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计算机科学与技术学院
计算机科学与技术学院
本科课程教学大纲(2009版)
哈尔滨工程大学
2010年12月印制
目录
1.离散数学课程教学大纲1
2.数据结构课程教学大纲4
3.数字逻辑课程教学大纲7
4.计算机组成原理课程教学大纲10
5.操作系统课程教学大纲13
6.数据库原理课程教学大纲17
7.计算机网络课程教学大纲20
8.计算机组织与结构课程教学大纲22
9.专业导论课程教学大纲26
10.面向对象程序设计课程教学大纲29
11.算法设计与分析课程教学大纲32
12.软件工程课程教学大纲34
13.计算机体系结构课程教学大纲37
14.微机系统与接口课程教学大纲41
15.编译原理课程教学大纲44
16.人工智能A课程教学大纲47
17.计算机图形学A课程教学大纲49
18.分布式与并行计算课程教学大纲51
19.VLSI与硬件描述语言课程教学大纲54
20.嵌入式系统课程教学大纲57
21.数字信号处理A课程教学大纲60
22.编译原理课程设计课程教学大纲62
23.嵌入式系统课程设计课程教学大纲65
24.软件工程课程设计课程教学大纲68
25.专业实习课程教学大纲71
26.毕业设计课程教学大纲73
27.IT英语课程教学大纲76
28.计算几何课程教学大纲79
29.问题求解与程序设计课程教学大纲81
30.嵌入式技术课程教学大纲83
31.Linux程序设计环境课程教学大纲85
32.Java语言程序设计课程教学大纲87
33.多核程序设计课程教学大纲90
34.软件开发环境课程教学大纲93
35.系统设计与分析课程教学大纲97
36.数据库应用课程教学大纲101
37.数据库新技术课程教学大纲103
38.面向服务的架构课程教学大纲105
39.设计模式课程教学大纲108
40.计算机软件工具课程教学大纲110
41.数据通信原理课程教学大纲113
42.密码学导论课程教学大纲115
43.软件安全课程教学大纲117
44.信息安全概论课程教学大纲119
45.Matlab与科学计算课程教学大纲122
46.计算机控制课程教学大纲124
47.数字信号处理B课程教学大纲126
48.数字图像处理A课程教学大纲128
49.多媒体技术课程教学大纲130
50.人工智能B课程教学大纲132
51.计算机图形学B课程教学大纲134
52.计算机病毒防护技术课程教学大纲136
53.网络安全防护技术课程教学大纲139
54.无线网络安全技术课程教学大纲141
55.信息隐藏课程教学大纲143
56.物联网感知技术课程教学大纲145
57.物联网传输技术课程教学大纲147
58.物联网信息处理技术课程教学大纲149
59.物联网课程设计课程教学大纲153
60.移动计算原理课程教学大纲156
61.RFID技术原理课程教学大纲158
62.无线传感器网络课程教学大纲163
63.文献检索课程教学大纲165
64.大学计算机基础A课程教学大纲167
65.大学计算机基础B课程教学大纲171
66.程序设计基础课程教学大纲176
离散数学课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号:
0906501
课程中文名称:
离散数学
课程英文名称:
DiscreteMathematics
课程性质:
专业基础课
考核方式:
考试
开课专业:
计算机科学与技术
开课学期:
4
总学时:
72(其中理论72学时)
总学分:
3
二、课程目的
离散数学,是现代数学的一个重要分支,是计算机科学与技术一级学科的核心课程,是整个计算机学科的专业基础课。
离散数学是以研究离散量的结构和相互间的关系为主要目标,其研究对象是有限个或可数个元素,因此它充分描述了计算机科学离散性的特点。
离散数学用数学语言来描述离散系统的状态、关系和变化过程,是计算机科学与技术的形式化描述语言,也是进行数量分析和逻辑推理的工具,在数据结构、算法设计、网络、数据库、图像处理、软件工程、操作系统、编译技术、信息安全、人工智能等各个领域都有着广泛的应用。
通过离散数学的学习,不但为相关专业课程的学习打下扎实的基础,同时对培养学生的学科素质、训练正确的学科方法、提升分析问题解决问题的能力都起着重要的作用。
三、教学基本要求
通过该课程的教学,使学生了解并掌握计算机科学中普遍地采用离散数学中的一些基本概念、基本思想、基本方法,同时使学生具备解决离散问题的基本能力,并且要培养学生的抽象思维能力,为以后课程的学习及科学研究提供坚实的理论基础。
四、教学内容与学时分配
第一章数理逻辑(18学时)
命题逻辑(10学时)
命题、逻辑连接词、真值表、范式、永真性、命题逻辑等值演算、命题逻辑的推理理论。
谓词(或称一阶)逻辑(8学时)
谓词、量词、一阶逻辑公式及其解释、一阶逻辑公式的等值式、前束范式、一阶逻辑的推理理论。
第二章集合论(20学时)
集合代数(2学时)
集合性质、集合运算、有穷集的计数、恒等式。
二元关系(12学时)
有序对与笛卡儿积、关系的运算、关系的性质(自反、对称、传递)、关系的闭包、等价关系、偏序关系。
函数(4学时)
满射、入射、双射函数概念及性质、函数的复合与逆函数。
集合的基数和可数性(2学时)。
第三章图论(14学时)
图的基本概念。
(2学时)
欧拉图与哈密尔顿图。
(4学时)
平面图及图的着色。
(4学时)
树的概念、性质。
(2学时)
生成树与根树。
(2学时)
第四章代数结构(20学时)
二元运算及其性质、代数系统的概念。
(2学时)
半群、独异点、群、子群、循环群、置换群的概念与性质。
(8学时)
陪集与拉格朗日定理。
(2学时)
群的同态与同构。
(2学时)
格与布尔代数。
(6学时)
五、教学方法及手段
多媒体教学。
六、实验(或)上机内容
无。
七、先修课程
微积分A、线性代数与解析几何A、程序设计基础
八、教材及主要参考资料
教材:
1.屈碗玲,耿素云,张立昂编著.离散数学.北京:
高等教育出版社.2008.
参考资料:
1.傅彦,顾小丰,王庆先,刘启和编著.离散数学.北京:
高等教育出版社.2007.
2.孙吉贵,杨凤杰,欧阳丹彤,李占山编著.离散数学.北京:
高等教育出版社.2002.
3.KennethH.Rosen著.袁崇义,屈碗玲,王捍贫,刘田译.离散数学及其应用(第四版).北京:
机械工业出版社.2002.
4.左孝陵等编著.离散数学.上海:
上海科学技术文献出版社.1982.
九、课程考核方式
作业20%+期末闭卷考试80%
数据结构课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号:
0906502
课程中文名称:
数据结构
课程英文名称:
DataStructure
课程性质:
专业基础课程
考核方式:
考试
开课专业:
计算机科学与技术、软件工程、信息安全
开课学期:
软件工程(3)、计算机科学与技术(4)、信息安全(4)
总学时:
64(其中理论64学时)
总学分:
2.5
二、课程目的
数据结构是计算机科学的核心基础课程之一,具有基础科学和技术科学的二重性,它不仅是计算机科学与技术专业学习后续课程的基础,还直接为计算机科学与技术服务,解决计算机系统中的实际问题,系统掌握计算机专业核心知识,培养较为扎实的基础理论知识,了解学科当前的发展现状。
通过数据结构课程的学习,培养学生对数据结构的逻辑结构和存储结构具有明确的基本概念、必要的基础知识。
学习本门课程要求掌握各种主要数据结构的特点、计算机内的表示方法,以及处理数据的算法实际,对定义在数据结构上的基本操作有比较熟练的阅读和理解能力,掌握计算思维方法和计算机科学的基本研究方法与实验技能,学会分析研究计算机加工的数据结构的特性,以便为应用涉及的数据选择适当的逻辑结构和存储结构,并能编写出相应的算法。
对于算法所花费的时间和空间代价的分析也要求有一定程度的了解和掌握。
通过本门课程的学习,使学生透彻地理解各种数据对象的特点,学会数据的组织方法和实现方法,并进一步培养基本的良好的程序设计能力。
三、教学基本要求
1.对数据结构的基本概念和基本分析方法有明确的认识。
2.熟悉线性表的表示和实现的方法,并且对各种链表表示的线性表的插入删除操作有较深刻的理解和掌握。
3.能够深刻理解栈和队列这种数据结构的特性,并能在计算机系统中灵活应用。
4.对字符串、数组及广义表在计算机系统中的作用有基本全面的了解。
5.熟悉二叉树的性质和存储结构,掌握遍历二叉树的各种递归与非递归的算法以及赫夫曼树的应用,并且知晓线索二叉树的线索化过程。
6.解决最小生成树、拓扑排序、关键路径、最短路径等求解问题。
7.掌握静态查找表和动态查找表的表示和操作实现的方法,了解哈希函数的构造方法以及如何处理哈希表中的冲突。
8.掌握各种内部排序的方法,比较各种内部排序的优缺点。
9.了解有关文件的基本概念,掌握ISAM文件和VSAM文件的结构。
四、教学内容与学时分配
第一章绪论(2学时)
数据结构的基本概念和术语。
什么是数据,数据元素,数据项,数据结构的逻辑结构和存储结构。
抽象数据类型的表示与实现,算法和算法分析及算法效率的度量初步。
第二章线性表(7学时)
线性表的类型定义,线性表的顺序表示和实现,线性表的链式表示和实现。
线性链表,循环链表及双向链表的插入删除操作。
一元多项式的表示及相加。
第三章栈和队列(6学时)
栈的定义,栈的表示和实现,栈的应用举例:
数制转换,括号匹配的检验,行编辑程序,迷宫求解,表达式求值。
队列的定义,链队列——队列的链式表示和实现,循环队列——队列的顺序表示和实现。
第四章串(3学时)
串类型的定义。
串的表示和实现:
定长顺序存储表示,堆分配存储表示,串的块链存储表示。
串操作应用举例:
文本编辑。
第五章数组和广义表(8学时)
数组的定义。
数组的顺序表示和实现。
特殊矩阵和稀疏矩阵的压缩存储及其运算。
广义表的定义。
广义表的存储结构。
第六章树和二叉树(9学时)
树的定义和基本术语。
二叉树的定义,二叉树的性质,二叉树的存储结构。
二叉树的遍历及其算法。
线索二叉树。
树的存储结构,森林与二叉树的转换,树和森林的遍历。
赫夫曼树及其应用:
最优二叉树(赫夫曼树)和赫夫曼编码。
第七章图(8学时)
图的定义和术语。
图的存储结构:
数组表示法(邻接矩阵),邻接表,十字链表,邻接多重表。
图的遍历:
深度优先搜索和广度优先搜索。
图的连通性问题和最小生成树。
有向无环图及其应用:
拓扑排序和关键路径、最短路径。
第八章查找(9学时)
静态查找表:
顺序表,有序表,索引顺序表及其查找。
动态查找表:
二叉排序树和平衡二叉树的构造及其平衡变换。
B-树和B+树。
哈希表的概念,哈希函数的构造方法及处理冲突的方法。
第九章内部排序(8学时)
直接插入排序、其它插入排序以及希尔排序。
快速排序。
简单选择排序、树形选择排序和堆排序。
归并排序和基数排序。
第十章文件(4学时)
文件的基本概念。
顺序文件,索引文件,ISAM文件和VSAM文件,直接存取文件(散列文件),多关键字文件。
五、教学方法及手段
采用多媒体教学与传统教学方式相结合,课堂授课
六、实验(或)上机内容
无
七、先修课程
离散数学、程序设计基础(C语言)。
八、教材及主要参考资料
教材:
[1]严蔚敏、吴伟民编著.《数据结构》(C语言版).清华大学出版社,1997.4.
参考资料:
[1]王开铸等编著.《C语言数据结构程序设计》.哈尔滨工业大学出版社,2003.3.
[2]范策等编著.《算法与数据结构》.机械工业出版社,2004.
[3]李春保编著.《数据结构与习题解析》.清华大学出版社,1997.
[4]许卓群等编著.《数据结构》.高等教育出版社,1994.9.
九、课程考核方式
闭卷
数字逻辑课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号:
0906503
课程中文名称:
数字逻辑
课程英文名称:
DigitalLogic
课程性质:
专业基础课
考核方式:
考试
开课专业:
计算机科学与技术
开课学期:
4
总学时:
64(其中理论64学时)
总学分:
2.5
二、课程目的
本课程为计算机科学与技术专业的专业基础课程,系计算机硬件基础课程群中的重要课程,作为计算机专业硬件核心基础课程,它涉及数字技术中的基本原理、基本分析和设计方法,具有很强的工程实践性。
本课程的教学目的是使学生获得数字技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,掌握数字系统的基本分析和设计方法,为后续课程计算机组成原理等计算机硬件课程群以及中、大规模集成电路设计数字系统和嵌入式系统开发奠定良好基础。
三、教学基本要求
通过该课程的教学,使学生了解并掌握计算机科学中计算机硬件及逻辑代数学的一些基本概念、基本思想、基本方法,同时使学生具备分析数字系统并解决数字系统问题的基本能力,形成工程意识,并且要培养学生的设计及开发数字系统的基本能力,为以后课程的学习及科学实践提供坚实的理论基础。
四、教学内容与学时分配
第一章逻辑代数与逻辑门电路(16学时)
数字电子技术概述、数制、码制、半导体器件的开关特性运用、逻辑门电路,重点讲授逻辑代数。
第二章组合逻辑电路(14学时)
重点讲授组合逻辑电路的分析与设计,了解组合逻辑电路的竞争和冒险、重点讲授译码器等中规模逻辑器件的功能与应用,掌握中规模集成电路构成组合电路的分析与设计。
第三章触发器(8学时)
触发器性质与分类、基本触发器及应用,重点讲授时钟触发器以及时钟触发器的逻辑功能,难点为触发器的结构与触发方式以及触发器逻辑功能的转换与应用,触发器的物理特性参数。
第四章时序逻辑电路(14学时)
重点讲授时序逻辑电路的分析与设计,计数器、寄存器、移位寄存器的原理及应用,顺序脉冲发生器,其中计数器为难点。
第五章硬件描述语言VHDL基础(4学时)
硬件描述语言概述,VHDL语言基本结构,VHDL描述数字电路。
第六章存储器与可编程逻辑器件(6学时)
半导体存储器的分类,重点讲授只读存储器ROM原理与应用,随机存取存储器RAM,可编程逻辑器件基础,通用阵列逻辑GAL,现场可编程门矩阵FPGA。
第七章数字系统设计基础(2学时)
数字系统概述,数字系统设计的基本概念和一般过程,举例分析数字系统设计方法。
五、教学方法及手段
教学上主要采用启发式、互动式、精讲多练式等多种教学方法结合;教学手段上将多媒体教学、黑板式教学与网络教学相结合的方式。
课堂授课主要以黑板为主,多媒体为辅的教学手段。
六、实验(或)上机内容
无
七、先修课程
电子技术
八、教材及主要参考资料
推荐教材:
王春露,高荔,孙丹丹编著.数字逻辑.北京:
清华大学出版社,2010
参考资料
1.王永军、李景华主编.数字逻辑与数字系统(第三版).电子工业出版社,2005
2.邹虹主编,贺利芳,张希,杨浩澜,李文举编.数字电路与逻辑设计.人民邮电出版社2008
3.戴心来.电子线路与数字逻辑设计.大连理工大学出版社,2005
4.欧阳星明.数字逻辑(第二版).华中理工大学出版社,2005
5.王玉龙.字逻辑实用教程.清华大学出版社,2002
6.白中英主编.数字逻辑与数字系统(第三版).科学出版社,2001
7.康华光,王毓银.数字电路逻辑设计.高等教育出版社,1999
8.AlanB.Marcovitz.INTRODUCTIONTOLOGICDESIGN(SECONDEDITION).清华大学出版社,2006
九、课程考核方式
期末闭卷考试、满分100分。
计算机组成原理课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号:
0906504
课程中文名称:
计算机组成原理
课程英文名称:
ComputerOrganizationPrinciples
课程性质:
专业基础课
考核方式:
考试
开课专业:
计算机科学与技术
开课学期:
5
总学时:
72(理论72学时)
总学分:
3
二、课程目的和任务
计算机组成原理是计算机科学与技术本科专业教学中的主干必修课程之一,在本专业的教学计划中占有重要的地位和作用。
在硬件系列主干课程中,组成原理起着将底层逻辑门电路与顶层计算机系统联系起来的重要作用。
只有通过本门课程的学习,学生才能够将逻辑门电路构造成功能部件,进而形成支持计算机完整工作过程的整机概念。
通过计算机组成原理的学习,不但为后续的计算机操作系统、计算机系统结构及计算机接口技术等专业课程的学习打下扎实的基础,同时对提高学生的专业素养、加深学生对计算机学科的理解能力都起着重要的作用。
三、教学基本要求
通过本课程的学习,使本专业的学生对计算机的基本硬件组成及工作原理全面掌握,有助于从系统的角度考虑如何折中系统整体性能、价格及功耗等问题。
不仅培养学生成为一个应用领域人才,更重要的是成长为系统级设计师,从而在实际工作中兼具良好的工程技术素质和创新能力。
四、教学内容与学时分配
第一章概述(4学时)
计算机系统的基本组成与特点(2学时)
计算机系统的层次结构(1学时)
计算机硬件系统组织(0.5学时)
计算机的性能指标(0.5学时)
第二章计算机中的信息表示(14学时)
数据信息表示法:
数制及其转换、带符号数的表示、定点与浮点表示、字符表示(4学时)
指令格式、常见寻址方式、指令的功能和类型(6学时)
汇编语言程序设计基本方法、伪指令语句、宏指令语句、RISC技术(4学时)
第三章CPU子系统(28学时)
CPU的组成、数据通路、信息传送控制方式、时序系统(2学时)
算/逻辑运算部件、运算器组织(4学时)
定点加减运算及溢出判断(3学时)
定点乘法运算:
原码一位乘、补码一位乘、原码两位乘(3学时)
定点除法运算:
原码、补码不恢复余数除(2学时)
浮点四则运算(2学时)
CPU的设计步骤、模型机指令系统设计、模型机的组成、模型机的数据通路设计(6学时)
模型机指令流程及微操作时间表、模型机微程序设计及微程序技术的应用与发展(6学时)
第四章存储系统(18学时)
概述(2学时)
半导体存储单元与存储芯片(4学时)
主存储器组织、逻辑结构与设计、动态存储器刷新、与CPU的连接、主存校验方法(4学时)
磁表面存储原理、记录介质与磁头、读写原理、磁记录编码方式、磁表面存储器校验方法(4学时)
磁盘存储器:
软盘、硬盘结构举例、磁带存储器、光盘存储器(1学时)
高速缓冲存储器、双端口存储器、相联存储器等(3学时)
第五章输入、输出系统(8学时)
概述、系统总线(1.5学时)
直接程序传送方式及接口(1.5学时)
程序中断方式及接口:
基本概念、中断请求的提出与传送、优先权逻辑与屏蔽技术、服务程序入口的获取方式、中断响应、中断处理、中断接口举例(3学时)
DMA方式及其接口(2学时)
五、教学方法及手段
课堂教学(辅助多媒体课件)与计算硬件实验和计算机组成实验课程相结合的教学方法。
六、实验(或)上机内容
见计算机硬件实验及计算机组成实验教学大纲。
七、先修课程
前续课程:
电工基础、数字逻辑
后续课程:
计算机体系结构、嵌入式系统
八、教材及主要参考资料
教材:
《计算机组成原理》,罗克露等编,电子工业出版社,2004.8第一版
参考资料:
《计算机组成与结构》,王爱英主编,清华大学出版社,1996
《计算机组成原理》,唐朔飞主编,哈尔滨工业大学出版社,1998
《IBMPC汇编语言程序设计》,沈美明、温冬婵编,清华大学出版社,1996
九、课程考核方式
闭卷考试
操作系统课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号:
0906505
课程中文名称:
操作系统
课程英文名称:
OperatingSystem
课程性质:
专业基础课
考核方式:
考试
开课专业:
软件工程、计算机科学与技术、信息安全
开课学期:
软件工程(4)、计算机科学与技术(5)、信息安全(5)
总学时:
54(其中理论54学时)
总学分:
2
二、课程目的
操作系统是现代计算机最重要的大型系统软件之一,其作用是对计算机系统进行统一的调度和管理,提供各种强有力的系统服务,为用户创造灵活而又方便的使用环境。
通过操作系统课程的学习,培养学生掌握较为扎的计算机基础理论知识,理解并掌握计算机系统中的进程管理、存储管理、I/O设备管理、文件管理,从而更好地理解操作系统和系统软件的工作原理和方法,掌握计算思维方法和计算机科学的基本研究方法与实验技能,使学生透彻地理解系统软件对计算机各种资源管理的特点、原理及实现方法,进一步培养学生的系统软件设计能力。
通过操作系统的学习,不但为计算机组成原理、软件工程、编译原理等相关专业课程的学习打下扎实的基础,同时对培养学生的计算思维能力、算法设计与分析、实现能力,以及计算机软、硬件系统的认知、分析、设计与应用能力都起着重要的作用。
三、教学基本要求
操作系统是软件技术的核心和基础运行平台,相关专业的学生必须学习和掌握操作系统的基本原理和专业知识。
通过本课程学习,使学生了解并掌握计算机科学中操作系统的一些基本概念、基本思想、基本方法,同时使学生具备系统软件的分析设计基本能力,并且培养学生的工程意识和创新能力,为以后课程的学习及科学研究提供坚实的理论基础。
四、教学内容与学时分配
第一章操作系统引论(4学时)
(1)操作系统发展过程。
讲述操作系统的定义、起源、脱机输入输出技术、批处理技术、多道程序设计技术。
(2)操作系统的分类、基本概念。
讲述操作系统的基本类型:
批处理系统、分时系统、实时系统。
(3)操作系统的基本特征、功能和提供的服务。
讲述并发和共享;操作系统的功能及层次结构。
(4)操作系统的运行环境。
第二章进程管理(12学时)
(1)进程基本概念:
讲述进程的定义及特征、程序的并发执行、进程状态及其演变、前趋图、进程控制块。
(2)进程控制:
讲述进程的创建和撤消、进程的挂起与激活、进程的阻塞与唤醒
(3)进程同步:
讲述进程同步的基本概念、临界区、信号量机制、信号量的应用、管程
(4)经典同步问题:
讲述生产者—消费者问题、读者—写者问题、哲学家进餐问题
(5)进程通信:
讲述进程通信的类型、消息传递通信的实现方法、消息缓冲队列通信机制
(6)线程概念与多线程模型。
第三章处理机调度与死锁(12学时)
(1)处理机调度的基本概念:
讲述调度的基本概念;进程的高级、中级和低级调度;调度时机、切换与过程;选择调度方式和调度算法的若干准则。
(2)典型调度算法:
讲述调度算法,包括:
先来先服务、短作业(进程、线程)优先、高优先权优先、基于时间片的轮转、高响应比优先、多级反馈队列调度算法。
(3)实时调度:
讲述实现实时调度的基本条件、分类及几种常用的实时调度算法(可选)
(4)多处理机系统中的调度:
讲述多处理器系统的类型、进程分配方式、进程(线程)调度方式(可选)
(5)死锁。
讲述死锁的概念,产生死锁的原因和必要条件,处理死锁的策略。
(6)预防和避免死锁的方法:
讲述预防死锁、系统安全状态、银行家算法
(7)死锁的检测与解除
第四章存储管理(16学时)
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