1．中國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)（信息技術(shù)）基礎(chǔ)教育發(fā)展的3個(gè)階段
20世紀(jì)70年代中期，計(jì)算機(jī)應(yīng)用之風(fēng)吹進(jìn)了中國大地，隨之在大學(xué)中開設(shè)起了公共課形式的計(jì)算機(jī)普及課程。為了交流，由我國著名的天津大學(xué)許鎮(zhèn)宇教授牽頭，于1982年在廬山、1983年夏天在泰安連續(xù)兩年召開了全國性的高校計(jì)算機(jī)普及教育研討會(huì)。
我當(dāng)時(shí)也在兼任這方面的工作，參加了1983年在泰安舉辦的會(huì)議，并拿著自己編寫的一套講義與會(huì)展示、交流。這套講義的內(nèi)容包括二進(jìn)制編碼、邏輯運(yùn)算基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)組成、操作系統(tǒng)（以DOS為例）、數(shù)據(jù)庫（DBASE）和BASIC程序設(shè)計(jì)。交流、展示后，受到許鎮(zhèn)宇教授和與會(huì)代表的高度評(píng)價(jià)和贊譽(yù)。在當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育處于起步摸索的階段，這套講義被大家稱為中國計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的第一套教材。此后，正式出版的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材陸續(xù)問世。
按照泰山會(huì)議的共識(shí)，1984年全國高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)在黃山成立。本人也以極大的熱情參加了研究會(huì)的工作，并長(zhǎng)期擔(dān)任理事、常務(wù)理事、學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任、課程建設(shè)委員會(huì)副主任、財(cái)經(jīng)信息管理委員會(huì)副主任等職務(wù)，親自見證并積極參與了中國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)（信息技術(shù)）基礎(chǔ)教育的研究與實(shí)踐�？v觀這個(gè)歷程，大致可以分為3個(gè)階段。
1）面向信息（計(jì)算機(jī)）掃盲的計(jì)算機(jī)文化教育階段
我國高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育是從普及的初衷起步的。那時(shí)，國外也大致如此。對(duì)此影響比較大的一件事是在1981年召開的第三屆世界計(jì)算機(jī)教育會(huì)議上提出了“計(jì)算機(jī)文化”教育的觀點(diǎn)。另一件事是聯(lián)合國教科文組織關(guān)于“文盲”概念的標(biāo)準(zhǔn)的修改：在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，人們把文盲定義為“不識(shí)字的人”；20世紀(jì)70年代，聯(lián)合國教科文組織又把文盲界定為“不認(rèn)識(shí)現(xiàn)代信息符號(hào)、圖標(biāo)的人”；之后又把文盲界定為“不能應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流與管理的人”。第三件事是20世紀(jì)80年代中后期開始的以“信息高速公路”建設(shè)為題的信息化熱潮。第四件事是微軟公司的Windows系統(tǒng)的問世。第五件事是Web技術(shù)的出現(xiàn)。伴隨著這五件事情的發(fā)生，我國高等學(xué)校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育內(nèi)容也不斷更新，具體表現(xiàn)如下。
（1）部分學(xué)校將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改稱“計(jì)算機(jī)文化”“信息技術(shù)”，以此命名的教材開始大量出現(xiàn)。
（2）在內(nèi)容上不斷完善，先后增加了文字處理（最初是金山的WPS）、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)。
（3）在平臺(tái)上，由DOS逐漸轉(zhuǎn)向Windows。
本人也作為那個(gè)時(shí)期的弄潮兒，搶先推出了介紹Windows及其應(yīng)用的教材《計(jì)算機(jī)信息處理平臺(tái)基礎(chǔ)教程》（電子工業(yè)出版社，1997年，ISBN978-7-505-34231-6）和《信息技術(shù)與信息化基礎(chǔ)教程》（電子工業(yè)出版社，1998年，ISBN978-7-505-34466-2）。
隨著信息化浪潮的推進(jìn)，我國高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育走向成熟，開始向高層次發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)90年代中期，三層次教育的思路開始形成。1998年4月6日的《計(jì)算機(jī)世界》上，發(fā)表了全國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)組織的兩個(gè)完整的改革方案：一個(gè)是理工類，另一個(gè)是非理工類。全國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)在1998年10月在南昌召開的全國年會(huì)上，正式推出了這兩個(gè)面向21世紀(jì)的改革方案。我撰寫了其中的《高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革方案（征求意見稿）（適合于非理工專業(yè)）》。我提出的三層次方案是公共基礎(chǔ)層（面向各專業(yè)的公共基礎(chǔ)課）、面向?qū)I(yè)群的技術(shù)基礎(chǔ)層和結(jié)合專業(yè)的專業(yè)技術(shù)層。
配合這個(gè)方案，我編寫了《大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程》（ISBN7-03-006469-0）、《大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程》（ISBN7-03-006298-1）、《大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)教程》（ISBN7-03-006467-4）和《大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》（ISBN7-03-006468-2），于1999年7月由科學(xué)出版社出版。
這套書的基本思想是將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分為技術(shù)和應(yīng)用兩部分，分別由主教材和實(shí)驗(yàn)教材兩部分組成。之所以這樣分割，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了從中學(xué)到研究生，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)都是協(xié)同的內(nèi)容、相同的面孔的局面。這套書率先啟用了“大學(xué)計(jì)算機(jī)”的名稱�？梢哉f，它們是那個(gè)時(shí)期大學(xué)計(jì)算機(jī)的總結(jié)。這套書由譚浩強(qiáng)先生擔(dān)任主編。
2）面向信息素養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)教育階段
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的改革，不僅是內(nèi)容的更新，更重要的是教育思想、教育理念的提升。
1974年，美國信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主席Pau.lZurkowski率先提出了信息素養(yǎng)（InformationLiteracy）這一全新概念，并解釋為“利用大量的信息工具及主要信息源使問題得到解答的技能”。1989年美國圖書館協(xié)會(huì)（AmericanLibraryAssociation，ALA）下設(shè)的“信息素養(yǎng)總統(tǒng)委員會(huì)”在其年度報(bào)告中對(duì)信息素養(yǎng)的含義進(jìn)行了重新概括：“要成為一個(gè)有信息素養(yǎng)的人，就必須能夠確定何時(shí)需要信息并且能夠有效地查詢、評(píng)價(jià)和使用所需要的信息”。
1992年，Doyle在《信息素養(yǎng)全美論壇的終結(jié)報(bào)告》中將信息素養(yǎng)定義為：一個(gè)具有信息素養(yǎng)的人，他能夠認(rèn)識(shí)到精確的和完整的信息是做出合理決策的基礎(chǔ)，確定對(duì)信息的需求，形成基于信息需求的問題，確定潛在的信息源，制訂成功的檢索方案，從包括基于計(jì)算機(jī)和其他信息源獲取信息、評(píng)價(jià)信息、組織信息于實(shí)際的應(yīng)用，將新信息與原有的知識(shí)體系進(jìn)行融合以及在批判性思考和問題解決的過程中使用信息。
1998年，美國圖書館協(xié)會(huì)和教育傳播協(xié)會(huì)制定了學(xué)生學(xué)習(xí)的九大信息素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，概括了信息素養(yǎng)的具體內(nèi)容。
標(biāo)準(zhǔn)一：具有信息素養(yǎng)的學(xué)生能夠有效地和高效地獲取信息。
標(biāo)準(zhǔn)二：具有信息素養(yǎng)的學(xué)生能夠熟練地和批判地評(píng)價(jià)信息。
標(biāo)準(zhǔn)三：具有信息素養(yǎng)的學(xué)生能夠有精確地、創(chuàng)造性地使用信息。
標(biāo)準(zhǔn)四：作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)習(xí)者的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能探求與個(gè)人興趣有關(guān)的信息。
標(biāo)準(zhǔn)五：作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)習(xí)者的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能欣賞作品和其他對(duì)信息進(jìn)行創(chuàng)造性表達(dá)的內(nèi)容。
標(biāo)準(zhǔn)六：作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)習(xí)者的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能力爭(zhēng)在信息查詢和知識(shí)創(chuàng)新中做得最好。
標(biāo)準(zhǔn)七：對(duì)學(xué)習(xí)社區(qū)和社會(huì)有積極貢獻(xiàn)的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能認(rèn)識(shí)信息對(duì)民主化社會(huì)的重要性。
標(biāo)準(zhǔn)八：對(duì)學(xué)習(xí)社區(qū)和社會(huì)有積極貢獻(xiàn)的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能實(shí)行與信息和信息技術(shù)相關(guān)的符合倫理道德的行為。
標(biāo)準(zhǔn)九：對(duì)學(xué)習(xí)社區(qū)和社會(huì)有積極貢獻(xiàn)的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能積極參與小組的活動(dòng)探求和創(chuàng)建信息。
可以看出，美國提出的信息素養(yǎng)概念包括3個(gè)層面：文化層面（知識(shí)方面）、信息意識(shí)（意識(shí)方面）和信息技能（技術(shù)方面）。
古人云：“馬不伏歷（櫪），不可以趨道；士不素養(yǎng)，不可重國”（《漢書·李尋傳》）。在人類社會(huì)發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，素養(yǎng)（Accomplishment）是一個(gè)永恒的話題。何謂素養(yǎng)？其實(shí)非常簡(jiǎn)單：素即素質(zhì)（Quality），養(yǎng)即教養(yǎng)。所以，素養(yǎng)就是人的素質(zhì)和教養(yǎng)。然而，什么是素質(zhì)呢？在不同的文化背景下，有不同的定義，有不同的要求。信息素養(yǎng)是信息時(shí)代的素質(zhì)教育的核心內(nèi)容。這個(gè)概念一經(jīng)提出，便得到廣泛傳播和使用。世界各國的研究機(jī)構(gòu)紛紛圍繞如何提高信息素養(yǎng)展開了廣泛的探索和深入的研究，對(duì)信息素養(yǎng)概念的界定、內(nèi)涵和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等提出了一系列新的見解。
我作為當(dāng)時(shí)全國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)的常務(wù)理事和課程建設(shè)委員會(huì)副主任，作為一位有責(zé)任的大學(xué)老師，有義務(wù)推行這一新概念和新理念，并連續(xù)發(fā)表了幾篇文章。
（1）《關(guān)于高校IT基礎(chǔ)教育改革的幾點(diǎn)思考》①（高教出版信息，2002（11））。
�。�2）《信息素養(yǎng)——21世紀(jì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的坐標(biāo)系》（教育信息化，2002（9））。
�。�3）《論高等信息素養(yǎng)教育》（計(jì)算機(jī)教育，創(chuàng)刊號(hào)②）。
�。�4）《關(guān)于新時(shí)期高等學(xué)校信息基礎(chǔ)教育第一門課的思考》（計(jì)算機(jī)教育，2004（1））。
（5）《高等信息素養(yǎng)教育框架》（計(jì)算機(jī)教育，2004（2）、（3）合刊）。
同時(shí)，編寫了如下教材。
�。�1）《大學(xué)生信息素養(yǎng)知識(shí)教程》（南京大學(xué)出版社，2007，ISBN978-7-305-05060-2）。
（2）《大學(xué)生信息素養(yǎng)能力教程》（南京大學(xué)出版社，2007，ISBN978-7-305-05061-9）。
�。�3）《信息素養(yǎng)大學(xué)教程（知識(shí)篇）》（人民郵電出版社，2013，ISBN978-7-115-31930-2）。
�。�4）《信息素養(yǎng)大學(xué)教程（實(shí)踐篇）》（人民郵電出版社，2013，ISBN978-7-115-31866-4）。
3）面向計(jì)算思維培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)教育階段
人的素質(zhì)就是人的生理元素和思維元素的質(zhì)量。人的素質(zhì)的高低，與先天的生理元素和思維元素的多少有關(guān)。也與后天培養(yǎng)的生理組織的健康程度和思維系統(tǒng)的健全程度有關(guān)，因此在素質(zhì)教育中，思維訓(xùn)練是一個(gè)極為重要的核心內(nèi)容。
2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅�。–amegieMellon）大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系原主任周以真（JeannetteM.Wing，見圖0.1）教授在美國計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊CommunicationsoftheACM上正式提出了“計(jì)算思維”（ComputationalThinking）的概念，并推動(dòng)一項(xiàng)計(jì)劃：力圖使所有的人都能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。
后來，周以真教授又對(duì)它做了進(jìn)一步的詳細(xì)闡釋。
�。�1）通過約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來困難的問題重新闡釋成一個(gè)我們知道問題怎樣解決的方法。
（2）是一種遞歸思維，是一種并行處理，是一種把代碼譯成數(shù)據(jù)又能把數(shù)據(jù)譯成代碼，是一種多維分析推廣的類型檢查方法。
�。�3）是一種采用抽象和分解來控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨大復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，是基于關(guān)注分離的方法（SOC方法）。
�。�4）是一種選擇合適的方式去陳述一個(gè)問題，或?qū)σ粋�(gè)問題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法。
�。�5）是按照預(yù)防、保護(hù)及通過冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式，并從最壞情況進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維方法。
�。�6）是利用啟發(fā)式推理尋求解答，也即在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度的思維方法。
（7）是利用海量數(shù)據(jù)來加快計(jì)算，在時(shí)間和空間之間，在處理能力和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行折中的思維方法。
計(jì)算思維是一種概念，也是一種思想、一種教育理念。這種思想與理念自2011年被陳國良院士等人傳播到國內(nèi)，不僅影響到計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的教育，而且影響到高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，把中國的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育帶進(jìn)一個(gè)新的時(shí)期——計(jì)算思維教育階段。
2．本書的寫作思想
周以真教授提出的計(jì)算思維，不僅為計(jì)算機(jī)教育帶來新的思想，而且會(huì)影響整個(gè)教育體制的理念。但是，這不能光靠周以真教授一人，還需要更多的人去發(fā)展，去展開，去實(shí)踐，去推行。這就是本書寫作的基本思想。
關(guān)于計(jì)算思維本身，本人將其具體化為如下一些具體的思維。
�。�1）符號(hào)化思維。
�。�2）計(jì)算自動(dòng)化思維。
�。�3）問題求解工程化思維。
�。�4）算法思維。
（5）協(xié)同計(jì)算思維。
�。�6）虛擬化思維。
這些思維不僅造就了計(jì)算、計(jì)算機(jī)本身，而且已經(jīng)延伸到幾乎所有領(lǐng)域。介紹這些思維模式，有助于各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，也是本書內(nèi)容組織的框架。
按照上述計(jì)算思維所包含的內(nèi)容，本書分為6章：第1章符號(hào)化——可計(jì)算基礎(chǔ)；第2章計(jì)算自動(dòng)化；第3章問題求解工程化；第4章計(jì)算之魂；第5章協(xié)同計(jì)算；第6章計(jì)算抽象化。
為了兼顧有關(guān)信息技術(shù)的介紹，本書將這些內(nèi)容作為相關(guān)模式的實(shí)例。
為了適應(yīng)不同的學(xué)習(xí)需求，本書前5章都設(shè)了一個(gè)“知識(shí)鏈接”欄目。這個(gè)欄目的內(nèi)容可以選學(xué)。
3．希望與感謝
本書完全圍繞“計(jì)算思維”，貫穿了新思想，采用了新提法，組織了新內(nèi)容，形成了新體系。這一切都是嘗試。它的不成熟、不完整、不確切已經(jīng)被估計(jì)到了，但本人水平也就如此。不過也留下了一個(gè)讓更多的人參與的空間。希望有關(guān)讀者、用者、專家能就此展開討論，提出寶貴意見，將這個(gè)事業(yè)不斷向前、向新推進(jìn)。
在本書寫作的過程中，參考了大量資料，有些已經(jīng)在相關(guān)參考文獻(xiàn)中列出，有些因?yàn)槭蔷W(wǎng)絡(luò)佚名作者，還有些已經(jīng)多次轉(zhuǎn)輾引用，無法找到原始作者，在此謹(jǐn)表歉意和感謝。
在本書寫作的過程中，趙忠孝、古輝、張秋菊、史林娟、張展為、董兆軍、張友明、戴璐等也參加了部分寫作工作，也在此一并感謝。
4.注意
為了不引起讀者誤解，排版時(shí)，正文中的字符與符號(hào)一律用西文。
張基溫
2017年4月??
于廣州小海之畔??
�、俦疚臑槿珖叩仍盒Ｓ�(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)'2002年會(huì)大會(huì)報(bào)告。
�、凇队�(jì)算機(jī)教育》于2003年12月1日創(chuàng)刊。
張基溫，知名學(xué)者，計(jì)算機(jī)教育家。先后擔(dān)任名古屋大學(xué)訪問學(xué)者，山西財(cái)經(jīng)大學(xué)、江南大學(xué)、華東政法大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)珠江學(xué)院、常熟理工學(xué)院、福建工程學(xué)院、廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院、晉城學(xué)院等多所大學(xué)的專職、客座或兼職教授，北京大學(xué)博雅方略城市發(fā)展與信息化研究中心研究員，南京大學(xué)出版社總編顧問，太原高新技術(shù)區(qū)IT研究院實(shí)驗(yàn)室主任，山西省緊缺人才專家委員會(huì)副主任，中國信息經(jīng)濟(jì)學(xué)會(huì)常務(wù)理事，全國高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)常務(wù)理事兼課程建設(shè)委員會(huì)副主任，中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)教育專業(yè)委員會(huì)委員，國家NIT考試委員會(huì)委員，江蘇省計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，山西省新世紀(jì)專家學(xué)者協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)。為清華大學(xué)出版社、電子工業(yè)出版社、中國水利水電出版社、南京大學(xué)出版社、中國鐵道出版社等主編了信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐、大學(xué)生信息素養(yǎng)等多個(gè)系列教材。研究和教學(xué)領(lǐng)域涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息管理、信息經(jīng)濟(jì)學(xué)、電子政務(wù)與電子商務(wù)、服務(wù)科學(xué)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，發(fā)表論文百余篇，已出版著作過百種。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，*先編寫了*套計(jì)算機(jī)講義，*先將Windows系統(tǒng)引入到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，*先將Web知識(shí)引進(jìn)到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，*先倡導(dǎo)將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育納入到信息素養(yǎng)教育軌道，已經(jīng)編寫出版了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材10本。
第1章 符號(hào)化——可計(jì)算基礎(chǔ) 1
1.1 信息與符號(hào) 1
1.1.1 信息 1
1.1.2 符號(hào) 1
1.1.3 八卦符號(hào) 3
1.2 數(shù)值的0、1編碼 6
1.2.1 十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù) 6
1.2.2 基于二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則 6
1.2.3 二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 8
1.2.4 原碼、反碼、補(bǔ)碼和移碼 10
1.2.5 機(jī)器數(shù)的浮點(diǎn)形式與定點(diǎn)形式 13
1.3 非數(shù)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(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言 22
1.4 抗干擾編碼 24
1.4.1 數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤 24
1.4.2 奇偶校驗(yàn) 24
1.5 數(shù)字系統(tǒng)中的信息單位與量級(jí) 26
1.5.1 數(shù)字系統(tǒng)中的信息單位 26
1.5.2 數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)量級(jí) 26
1.6 知識(shí)鏈接 27
1.6.1 計(jì)數(shù)制 27
1.6.2 用開關(guān)實(shí)現(xiàn)門電路 28
習(xí)題1 31
參考文獻(xiàn)1 34
第2章 計(jì)算自動(dòng)化 35
2.1 程序化計(jì)算工具 35
2.1.1 程序控制的算盤 35
2.1.2 程序控制的提花機(jī) 36
2.1.3 Babbage計(jì)算模型 37
2.1.4 計(jì)算機(jī)進(jìn)入電氣時(shí)代 39
2.1.5 Neumann計(jì)算模型 40
2.2 Neumann計(jì)算機(jī)組成 41
2.2.1 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器 41
2.2.2 計(jì)算機(jī)控制器 45
2.2.3 總線 48
2.2.4 主板 53
2.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 58
2.3.1 計(jì)算機(jī)管理程序化 58
2.3.2 操作系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu) 59
2.3.3 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 61
2.3.4 自動(dòng)計(jì)算理論的再討論 62
2.4 計(jì)算性能及其評(píng)測(cè) 62
2.4.1 計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) 62
2.4.2 計(jì)算機(jī)性能測(cè)試工具 67
2.4.3 天梯圖 69
2.5 知識(shí)鏈接 71
2.5.1 Neumann體系改進(jìn) 71
2.5.2 智能計(jì)算機(jī) 75
2.5.3 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò) 78
2.5.4 未來計(jì)算機(jī)元器件展望 83
習(xí)題2 91
參考文獻(xiàn)2 92
第3章 問題求解工程化 94
3.1 面向過程的程序開發(fā) 94
3.1.1 數(shù)據(jù)類型 94
3.1.2 標(biāo)識(shí)符及其聲明 96
3.1.3 表達(dá)式 97
3.1.4 操作符與表達(dá)式求值規(guī)則 100
3.1.5 語句及其流程控制 102
3.1.6 組織過程 106
3.1.7 庫函數(shù)與頭文件 110
3.1.8 派生數(shù)據(jù)類型 110
3.2 面向?qū)ο蟪绦蜷_發(fā) 116
3.2.1 對(duì)象模型的建立和對(duì)象的生成 116
3.2.2 對(duì)象的生成 117
3.2.3 繼承與聚合 118
3.3 程序錯(cuò)誤和異常 120
3.3.1 程序錯(cuò)誤和異常 120
3.3.2 程序測(cè)試及其形式 121
3.3.3 程序的結(jié)構(gòu)測(cè)試 122
3.3.4 程序的功能測(cè)試 124
3.4 軟件工程 128
3.4.1 軟件開發(fā)過程及其模型 128
3.4.2 程序設(shè)計(jì)風(fēng)格和規(guī)范 130
3.4.3 軟件開發(fā)工具與環(huán)境 132
3.4.4 軟件再工程 135
3.4.5 復(fù)用技術(shù)對(duì)OO方法的支持 137
3.5 知識(shí)鏈接 139
3.5.1 領(lǐng)域工程 139
3.5.2 軟件能力成熟度模型 139
習(xí)題3 141
參考文獻(xiàn)3 142
第4章 計(jì)算之魂 143
4.1 算法基礎(chǔ) 143
4.1.1 窮舉 143
4.1.2 迭代與遞推 144
4.1.3 遞歸 146
4.2 模擬算法 148
4.2.1 產(chǎn)品隨機(jī)抽樣 148
4.2.2 用蒙特卡洛法求(的近似值 151
4.2.3 事件步長(zhǎng)法——中子擴(kuò)散問題 152
4.2.4 時(shí)間步長(zhǎng)法——鹽水池問題 155
4.3 數(shù)組元素的排序與查找 158
4.3.1 直接選擇排序 159
4.3.2 冒泡排序 161
4.3.3 二分查找 162
4.4 常用算法設(shè)計(jì)策略 164
4.4.1 分治 164
4.4.2 回溯 167
4.4.3 貪心策略 171
4.4.4 動(dòng)態(tài)規(guī)劃 174
4.5 算法綜述 176
4.5.1 算法及其要素 176
4.5.2 算法的中間描述工具 177
4.5.3 算法的特征 182
4.5.4 算法評(píng)價(jià) 183
4.6 知識(shí)鏈接 184
4.6.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 184
4.6.2 文本壓縮算法 189
4.6.3 搜索引擎網(wǎng)頁排序算法 192
4.6.4 數(shù)據(jù)挖掘算法 195
習(xí)題4 200
參考文獻(xiàn)4 209
第5章 協(xié)同計(jì)算 210
5.1 層次型協(xié)同 210
5.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次協(xié)同 210
5.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的7層標(biāo)準(zhǔn)模型：ISO/OSI-RM 211
5.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP + IEEE 802 214
5.2 時(shí)序控制型協(xié)同 217
5.2.1 計(jì)算機(jī)微操作的時(shí)序控制 217
5.2.2 通信中的時(shí)序控制 219
5.2.3 TCP連接與釋放 223
5.3 中間代理型協(xié)同 225
5.3.1 代理服務(wù)器 225
5.3.2 I/O接口 227
5.3.3 中間件技術(shù) 230
5.3.4 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同攻擊 232
5.4 資源相關(guān)型協(xié)同 238
5.4.1 地址類協(xié)議 239
5.4.2 認(rèn)證類協(xié)議 246
5.4.3 可靠傳輸協(xié)議 248
5.4.4 競(jìng)爭(zhēng)型資源共享 253
5.4.5 基于優(yōu)先權(quán)的資源共享 256
5.4.6 封鎖性資源共享 260
5.5 知識(shí)鏈接 263
5.5.1 并行計(jì)算 263
5.5.2 普適計(jì)算 267
5.5.3 服務(wù)計(jì)算 268
5.5.4 計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作 269
5.5.5 決策支持系統(tǒng) 270
5.5.6 物聯(lián)網(wǎng) 272
習(xí)題5 276
參考文獻(xiàn)5 278
第6章 計(jì)算虛擬化 279
6.1 計(jì)算虛擬化概述 279
6.1.1 虛擬化：模式與優(yōu)勢(shì) 279
6.1.2 計(jì)算虛擬化：特點(diǎn)與分布 280
6.1.3 計(jì)算虛擬化的解決方案與實(shí)現(xiàn)技術(shù) 281
6.2 CPU虛擬化 282
6.2.1 指令重疊與流水 282
6.2.2 VMM技術(shù) 284
6.2.3 遷移技術(shù) 285
6.3 存儲(chǔ)虛擬化 286
6.3.1 概述 286
6.3.2 虛擬存儲(chǔ)器 287
6.3.3 Cache-主存機(jī)制 289
6.3.4 基于VMM的內(nèi)存虛擬化 293
6.3.5 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)模式與云存儲(chǔ) 293
6.3.6 數(shù)據(jù)庫的三級(jí)模式 297
6.4 I/O虛擬化 299
6.4.1 I/O虛擬化思路 299
6.4.2 基于VMM的I/O虛擬化 300
6.4.3 虛擬現(xiàn)實(shí) 300
6.5 桌面虛擬化 304
6.5.1 桌面虛擬化及其發(fā)展 304
6.5.2 桌面虛擬化技術(shù)構(gòu)架 305
6.5.3 桌面虛擬化應(yīng)用模式 306
6.6 網(wǎng)絡(luò)虛擬化 308
6.6.1 分組交換、虛電路與數(shù)據(jù)報(bào) 308
6.6.2 信道的多路復(fù)用 313
6.6.3 虛擬局域網(wǎng)VLAN 317
6.6.4 虛擬專用網(wǎng)VPN 318
6.6.5 交換機(jī)虛擬化 320
6.6.6 服務(wù)器虛擬化 322
6.7 云計(jì)算 324
6.7.1 云計(jì)算及其特點(diǎn) 324
6.7.2 云計(jì)算的服務(wù)形式 325
6.7.3 集中云與分散云 326
6.7.4 云計(jì)算其他相關(guān)技術(shù) 327
6.7.5 云計(jì)算架構(gòu) 328
習(xí)題6 329
參考文獻(xiàn)6 330
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