1、1CS（计算机科学）知识体计算教程 2001 报告的这篇附录定义了计算机科学本科教学计划中可能讲授的知识领域。该分类方案的依据及其历史、结构和应用的其它细节包含在完整的任务组报告中。由于我们希望附录比完整的报告有更多的读者，所以任务组认为在每一篇附录中概述理解该推荐所必须的基本概念是重要的。在下面几节中我们列出了最重要的几个概念。知识体的结构计算机科学知识体分层组织成三个层次。最高一层是 领域 （area） ，代表一个特定的学科子领域。每个领域由一个两个字母的缩写词表示，比如 OS 代表操作系统，PL 代表程序设计语言，领域之下又被分割成更小的 单元 （units） ，代表领域中单独的主题模块
2、。每个单元都用一个领域名加一个数字后缀表示，比如 OS3 是关于并发的单元。各个单元由被细分成 主题 （topics） ，这是 CS 知识体层次结构的最底层。离散结构（DS）DS1. 函数,关系,集合核心DS2. 基本逻辑核心DS3. 证明技术核心DS4. 计算基础核心DS5. 图和树核心DS6. 离散概率核心DS1.函数、关系、集合论核心主题：函数 （满射、入射、逆、复合）关系 （自反、对称、传递、等价关系）集合 （文氏图、补集、笛卡尔积、幂集）鸽洞原理基数和可数性学习目标：1 举例说明基本术语：函数、关系和集合。2 执行与函数、关系和集合相关的运算。3 把实例与适当的集合、函数或关系模型相
3、联系，并在上下文中解释相关的操作和术语。4 解释基本的计算原理，包括对角化和鸽洞原理的应用。DS2. 基本逻辑 （核心）主题：命题逻辑逻辑联结词真值表范式（合取与析取范式）2永真性谓词逻辑全称量词和存在量词假言推理和否定后件推理（modus tallens）谓词逻辑的局限性学习目标：1 应用符号命题逻辑和谓词逻辑的形式化方法。2 描述如何使用符号逻辑的形式化工具为算法和真实情形建模。3 使用形式逻辑证明和逻辑推理来解决诸如迷宫等问题。4 描述谓词逻辑的重要性和局限性。DS3. 证明技术 （核心）主题：蕴含、逆、补、逆否、否定、矛盾 形式证明的结构直接证法反例证法通过逆否命题证明归谬证法数学归纳
4、完全归纳递归数学定义良序学习目标：1 概述本单元中给出的每一种证明技术的基本结构并给出相应的实例。2 讨论对于指定的问题哪种类型的证明是最优的。3 把数学归纳思想与递归和递归定义的结构联系起来。4 说明数学归纳和完全归纳的差别并举例说明如何合理地使用它们。DS4.计算基础 （核心）主题：计数理论（counting arguments）和积规则（sum and production rules）包含排斥原理算术和几何级数斐波纳契（Fibonacci）数列鸽洞原理排列和组合基本定义Pascal 恒等式二项式定理求解递推关系式3常见实例Master定理学习目标：1 计算一个集合的排列和组合，并解释在
5、特定应用环境中的意义。2 阐述Master定理的定义。3 计算各种不同的递推式。4 分析问题，产生相应的递推式或识别重要的计算问题DS5. 图和树 （核心）主题：树无向图有向图生成树遍历策略学习目标：1 通过例子说明图论的基本术语，各自的性质和特殊情况。2 说明树和图的不同遍历方法。3 使用图和树为计算机科学中的问题建模。4 把图和树与数据结构、算法和计算相联系。DS6.离散概率核心主题：有限概率空间、概率的度量、事件条件概率、独立性、贝叶斯定律整型随机变量、期望学习目标：1 对基本问题，如机会游戏（games of chance）计算事件概率和随机变量的期望。2 区别独立事件和非独立事件。3
6、 对非独立事件应用二项式定理，对独立事件应用Bayes定理。4 应用概率工具如Monte Carlo方法、算法的平均情况分析和散列法来解决问题。程序设计基础（PF）PF1.基本程序设计结构核心PF2.算法和问题求解核心PF3. 基本的数据结构核心 PF4. 递归核心PF5. 事件驱动的程序设计核心PF1.基本程序设计结构核心主题：4高级语言的基本语法和语义变量、类型、表达式和赋值简单I/O条件和循环控制结构函数和参数传递结构化分解学习目标：1. 分析并解释具有本单元所涉及基本程序结构的简单程序的行为。2.修改和扩展使用了标准条件和循环控制结构和函数的小程序。3. 设计、实现、测试和调试一个使用
7、下面每一种基本程序设计结构的程序： 基本计算、简单的输入/输出、标准的条件和循环结构以及函数定义。4.对于指定的程序设计任务，选择适当的条件和循环结构。5.运用结构化（功能）分解技术把一个程序分解成一些小的程序块。6.描述参数传递的机制。PF2.算法和问题求解核心主题：问题求解策略算法在问题求解过程中的作用算法的实现策略调试策略算法的概念和性质学习目标：1. 讨论算法在问题求解过程中的重要性。2. 指出好的算法所必备的性质。3. 开发求解简单问题的算法。4. 使用伪代码或程序设计语言实现、测试和调试求解简单问题的算法。5. 描述调试中的实用策略。PF3.基本的数据结构核心主题：原语类型数组记录
8、字符串和字符串处理数据在内存中的表示静态、栈和堆分配运行时间存储管理指针和引用链接结构栈、队列和哈希表的实现策略图和树的实现策略5选择正确数据结构的策略学习目标：1. 讨论简单（primitive）数据类型和内置数据结构的表示和使用。2. 描述主题列表中的数据结构在内存中是如何分配和使用的。3. 描述主题列表中各数据结构常见的应用。4. 用高级语言实现用户自定义的数据结构。5. 比较数据结构的不同实现的性能。6. 编写使用以下各种数据结构的程序：数组、记录、字符串、链表、栈、队列和哈希表。7. 比较并说明动态和静态数据结构实现的代价和收益的不同。8. 为指定问题的建模选择适当的数据结构。PF4
9、.递归核心主题：递归的概念递归数学函数简单的递归过程分而治之策略递归回溯递归的实现学习目标：1. 描述递归的概念并举例说明其应用。2. 鉴别递归定义问题的基本情况和一般情况。3. 比较基本问题如阶乘的迭代和递归求解方案。4. 描述分而治之方法的方法。5. 实现、测试和调试简单的递归函数和过程。6. 描述怎么能够使用栈实现递归。7. 讨论适合用回溯方法求解的问题。8. 对于一个问题确定什么时候用递归方法求解是合适的。PF5.事件驱动程序设计核心主题：事件处理方法事件传播异常处理学习目标：1. 解释事件驱动程序设计和命令行程序设计的不同。2. 设计、编码、测试和调试简单的响应用户事件的事件驱动程序
10、。3. 编写响应执行期间异常情况的代码。算法和复杂性（AL）AL1.基本算法分析核心6AL2.算法策略核心AL3.基本的计算算法核心AL4.分布式算法核心AL5.基本可计算行核心AL6. P和NP复杂类 选修AL7.自动机理论选修AL8.高级算法的分析选修AL9.密码算法选修AL10.几何算法选修AL11.并行算法选修AL1.基本算法的分析核心主题：复杂度的上界和平均值近似分析区分最好、平均和最坏情况下行为的不同大 “O”、小 “o”、 、和 表示法标准复杂类性能的实验测量算法的时间和空间折衷使用循环关系分析递归算法学习目标：1. 解释如何使用大“O”、 、和 描述算法的工作量。2.使用大“O
11、”、 、和 表示法给出算法时间和空间复杂度的近似上界、下界和精确界限。3.确定简单算法的时间复杂度。4.推导描述递归定义算法时间复杂度的递归关系式。5.解决简单的递归关系式。AL2.算法策略核心主题：蛮力算法贪婪算法分而治之回溯分支界限启发式模式匹配和字符串/文本算法数值逼近算法学习目标：1 明蛮力算法的缺点。2 对下面的每一种算法（蛮力、贪婪、分而治之、回溯、分支有界和启发） ，举出一个人们的日常行为实例解释该基本概念。73 实现一个贪婪算法，求解适当的问题。4 实现一个分而治之算法，求解适当的问题。5 使用回溯解决问题，比如迷宫。6 描述各种不同的启发式问题求解方法。7 使用模式匹配分析子
12、串。8 使用数值逼近解决数学问题，如寻找多项式的根。AL3.基本的计算算法核心主题：简单的数值处理算法顺序和二分查找算法二次排序算法 （选择, 插入）O（N log N） 排序算法 （快速排序, 堆分类排序, 归并排序）哈希表, 包括避免冲突的策略二分查找树图的表示 （邻接表，邻接矩阵）深度和广度优先遍历最短路径算法 （Dijkstra算法和Floyd算法）传递闭包 （Floyd算法）最小生成树 （Prim算法和Kruskal算法）拓扑排序学习目标：1. 实现一个最常见的二次排序算法和O （N log N） 排序算法。2. 为应用设计并实现一个适当的哈希函数。3. 设计并实现一个哈希表的冲突消
13、解算法。4. 讨论主要的排序、搜索和哈希算法的计算效率。5. 讨论除计算效率之外影响算法选择的因素，如程序设计时间、可维护性以及在输入数据中使用某应用特定的模式。6. 使用基本的图算法解决问题，这些算法包括：深度和广度优先搜索算法、单源（single-source）和每一对顶点间的（all-pairs ）最短路径算法、传递闭包算法 、拓扑排序算法和至少一种最小生成树算法。7. 具有以下能力：评价算法、从可能的选项中选择可能的算法、给出做出选择的原因并在某程序设计环境中实现该算法。AL4.分布式算法核心主题：一致性与选择终结检测容错稳定性学习目标：1.解释分布式模式（paradigm）。82.解
14、释一个简单的分布式算法。3.确定何时使用一致性与选择算法。2.区别逻辑和物理时钟。3.描述事件的相对次序。AL5.基本可计算性理论核心主题：有限状态机上下文无关语法易处理和不易处理的问题不可计算函数停机问题不可计算性的意义学习目标：1.讨论有限状态机的概念。2.解释上下文无关文法。3.设计一个接受指定语言的确定型有限状态机。4.解释一些问题是如何没有算法解决方案的。5.举例说明不可计算性的概念。AL6. P和NP复杂类选修主题：P 和 NP类的定义NP-完备性 （库克定理）标准的NP-完备问题归约技术学习目标：1.定义P和NP类。2.解释NP-完备性的意义。3.通过把已知的典型NP-完备问题简
15、化成另一个问题来证明后者是NP-完备的。AL7.自动机理论选修主题：确定有限自动机 （DFA）非确定有限自动机 （NFA）DFA 和 NFA 的等价正则表达式正则表达式的缩胀定理下推自动机 （PDA）PDA和上下文无关文法的关系上下文无关文法的性质图灵机9非确定图灵机集合和语言乔姆斯基层次结构丘奇图灵论题学习目标：1. 确定语言在乔姆斯基（Chomsky）层次结构(正则集, 上下文无关, 上下文有关, 和 递归可列举语言)中的位置。2. 证明一种语言在指定的类而不在该类之下的类中。3. 在能力等价的语言符号表示之间进行转换，包括DFA、NFA、和正规表达式之间以及PDA和CFG之间的转换。4.
16、 解释至少一种自顶向下和自底向上的语法分析算法。5. 解释丘奇图灵论题及其意义。AL8.高级算法分析选修主题：缓冲分析在线（on-line ）和离线（off-line）算法随机算法动态程序设计组合优化学习目标：1. 给定势函数，使用势方法给出先前不可见的数据结构的缓冲分析。2. 解释为什么竞争分析适合于衡量联机（on-line）算法。3. 解释随机化在设计不知道是否具有确定算法或算法难度很大的问题的算法中的使用。4. 设计并实现某问题的动态程序设计求解方案。AL9.密码算法选修主题：密码学的历史概述 密钥密码学和密钥交换问题公钥密码学数字签名安全协议应用 （零知识证明、认证等等）学习目标：1.
17、描述有效的基本数论算法，包括最大公约数、模n的乘法逆元算法和数的幂次算法。2.描述至少一个公钥密码系统，包括其安全性所必要的复杂性理论假设。3.使用已知协议和加密原语建立简单的扩展密码协议。AL10.几何算法选修主题：10线段: 性质、交点凸包查找算法学习目标：1.描述至少两种凸包查找算法并给出它们的时间分析。2.证明凸包查找的 复杂度下界（N log N）是正确的。3.描述至少一种其它有效的计算几何算法，如查找最近的点对、凸面的层或最大层。AL11.并行算法选修主题：PRAM模型互斥和并行读写指针跳转Brent定理和运行效率学习目标：1.描述链表在PRAM上的实现。2.使用并行前缀操作有效地
18、并行执行简单的计算。3解释 Brent 定理及其相关性（relevance）.体系结构和组织（AR）AR1.数字逻辑和数字系统核心AR2.数据的机器表示核心 AR3.汇编级机器组织核心AR4.存储系统组织和体系结构核心AR5.接口和通信核心AR6.功能的组织核心AR7.多道处理和预备体系结构核心AR8.性能提高选修AR9.网络和分布式系统体系结构选修 AR1.数字逻辑和数字系统核心主题：计算机体系结构的概况和历史基本构件（逻辑门、触发器、计数器、寄存器、可编程逻辑阵列）逻辑表达式、化简、与或式（sum of product forms）寄存器传输符号表示（Register transfer n
19、otation）物理事项的考虑 （门延迟，扇入，扇出）学习目标：1. 描述计算机体系结构从真空管到VLSI的发展历程。2. 理解基本building-block，及其在计算机体系结构发展历史中的作用。3. 使用数学表达式描述简单组合和顺序电路的功能。4. 使用基本building-block设计简单电路。11AR2.数据的机器表示核心主题：位、字节、和字数值数据表示和数字基础定点和浮点系统有符号和双补码表示非数值数据的表示（字符代码、图形数据）记录和数组的表示学习目标：1. 解释使用不同格式表示数值数据的原因。2. 解释负整数是如何以有符号和双补码方式存储的。3. 把数值数据从一种格式转化成另
20、一种格式。4. 讨论固定长度数值表示对准确性和精度的影响。5. 讨论非数值数据的内部表示。6. 描述字符，字符串，记录，和数组的内部表示。AR3.汇编级机器组织核心主题：冯.诺依曼机器的基本组织控制单元、指令的获取、解码和执行指令集和类型（数据操纵、控制、I/O）汇编/机器语言程序设计指令格式寻址方式子程序调用和返回机制I/O和中断学习目标：1.解释冯.诺依曼机器的组织构成及其主要功能单元。2.解释在传统的冯.诺依曼机器上指令是如何执行的。3.总结指令在机器和符号汇编程序语言环境中是如何表示的。4.解释不同的指令格式，如一条指令多条地址，变长和定长格式。5. 编写简单的汇编语言程序段。6. 基
21、本的高级程序设计构件在机器语言级是如何实现的。7. 解释子程序调用在汇编级是如何处理的。8. 解释中断和输入/输出操作的基本概念。AR4.存储系统组织和体系结构核心主题：存储系统及其技术编码、数据压缩和数据完整性存储器的层次主存储器的组织和操作12延迟、周期时间、带宽和交叉存取高速缓存（地址映射、块的大小、替换和存储策略）虚拟存储（页表，TLB）故障处理和可靠性学习目标：1.说明主要的存储技术。2.解释存储器延迟对运行时间的影响。3.解释如何利用存储器层次降低有效存储延迟（effective memory latency）。4.描述存储器管理的原理。5.描述高速缓存和虚拟内存的作用。6.解释具
22、有虚拟存储管理的系统的工作方式。 AR5.接口和通信核心主题：I/O基础： 握手、缓冲、程序化I/O，中断驱动的I/O中断结构：向量结构和优先级结构中断的确认外部存储，物理的组织和驱动器总线： 总线协议、仲裁、直接存储器存取（DMA）网络导引多媒体支持RAID体系结构学习目标：1.解释中断是如何用来实现输入/输出控制和数据传输的。2.识别计算机系统中各种类型的总线。3.描述磁盘驱动器数据访问过程。4.比较常见的网络配置。5.识别多媒体支持所需的接口。6.描述RAID体系结构的优点和局限性。AR6.功能的组织核心主题：简单数据通路的实现控制单元： 硬布线实现和微程序实现指令流水线指令级并行（IL
23、P）导引学习目标：1.比较数据通路的不同实现。2.讨论控制点的概念以及使用硬布线或微程序实现产生控制信号。3.通过流水线和可能发生的主要危险，解释基本的指令级并行机制。AR7.多道处理和预备体系结构核心13主题：SIMD，MIMD，VLIW，EPIC导引脉动体系结构互联网络（超级立方体结构、混洗互联、平面网格结构、纵横结构）共享存储器系统高速缓存的一致性存储器模型和存储器的一致性学习目标：1. 脱离传统的冯.诺依曼模型，讨论并行处理的概念。2 描述预备体系结构，如SIMD、MIMD和VLIW。3. 解释互连网络的概念并说明不同方法的特点。4. 就存储管理讨论多处理系统中存在的特殊问题，说明这些
24、问题是如何解决的。AR8.性能提高选修主题：超级标量体系结构分支预测预取预测执行（speculative execution）多线程可伸缩性（scalability）学习目标：1描述超级标量体系结构及其优点。2解释分支预测的概念及其应用。3说明预取的代价和收益。4解释预测执行并说明其合理应用的条件。5讨论在体系结构中使用多线程所获得的性能的提高，以及导致难以使用该方法获得最大收益的因素。6描述可伸缩性与性能的联系。AR9.网络和分布式系统的体系结构选修主题：局域网和广域网导引层次协议设计，ISO/OSI，IEEE 802体系结构问题对分布式算法的影响网络计算分布式多媒体学习目标：1 解释网络系
25、统的基本构件，并区别 LAN 和 WAN。2 讨论层次网络协议设计中的体系结构问题。3 解释网络和分布式系统中体系结构的差别。144 讨论与网络计算和分布多媒体相关的体系结构问题。操作系统（OS）OS1.操作系统概述核心 OS2.操作系统原理核心OS3.并发核心OS4.调度与分派核心OS5.存储管理核心OS6.设备管理选修OS7.安全和保护选修OS8.文件系统选修OS9.实时和嵌入式系统选修OS10.容错选修OS11.系统性能评价选修OS12.脚本选修OS1.操作系统概述核心主题：操作系统的作用和目的操作系统发展的历史典型操作系统的功能支持客户服务器模型的机制，握手设备设计问题（效率、健壮性、
26、灵活性、可移植性、安全性、兼容性）安全，组网，多媒体、windows的影响学习目标：1. 解释现代操作系统的目标和功能。2描述操作系统是如何随着时间从最初的批处理系统到复杂的多用户系统演化的。3 分析操作系统设计中的折衷。4 从方便性、效率和演化升级能力方面，描述一种现代操作系统的功能。5 讨论网络、客户服务器和分布式操作系统，及其与单用户操作系统的区别。6 识别操作系统面临的潜在威胁以及应对这些威胁的安全特征的设计。7 描述诸如开放源代码软件和Internet的使用等问题是如何影响操作系统的设计的。OS2.操作系统原理核心主题：构造方法（整体式的、分层的、模块化的、微内核模型）抽象、进程和资
27、源应用程序接口（API）的概念应用的需要和硬件与软件技术的演化设备组织中断：方法和实现用户/系统态的概念以及核心态的保护和转入15学习目标：1. 解释逻辑层次的概念。2. 解释以分层方式构造抽象层次的好处。3. 给出需要API和中间件的理由。5 描述计算机资源是如何由应用软件使用和由系统软件管理的。6 比较操作系统中核心态和用户态的不同。7 比较各种构造操作系统的方法，如面向对象方法、模块化方法、微内核和层次方法的不同。8 解释设备列表的使用和驱动器I/O队列。OS3.并发核心主题：状态与状态图结构（就绪表、进程控制块等）分派和上下文交换中断的作用并发执行： 优点和缺点“互斥”问题和一些解决方
28、案死锁： 原因、条件和预防模型和机制（信号量、监控程序、条件变量、会合点）生产者消费者问题和同步多处理器问题（旋转锁、重入）学习目标：1. 在操作系统的框架内描述对并发的需 求。2 演示由于多个独立任务的并发操作所引起的潜在的运行时间问题。3 总结能够在操作系统级实现并发系统的机制，并描述各自优点。4. 解释一个任务可能经历的不同状态以及支持对多个任务进行管理的数据结构。5 总结在操作系统中解决互斥问题的不同方法。6 描述在操作系统中使用中断、分派和上下文切换支持并发的原因。7 对简单的问题域生成其状态和转移图。8 讨论数据结构如栈和队列在管理并发中的应用。9 解释造成死锁的条件。OS4.调度
29、与分派核心主题：抢占非抢占调度调度器和（调度）策略进程和线程时限和实时问题学习目标： 1.比较和区别操作系统中常见的抢占非抢占任务调度算法,比如优先权、性能比较和公平共享模式。162.描述调度算法和应用领域之间的关系。3.讨论处理器调度的类型，如短期、中期、长期（short-term, medium-term, long-term）调度 和I/O调度。4.描述进程和线程之间的区别。5.比较和区别实时调度的静态和动态方法。6.讨论对抢占和时限（deadline）调度的需求。7.理解蕴涵在调度算法中的逻辑（思想）是如何应用于其他领域，如磁盘I/O、网络调度、项目调度和其他与计算相关的问题的。OS5
30、.存储器管理核心主题：物理存储器和存储管理硬件的回顾覆盖、交换和分区分页和段换入和换出策略工作区和系统颠簸高速缓存学习目标：1. 介绍存储器层次与性能和价格的折衷。2. 解释什么是虚拟存储，以及如何用硬件和软件实现。3. 总结应用于高速缓存、分页和分段的虚拟存储原理。4. 评价存储器规模(主存，高速缓存，辅助存储器)和处理器速度之间的折衷。5 解释各种把内存分配到任务的方法的理由，并说明各自的优点。6 解释使用高速缓存的原因。7比较和区别分页和分段技术。8从颠簸产生的原因和用于识别和管理该问题的技术两方面讨论颠簸的概念。9分析各种不同的存储器分区技术，包括覆盖、交换、换入和换出策略。OS6.设
31、备管理选修主题：并行和串行设备的特点设备差异的抽象缓冲策略直接存储器存取故障恢复学习目标：1.解释并行和串行设备的区别，并说明各自适用的条件。2.认识物理硬件和操作系统维护的虚拟设备之间的关系。3.解释缓冲并描述其实施策略。4.区别用于设备(包括握手设备、多媒体、网络) 和计算机接口的机制，解释它们对操作系统设计的意义。5.描述直接内存访问的优缺点并讨论在何种情况下其使用能够得到保证。说明对故障恢复17的需求。OS7.安全和保护选修主题：系统安全概述策略和机制的分离安全方法和设备保护、存取和认证保护模型存储保护加密恢复管理学习目标：1.论证对保护和安全的需要，以及计算机使用中道德方面考虑的作用
32、。2.总结用于提供保护和安全的操作系统的特性和局限性。3.对比当前用于实现安全的方法。4.就安全性对比两个或者更多目前流行的操作系统的优缺点。5.就恢复管理对比两个或者更多目前流行的操作系统的优缺点。OS8.文件系统选修主题：文件： 数据、元数据、操作、组织、缓冲、顺序、非顺序目录： 内容和结构文件系统： 分区、安装/卸载、虚拟文件系统标准实现技术存储映像文件专用文件系统命名、搜索、访问、备份学习目标：1.总结支持文件系统所要考虑的全部事项。2.比较文件组织的不同方法，认识各自的优缺点。3.总结硬件的发展是如何导致我们在文件系统的设计和管理上重心的改变的。OS9.实时和嵌入系统选修主题：进程和
33、任务调度实时环境中的存储/磁盘管理要求失败、风险和恢复实时系统中的特别需要关注的问题学习目标：1.描述什么样的系统是实时系统。182.解释实时系统中延迟的存在及其特点。3.总结实时系统中的特殊问题并说明这些问题是如何解决的。OS10.容错选修主题：基本概念： 可靠和可用的系统空间和时间冗余实现容错的方法可靠系统的例子学习目标：1.解释术语：容错，可靠性，和可用性之间的联系。2.概述操作系统中实现容错的方法。3.解释故障发生之后，操作系统如何继续发挥作用。OS11.系统性能评价选修主题：为什么系统性能需要评价评价什么高速缓存、分页、调度、存储管理和安全等策略评价模型： 确定模型、分析模型、仿真模
34、型或特定于具体实现的模型收集评估数据的方法（剖析和追踪机制）学习目标：1.描述用于确定一个系统运行情况的性能指标。2.解释用于评价一个系统的主要的评价模型。OS12.脚本选修主题：脚本和脚本语言的作用基本的系统命令建立脚本，参数传递执行脚本脚本对程序设计的影响脚本对程序设计的影响学习目标：1.总结操作系统提供的典型系统命令集。2.显示脚本语言的典型功能，解释其对程序设计的意义。3.解释执行脚本的机制以及脚本对系统执行和集成的作用。4.实现一个展示了参数传递过程的简单脚本。网络计算（NC）19NC1. 网络计算导引 核心NC2. 通信和组网 核心NC3. 网络安全 核心NC4. 客户- 服务器计
35、算的一个实例：Web 核心NC5. 建立 Web 应用 选修NC6. 网络管理 选修NC7. 压缩和解压 选修NC8. 多媒体数据技术 选修NC9. 无线和移动计算 选修NC1. 网络计算导引 核心主题：网络产生的背景、历史，以及 Internet网络体系结构网络计算的范围网络和协议网络和多媒体系统分布式计算移动和无线计算学习目标：1 讨论早期网络和 Internet 的演化过程。2 能够使用一些常见的网络应用，包括 e-mail、telnet、FTP、新闻组、web 浏览器、在线web 课程和即时消息传递。 3 解释典型网络体系结构的层次结构。4 描述网络计算领域中的新兴技术并对其目前的性能
36、、局限和近期内的发展潜力进行评价。NC2. 通信和组网 核心主题：网络标准和标准体系ISO 7 层参考模型及其在 TCP/IP 中的实例化电路交换和包交换流和数据包物理层的网络概念（理论基础、传输介质、标准）数据链路层概念（成帧、出错控制、流量控制、协议）网络互连和路由（路由算法、网络互连、拥塞控制）传输层服务（建立连接、性能问题）学习目标：1 在具体的历史环境中讨论重要的网络标准。2 描述 ISO 参考模型前 4 层的责任。3 讨论电路交换和包交换的区别以及各自的优缺点。4 解释网络是如何探测和纠正传输错误的。205 演示（数据）包是如何在 Internet 上寻找路由的。6 建立一个简单网
37、络，包括两个客户和一个使用标准主机配置软件工具，如 DHCP 的服务器NC3. 网络安全 核心主题：密码学基础密钥算法公开密钥算法认证协议数字签名实例学习目标：1 讨论公开密钥密码术基本思想。2 描述公开密钥密码术是如何起作用的。3 区别密钥和公开密钥算法。4 总结各种常见的身份认证协议。5 产生并发送一个 PGP 密码对，使用该 PGP 包发送加密的 e-mail 信息。6 总结各种公众能够方便地使用的加密方法的性能和局限性。NC4. 客户- 服务器计算的一个实例：Web 核心主题：Web 技术服务器端程序常见的网关接口（CGI）程序客户端脚本（Java ）小程序的概念Web 服务器的特点处
38、理请求文件管理通常的服务器体系结构的功能客户机的角色客户服务器关系的本质Web 协议Web 站点创建和 Web 管理的支持工具开发 Internet 信息服务器发布信息和应用学习目标：1 解释客户机和服务器在一些可能应用中的不同作用和责任。2 选择一些能够保证为不同的客户-服务器实现方案提供有效途径的工具。3 设计并实现一个简单的基于 Web 的交互式应用（例如：一个简单的 Web 表格，它从客户机上收集信息并存放在服务器上的某个文件中） 。21NC5. 建立 Web 应用 选修主题：应用层协议Web 工程原则数据库驱动的 Web 网站远程调用（RPC）轻量（light-weighted）分布
39、式对象中间件的作用支持工具分布式对象系统的安全问题企业中基于 Web 的应用学习目标：1 解释如何使用不同类型的 Web 技术建立中等规模的交互式客户 -服务器 Web 应用。2 说明如何实现一个数据库驱动的 Web 网站，解释体系结构每一层中的相关技术和随之而来的性能折衷。3 使用两种分布式对象框架实现一个分布式系统，并对它们的性能和安全问题进行比较。4 讨论企业范围内基于 Web 应用的安全问题及安全策略。NC6. 网络管理 选修主题：网络管理问题概述密码的使用和访问控制机制域名和名字服务因特网服务提供者（ISP） 的相关事项安全问题和防火墙服务质量问题：性能、错误恢复学习目标：1 解释由
40、一系列的安全威胁，包括病毒、蠕虫、欺骗程序和拒绝服务攻击引发的网络管理问题。2 总结不同安全方法的优缺点。3 制订一个保证专用系统具有适当的安全等级的策略。4 实现网络防火墙。NC7. 压缩和解压 选修主题：模拟和数字表示编码与解码算法无损耗和有损耗压缩数据压缩： Huffman 和 Ziv-Lempel 算法音频压缩和解压22图像压缩和解压视频压缩和解压性能问题：同步、压缩比、用于实时应用时的适用性学习目标：1 概括数字表示中采样和量化的基本特点。2 根据特定的应用和环境，为文本、音频、图像和视频信息选择最适合的压缩技术。3 解释压缩和解压算法的不对称性。4 说明游程长度（run-lengt
41、h）编码的概念。5 解释压缩工具，如使用 Huffman 编码和 Ziv-Lempel 算法的 UNIX compress 是如何压缩典型的文本文件的。NC8. 多媒体数据技术 选修主题：声音和音频、图像和图形、动画和视频多媒体标准（音频、音乐、图形、图像、电话、视频、电视）容量规划和性能问题输入和输出设备（扫描仪、数码相机、触摸式屏幕、声控设备）MIDI 键盘、合成器存储标准（磁光盘、CD-ROM、DVD）多媒体服务器和文件系统支持多媒体开发的工具学习目标：1 对若干媒体或多媒体标准，用非技术语言描述每种标准的要求，并解释人的理解对这些标准局限性的敏感程度。2 评价一个计算机系统容纳一系列可
42、能多媒体应用的潜力，包括多媒体系统对底层网络技术需求的评估。3 描述必须实现一个可能的多媒体应用的计算机系统的特点（包括支持工具的识别和恰当的标准） 。4 实现一个具有相当规模的多媒体应用。NC9. 无线和移动计算 选修主题：无线标准的历史、演化和兼容性概述无线和移动计算的特殊问题无线局域网和卫星网无线本地环路移动因特网协议移动感知适应（aware adaptation）扩展客户-服务器模型以适用于移动计算移动数据访问：服务器数据传播和客户高速缓存管理支持无线和移动计算的软件包中间件和支持工具的作用23性能问题正在出现的技术学习目标：1 描述移动 IP 的主要特点并解释它与 IP 在移动管理、
43、位置管理以及性能上的差别。2 （使用本地和外地代理）说明 e-mail 和其它数据流是如何使用移动 IP 选择路由的。3 实现一个简单的依赖移动和无线数据通信的应用。4 了解该领域内的大量的热点领域，包括网络互连、多媒体、无线和移动计算和分布计算。设计语言（PL）PL1. 程序设计语言概述核心 PL2. 虚拟机核心 PL3. 语言翻译导引核心PL4. 声明和类型核心PL5. 抽象机制核心PL6. 面向对象程序设计核心PL7. 函数式程序设计选修PL8. 语言翻译系统选修PL9. 类型系统选修PL10.程序设计语言的语义选修PL11.程序设计语言的设计选修PL1.程序设计语言概述核心 主题：程序
44、设计语言的历史程序设计模式概述-过程式语言-面向对象语言-函数语言说明性、非算法语言脚本语言规模对程序设计方法的影响学习目标：1.总结程序设计语言的演化过程，解释今天使用的各种程序设计模式是怎样由此发展而来的。2.对于本单元中的每一种程序设计模式，至少识别其一个特点。3评价不同程序设计模式之间的折中，考虑的问题包括空间效率和（计算机和程序设计人员的）时间效率、安全性和表达能力。4.区别小型和大型程序设计的不同。PL2.虚拟机核心24主题：虚拟机的概念虚拟机的层次中间语言在不同的机器上运行代码引发的安全问题学习目标：1. 描述虚拟机环境下抽象的重要性和能力。2. 解释编译过程中使用中间语言的好处
45、。3. 评价性能和可移植性之间的折衷。4 解释可执行程序是如何通过访问磁盘文件和内存损害计算机的安全性的。PL3.语言翻译导引核心 主题：解释器和编译器的比较语言翻译阶段（词法分析、语法分析、代码生成和优化）翻译中依赖和不依赖于机器的方面学习目标：1. 比较和区别编译与解释执行模型，阐述各自的优点。2描述从源代码到生成可执行代码之间的程序翻译的各个阶段，以及在这些阶段产生的文件。3解释依赖于机器和不依赖于机器的翻译的区别，以及它们分别表现在翻译过程中哪些方面。PL4.声明和类型核心 主题：作为具有一系列操作的数值集合的类型的概念声明模型（绑定、可见性、范围和生命期）类型检查概述无用存储单元的收
46、集学习目标：1解释声明模型的价值，尤其是对大型程序设计来说。2确定并描述变量的性质，如关联地址、值、范围、持续性和大小。3讨论类型的不兼容性。4解释不同形式的绑定、可见性、范围和生命期管理。5说明类型和类型检查在提供抽象和安全性过程中的重要性。6评价生命期管理中的折中（引用记数和无用单元收集）。PL5.抽象机制核心主题：作为抽象机制的过程、函数和迭代器参数化机制（引用和值）25活动记录和存储管理类型参数和参数化类型程序设计语言中的模块学习目标：1解释抽象机制是如何支持可重用软件部件的生成的。2解释值调用(call-by-value)和参照调用（call-by-reference）参数传递上的区
47、别。3说明抽象的重要性，特别是对大型程序设计来说。4描述计算机系统是如何使用激活记录来管理程序模块及其数据的。PL6.面向对象的程序设计核心主题：面向对象的设计封装和信息隐藏行为和实现的分离类和子类继承（重载、动态分派）多态（子类型多态和继承）类的层次集合类和迭带协议对象的内部表示和方法表学习目标：1 说明采用面向对象设计的原因以及封装、抽象、继承和多态的概念。2 使用面向对象的程序设计语言设计、实现、测试和调试简单的程序。3 描述类机制是如何支持封装和信息隐藏的。4 使用类层次结构和继承设计、实现和调试一个对象之间具有“is-a”关系的实现。5 比较并区别面向对象程序设计语言中超载概念与重载
48、方法的不同。6 解释类的静态结构和类实例的动态结构之间的关系。7 描述iteraor是如何访问container中的元素的。PL7.函数式程序设计选修主题：函数式语言产生的动因及其概述表、自然数、树以及其它递归定义数据上的递归-语用学 （用分而治之的策略调试，数据结构的持续性（persistency） ）-函数数据结构的缓冲效率（amortized efficiency）-闭包和函数作为数据的使用 （无限集、流）学习目标：1 概括函数式程序设计模式的优缺点。2 使用函数式程序设计模式设计、实现、测试和调试程序。3 解释函数如何作为数据使用，包括闭包的概念。26PL8.语言翻译系统选修主题：正则表达式在扫描器中的应用语法分析 （具体和抽象语法、抽象语法树）上下文无关文法（CFG） 在表驱动和递归下降分析法中的应用符号表管理攀树式代码生成和特定体系结构相关的操作：指令选择和寄存器分配优化技术支持翻译过程的工具的使用，以及使用工具的好处程序库和独立编译建立语法制导工具学习目标：1. 描述语言翻译器的翻译步骤和使用的算法
