1章是基礎(chǔ)篇，介紹了硬件和軟件的歷史，以及計算機系統(tǒng)的洋蔥式結(jié)構(gòu)。以后的各章就根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，分別介紹了計算機系統(tǒng)的信息層、硬件層、程序設(shè)計層、操作系統(tǒng)層、應(yīng)用程序?qū)雍屯ㄐ艑?，最后則總結(jié)性地討論了計算機硬件和軟件固有的局限性，以及計算機能夠解決和不能解決的問題。除了詳細地介紹計算機系統(tǒng)的方方面面外，本書還有三個亮點。第一，在每一章中都有一篇名人傳記，記述了對計算機科學(xué)的發(fā)展做出過杰出貢獻的人的生平。你可以想到的計算機界的傳奇人物，幾乎都可以在本書中找到他或她的蹤影。第二，在每一章的結(jié)尾，附有一篇涉及法律和道德的短文，探討了計算機科學(xué)發(fā)展史上出現(xiàn)過的一些有爭議的問題。通過這些短文，你一定會對計算機科學(xué)有更進一步的了解。第三，每章后面都附帶有大量的練習(xí)，可以幫助你即時重溫這一章所講述的內(nèi)容，有助于你更好地掌握這些內(nèi)容。本書很適合作為計算機科學(xué)專業(yè)學(xué)生的入門教材。不過，即使是非計算機專業(yè)的學(xué)生和非專業(yè)人員，想要了解計算機科學(xué)的概況，本書也不失為一個很好的選擇。本書由張欣組織翻譯和審校，參與翻譯的還有胡偉、何健輝、黃璜、白佳、卞雨桂、陳潔、成潔、杜鯤、李才應(yīng)、劉天成、劉吟、明衛(wèi)軍、潘秀燕、錢金蕾、王華紅、魏勝、閻哲、王林、陳思錦、金川。

內(nèi)容概要

本書由兩位知名的計算機科學(xué)教育家編寫，全面而細致地介紹了計算機科學(xué)的各個方面。書中，計算系統(tǒng)的每個分層都以剖析，從住處層開始，歷經(jīng)硬件層、程序設(shè)計層、操作系統(tǒng)層、應(yīng)用程序?qū)拥耐ㄐ艑?，最后討論了計算的限制。此外，正文中穿插了大量的人物傳記、歷史注釋、道德問題和最新的技術(shù)發(fā)展信息，有助于你進一步了解計算機科學(xué)。每章后面都附帶有大量的練習(xí)，可以幫助你即時重溫并掌握這一章所述的內(nèi)容。    本書是計算和計算機科學(xué)引論課程的理想教材，對于想要了解計算機科學(xué)概況的非專業(yè)人員，本書也是一個很好的選擇。

作者簡介

Nell Dall，計算機科學(xué)領(lǐng)域廣愛推崇的教育家。在得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校執(zhí)教的25年中，她編寫了20多本計算機科學(xué)方面的本科生教材。她于得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校獲得了碩士學(xué)位和計算機科學(xué)博士學(xué)位。由于在計算機科學(xué)領(lǐng)域做出了卓越工貢獻，1996年，她獲得了ACM SIGCSE計算機

書籍目錄

出版者的話專家指導(dǎo)委員會譯者序前言第一部分  基礎(chǔ)篇  第1章  全景圖        　　1.1  計算系統(tǒng)        　　1.1.1  計算系統(tǒng)的分層        　　1.1.2  抽象        　1.2  計算的歷史        　　1.2.1  計算硬件的簡史        　　1.2.2  計算軟件的簡史        　　1.2.3  預(yù)言        　1.3  計算工具和計算學(xué)科        　小結(jié)        　練習(xí)        　思考題        第二部分  信息層  第2章  二進制數(shù)值和記數(shù)系統(tǒng)        　　2.1  數(shù)字分類        　　2.2  自然數(shù)        　　　2.2.1  位置記數(shù)法        　　　2.2.2  二進制、八進制和十六進制       　　　2.2.3  其他記數(shù)系統(tǒng)中的運算        　　　2.2.4  以2的冪為基數(shù)的記數(shù)系統(tǒng)        　　　2.2.5  把十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成其他數(shù)制的數(shù)        　　　2.2.6  二進制數(shù)值和計算機        　　小結(jié)        　　練習(xí)        　　思考題          第3章  數(shù)據(jù)表示法        　　3.1  數(shù)據(jù)和計算機        　　　3.1.1  模擬信息和數(shù)字信息        　　　3.1.2  二進制表示法        　　3.2  數(shù)字數(shù)據(jù)的表示法        　　　3.2.1  負數(shù)表示法       　　　3.2.2  實數(shù)表示法       　　3.3  文本表示法        　　3.3.1  ASCII字符集       　　3.3.2  Unicode字符集       　　　3.3.3  文本壓縮        　　3.4  音頻信息表示法        　　　3.4.1  音頻格式        　　　3.4.2  MP3音頻格式        　　3.5  圖像和圖形的表示法        　　　3.5.1  顏色表示法        　　3.5.2  數(shù)字化圖像和圖形        　　　3.5.3  圖形的矢量表示法        　　3.6  視頻表示法        　　小結(jié)        　　練習(xí)        　　思考題        第三部分  硬件層  第4章  門和電路        　　4.1  計算機和電學(xué)        　　4.2  門        　　　4.2.1  非門        　　　4.2.2  與門        　　　4.2.3  或門        　　　4.2.4  異或門        　　　4.2.5  與非門和或非門        　　　4.2.6  門處理回顧        　　　4.2.7  具有更多輸入的門        　　4.3  門的構(gòu)造        　　4.4  電路        　　……  第5章  計算部件        第四部分  程序設(shè)計層  第6章  問題求解和算法設(shè)計         第7章  低級程序設(shè)計語言          第8章  高級程序設(shè)計語言          第9章  抽象數(shù)據(jù)類型和算法        第五部分  操作系統(tǒng)層  第10章  操作系統(tǒng)          第11章  文件系統(tǒng)和目錄 第六部分　應(yīng)用程序?qū)?        第12章  信息系統(tǒng)         第13章  人工智能          第14章  模擬和其他應(yīng)用程序       第七部分  通信層  第15章  網(wǎng)絡(luò)          第16章  萬維網(wǎng)          第17章  計算的限制        術(shù)語表        參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：那些編寫輔助工具的程序設(shè)計員，簡化了他人的程序設(shè)計，是最初的系統(tǒng)程序員。因此，即使在第一代計算機軟件中，也存在編寫工具的程序設(shè)計員和使用工具的程序員這樣的分類。匯編語言是程序設(shè)計員和機器硬件之間的緩沖器。請參閱圖1-7。即使是現(xiàn)在，如果高效代碼是必需的，那么還是會用匯編語言編寫程序。第7章詳細探討了一個機器代碼和它對應(yīng)的匯編語言的例子。第二代軟件（1959～1965）當硬件變得更強大時，就需要更強大的工具能有效地使用它們。當然，匯編語言是向正確的方向前進了一步，但是程序設(shè)計員還是必須記住單獨的機器指令。第二代軟件一定要由更強大的語言開發(fā)。使用高級語言，程序設(shè)計員就能夠用類似于英語的語句編寫指令。第二代軟件時期開發(fā)的兩種語言，目前仍然在使用，它們是FORTRAN（為數(shù)字應(yīng)用程序設(shè)計的語言）和COBOL（為商業(yè)應(yīng)用程序設(shè)計的語言）。FORTRAN和COBOL的開發(fā)過程完全不同。FORTRAN最初是一種簡單語言，經(jīng)過幾年附加特性后才形成一種高級語言。而COBOL則是先設(shè)計好，然后再開發(fā)的，形成之后就很少改動。這一時期設(shè)計的另一種仍然在用的語言是Lisp。Lisp與FORTRAN和COBOL有極大的不同，而且沒有被廣泛接受，主要用于人工智能的應(yīng)用程序和研究。Lisp的專用語是當今人工智能可用的語言之一，Scheme就是一種Lisp專用語，有些學(xué)校用它作為啟蒙性的程序設(shè)計語言。高級語言的出現(xiàn)加速了在多臺計算機上運行同一個程序。每種高級語言都有配套的翻譯程序，這種程序可以把高級語言編寫的語句翻譯成等價的機器碼指令。最早時，高級語言的語句通常被翻譯成匯編語言，然后這些匯編語句再被翻譯成機器碼。只要一臺機器具有編譯器這種翻譯程序，就能夠運行用FORTRAN或COBOL編寫的程序。

媒體關(guān)注與評論

書評本書采用大量最新素材，全面介紹計算機科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識。本書由當今該領(lǐng)域備受贊譽且經(jīng)驗豐富的教育家Nell Dale和John Lewis共同編寫。就整體而言，全書內(nèi)容翔實、覆蓋面廣，旨在向讀者展示計算機科學(xué)的全貌；從細節(jié)上看，本書層次清晰、描述生動；從信息講起，分別介紹了關(guān)于硬件、編程、操作系統(tǒng)、應(yīng)用以及通信方面的內(nèi)容，涉及計算機科學(xué)的各個層面。     本書內(nèi)容嚴謹、深入淺出，是計算機科學(xué)專業(yè)學(xué)生理想的入門教材。    本書特點：　　●采用一般語言對編程概念進行了描述，關(guān)于Java、C++語言對該問題的描述在本書的配套網(wǎng)站 中提供?！　　裨黾恿嗣藗饔洝v史事件以及技術(shù)發(fā)展的前沿知識；并在每章中就科技發(fā)展對人類社會倫理道德的影響進行了探討?！　　癜罅烤毩?xí)和思考題，方便教學(xué)。 　　●本書的配套網(wǎng)站集學(xué)術(shù)性及趣味性于一體，提供了大量教學(xué)資源：Flash幻燈片、在線術(shù)語表、互動學(xué)習(xí)、填字游戲、HTML幫助信息等，以更靈活的方式多方位地加深讀者對本書知識的理解。

編輯推薦

《計算機科學(xué)概論》采用大量最新素材，全面介紹計算機科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識?！队嬎銠C科學(xué)概論》由當今該領(lǐng)域備受贊譽且經(jīng)驗豐富的教育家Nell Dale和John Lewis共同編寫。就整體而言，全書內(nèi)容翔實、覆蓋面廣，旨在向讀者展示計算機科學(xué)的全貌；從細節(jié)上看，《計算機科學(xué)概論》層次清晰、描述生動；從信息講起，分別介紹了關(guān)于硬件、編程、操作系統(tǒng)、應(yīng)用以及通信方面的內(nèi)容，涉及計算機科學(xué)的各個層面。 《計算機科學(xué)概論》內(nèi)容嚴謹、深入淺出，是計算機科學(xué)專業(yè)學(xué)生理想的入門教材?！队嬎銠C科學(xué)概論》特點：采用一般語言對編程概念進行了描述，關(guān)于Java、C++語言對該問題的描述在《計算機科學(xué)概論》的配套網(wǎng)站 http://csilluminated.jbpub.com) 中提供。增加了名人傳記、歷史事件以及技術(shù)發(fā)展的前沿知識；并在每章中就科技發(fā)展對人類社會倫理道德的影響進行了探討。包含大量練習(xí)和思考題，方便教學(xué)。 《計算機科學(xué)概論》的配套網(wǎng)站集學(xué)術(shù)性及趣味性于一體，提供了大量教學(xué)資源：Flash幻燈片、在線術(shù)語表、互動學(xué)習(xí)、填字游戲、HTML幫助信息等，以更靈活的方式多方位地加深讀者對《計算機科學(xué)概論》知識的理解。

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