譯者序
前言
第一部分 基 礎 篇
第1章 全景圖 1
1.1 計算係統 1
1.1.1 計算係統的分層 2
1.1.2 抽象 3
1.2 計算的曆史 5
1.2.1 計算硬件的簡史 5
1.2.2 計算軟件的簡史 11
1.2.3 預言 15
1.3 計算工具和計算學科 15
小結 16
道德問題：數字化分裂 17
練習 17
思考題 18
第二部分 信 息 層
第2章 二進製數值和記數係統 21
2.1 數字和計算 21
2.2 位置記數法 22
2.2.1 二進製、八進製和十六進製 25
2.2.2 其他記數係統中的運算 26
2.2.3 以2的冪為基數的記數係統 26
2.2.4 把十進製數轉換成其他數製的數 28
2.2.5 二進製數值和計算機 29
小結 30
道德問題：計算機和國傢安全 30
練習 31
思考題 32
第3章 數據錶示法 34
3.1 數據和計算機 34
3.1.1 模擬數據和數字數據 35
3.1.2 二進製錶示法 36
3.2 數字數據的錶示法 38
3.2.1 負數錶示法 38
3.2.2 實數錶示法 40
3.3 文本錶示法 42
3.3.1 ASCII字符集 43
3.3.2 Unicode字符集 44
3.3.3 文本壓縮 44
3.4 音頻信息錶示法 47
3.4.1 音頻格式 49
3.4.2 MP3音頻格式 49
3.5 圖像和圖形的錶示法 49
3.5.1 顔色錶示法 49
3.5.2 數字化圖像和圖形 50
3.5.3 圖形的矢量錶示法 52
3.6 視頻錶示法 53
小結 53
道德問題：MGM Studios公司和Grokster有限公司 54
練習 55
思考題 57
第三部分 硬 件 層
第4章 門和電路 59
4.1 計算機和電學 59
4.2 門 61
4.2.1 非門 61
4.2.2 與門 62
4.2.3 或門 62
4.2.4 異或門 63
4.2.5 與非門和或非門 63
4.2.6 門處理迴顧 64
4.2.7 具有更多輸入的門 64
4.3 門的構造 65
4.4 電路 66
4.4.1 組閤電路 67
4.4.2 加法器 69
4.4.3 多路復用器 71
4.5 存儲器電路 71
4.6 集成電路 72
4.7 CPU芯片 73
小結 73
道德問題：電子郵件隱私權 73
練習 74
思考題 76
第5章 計算部件 77
5.1 獨立的計算機部件 77
5.2 存儲程序的概念 79
5.2.1 馮·諾伊曼體係結構 80
5.2.2 讀取-執行周期 84
5.2.3 RAM和ROM 85
5.2.4 二級存儲設備 86
5.2.5 觸摸屏 89
5.3 非馮·諾伊曼體係結構 90
小結 91
道德問題：生物信息學研究和deCODEGenetics公司的案例 92
練習 93
思考題 94
第四部分 程序設計層
第6章 問題求解和算法設計 95
6.1 問題求解 95
6.1.1 如何解決問題 96
6.1.2 應用Polya的問題求解策略 99
6.2 算法 99
6.2.1 計算機問題求解 99
6.2.2 執行算法 101
6.2.3 開發算法 102
6.3 僞代碼 102
6.3.1 執行一個僞代碼算法 103
6.3.2 僞代碼的功能 104
6.3.3 僞代碼示例 106
6.4 自頂嚮下設計方法 108
6.4.1 一個通用的實例 109
6.4.2 一個計算機實例 111
6.4.3 方法總結 113
6.4.4 測試算法 114
6.5 麵嚮對象方法 114
6.5.1 麵嚮對象 114
6.5.2 設計方法 115
6.5.3 一個通用的實例 117
6.5.4 一個計算機實例 118
6.6 幾個重要思想 120
6.6.1 信息隱蔽 120
6.6.2 抽象 121
6.6.3 事物命名 122
6.6.4 程序設計語言 122
6.6.5 測試 123
小結 123
道德問題：計算機專業人員許可 124
練習 124
思考題 126
第7章 低級程序設計語言 127
7.1 計算機操作 127
7.2 抽象的分層 128
7.3 機器語言 128
7.4 一個程序實例 133
7.4.1 問題和算法 133
7.4.2 程序 134
7.5 匯編語言 137
7.5.1 Pep/7匯編語言 138
7.5.2 僞代碼操作 138
7.5.3 “Hello”程序的匯編語言版本 139
7.5.4 一個新程序 140
7.5.5 具有分支的程序 142
7.5.6 具有循環的程序 144
7.6 其他重要思想 145
7.6.1 抽象 145
7.6.2 測試 146
7.6.3 測試計劃實現 146
小結 147
道德問題：軟件盜版和版權 148
練習 148
思考題 150
第8章 高級程序設計語言 151
8.1 翻譯過程 151
8.1.1 編譯器 151
8.1.2 解釋器 152
8.2 程序設計語言的範型 154
8.3 命令式語言的功能性 155
8.3.1 布爾錶達式 155
8.3.2 強類型化 156
8.3.3 輸入/輸齣結構 159
8.3.4 控製結構 160
8.3.5 復閤數據類型 172
8.4 麵嚮對象語言的功能性 175
8.4.1 封裝 175
8.4.2 繼承 176
8.4.3 多態性 176
小結 177
道德問題：開源軟件的發展 178
練習 179
思考題 180
第9章 抽象數據類型和算法 181
9.1 抽象數據類型 181
9.2 實現 182
9.2.1 基於數組的實現 182
9.2.2 鏈式實現 183
9.3 列錶 185
9.3.1 列錶的基本操作 185
9.3.2 其他列錶操作 188
9.4 排序 188
9.4.1 選擇排序 189
9.4.2 冒泡排序 190
9.4.3 快速排序 191
9.5 二分檢索法 195
9.6 棧和隊列 196
9.6.1 棧 197
9.6.2 隊列 198
9.6.3 實現 198
9.7 樹 199
9.7.1 二叉樹 199
9.7.2 二叉檢索樹 200
9.7.3 其他操作 203
9.7.4 圖 204
9.8 程序設計庫 204
小結 205
道德問題：使用計算機的惡作劇和欺詐
行為 205
練習 206
思考題 208
第五部分 操作係統層
第10章 操作係統 209
10.1 操作係統的角色 209
10.1.1 內存、進程和CPU管理 211
10.1.2 批處理 211
10.1.3 分時操作 212
10.1.4 其他OS要素 213
10.2 內存管理 213
10.2.1 單塊內存管理 214
10.2.2 分區內存管理 215
10.2.3 頁式內存管理 216
10.3 進程管理 218
10.3.1 進程狀態 218
10.3.2 進程控製塊 219
10.4 CPU調度 219
10.4.1 先到先服務 220
10.4.2 最短作業優先 220
10.4.3 循環調度法 221
小結 222
道德問題：數字版權管理和關於Sony公司的根目錄案件的爭論 223
練習 223
思考題 226
第11章 文件係統和目錄 227
11.1 文件係統 227
11.1.1 文本文件和二進製文件 228
11.1.2 文件類型 228
11.1.3 文件操作 229
11.1.4 文件訪問 230
11.1.5 文件保護 231
11.2 目錄 232
11.2.1 目錄樹 232
11.2.2 路徑名 234
11.3 磁盤調度 236
11.3.1 先到先服務磁盤調度法 237
11.3.2 最短尋道時間優先磁盤調度法 237
11.3.3 SCAN磁盤調度法 238
小結 238
道德問題：垃圾郵件 239
練習 240
思考題 241
第六部分 應用程序層
第12章 信息係統 243
12.1 信息管理 243
12.2 電子製錶軟件 244
12.2.1 電子數據錶公式 246
12.2.2 循環引用 249
12.2.3 電子數據錶分析 249
12.3 數據庫管理係統 250
12.3.1 關係模型 251
12.3.2 關係 253
12.3.3 結構化查詢語言 254
12.3.4 數據庫設計 255
12.4 信息安全 256
12.4.1 機密性、完整性和可用性 256
12.4.2 密碼學 257
小結 259
道德問題：加密 260
練習 261
思考題 262
第13章 人工智能 263
13.1 思維機 263
13.1.1 圖靈測試 264
13.1.2 AI問題的各個方麵 265
13.2 知識錶示 265
13.2.1 語義網 266
13.2.2 檢索樹 268
13.3 專傢係統 270
13.4 神經網絡 272
13.4.1 生物神經網絡 272
13.4.2 人工神經網絡 273
13.5 自然語言處理 274
13.5.1 語音閤成 275
13.5.2 語音識彆 276
13.5.3 自然語言理解 276
13.6 機器人學 277
13.6.1 感知-規劃-執行範型 277
13.6.2 包孕體係結構 280
13.6.3 物理部件 281
小結 281
道德問題：HIPAA（健康保險攜帶和責任法案） 282
練習 283
思考題 284
第14章 模擬、圖形學和其他應用
程序 285
14.1 什麼是模擬 285
14.1.1 復雜係統 286
14.1.2 模型 286
14.1.3 構造模型 286
14.1.4 排隊係統 287
14.1.5 氣象模型 290
14.1.6 其他模型 293
14.1.7 必要的計算能力 293
14.2 計算機圖形學 294
14.2.1 光的工作原理 295
14.2.2 物體形狀 296
14.2.3 光模擬 296
14.2.4 復雜對象的建模 297
14.2.5 讓物體動起來 302
14.3 嵌入式係統 303
14.4 電子商務 303
14.5 計算機安全 304
14.5.1 惡意代碼 305
14.5.2 安全攻擊 305
小結 307
道德問題：入侵大學的計算機係統，查詢
錄取程序中某人的錄取狀態 307
練習 308
思考題 309
第七部分 通 信 層
第15章 網絡 311
15.1 連網 311
15.1.1 網絡的類型 312
15.1.2 Internet連接 314
15.1.3 包交換 316
15.2 開放式係統和協議 317
15.2.1 開放式係統 317
15.2.2 網絡協議 318
15.2.3 TCP/IP 318
15.2.4 高層協議 319
15.2.5 MIME類型 320
15.2.6 防火牆 320
15.3 網絡地址 321
小結 323
道德問題：無所不在的計算 324
練習 325
思考題 326
第16章 萬維網 327
16.1 Web簡介 327
16.1.1 搜索引擎 329
16.1.2 即時消息 329
16.1.3 博客 329
16.1.4 cookie 330
16.2 HTML 330
16.2.1 基本的HTML格式 333
16.2.2 圖像和鏈接 333
16.3 交互式Web頁 335
16.3.1 Java小程序 335
16.3.2 Java服務器頁 336
16.4 XML 337
小結 339
道德問題：寫博客 340
練習 341
思考題 342
第八部分 總　　　結
第17章 計算的限製 345
17.1 硬件 345
17.1.1 算術運算的限製 345
17.1.2 部件的限製 350
17.1.3 通信的限製 350
17.2 軟件 351
17.2.1 軟件的復雜度 352
17.2.2 當前提高軟件質量的方法 352
17.2.3 臭名昭著的軟件錯誤 355
17.3 問題 357
17.3.1 算法比較 357
17.3.2 圖靈機 362
17.3.3 停機問題 364
17.3.4 算法分類 365
小結 367
道德問題：深度鏈接 367
練習 368
思考題 369
參考文獻 370
· · · · · · (收起)