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第1章 计算的起源与早期的计算工具1

1.1 计算的起源1

1.1.1 数的概念及记数方式的诞生1

1.1.2 古埃及数学及记数体系2

1.1.3 巴比伦数学及记数体系3

1.1.4 中国古代记数体系及算术4

1.1.5 古印度数学及计数体系8

1.2 早期的计算工具9

1.2.1 世界最早的计算工具——中国算筹9

1.2.2 耐普尔算筹11

1.2.3 计算尺的发明12

参考文献14

第2章 机械计算机的研制15

2.1 契卡德研制的机械计算机15

2.2 帕斯卡加法计算机16

2.3 莫兰德机械计算机17

2.4 莱布尼茨对帕斯卡计算机的改进18

2.5 程序控制概念的提出19

2.6 巴贝奇的成就与悲剧21

2.7 爱达与程序设计思想24

2.8 霍勒里斯发明数据分析处理机25

2.9 模拟计算机的诞生27

2.9.1 奥涅尔手摇式计算机27

2.9.2 布什微分分析仪28

参考文献29

第3章 电磁计算机的研制30

3.1 斯蒂比兹与电磁式数字计算机30

3.2 朱斯与第一台通用程序控制计算机31

3.3 哈佛Mark系列自动程序控制计算机33

3.3.1 艾肯与Mark系列自动程序控制计算机33

3.3.2 赫柏与Mark系列计算机35

哈佛大学36

参考文献39

第4章 电子计算机时代40

4.1 电子计算机产生的条件和背景40

4.1.1 电子管的发明40

4.1.2 晶体管的发明41

4.1.3 集成电路的诞生43

4.2 阿塔诺索夫、贝瑞与ABC计算机44

4.3 英国Colossus计算机46

4.4 第一台数字电子计算机——ENIAC47

4.4.1 莫克莱、埃克特与ENIAC设计团队47

宾夕法尼亚大学53

4.4.2 冯·诺依曼提出EDVAC方案54

4.4.3 戈德斯坦与ENIAC计算机55

4.5 第一台存储程序计算机——EDSAC56

4.6 曼彻斯特大学的MARK计算机58

4.7 图灵、威尔金森与ACE电子计算机60

参考文献61

第5章 电子计算机的发展与应用62

5.1 电子管计算机时代62

5.1.1 第一台通用计算机UNIVAC62

5.1.2 SEAC和SWAC计算机63

5.1.3 冯·诺依曼、波莫尼与IAS计算机65

5.1.4 从IBM 604到IBM 701、IBM 65066

5.1.5 麻省理工学院Whirlwind计算机68

麻省理工学院71

5.2 晶体管计算机时代74

5.2.1 晶体管计算机的发明与个人计算机LINC的诞生74

5.2.2 IBM Stretch和UNIVAC Larc计划76

5.3 集成电路计算机时代79

5.3.1 布鲁克斯、伊万斯与IBM 360系列计算机80

5.3.2 DEC的辉煌与奥尔森的悲剧84

5.3.3 “小型机之父”——戈登·贝尔86

5.3.4 卡斯特罗与DGC Nova小型计算机88

5.4 中大型计算机时代89

5.5 巨型机的研究与发展91

5.5.1 诺雷斯、克雷与CDC系列巨型计算机91

5.5.2 IBM研制超级计算机94

5.5.3 中国“银河”巨型计算机95

参考文献97

第6章 计算机科学理论的形成98

6.1 布尔与布尔代数98

6.2 香农对布尔代数的实验研究99

6.3 维纳提出计算机设计的原则100

6.4 图灵与图灵机模型101

6.5 冯·诺依曼体系计算机106

参考文献108

第7章 微处理器及其发展109

7.1 微处理器概述109

7.2 Intel创立111

7.2.1 “硅谷人才摇篮”——仙童111

7.2.2 Intel三杰——诺伊斯、摩尔和格鲁夫113

7.3 微处理器的诞生与发展116

7.3.1 霍夫与第一块微处理器Intel 4004116

7.3.2 Zilog公司与Z-80微处理芯片120

7.3.3 32位微处理器的诞生120

7.3.4 Pentium微处理器123

7.3.5 多媒体扩展指令集微处理器124

7.3.6 64位微处理器127

7.3.7 RISC和CISC技术129

7.4 AMD与微处理器130

参考文献133

第8章 微型计算机及其发展134

8.1 施乐与Xerox Alto微型计算机134

8.2 第一台微型计算机——Altair 8800137

8.3 家酿电脑俱乐部138

8.4 微软创立139

8.5 苹果电脑的诞生与发展143

8.5.1 乔布斯、沃兹尼亚克创立苹果公司143

8.5.2 苹果电脑的辉煌146

8.5.3 跌入低谷的“苹果”148

8.6 IBM-PC的诞生150

8.6.1 IBM-PC之父——唐·埃斯特利奇150

8.6.2 开放、兼容的IBM-PC151

8.6.3 IBM在PC上的失误及其教训152

8.6.4 康柏、宏基、戴尔电脑的崛起153

参考文献155

第9章 数据表示与数据组织156

9.1 计算机中的数据表示156

9.1.1 数据位及其存储156

9.1.2 数制158

9.1.3 数的定点及浮点表示167

9.1.4 数的原码、反码及补码表示170

9.1.5 数字编码173

9.1.6 算术运算181

9.1.7 逻辑运算183

9.2 数据结构184

9.2.1 数据结构基础184

9.2.2 数组186

9.2.3 表187

9.2.4 堆栈190

9.2.5 队列193

9.2.6 树194

参考文献200

第10章 数据存储技术201

10.1 存储器概述201

10.1.1 存储器的分类201

10.1.2 存储器的主要技术指标203

10.2 早期的数据存储方法203

10.2.1 延迟线存储器204

10.2.2 磁鼓存储器205

10.2.3 磁芯存储器205

10.3 磁表面存储原理207

10.3.1 磁表面存储器的记录原理207

10.3.2 磁表面存储器的记录方式208

10.4 磁带存储器211

10.4.1 磁带机的诞生211

10.4.2 磁带机及其结构原理212

10.4.3 磁带的记录格式214

10.5 磁盘存储器214

10.5.1 软磁盘214

10.5.2 硬磁盘218

10.5.3 磁盘阵列225

10.6 半导体存储器227

10.6.1 只读存储器227

10.6.2 随机存储器231

10.7 光盘存储技术233

10.7.1 光盘存储器的分类233

10.7.2 光盘存储器的存取原理234

10.7.3 光盘存储器235

10.7.4 光盘存储器的发展235

10.8 存储技术的新发展236

10.8.1 网络附加存储NAS237

10.8.2 存储区域网络SAN237

10.9 高速缓冲存储器238

10.9.1 地址映象238

10.9.2 替换算法241

10.9.3 Cache的读／写过程241

10.10 虚拟存储器242

10.10.1 页式虚拟存储器243

10.10.2 段式虚拟存储器244

10.10.3 段页式虚拟存储器245

参考文献246

第11章 程序设计语言原理及其发展247

11.1 早期的程序设计语言247

11.1.1 机器语言247

11.1.2 汇编语言248

11.1.3 高级语言的诞生249

11.2 程序设计语言概念252

11.2.1 变量和数据类型252

11.2.2 数据结构253

11.2.3 赋值语句255

11.2.4 控制语句255

11.2.5 注释257

11.2.6 过程257

11.2.7 参数258

11.2.8 函数261

11.2.9 输入／输出语句261

11.3 巴克斯与FORTRAN语言263

11.3.1 历史背景263

11.3.2 FORTRAN语言的诞生及其发展263

11.3.3 FORTRAN语言的主要特征264

11.3.4 FORTRAN语言的发展264

11.3.5 巴克斯-诺尔范式265

11.4 函数式程序设计语言LISP266

11.4.1 表处理概念的提出266

11.4.2 LISP的诞生267

11.4.3 LISP的主要特征268

11.4.4 Scheme和COMMON LISP269

11.5 逻辑程序设计语言PROLOG270

11.5.1 逻辑程序设计语言的理论基础270

11.5.2 PROLOG的发展273

11.5.3 PROLOG的主要特点274

11.6 ALGOL语言的诞生与发展276

11.6.1 历史背景276

11.6.2 ALGOL-58的诞生277

11.6.3 ALGOL-60的诞生278

11.6.4 ALGOL-60语言的主要特征279

11.7 COBOL语言281

11.7.1 历史背景281

11.7.2 COBOL语言的诞生281

11.7.3 COBOL的特点282

11.8 Basic语言283

11.9 PL/I语言285

11.9.1 历史背景285

11.9.2 CP/L设计过程286

11.9.3 CP/L的主要特征286

11.10 APL语言287

11.10.1 APL的诞生过程287

11.10.2 APL的主要特征288

11.11 Pascal语言288

11.11.1 Pascal语言的诞生289

11.11.2 Pascal的主要特征289

11.11.3 Modula及其特征290

11.12 Ada语言291

11.12.1 历史背景291

11.12.2 Ada的诞生过程292

11.12.3 Ada语言的特性293

11.12.4 Ada语言的发展293

11.13 Simula语言294

11.13.1 Simula语言的诞生过程294

11.13.2 Simula语言的主要特性296

11.13.3 Simula语言的发展296

11.14 Smalltalk语言297

11.14.1 Smalltalk语言的诞生297

11.14.2 Smalltalk语言的主要特性298

11.15 C语言299

11.15.1 C语言的诞生过程299

11.15.2 C语言的特点301

11.16 C++302

11.16.1 C＋＋的产生及发展302

11.16.2 C＋＋的主要特性303

11.17 Java语言304

11.17.1 Java的开发过程304

11.17.2 Java的主要特性306

参考文献307

第12章 操作系统及其发展309

12.1 操作系统概述309

12.1.1 手工处理阶段310

12.1.2 批处理系统311

12.1.3 多道程序系统313

12.1.4 分时系统314

12.1.5 实时系统316

12.1.6 微机操作系统318

12.1.7 多处理器系统318

12.1.8 网络操作系统320

12.1.9 分布式操作系统322

12.2 操作系统的功能323

12.2.1 处理机管理323

12.2.2 存储管理323

12.2.3 设备管理323

12.2.4 文件管理324

12.2.5 作业管理324

12.3 第一个微机操作系统CP/M324

12.4 磁盘操作系统325

12.4.1 从CP/M到MS-DOS325

12.4.2 MS-DOS的局限性328

12.5 视窗操作系统Windows328

12.6 UNIX操作系统332

12.7 LINUX操作系统333

参考文献336

第13章 数据库技术及其发展337

13.1 数据库系统概述337

13.1.1 数据库系统的基本概念337

13.1.2 数据管理技术的产生和发展339

13.2 数据模型与数据库系统342

13.2.1 数据模型及其组成要素342

13.2.2 概念模型343

13.2.3 基于层次模型的数据库系统344

13.2.4 基于网状模型的数据库系统346

13.2.5 基于关系模型的数据库系统347

13.2.6 关系数据库标准语言SQL349

13.2.7 常用的数据库管理系统350

13.3 格雷与事务处理技术351

13.4 数据库技术研究现状352

13.4.1 分布式数据库352

13.4.2 联邦式数据库353

13.4.3 并行数据库353

13.4.4 主动数据库353

13.4.5 知识库354

13.4.6 面向对象数据库354

13.4.7 多媒体数据库355

13.4.8 模糊数据库355

13.4.9 数据仓库与数据挖掘355

13.5 管理信息系统356

13.5.1 管理信息系统概述356

13.5.2 管理信息系统的开发方法358

13.5.3 管理信息系统的发展359

13.6 软件危机的产生与软件工程的发展361

13.6.1 软件危机的产生361

13.6.2 “软件工程”概念的提出363

13.6.3 软件工程的发展364

参考文献373

第14章 计算机网络及其发展374

14.1 计算机网络概述374

14.1.1 计算机网络分类374

14.1.2 计算机网络的拓扑结构375

14.1.3 计算机网络体系结构377

14.2 早期的计算机网络380

14.3 ARPA网络382

14.4 罗伯茨与ARPANET384

14.5 分组交换网的研究388

14.5.1 克兰罗克首次提出分组交换的概念389

14.5.2 巴伦提出分布式通信网络理论389

14.5.3 戴维斯提出分组交换技术390

14.6 IMP的研制与第一节点远程通信试验392

14.7 TCP/IP协议395

14.7.1 TCP/IP协议的发明395

14.7.2 TCP/IP的基本原理397

14.8 电子邮件405

14.9 以太网技术的研究和发展407

14.10 Internet的诞生及其发展409

14.10.1 Internet的诞生409

14.10.2 Internet的快速发展409

14.10.3 万维网的诞生与发展411

14.10.4 Internet在中国的发展415

14.10.5 Internet提供的主要服务417

14.10.6 Internet发展展望419

加州大学伯克利分校420

参考文献422

第15章 计算机科学理论的进一步发展423

15.1 计算科学的基本内容423

15.1.1 计算科学的基本问题423

15.1.2 计算科学的基本内容424

15.1.3 计算科学与其他相关学科的关系425

15.2 计算科学的学科形态与核心概念426

15.3 计算科学中的典型问题428

15.3.1 哥尼斯堡七桥问题428

15.3.2 四色问题429

15.3.3 36军官问题430

15.3.4 哈密尔顿回路及旅行推销员问题431

15.3.5 Hanoi塔问题432

15.3.6 生产者-消费者问题与哲学家共餐问题433

15.4 算法及其复杂性问题434

15.4.1 什么是算法434

15.4.2 什么是算法复杂性435

15.5 计算复杂性问题的研究与发展436

15.5.1 拉宾、斯科特对非确定性有限状态自动机理论的研究436

15.5.2 库克、卡普对NP完全性问题的研究438

15.5.3 计算复杂性理论体系的建立440

15.6 人工智能科学的诞生与发展442

15.6.1 数理逻辑的早期研究与人工智能科学的诞生442

15.6.2 “符号主义”学派及其发展443

15.6.3 联接主义学派447

15.6.4 行为主义学派448

15.6.5 人工智能主要研究内容449

15.6.6 麦卡锡、明斯基对人工智能科学的贡献450

普林斯顿大学452

15.7 人工神经网络455

15.7.1 多层感知神经网络456

15.7.2 竞争型神经网络457

15.7.3 Hopfield神经网络457

15.8 模糊逻辑458

参考文献459

第16章 计算机产业的崛起与发展460

16.1 “蓝色巨人”IBM460

16.1.1 托马斯·沃森与IBM的早期发展460

16.1.2 小沃森与“蓝色巨人”的成长462

16.1.3 重振“蓝色巨人”雄风464

16.2 惠普之道467

16.2.1 惠普诞生467

16.2.2 惠普之道468

16.3 王安电脑469

16.4 SUN的崛起472

斯坦福大学与硅谷473

参考文献478

后记479