計(jì)算機(jī)科學(xué)概論

前言

《計(jì)算機(jī)科學(xué)概論》是每一個(gè)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)的人都應(yīng)該讀的第一本書。當(dāng)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(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的歷史，讓我在學(xué)習(xí)的一開始就對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。這本書除了系統(tǒng)地介紹整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外，還講述了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展史。在閱讀每個(gè)章節(jié)時(shí)，你都會(huì)明白這個(gè)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(jiān)實(shí)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(jì)算機(jī)科學(xué)的教材。本書的作者具有豐富的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，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(gè)形象的比喻，把計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息層、硬件層、程序設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)硬件和軟件固有的局限性，以及計(jì)算機(jī)能夠解決和不能解決的問題。除了詳細(xì)地介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方方面面外，本書還有三個(gè)亮點(diǎn)。第一，在每一章中都有一篇名人傳記，記述了對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展做出過杰出貢獻(xiàn)的人的生平。你可以想到的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展史上出現(xiàn)過的一些有爭(zhēng)議的問題。通過這些短文，你一定會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)有更進(jìn)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(shí)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(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)學(xué)生的入門教材。不過，即使是非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生和非專業(yè)人員，想要了解計(jì)算機(jī)科學(xué)的概況，本書也不失為一個(gè)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(jì)算機(jī)科學(xué)教育家編寫，全面而細(xì)致地介紹了計(jì)算機(jī)科學(xué)的各個(gè)方面。書中，計(jì)算系統(tǒng)的每個(gè)分層都以剖析，從住處層開始，歷經(jīng)硬件層、程序設(shè)計(jì)層、操作系統(tǒng)層、應(yīng)用程序?qū)拥耐ㄐ艑?，最后討論了?jì)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(jìn)一步了解計(jì)算機(jī)科學(xué)。每章后面都附帶有大量的練習(xí)，可以幫助你即時(shí)重溫并掌握這一章所述的內(nèi)容。    本書是計(jì)算和計(jì)算機(jī)科學(xué)引論課程的理想教材，對(duì)于想要了解計(jì)算機(jī)科學(xué)概況的非專業(yè)人員，本書也是一個(gè)很好的選擇。

作者簡(jiǎn)介

Nell Dall，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位。由于在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域做出了卓越工貢獻(xiàn)，1996年，她獲得了ACM SIGCSE計(jì)算機(jī)

書籍目錄

出版者的話專家指導(dǎo)委員會(huì)譯者序前言第一部分  基礎(chǔ)篇  第1章  全景圖        　　1.1  計(jì)算系統(tǒng)        　　1.1.1  計(jì)算系統(tǒng)的分層        　　1.1.2  抽象        　1.2  計(jì)算的歷史        　　1.2.1  計(jì)算硬件的簡(jiǎn)史        　　1.2.2  計(jì)算軟件的簡(jiǎn)史        　　1.2.3  預(yù)言        　1.3  計(jì)算工具和計(jì)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(jìn)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(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制       　　　2.2.3  其他記數(shù)系統(tǒng)中的運(yùn)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(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成其他數(shù)制的數(shù)        　　　2.2.6  二進(jìn)制數(shù)值和計(jì)算機(jī)        　　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(jì)算機(jī)        　　　3.1.1  模擬信息和數(shù)字信息        　　　3.1.2  二進(jìn)制表示法        　　3.2  數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的表示法        　　　3.2.1  負(fù)數(shù)表示法       　　　3.2.2  實(shí)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(jì)算機(jī)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(jì)算部件        第四部分  程序設(shè)計(jì)層  第6章  問題求解和算法設(shè)計(jì)         第7章  低級(jí)程序設(shè)計(jì)語言          第8章  高級(jí)程序設(shè)計(jì)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(jì)算的限制        術(shù)語表        參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：那些編寫輔助工具的程序設(shè)計(jì)員，簡(jiǎn)化了他人的程序設(shè)計(jì)，是最初的系統(tǒng)程序員。因此，即使在第一代計(jì)算機(jī)軟件中，也存在編寫工具的程序設(shè)計(jì)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(jì)員和機(jī)器硬件之間的緩沖器。請(qǐng)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(huì)用匯編語言編寫程序。第7章詳細(xì)探討了一個(gè)機(jī)器代碼和它對(duì)應(yīng)的匯編語言的例子。第二代軟件（1959～1965）當(dāng)硬件變得更強(qiáng)大時(shí)，就需要更強(qiáng)大的工具能有效地使用它們。當(dāng)然，匯編語言是向正確的方向前進(jìn)了一步，但是程序設(shè)計(jì)員還是必須記住單獨(dú)的機(jī)器指令。第二代軟件一定要由更強(qiáng)大的語言開發(fā)。使用高級(jí)語言，程序設(shè)計(jì)員就能夠用類似于英語的語句編寫指令。第二代軟件時(shí)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(jì)的語言）和COBOL（為商業(yè)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的語言）。FORTRAN和COBOL的開發(fā)過程完全不同。FORTRAN最初是一種簡(jiǎn)單語言，經(jīng)過幾年附加特性后才形成一種高級(jí)語言。而COBOL則是先設(shè)計(jì)好，然后再開發(fā)的，形成之后就很少改動(dòng)。這一時(shí)期設(shè)計(jì)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(dāng)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(jì)語言。高級(jí)語言的出現(xiàn)加速了在多臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行同一個(gè)程序。每種高級(jí)語言都有配套的翻譯程序，這種程序可以把高級(jí)語言編寫的語句翻譯成等價(jià)的機(jī)器碼指令。最早時(shí)，高級(jí)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(jī)器碼。只要一臺(tái)機(jī)器具有編譯器這種翻譯程序，就能夠運(yùn)行用FORTRAN或COBOL編寫的程序。

媒體關(guān)注與評(píng)論

書評(píng)本書采用大量最新素材，全面介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)。本書由當(dāng)今該領(lǐng)域備受贊譽(yù)且經(jīng)驗(yàn)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(shí)、覆蓋面廣，旨在向讀者展示計(jì)算機(jī)科學(xué)的全貌；從細(xì)節(jié)上看，本書層次清晰、描述生動(dòng)；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(jì)算機(jī)科學(xué)的各個(gè)層面。     本書內(nèi)容嚴(yán)謹(jǐn)、深入淺出，是計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)學(xué)生理想的入門教材。    本書特點(diǎn)：　　●采用一般語言對(duì)編程概念進(jìn)行了描述，關(guān)于Java、C++語言對(duì)該問題的描述在本書的配套網(wǎng)站 中提供?！　　裨黾恿嗣藗饔?、歷史事件以及技術(shù)發(fā)展的前沿知識(shí)；并在每章中就科技發(fā)展對(duì)人類社會(huì)倫理道德的影響進(jìn)行了探討。　　●包含大量練習(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(dòng)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(duì)本書知識(shí)的理解。

編輯推薦

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