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第1章 符号化——可计算基础1

1.1信息与符号1

1.1.1信息1

1.1.2符号1

1.1.3八卦符号3

1.2数值的0、1编码6

1.2.1十进制数与二进制数6

1.2.2基于二进制的运算规则6

1.2.3二进制与十进制之间的转换8

1.2.4原码、反码、补码和移码10

1.2.5机器数的浮点形式与定点形式13

1.3非数值的0、1编码14

1.3.1声音的0.1编码14

1.3.2图形/图像的0、1编码16

1.3.3文字的0、1编码19

1.3.4指令的0、1编码与计算机程序设计语言22

1.4抗干扰编码24

1.4.1数据传输中的错误24

1.4.2奇偶校验24

1.5数字系统中的信息单位与量级26

1.5.1数字系统中的信息单位26

1.5.2数字系统中的数量级26

1.6知识链接27

1.6.1计数制27

1.6.2用开关实现门电路28

习题131

参考文献134

第2章 计算自动化35

2.1程序化计算工具35

2.1.1程序控制的算盘35

2.1.2程序控制的提花机36

2.1.3 Babbage计算模型37

2.1.4计算机进入电气时代39

2.1.5 Neumann计算模型40

2.2 Neumann计算机组成41

2.2.1计算机存储器41

2.2.2计算机控制器45

2.2.3总线48

2.2.4主板53

2.3计算机系统58

2.3.1计算机管理程序化58

2.3.2操作系统的功能结构59

2.3.3现代计算机系统结构61

2.3.4自动计算理论的再讨论62

2.4计算性能及其评测62

2.4.1计算机的主要性能指标62

2.4.2计算机性能测试工具67

2.4.3天梯图69

2.5知识链接71

2.5.1 Neumann体系改进71

2.5.2智能计算机75

2.5.3人工神经元网络78

2.5.4未来计算机元器件展望83

习题291

参考文献292

第3章 问题求解工程化94

3.1面向过程的程序开发94

3.1.1数据类型94

3.1.2标识符及其声明96

3.1.3表达式97

3.1.4操作符与表达式求值规则100

3.1.5语句及其流程控制102

3.1.6组织过程106

3.1.7库函数与头文件110

3.1.8派生数据类型110

3.2面向对象程序开发116

3.2.1对象模型的建立和对象的生成116

3.2.2对象的生成117

3.2.3继承与聚合118

3.3程序错误和异常120

3.3.1程序错误和异常120

3.3.2程序测试及其形式121

3.3.3程序的结构测试122

3.3.4程序的功能测试124

3.4软件工程128

3.4.1软件开发过程及其模型128

3.4.2程序设计风格和规范130

3.4.3软件开发工具与环境132

3.4.4软件再工程135

3.4.5复用技术对OO方法的支持137

3.5知识链接139

3.5.1领域工程139

3.5.2软件能力成熟度模型139

习题3141

参考文献3142

第4章 计算之魂143

4.1算法基础143

4.1.1穷举143

4.1.2迭代与递推144

4.1.3递归146

4.2模拟算法148

4.2.1产品随机抽样148

4.2.2用蒙特卡洛法求π的近似值151

4.2.3事件步长法——中子扩散问题152

4.2.4时间步长法——盐水池问题155

4.3数组元素的排序与查找158

4.3.1直接选择排序159

4.3.2冒泡排序161

4.3.3二分查找162

4.4常用算法设计策略164

4.4.1分治164

4.4.2回溯167

4.4.3贪心策略171

4.4.4动态规划174

4.5算法综述176

4.5.1算法及其要素176

4.5.2算法的中间描述工具177

4.5.3算法的特征182

4.5.4算法评价183

4.6知识链接184

4.6.1数据结构184

4.6.2文本压缩算法189

4.6.3搜索引擎网页排序算法192

4.6.4数据挖掘算法195

习题4200

参考文献4209

第5章 协同计算210

5.1层次型协同210

5.1.1计算机系统的层次协同210

5.1.2计算机网络的7层标准模型：ISO/OSI-RM211

5.1.3计算机网络的事实标准：TCP/IP+IEEE 802214

5.2时序控制型协同217

5.2.1计算机微操作的时序控制217

5.2.2通信中的时序控制219

5.2.3 TCP连接与释放223

5.3中间代理型协同225

5.3.1代理服务器225

5.3.2 I/O接口227

5.3.3中间件技术230

5.3.4网络协同攻击232

5.4资源相关型协同238

5.4.1地址类协议239

5.4.2认证类协议246

5.4.3可靠传输协议248

5.4.4竞争型资源共享253

5.4.5基于优先权的资源共享256

5.4.6封锁性资源共享260

5.5知识链接263

5.5.1并行计算263

5.5.2普适计算267

5.5.3服务计算268

5.5.4计算机支持的协同工作269

5.5.5决策支持系统270

5.5.6物联网272

习题5276

参考文献5278

第6章 计算虚拟化279

6.1计算虚拟化概述279

6.1.1虚拟化：模式与优势279

6.1.2计算虚拟化：特点与分布280

6.1.3计算虚拟化的解决方案与实现技术281

6.2 CPU虚拟化282

6.2.1指令重叠与流水282

6.2.2 VMM技术284

6.2.3迁移技术285

6.3存储虚拟化286

6.3.1概述286

6.3.2虚拟存储器287

6.3.3 Cache-主存机制289

6.3.4基于VMM的内存虚拟化293

6.3.5网络存储模式与云存储293

6.3.6数据库的三级模式297

6.4 I/O虚拟化299

6.4.1 I/O虚拟化思路299

6.4.2基于VMM的I/O虚拟化300

6.4.3虚拟现实300

6.5桌面虚拟化304

6.5.1桌面虚拟化及其发展304

6.5.2桌面虚拟化技术构架305

6.5.3桌面虚拟化应用模式306

6.6网络虚拟化308

6.6.1分组交换、虚电路与数据报308

6.6.2信道的多路复用313

6.6.3虚拟局域网VLAN317

6.6.4虚拟专用网VPN318

6.6.5交换机虚拟化320

6.6.6服务器虚拟化322

6.7云计算324

6.7.1云计算及其特点324

6.7.2云计算的服务形式325

6.7.3集中云与分散云326

6.7.4云计算其他相关技术327

6.7.5云计算架构328

习题6329

参考文献6330