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第1章 作为科学的计算 1

计算的范型 5

计算的重要原理 9

计算在科学中的位置 12

本书的关注点 13

总结 14

致谢 14

第2章 计算领域 15

领域和基本原理 16

信息安全 19

人工智能 20

云计算 22

大数据 24

总结 26

第3章 信息 27

信息的表示 28

通信系统 30

信息的测量 34

信息的转换 38

交互系统 40

解决悖论 41

信息和发现 42

总结 43

致谢 44

第4章 机器 45

机器 46

可以计算的机器 49

程序及其表示 53

栈式计算机：计算机系统的一种简单模型 54

过程与异常 56

选择的不确定性 61

结论 64

第5章 程序设计 65

程序、程序员和程序设计语言 66

程序设计实践 68

程序中的错误 70

自动翻译 72

总结 76

第6章 计算 78

简单问题 80

实例1 简单的线性搜索 81

实例2 二分搜索 81

实例3 排序 82

实例4 矩阵乘法 84

指数级困难问题 85

实例5 所有的十位数 85

实例6 背包问题 85

实例7 参观所有城市 86

实例8 合数分解 87

计算困难但容易验证的问题 88

NP完全 89

不可计算问题 92

总结 96

第7章 存储 98

存储系统 99

存储器的基本使用模型 100

命名 101

映射 105

虚拟存储 105

共享 107

能力 108

认证 111

层级结构中的定位 112

为什么局部性是基础 116

结论 117

第8章 并行 119

并行计算的早期方向 120

并行系统的模型 123

协作的顺序进程 124

功能系统 124

事件驱动的系统 125

MapReduce系统 125

协作的顺序进程 125

功能系统 131

结论 134

第9章 排队 136

排队论遇上计算机科学 137

用模型计算和预测 139

服务器、作业、网络和规则 140

瓶颈 144

平衡方程 146

ATM 147

电话交换机 148

分时系统 149

用模型来计算 150

结论 152

第10章 设计 154

什么是设计 156

软件系统的准则 158

需求 158

正确性 159

容错性 159

时效性 160

适用性 160

设计原理、模式和示意 161

原理 161

模式 162

示意 163

软件系统的设计原理 163

层级式聚合 164

封装 165

级别 166

虚拟机 168

对象 170

客户端与服务器 171

总结 172

第11章 网络 173

弹性网络 174

数据包交换 175

互联网络协议 178

传输控制协议 179

客户端与服务器 180

域名系统 181

网络软件的组织结构 183

万维网 184

网络科学 187

致谢 188

第12章 后记 189

没有意识的机器 189

智能机器 189

架构和算法 191

经验思维 192

一个崭新的机器时代来临 192

我们的思维方式正在转变 193

设计的核心性 193

各章概要 195

注释 200

参考文献 213

索引 227