《计算机科学专业》word版.doc

计算机科学专业计算机科学专业2011-06-19 20：03(1).计算机导论(2).程序设计基础(3).离散结构(4).算法与数据结构(5).计算机组成基础(6).操作系统(7).数据库系统原理(8).编译原理(9).软件工程(10).计算机网络(11).人工智能(12).数字逻辑(1).计算机导论为计算机科学专业的新学生提供一个关于计算机科学学科的入门介绍,使他们能对该学科有一个整体的认识,并了解该专业的学生应具有的基本知识和技能以及在该领域工作应有的职业道德和应遵守的法律准则.先修课程：无教学大纲：计算机的历史：人和计算机；计算机系统的构成；冯诺依曼模型：基本组件；指令处理；输入与输出：基本I/O；键盘输入；显示器输出；程序设计和程序设计语言,机器语言,汇编语言和高级语言；操作系统概述；软件工程概述；系统软件和应用软件；通信与网络基础；计算机和社会；计算机系统在各行各业的应用；计算机科学学科的内涵；计算机科学学科学生的知识结构；计算机科学学科学生的职业道德.涵盖知识单元：信息技术史,程序设计语言概论,软件工具与环境,语言翻译简介,人机交互基础,软件进化,通信与网络,信息技术的社会环境,职业责任和道德责任,基于计算机系统的风险与责任,知识产权,隐私与公民自由.说明：本课程为计算机科学专业的学生提供一个关于计算机科学学科的入门介绍,使他们能对该学科有一个整体的认识,提高他们学习本专业的兴趣.除了技术之外,还要注意讲授学科内涵和该专业学生应有的职业道德.(2).程序设计基础本课程既培养学生解决问题(算法与程序设计)的能力,又使他们比较熟练地掌握一种程序设计语言.应注意介绍独立于任何特定编程语言的算法概念和结构,强化训练程序设计的经验和相关技术.重点是程序设计实践及培养学生分析问题和解决问题的能力训练.先修课程：计算机导论教学大纲：编程历史的回顾,程序设计介绍(过程式,面向对象,函数式,逻辑式)；算法与问题求解；问题求解策略；问题求解过程中算法的角色；算法实现策略；变量；操作符；控制结构；条件结构；迭代循环结构；函数；调试；错误类型；调试技术；指针和数组；递归的概念；递归的数学函数描述(例如：阶乘,斐波那契数列)；简单的递归过程(例如：汉诺塔,排序等)；分治法策略；递归的回归；递归的实现；面向对象程序设计：面向对象设计；封装和信息隐蔽；行为和实现分离；类,子类和继承；多态性；类层次；类的聚集和反复协议.涵盖知识单元：程序设计语言概论,程序设计基本结构,算法与问题求解,事件驱动程序设计,算法策略,基本算法,面向对象程序设计.说明：本课程介绍程序设计的基本概念,强调算法的重要性及其在程序设计中的作用.注意强调算法而不是语法细节.讲授程序设计语言的重点可以考虑用传统的过程式语言,也可用面向对象语言；事实上,使用面向对象语言介绍程序设计时,常常需要从这些语言的过程性语句开始.应注意使这门课程同面向对象的程序设计课程有所区别.在本课程中,对控制语句的讨论应先于对类,子类和继承等概念的讨论.(3).离散结构离散结构是计算机科学的基础内容.计算机的许多领域都要用到离散结构中的概念.离散结构包括了集合论,数理逻辑,图论和组合数学的重要内容.形式的数学证明贯穿此课程.数据结构和算法中有大量离散结构的内容.例如,在形式说明,验证,密码学中都需要有理解形式证明的能力.图论的概念被用于计算机网络,操作系统和编译原理等领域.集合论的概念被用在软件工程和数据库中.随着计算机科学的日益成熟,越来越多的分析技术被用于实践.为了理解将来的计算技术,学生需要对离散结构有深入的理解.先修课程：数学分析或高等数学.教学大纲：函数,关系和集合；命题逻辑；逻辑连接词；真值表；范式(合取式,析取式)；永真性；谓词逻辑；全称量词,存在量词；假言推理,否定式推理；谓词逻辑局限性；证明技巧；计数；鸽笼原理；排列组合；树；无向图；有向图；生成树；遍历策略；离散概率；代数结构.涵盖知识单元：函数,关系与集合,基本逻辑,证明技巧,计数基础,图与树.说明：计算机各个领域互有重叠,对于离散结构尤其如此.离散结构中有一些具有数学属性的内容需要深入理解.但是,一方面怎样区别离散结构与算法和复杂性,另一方面把哪些课题作为纯粹的数学支持工具,两方面不可避免地存在冲突.所以,也有一些学校会将离散结构与算法和复杂性统归于离散结构中.(4).算法与数据结构介绍常用的数据表示和处理技术,包括顺序存储和链接存储的线性表,栈和队列的表示和操作；字符串的模式匹配算法；插入排序,选择排序,快速排序等常见的内部排序方法；顺序存储的数组的地址计算方法；树的存储结构,遍历和线性表示；二叉树的遍历,存储和查找；穿线树和穿线排序；查找树,平衡树,Huffman算法,B树等常见树的表示和有关算法；图的表示,遍历及应用.先修课程：高级语言程序设计,离散结构教学大纲：算法,算法的时间复杂度和空间复杂度,最坏和平均的时间复杂度等概念；算法描述和算法分析方法；常用算法设计方法：迭代法,穷举搜索法,递推法,算法的递归描述技术,回溯法,贪婪法,分治法；数据结构的基本概念和术语：数据结构,数据类型,抽象数据类型,信息隐藏；线性表,线性表的存储结构：顺序,链接；栈,队列；串；多维数组和广义表；树型结构及其应用：树,森林,二叉树,线索二叉树,哈夫曼树；图及其应用：图的基本概念,图的存储结构,图的遍历,生成树和最小生成树,最短路径,拓扑排序；常用排序算法：插入排序,交换排序,选择排序,归并排序,外排序；常用查找技术：线性表上的查找,树的查找,散列技术；文件：顺序文件,索引文件,索引顺序文件,散列文件,多重表文件,倒排文件.涵盖知识单元：算法分析基础,算法策略,基本算法,分布式算法,可计算性理论基础,算法与问题求解,基本数据结构,递归.说明：无.(5).计算机组成基础以冯诺依曼计算机模型为出发点,介绍计算机的组织结构和工作原理,剖析计算机的运算器,存储器,控制器和输入输出设备的结构,工作原理与相互关系.先修课程：计算机导论,数字逻辑教学大纲：数值的机器级表示：定点数与浮点数表示,带符号数与不带符号数的表示,机器数与真值,字符与字符串的表示,汉字的表示,校验码；数值的机器运算：定点数加法,加法电路的实现,定点数的乘法,原码和补码并行乘法的电路实现,定点数的除法,并行除法电路的实现,ALU运算器的基本结构与工作原理,浮点数运算及浮点数运算器的实现；存储系统和结构：存储系统的组成,RAM,ROM,cache,磁介质存储器的性能,主存的组织与操作,存储器的访问周期,多体交叉存储技术,高速缓存的地址映射,替换策略和更新策略等技术,虚拟存储器及页表,快表等技术；指令系统与中央处理器：指令格式,指令和数据的寻址方式,指令周期,中央处理器的功能与组成,时序产生器和控制方式,微程序控制器及微程序设计技术,中央处理器的流水线技术,CPU的RISC技术；I/O接口与外围设备：常用输入设备和输出设备,磁盘存储器设备,磁带存储器设备,外围设备与主机的定时方式和信息交换方式,程序中断方式,DMA方式,通道方式；总线：总线信息的传送方式,总线的仲裁和定时,实用总线标准.涵盖知识单元：数据的机器级表示,汇编级机器组织,存储系统组织和结构,接口和通信,功能组织.说明：无.(6).操作系统介绍操作系统的设计和实现,包括操作系统各组成部分的概述,互斥性和同步性,处理器实现,调度算法,存储管理,设备管理和文件系统.先修课程：算法与数据结构,计算机组成基础教学大纲：概述：操作系统的地位和目的；操作系统的发展历史；一个典型操作系统的功能；设计问题(效率,鲁棒性,灵活性,可移植性,安全性,兼容性)；基本原则：结构模型；抽象,进程和资源；应用程序接口(API)；设备组织；中断；用户态和系统态的转换；并发性：并发执行的概念；状态和状态图表；实现结构(预备表,处理控制块)；调度和上下文转换；并发环境中的中断处理；互斥：互斥问题的定义；死锁检查和预防；解决策略；模型和机制(信号量,管程,条件变量和会合)；生产者-消费者问题,同步,多处理器问题；调度：抢占和非抢占调度；调度策略；进程和线程；存储管理：物理存储回顾和存储管理硬件；涵盖技术,交换技术和划分技术；分页和分段；页面替换和替换策略；工作集和系统失效；高速缓存；虚拟存储技术；设备管理：串行设备和并行设备的特点；抽象设备区分；缓冲存储策略；直接存储器存取；错误恢复；文件系统：基本概念(数据,元数据,操作,组织,缓存,顺序和非顺序文件)；目录的内容和结构；文件系统技术(划分,安装和卸载,虚拟文件系统)；存储映射文件；专用的文件系统；命名,搜索和存取；备份策略；安全和保护：系统安全概述；机制隔离；安全的保障方法和设备；保护,存取和认证；保护模式；存储器保护；加密技术；恢复的管理；实时系统和嵌入式系统；作业控制；case study：Windows2000/Unix(含Linux).涵盖知识单元：分布式算法,操作系统概述,操作系统原理,并发性,调度与分派,内存管理,设备管理,安全与保护,文件系统,系统性能评价.说明：建议用Linux.(7).数据库系统原理介绍数据库系统的基本概念,原理,方法及应用,主要包括数据库系统概论(数据库技术的发展,数据模型,数据库体系结构等；关系数据模型,数据库查询语言SQL,函数依赖及关系规范化理论)；数据库管理系统实现技术(事务,并发控制,恢复,完整性和安全性等概念及有关实现机制)；数据库存储结构(文件组织,索引,散列技术等)；其他类型的数据库系统介绍(分布式数据库,面向对象数据库,对象关系数据库及数据库技术发展趋势等).先修课程：数据结构与算法,离散数学教学大纲：不同类型数据资源的管理；商业前景；信息和数据库系统的历史和发展动力；信息存储和检索；信息管理应用软件；信息获取和表示；分析和索引；链接和导航；信息的隐私性,完整性,安全性和保存；可扩展性,效率和效力；数据库系统的构成要素；数据库管理系统(DBMS)的功能；数据库体系结构和数据独立性；信息模型和系统；数据建模；概念模型；面向对象模型；关系模型；关系演算；例子；SQL；查询优化；嵌入过程语言中的非过程查询；对象查询语言简介；建立数据库的基础方法学；数据库特有的问题；关系数据库设计；函数依赖；范式；多值依赖；连接依赖；表示理论；物理数据库设计；存储器和文件结构；索引文件；散列文件；签名文件；B树；密集索引；变长记录文件；数据库的效率和调节；事务处理；错误和恢复；并发控制；分布式数据库：分布式数据存储；分布式查询处理；分布式事务模型；并发控制；同构和异构解决方案；客户/服务器结构；信息系统的设计,开发和进化；安全和控制；特定用途的信息系统,包括局域网和外部网；信息检索；数据库新技术介绍(数据挖掘,数据仓库).涵盖知识单元：信息模型与信息系统,数据库系统,数据建模,关系数据库,数据库查询语言,关系数据库设计,事务处理,分布式数据库,物理数据库设计,数据挖掘,信息存储与信息检索,多媒体信息与多媒体系统,数字图书馆.说明：这门课程建立在先修课程的基础之上.问题主要集中在怎样能够以简单自然的框架和方式有效地管理和储存复杂的信息,并能够进行方便的检索.信息系统的发展会产生各种需求,其中商业前景是非常重要的.因此,这门课程也应该向学生介绍商业,贸易与计算机在其中的应用.(8).编译原理介绍编译原理的理论和实践,包括编译程序设计,词法分析,语法分析,符号表,声明和存储管理,代码生成以及优化技术.先修课程：程序设计,离散结构,算法与数据结构.教学大纲：程序设计语言概述：程序设计语言的历史；程序范例纵览；语言分析在程序设计过程中的作用；语言设计的基础问题：语言设计的一般理论；设计目标；类型机制；数据模型；控制结构模型；抽象机制；虚拟机：虚拟机的概念；虚拟机的体系结构；中间语言；语言翻译的介绍：解释器和编译器的比较；语言翻译的阶段；基于机器的翻译和独立于机器的翻译；作为软件工程活动的语言翻译；词法分析：正则表达式在词法扫描器中的应用；手工编写码和自动生成扫描程序；单词符号的形式化定义；有限状态自动机的实现；语法分析：语法的形式化定义；自底向上语法分析和自顶向下语法分析；预测分析和递归下降分析程序；错误处理；预测分析程序的自动生成；LR分析和LR分析程序的自动生成；符号表管理；支持翻译过程的工具的使用；执行控制模型：子表达式的计算顺序；异常和异常处理；运行系统；声明,模块和存储管理：声明模型；参数化机制；类型参数化；声明的共享和限制访问机制；垃圾收集；类型系统：数据类型；类型检查模型；用户自定义类型的语义模型；参数多态性；子类型多态性；类型检查算法；解释程序：程序优化,简介.涵盖知识单元：程序设计语言概论,虚拟机,语言翻译简介,声明和类型,抽象机制,面向对象程序设计,函数程序设计,语言翻译系统.说明：本课程有两个不同的但有联系的目标.第一,它研究了语言翻译的理论.第二,它展示了怎样应用这个理论去建立编译器,解释器和编译器生成程序.它既涉及人工编写翻译程序,又涉及用编译生成程序自动生成翻译程序.本课程应介绍并研究翻译程序设计的主要争论点.编译器和解释器的构造是这门课程的一个必要组成部分,学生可以从中学到许多必要的技巧.然而,相应的课程设计常常有以下问题：(1)编译器的实现比以前的课程中学生曾承担的课程设计要大得多；(2)许多编译器生成程序是表驱动的,使得到的编译器难以调试.可以通过使用声明扫描程序和产生递归下降分析程序的生成程序使问题得到简化.(9).软件工程介绍软件工程的概念,技术和方法,包括软件的开发模型,软件项目管理,软件质量度量,可行性分析,需求分析,软件设计,编码,测试,维护；面向数据流的分析与设计方法,面向数据结构的分析与设计方法,面向对象的分析与设计方法；对软件重用,快速原型技术作简要的介绍.先修课程：程序设计,算法与数据结构.教学大纲：软件过程：软件生存周期和软件开发模型；过程建模技术,过程评估模型；软件过程度量；过程改进；软件需求和规约：需求获取技术；需求分析建模技术；功能和非功能需求规约；原型；形式化规约技术的基本概念；软件设计：基本的设计概念和原则；软件体系结构；结构化设计；面向对象分析和设计(UML)；面向构件的设计；软件确认：确认计划；测试基础(包括测试计划的创建和测试案例生成)；黑盒和白盒测试技术；单元,集成,确认和系统测试；面向对象测试；审查；软件进化：软件维护；可维护软件的特征；逆向工程；再工程；遗产系统；软件复用；软件项目管理：团队管理；项目进度安排；软件测量和估算技术；风险分析；软件质量保证；软件配置管理；项目管理工具；软件工具和软件环境：软件开发工具；软件维护工具；软件管理工具；软件支持工具；集成型软件开发环境；基于构件的计算：基础；基本技术；应用；基于构件系统的体系结构；事件处理；中间件；形式化方法：形式化方法的观念；形式规约语言；可执行和不可执行的规约；前置和后置断言；形式化验证；软件可靠性：软件可靠性模型；冗余和容错；缺陷分类；分析的概率方法.涵盖知识单元：软件设计,使用APIs,软件工具与环境,软件过程,软件需求和规格说明,软件确认,软件进化,软件项目管理,基于构件的计算,形式化方法.说明：无.(10).计算机网络介绍数据通信的基本概念和计算机网络的基本原理,包括计算机网络的体系结构,数据通信的基本方法和协议,计算机网络的主要应用协议；同时介绍计算机网络系统的安全和管理知识,使学生对数据通信和计算机网络有一个全面理解.先修课程：计算机导论,计算机组成,操作系统,算法与数据结构.教学大纲：数据通信和计算机网络概述：数据通信基本模型,数字信号传送,网络拓扑结构；网络体系结构：分层模型,开放系统互连,网络的层次结构和处理方式,各层次的服务和功能,协议,Internet网络体系；物理层概念：理论基础,传输媒体和方式,多路复用,服务,标准；数据链路层概念：帧同步,误差控制,数据流控制,媒体协议标准,媒体访问控制；网络的互联：交换技术,互连技术,互连设备,路由选择算法,拥挤控制,数据包和数据流；传输层服务：连接的建立和维护,端到端的数据传输服务,服务类型和服务质量；无线通信：无线网络,卫星通信,移动IP；网络应用：域名服务,电子邮件,文件传输,浏览服务,多媒体信息服务；网络安全：密码学基础,认证,数字签名,网络访问控制,网络安全检测；网络管理：网络管理概论,网络管理模型,网络管理协议,管理信息库.涵盖知识单元：网络及其计算介绍,通信与网络,网络安全,客户/服务器计算举例；构建Web应用,网络管理,多媒体数据技术,无线和移动计算,网络与分布式系统结构.说明：本课程系统地介绍数据通信和计算机网络的概念,体系结构和基本原理,覆盖以网络为中心的计算的基本内容,重点放在对通信和网络原理的了解和掌握上.希望有实验配合.(11).人工智能介绍人工智能(AI)的基本概念和技术.先修课程：高级语言程序设计,离散结构教学大纲：导论：AI的历史；哲学思考；智能系统定义；模式世界；试探性启发式学习；基本的搜索方法：问题搜索空间,深度优先和宽度优先搜