计算机科学前沿技术

出版时间：2012-7  出版社：清华大学出版社  作者：王伟 编  页数：478  字数：683000  
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内容概要

　　《计算机科学前沿技术》是一本计算机科学的入门与提高教材，在力求保证学科广度的同时，还兼顾主题的深度，同时特别强调计算机科学的前沿性，既介绍计算机学科相关主题的来龙去脉，也介绍国内外最新、最热门的前沿课题。本教材既涉及传统的诸如计算机网络、操作系统、人工智能这样的计算机传统研究领域，又涉及像云计算、物联网、智慧地球等这样的新兴热门研究领域。重点讲解这些最新计算技术在各个学科中的应用。既让读者对计算机新兴技术有一个宏观的把握，又通过各种案例的分析，指导读者将计算机最新技术应用到各自相关的专业和学科之中。
　　《计算机科学前沿技术》既适合作为高等院校计算机以及相关专业本科生教材或教学参考书，也可以供有意在计算机和信息学科方面发展的非计算机专业读者阅读。

作者简介

　　王伟，博士，中国计算机学会高级会员，现为同济大学计算机科学与技术系教师，CCF
YOCSEF上海学术秘书。曾赴1BM中国研究院和SAP中国研究中心任实习助理研究员。2009年赴德国ErlangenNuernberg大学访问交流，2011年赴芬兰Aalto大学参与师资培训。在IEEE
Transactions系列、《中国科学》和《计算机学报》等国内外高水平学术刊物和会议上发表论文四十余篇，其中SCI检索十余篇。曾获得IBM全球博士生英才奖和IBM中国优秀教师奖教金，并于2012年入围同济大学青年教师讲课大赛决赛。热衷于计算机科学的普及教育与研究型人才的培养，关注于计算思维（Computational
Thinking）与自由文理（Liberal Arts）的教学理念。

书籍目录

序1
序2
序3
前言
关于本书
第1章 概述
1.1 计算机科学面临的问题
1.2 计算机学科概述
1.2.1 计算机学科的特点
1.2.2 基本学科能力
1.2.3 计算机学科的发展和分支学科的划分
1.2.4 计算机科学与其他学科之间的关系
1.3 计算机科学发展的趋势
1.4 小结
推荐阅读
问题与讨论
第一部分 计算机硬件和体系结构
第2章 计算机硬件的发展
2.1 计算机发展的历史回顾
2.1.1 早期计算机：机械式计算工具、机电式计算机
2.1.2 电子管、晶体管和集成电路
2.1.3 电子计算机的诞生
2.1.4 现代计算机发展历程
2.2 我国计算机发展史
2.2.1 第一代电子管计算机研制(1958-1964)
2.2.2 第二代晶体管计算机研制(1965-1972)
2.2.3 第三代中小规模集成电路计算机研制（1973-20世纪80年代初）
2.2.4 第四代超大规模集成电路计算机研制（20世纪80年代中期至今）
2.3 新型计算机的发展
2.3.1 DNA计算机
2.3.2 量子计算机
2.3.3 光计算机
2.3.4 纳米计算机
2.4 CPU和GPU的发展
2.4.1 CPU的发展
2.4.2 多核计算的发展趋势
2.4.3 GPU的发展
2.4.4 CPU和GPU的融合
2.5 小结
推荐阅读
问题与讨论
第3章 高性能计算
3.1 高性能计算概述
3.1.1 什么是高性能计算
3.1.2 发达国家在高性能计算方面的发展
3.1.3 我国高性能计算的发展
3.2 世界各地超级计算中心的发展概况
3.3 高性能计算机的发展
3.3.1 从“走鹃”谈起
3.3.2 千万亿(1015)次系统研发
3.3.3 艾级超级计算机的机遇与挑战
3.4 高性能计算机关键技术与挑战
3.4.1 高性能计算机关键技术
3.4.2 超级计算机系统的挑战
3.4.3 超级计算机发展的技术路线
3.5 小结
推荐阅读
问题与讨论
……
第二部分 计算机系统
第三部分 数据库和数据管理
第四部分 人工智能
第五部分 计算机应用
第六部分 新兴技术
附录
参考文献
后记

章节摘录

版权页：   插图：   NVIDIA公司于2007年正式发布的CUDA（Compute Unified Device Architecture，计算统一设备架构）是第一种不需借助图形学API就可以使用类C语言进行通用计算的开发环境和软件体系。与以往的传统GPGPU开发方式相比，CUDA有十分显著的改进。经过多年的发展，CUDA与支持CUDA的GPU在性能上有显著提高，功能上也在不断完善。 由于在性能、成本和开发时间上较传统的CPU解决方案有显著优势，CUDA的推出在学术界和产业界引起了热烈反响。现在，CUDA已经在金融、石油、天文学、流体力学、信号处理、电磁仿真、模式识别、图像处理、视频压缩等领域获得广泛应用，并取得了丰硕的成果。随着GPU的进一步发展和更多的开发人员参与到GPU通用计算的开发中来，可以预见，GPU将在未来的计算机架构中扮演更加重要的角色，甚至许多以往被认为不可能的应用也会因为GPU的强大处理能力而成为现实。 CUDA发展之路：2007年1.0版，只有研究人员和一些尝鲜者体验；次年升级为2.0版，吸引了科学家和高性能计算领域；2009年3.0版，掀起了应用程序创新的风潮；2011年4.0版诞生，意味着将有更广泛的开发人员加入CUDA阵营。CUDA 4.0作为一个全新版本，功能特性自然增加了不少，主要涉及应用程序移植的简化、多GPU编程的加速、开发工具的增加和改进三个方面。NVIDIA正在将自己定位成一家“超级”计算公司，CUDA 4.0就是这条路上的重要里程碑。 OpenCL全称0pen Computing Language，是第一个面向异构系统通用目的并行编程的开放式、免费标准，也是一个统一的编程环境，便于软件开发人员为高性能计算服务器、桌面计算系统、手持设备编写高效轻便的代码，而且广泛适用于多核心处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、Cell类型架构以及数字信号处理器（DSP）等其他并行处理器，在游戏、娱乐、科研、医疗等各种领域都有广阔的发展前景。 OpenCL是一个为异构平台编写程序的框架，此异构平台可由CPU、GPU或其他类型的处理器组成。OpenCL由用于编写kernels（在OpenCL设备上运行的函数）的语言（基于C）和一组用于定义并控制平台的API组成。OpenCL提供了基于任务分区和数据分区的并行计算机制。 OpenCL最初由Apple公司开发，Apple拥有其商标权，并在与AMD、IBM、Intel和NVIDIA技术团队的合作之下初步完善。随后，Apple将这一草案提交至Khronos Group。2008年6月16日，Khronos的通用计算工作小组成立。5个月后的2008年11月18日，该工作组完成了OpenCL 1.0规范的技术细节。该技术规范在由Khronos成员进行审查之后，于2008年12月8日公开发表。2010年6月14日，OpenCL 1•1发布。

媒体关注与评论

　　该书图文并茂，信息量丰富，对初学者有相当的吸引力。我国许多大学都有计算机科学与技术学院(系)，但真正教“计算机科学”的大学并不多，所以我很希望见到一本好的“计算机科学”通识课教材。 　　——李国杰 中国工程院院士、中国计算机学会名誉理事长 　　　　向读者系统展示了计算机学科中的那些令人激动的前沿技术领域，通过大量引人入胜的图片和深入浅出的实例向读者叙述了计算机如何给人类的生活带来了巨大的变化。书中的很多内容都很好地体现了计算机科学中无处不在的计算思维及其重要作用。 　　——陈国良 中国科学院院士。教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会主任 　　　　从某种意义上来说，该书在一定程度上反映了计算机学科的发展和演变过程，这对从事计算机科学领域的研究人员来说有着非常好的借鉴意义。最重要的是，该书可以很好地吸引更多的优秀学生和研究人员加入到计算机科学与技术这个令人激动的研究领域中来。 　　——蒋昌俊 973首席科学家、同济大学副校长 　　　　《计算机科学前沿技术》一书很好地记录了计算机科学技术发展的新趋势和新动向。能够为企业界的技术主管和研发人员揭示未来计算机科学的发展方向，能够将高校教师和学生带到多个新的科学技术领域，还能够启发立志创业的人士找到时代赐予的机遇。我相信这本书会使许多人受益! 　　——毛新生 IBM中国开发中心首席技术官兼创新工程院院长

编辑推荐

《计算机科学前沿技术》图文并茂，信息量丰富，对初学者有相当的吸引力。我国许多大学都有计算机科学与技术学院(系)，但真正教“计算机科学”的大学并不多，所以我很希望见到一本好的“计算机科学”通识课教材。《计算机科学前沿技术》很好地记录了计算机科学技术发展的新趋势和新动向。能够为企业界的技术主管和研发人员揭示未来计算机科学的发展方向，能够将高校教师和学生带到多个新的科学技术领域，还能够启发立志创业的人士找到时代赐予的机遇。相信这本《计算机科学前沿技术》会使许多人受益！《计算机科学前沿技术》既适合作为高等院校计算机以及相关专业本科生教材或教学参考书，也可以供有意在计算机和信息学科方面发展的非计算机专业读者阅读。

名人推荐

该书图文并茂，信息量丰富，对初学者有相当的吸引力。我国许多大学都有计算机科学与技术学院（系），但真正教“计算机科学”的大学并不多，所以我很希望见到一本好的“计算机科学”通识课教材。 —— 李国杰 中国工程院院士、中国计算机学会名誉理事长 向读者系统展示了计算机学科中的那些令人激动的前沿技术领域，通过大量引人入胜的图片和深入浅出的实例向读者叙述了计算机如何给人类的生活带来了巨大的变化。书中的很多内容都很好地体现了计算机科学中无处不在的计算思维及其重要作用。 —— 陈国良中国科学院院士、教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会主任 从某种意义上来说，该书在一定程度上反映了计算机学科的发展和演变过程，这对从事计算机科学领域的研究人员来说有着非常好的借鉴意义。最重要的是，该书可以很好地吸引更多的优秀学生和研究人员加入到计算机科学与技术这个令人激动的研究领域中来。 —— 蒋昌俊973首席科学家、同济大学副校长 本书一书很好地记录了计算机科学技术发展的新趋势和新动向。能够为企业界的技术主管和研发人员揭示未来计算机科学的发展方向，能够将高校教师和学生带到多个新的科学技术领域，还能够启发立志创业的人士找到时代赐予的机遇。我相信这本书会使许多人受益！ —— 毛新生IBM中国开发中心首席技术官兼创新工程院院长

用户评论 (总计23条)

•   计算机科学前沿技术
•   这是一本介绍计算机科学的书，如果单纯想学技术的童鞋还是不要看了，会很失望的。但如果你想对计算机科学有一个清晰的人这本书是很好的选择！
•   本书介绍了现在计算机技术的相关知识，真的很好！！！
•   在图书中心翻了一下 觉得不错 内容比较前沿
•   待读，希望从中获取一些前沿的知识，对自己的学习方向有帮助
•   体现了计算思维在里面
•   本书内容很丰富，希望从中能了解到更多的知识和技术。
•   这本书整体来说还是很不错的 里面的道理越早懂得越好
•   挺不赖。
•   了解了很多前沿的问题
•   ezimaide
•   不错 ，浅了点
•   真的很好的一本书，讲解很广泛，用来了解计算机前景挺好的
•   书是今年刚出版的，内容全面，系统地介绍了计算机的历史及发展历程，技术方向，最后介绍了世界上研究计算机比较牛的学校。书纸张稍薄，这是在网上买书的普遍现象。总的来说，挺好的。
•   内容很新，紧跟技术变化，结构安排也很翔实，我自己很喜欢。书昨天已经到手了。 ：）
•   通俗易懂，对扩大知识面，了解计算机领域知识有帮助。
•   科普可以，深入免谈。
•   通篇内容都可在各it网站新闻页面里找到。基本没任何技术可言，只有泛泛的商业概念。
•   在计算机书籍中内容质量算比较上层的，作者经验丰富，内容新颖，章节后的推荐阅读和问题讨论模式思路比较好，稍微比较遗憾的是不是彩印版本，还好作者分析的PDF满足了对此类的要求。谢谢。
•   还行吧，但毕竟能成书还是有一点点滞后性
•   很好的一本书，很多精彩的图片，很多不错的细节，对计算机前沿技术做了很好的总结工作，向大家推荐！
•   　　看了差不多一半，还是不错的，比较全面，浅显易懂，虽然不是很深入，但是每个话题都推荐了进阶的参考书。附录很有用，推荐了很多好书和国外的计算机课程。后记有点意思，很有思想性。书籍的图片赞一个，看得出来花了心思的。作为一本教材很不错了，看起来也有趣，计算机领域难得的通识读本。
•   　　 通过内容来看，作者是有丰富的学识累积过程的，组织清晰，覆盖面很广，前沿介绍比较详细，另外还有IBM智慧地球的相关知识，技术介绍很多，适合在校学生学习，很有参考价值；如果能让计算机相关专业的学生在大学里早些详读这本书，相信他们在专业道路上，眼界会更开阔