計算機科學(xué)導(dǎo)論(第2版)第1章 計算機科學(xué)導(dǎo)論概述

2015/12/15 1 計算機科學(xué)導(dǎo)論 學(xué)習(xí)計算機專業(yè)的第一門基礎(chǔ)課程 2015/12/15 2 第一章 概 述 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 初步了解計算機的產(chǎn)生和發(fā)展階段 掌握計算機的基本概念、分類、特點 了解計算機的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢 了解計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科概述 了解計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識體系 了解計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的教育 2015/12/15 3 計算機是什么？ 2015/12/15 4 計算機成了社會的必需品 計算機是一種相對其能力而言比較便宜的工具 ，同一臺機器能夠做許多種不同的事： 算題 （ 科學(xué)計算 ） 制作圖案 處理文字 記錄事實 控制其他機器 游戲 發(fā)送消息 識別語音 問題：大多數(shù)機器只能做一類事，為什么計算機能夠做許多種不同的事？是不是計算機什么事都能做？ 2015/12/15 5 計算機是一臺快速，笨拙的機器 只有有限的能力。 只能進行基本的數(shù)學(xué)運算與邏輯比較。 必須由程序來指示它做什么事。 計算機是一臺笨拙的機器，具有從事令人難以置信的聰明工作的能力， . 計算機程序員則是一些聰明的人，具有從事令人難以置信的笨拙工作的能力。 簡而言之，計算機與程序員實現(xiàn)了完美的配合。 015/12/15 6 電子數(shù)字計算機 電子數(shù)字計算機 (稱為電子計算機或計算機，也是人們常說的電腦，是二十世紀(jì)最輝煌的成就之一。 計算機給人類帶來了巨大的變化。 計算機的定義： 計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動地、高速地、精確地進行大量數(shù)值計算，并且具有記憶 (存儲 )能力、邏輯判斷能力、可靠性能的數(shù)字化信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。 2015/12/15 7 計算機的產(chǎn)生和發(fā)展階段 計算機的產(chǎn)生和發(fā)展不是一蹴而就的，而是經(jīng)歷了漫長歷史的過程。 在這過程中，科學(xué)家們經(jīng)過艱難的探索，發(fā)明了各種各樣的“計算機”，這些“計算機”順應(yīng)了當(dāng)時歷史的發(fā)展，發(fā)揮了巨大的作用，推動了社會的進步，也推動了計算機技術(shù)的發(fā)展。 2015/12/15 8 計算機產(chǎn)生的史前史 算籌又稱為籌、策、算子等 算籌在中國的起源很早 中國著名科學(xué)家祖沖之 (429500年 )借助算籌作為計算工具計算出圓周率 祖沖之 (429 500年 ) 2015/12/15 9 2. 算盤 算盤也稱珠算，是中國勞動人民創(chuàng)造的一種工具 由古代“算籌”演變而來 素有“中國計算機”之稱 最早見于漢末三國時代徐岳撰寫的 數(shù)術(shù)記遺 南宋時期的數(shù)學(xué)家楊輝發(fā)明了 乘除通變算寶 2015/12/15 10 3. 機械計算機 1623年，德國科學(xué)家契克卡德 (W. 天文學(xué)家開普勒 (作了一臺機械計算機 2015/12/15 11 3. 機械計算機 法國科學(xué)家布萊斯 帕斯卡(16231662年 )是被公認(rèn)為是制造出機械計算機的第一人。 2015/12/15 12 3. 機械計算機 德國著名數(shù)學(xué)家戈特弗里德威廉 萊布尼茨 (1646阿 1716年 )將帕斯卡的“加法器”擴大為乘除運算 1700年左右，萊布尼茨從中國“易圖” (八卦 )里受到啟發(fā)，悟出了二進制數(shù)之真諦。 2015/12/15 13 4. 提花機 西漢年間中國的紡織工匠已能熟練掌握提花機技術(shù) 。 2015/12/15 14 4. 提花機 法國機械師約瑟夫 杰卡德 (大約在1801年完成了“自動提花編織機”的設(shè)計制作，真正成功地改進了提花機。 2015/12/15 15 5. 差分機和分析機 英國劍橋大學(xué)著名科學(xué)家查理斯 巴貝奇 (7921871年 )在 1822年研制出第一臺差分機。 792 1871年 ) 2015/12/15 16 5. 差分機和分析機 阿達 奧古斯塔(8151852年 )是計算機領(lǐng)域著名的女程序員。 815 1852年) 2015/12/15 17 6. 模擬計算機 19世紀(jì)末，赫爾曼 霍列瑞斯(8601929)首先用穿孔卡完成了第一次大規(guī)模數(shù)據(jù)處理。 2015/12/15 18 6. 模擬計算機 托馬斯 沃森( 2015/12/15 19 6. 模擬計算機 布什 (了求解與電路有關(guān)的微分方程，制作了一臺模擬計算裝置助其求解 1873年，美國人鮑德溫 (F. 利用齒數(shù)可變齒輪，設(shè)法制造出一種小型計算機樣機 2015/12/15 20 6. 模擬計算機 英國數(shù)學(xué)家布爾 (18151864年 ) 第一部著作 邏輯的數(shù)學(xué)分析 1854年，已經(jīng)擔(dān)任柯克大學(xué)教授的布爾再次出版 思維規(guī)律的研究 邏輯與概率的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ) 憑借這兩部著作，布爾建立了一門新的數(shù)學(xué)學(xué)科 布爾代數(shù) 2015/12/15 21 6. 模擬計算機 1938年，美國數(shù)學(xué)家香農(nóng) (C. 一次在布爾代數(shù)和繼電器開關(guān)電路之間架起了橋梁，以脈沖方式處理信息的繼電器開關(guān)，從理論到技術(shù)徹底改變了數(shù)字電路的設(shè)計。 1948年，香農(nóng)憑借 通信的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 一書，被譽為“信息論之父”。 1956年，香農(nóng)參與發(fā)起了達特默斯人工智能會議，率先把人工智能運用于計算機下棋方面，還發(fā)明了一個能自動穿越迷宮的電子老鼠，以此驗證了計算機可以通過學(xué)習(xí)提高智能。 2015/12/15 22 6. 模擬計算機 1937年 11月，在 貝爾實驗室工作的斯蒂比茲 (G. 運用繼電器作為計算機的開關(guān)元件。 2015/12/15 23 6. 模擬計算機 1939年，楚澤繼電器組裝了 1941年，楚澤的電磁式計算機 希特勒戰(zhàn)敗后，楚澤輾轉(zhuǎn)流落到瑞士一個荒涼的村莊，一度轉(zhuǎn)向研究計算機軟件理論。 1938年， 28歲的楚澤 (成了一臺可編程數(shù)字計算機 1945年建造了 1949年，他建立了“ 繼續(xù)開發(fā)更先進的機電式程序控制計算機。 2015/12/15 24 Z 3 重建 Z 1 Z 4 老年楚澤（中） 數(shù)字計算機之父 2015/12/15 25 6. 模擬計算機 電磁式計算機叫 ，也叫“自動序列受控計算機”，在計算機發(fā)展史上占據(jù)重要地位，是計算機“史前史”里最后一臺著名的計算機，發(fā)明者是美國哈佛大學(xué)艾肯 (士。 2015/12/15 26 計算機的產(chǎn)生 1. 圖靈 1936年，阿倫 圖靈 (1912 1954年 )在他的一篇具有劃時代意義的論文 論可計算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用 (to ，論述了一種假想的通用計算器，也就是理想計算機，被后人稱為“圖靈機” ( 2015/12/15 27 1. 圖靈 1939年， “圖靈炸彈” (圖靈稱它是“羅賓遜”。 1945年，圖靈領(lǐng)導(dǎo)一批優(yōu)秀的電子工程師，著手制造自動計算引擎 ( 1950年， 稱為世界上最快最強有力的電子計算機。 2015/12/15 28 1. 圖靈 1950年 靈發(fā)表了論文“計算機和智能” ( “圖靈測試” ( 圖靈榮膺“人工智能之父”稱號。 1954年， 42歲的圖靈英年早逝。從 1966年開始，每年由美國計算機學(xué)會(發(fā)“圖靈獎” (世界上最優(yōu)秀的電腦科學(xué)家。 2015/12/15 29 圖靈紀(jì)念館 2015/12/15 30 2. 諾依曼 1946年 2月，美國賓夕法尼亞大學(xué)成功研制出了 是世界上第一臺數(shù)字電子計算機。 莫爾學(xué)院的兩位青年學(xué)者 36歲物理學(xué)家約翰 莫齊利 (他的學(xué)生，24歲的電氣工程師布雷斯帕 ?？颂?向戈德斯坦提交了一份研制電子計算機的設(shè)計方案 “高速電子管計算裝置的使用” 。 2015/12/15 31 2. 諾依曼 1944年夏的一天，在阿貝丁火車站，戈德斯坦邂逅了數(shù)學(xué)家約翰 馮 諾依曼 (9031957年 )，于是戈德斯坦向馮 諾依曼介紹了正在研制電子計算機，馮 諾依曼非常感興趣。幾天之后，馮 諾依曼就專程到莫爾學(xué)院參觀還未完成的 參加了為改進 2015/12/15 32 2. 諾依曼 這臺名為 電子數(shù)字積分計算機的縮寫）的機器，使用 18800個電子管， 1500多個繼電器，耗電 150千瓦，占地 170平方米，重達 30噸，可謂“龐然大物”也。 2015/12/15 33 2. 諾依曼 馮 諾依曼決定重新設(shè)計一臺計算機，命名為“離散變量自動電子計算機” ( 1946年 6月，馮 諾依曼和戈德斯坦、勃克斯回到普林斯頓大學(xué)高級研究院，完成了另一臺 級研究院的英文縮寫 )電子計算機，他們聯(lián)名發(fā)表了計算機史上著名的“ 101頁報告”。 2015/12/15 34 2. 諾依曼 1946年，英國劍橋大學(xué)威爾克斯(授，到賓夕法尼亞大學(xué)參加馮 諾依曼主持的培訓(xùn)班，完全接受了馮 諾依曼存儲程序的設(shè)計思想。 1949年 5月，威爾克斯研制成了一臺由3000只電子管為主要元件的計算機，命名為電子儲存程序計算機 (由此，他獲得了 1967年度“圖靈獎”。 2015/12/15 35 計算機的發(fā)展階段 計算機的出現(xiàn)是二十世紀(jì)最輝煌的成就之一，按照采用的電子器件劃分，計算機大致已經(jīng)歷了四個階段： 1. 第一代計算機 (1946年 1957年 ) 其主要特征是邏輯器件使用電子管，用穿孔卡片機作為數(shù)據(jù)和指令的輸入設(shè)備，用磁鼓或磁帶作為外存儲器，使用機器語言編程。 第一代計算機體積大、運算速度低、存儲容量小、可靠性低。幾乎沒有什么軟件配置，主要用于科學(xué)計算。 其代表機型有： 型機 )、 型機 )等。 2015/12/15 36 2015/12/15 37 2. 第二代計算機 (1958年 1964年 ) 其主要特征是使用晶體管代替了電子管，內(nèi)存儲器采用了磁芯體，引入了變址寄存器和浮點運算硬件，利用 I/ 在軟件方面配置了子程序庫和批處理管理程序，并且推出了 低了程序設(shè)計的復(fù)雜性。 其代表機型有： 2015/12/15 38 2015/12/15 39 3. 第三代計算機 (1965年 1972年 ) 其主要特征是用半導(dǎo)體、小規(guī)模集成電路(為元器件代替晶體管等分立元件，用半導(dǎo)體存儲器代替磁芯存儲器，使用微程序設(shè)計技術(shù)簡化處理機的結(jié)構(gòu)，這使得計算機的體積和耗電量顯著減小，而計算速度和存儲存量卻有較大提高，可靠性也大大加強。 在軟件方面則廣泛地引入多道程序、并行處理、虛擬存儲系統(tǒng)和功能完備的操作系統(tǒng)，同時還提供了大量的面向用戶的應(yīng)用程序。計算機開始定向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化，此時，計算機的應(yīng)用進入到許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。 其代表機器有： 士通 2015/12/15 40 2015/12/15 41 4. 第四代計算機 (1972年 ) 其主要特征是使用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，大規(guī)模、超大規(guī)模塊集成電路的出現(xiàn)，使計算機沿著兩個方向飛速向前發(fā)展。 一方面，利用大規(guī)模集成電路制造多種邏輯芯片，組裝出大型、巨型計算機。 另一方面，利用大規(guī)模集成電路技術(shù)，將運算器、控制器等部件集成在一個很小的集成電路芯片上，從而出現(xiàn)了微處理器。 完善的系統(tǒng)軟件、豐富的系統(tǒng)開發(fā)工具和商品化的應(yīng)用程序的大量涌現(xiàn)，以及通信技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，使得計算機進入了一個大發(fā)展的階段。 2015/12/15 42 2015/12/15 43 現(xiàn)在很多國家正在研制新一代的計算機，新 代計算機將是微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、電子仿生技術(shù)等多學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物。它能進行知識處理、自動編程、測試和排錯，以及用自然語言、圖形、聲音和各種文字進行輸入和輸出。新 代計算機的研究目標(biāo)是試圖打破計算機現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)，使得計算機能夠具有像人那樣的思維、推理和判斷能力。 已經(jīng)實現(xiàn)的非傳統(tǒng)計算技術(shù)有：超導(dǎo)計算、量子計算、生物計算、光計算等。未來的計算機可能是超導(dǎo)計算機、量子計算機、生物計算機、光計算機或納米計算機、 2015/12/15 44 計算機系統(tǒng) 計算機系統(tǒng)是一種能夠按照事先存儲的程序，自動、高速地對數(shù)據(jù)進行輸入、處理、輸出和存儲的系統(tǒng)，由計算機硬件系統(tǒng)和計算機軟件系統(tǒng)兩大部分組成。 計算機硬件系統(tǒng)由一系列電子元器件按照一定邏輯關(guān)系連接而成，是計算機系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 計算機軟件系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)以及各種軟件工具和應(yīng)用軟件等軟件程序組成，計算機軟件指揮和控制計算機硬件系統(tǒng)按照預(yù)定的程序運行和工作，從而達到預(yù)定目標(biāo)。 2015/12/15 45 計算機的硬件系統(tǒng) 計算機的基本工作原理是存儲程序和程序控制，該原理最初是由馮 諾依曼于 1946年提出來的，故稱為馮 諾依曼原理。 按照馮 諾依曼原理構(gòu)造的計算機又稱馮 諾依曼計算機，其體系結(jié)構(gòu)稱為馮 諾依曼結(jié)構(gòu)。 2015/12/15 46 馮 諾依曼思想： (1)由二進制替代十進制。 (2)采用存儲程序的思想。 (3)把計算機從邏輯上劃分為 5大部分，即運算器、控制器、存儲器、輸入 /輸出設(shè)備。 2015/12/15 47 馮 諾依曼計算機的基本特點 (1)采用存儲程序方式。 (2)存儲器是按地址訪問的線性編址的惟一結(jié)構(gòu)。 (3)指令由操作碼和地址碼組成。 (4)通過執(zhí)行指令直接發(fā)出控制信號控制計算機的操作。 (5)機器以運算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲器間的數(shù)據(jù)傳送都經(jīng)過運算器。 (6)數(shù)據(jù)以二進制表示。 2015/12/15 48 計算機的五大部件 C 運算器 控制器 運行結(jié)果 程序、數(shù)據(jù) 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 內(nèi)存儲器 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 指令 注： 數(shù)據(jù)信號 控制信號 2015/12/15 49 1. 運算器 運算器又稱算術(shù)邏輯單元 (是計算機對數(shù)據(jù)進行加工處理的部件，它的主要功能是對二進制數(shù)碼進行加、減、乘、除等算術(shù)運算和與、或、非等基本邏輯運算，實現(xiàn)邏輯判斷。 運算器是在控制器的控制之下實現(xiàn)其功能的，運算結(jié)果由控制器發(fā)出的指令送到內(nèi)存儲器中。 2015/12/15 50 2. 控制器 控制器主要由指令寄存器、譯碼器、程序計數(shù)器和操作控制器等組成，控制器是用來控制計算機各部件協(xié)調(diào)工作，并使整個處理過程有條不紊地進行。 基本功能就是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令，即控制器按程序計數(shù)器指出的指令地址從內(nèi)存中取出該指令進行譯碼，然后根據(jù)該指令功能向有關(guān)部件發(fā)出控制命令，執(zhí)行該指令。另外，控制器在工作過程中，還要接受各部件反饋回來的信息。 通常把運算器、控制器做在一個大規(guī)模集成電路塊上稱為中央處理器，又稱 2015/12/15 51 3. 存儲器 存儲器是計算機的記憶裝置，用于存放原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)、最終結(jié)果和處理程序。 向存儲器里存入信息也稱為“寫入”，寫入新的內(nèi)容則覆蓋了原來的舊內(nèi)容。從存儲器里取出信息，也稱為“讀出”，信息讀出后并不破壞原來存儲的內(nèi)容，因此信息可以重復(fù)取出，多次利用。存儲器可分為兩種：內(nèi)存儲器與外存儲器。 通常把內(nèi)存儲器、運算器和控制器合稱為計算機主機，也可以說主機是由 主機以外的裝置稱為外部設(shè)備，外部設(shè)備包括輸入 /輸出設(shè)備，外存儲器等。 2015/12/15 52 輸出設(shè)備 輸入 /輸出設(shè)備簡稱 I/O(備。用戶通過輸入設(shè)備將程序和數(shù)據(jù)輸入計算機，輸出設(shè)備將計算機處理的結(jié)果 (如數(shù)字、字母、符號和圖形 )顯示或打印出來。 常用的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀、數(shù)字化儀等； 常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機、繪圖儀等。 2015/12/15 53 計算機的軟件系統(tǒng) 軟件是指用來指揮計算機運行的各種程序的總和以及開發(fā)、使用和維護這些程序所需的技術(shù)文檔。 計算機軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 沒有配備任何軟件的硬件計算機稱為裸機，裸機向外部世界提供的界面只是機器指令。用戶及其他程序都通過系統(tǒng)軟件來使用計算機。 2015/12/15 54 1系統(tǒng)軟件 計算機系統(tǒng)軟件由操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、以及各種軟件工具等各種軟件程序組成，指揮、控制計算機硬件系統(tǒng)按照預(yù)定的程序運行、工作，從而達到預(yù)定的目標(biāo)。簡單地說，系統(tǒng)軟件的功能主要是簡化計算機操作，擴展計算機處理能力和提高計算機的效益。 2015/12/15 55 2應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是用戶利用計算機軟、硬件資源為解決各類應(yīng)用問題而編寫的軟件，包括用戶程序及其說明性文件資料。隨著計算機應(yīng)用的推廣與普及，應(yīng)用軟件將會逐步地標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，并逐步地按功能組合成各種軟件包以方便用戶的使用。應(yīng)用軟件的存在與否并不影響整個計算機系統(tǒng)的運作，但它必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能工作。 2015/12/15 56 計算機的特點 1運算速度快、精度高 2具有邏輯判斷和記憶能力 3高度的自動化和靈活性 2015/12/15 57 計算機系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 1字長 2時鐘周期和主頻 3運算速度 4內(nèi)存容量 5數(shù)據(jù)輸入輸出最高速率 2015/12/15 58 計算機的分類 根據(jù)計算機工作原理和運算方式的不同，以及計算機中信息表示形式和處理方式的不同，計算機可分為數(shù)字式電子計算機(模擬式電子計算機(數(shù)字模擬混合計算機 ( 按計算機的用途可分為通用計算機(專用計算機 (兩大類。 2015/12/15 59 根據(jù)計算機的總體規(guī)模 (按照計算機的字長、運算速度、存儲量大小、功能強弱、配套設(shè)備多少、軟件系統(tǒng)的豐富程度 )對計算機分類，可分為巨型機 (大 /中型計算機 (小型計算機 (微型計算機 (網(wǎng)絡(luò)計算機(大類。 常見的微型機還可以分為臺式機、便攜機、筆記本電腦、掌上型電腦等多種類型。 2015/12/15 60 計算機的基本運作方式 計算機的基本運作方式可概括為“ 處理(輸出 (存儲(它反映了計算機進行數(shù)據(jù)處理的基本步驟。 1輸入 2處理 3輸出 4存儲 2015/12/15 61 計算機的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢 計算機的應(yīng)用領(lǐng)域 1科學(xué)研究和科學(xué)計算 2信息傳輸和信息處理 3生產(chǎn)過程的自動化控制和管理自動化 4計算機輔助設(shè)計 /輔助制造 /輔助教學(xué) 5娛樂 2015/12/15 62 計算機的發(fā)展趨勢 1. 微型化（ 2. 巨型化（ 3. 網(wǎng)絡(luò)化（ 4. 智能化 5. 新型計算機 2015/12/15 63 擁有最強的并行計算能力 ， 主要用于科學(xué)計算 。 在氣象 、 軍事 、 能源等領(lǐng)域承擔(dān)大規(guī)模 、 高速度的計算任務(wù) 。 趨勢是用許多臺計算機構(gòu)成一臺超級計算機 。 巨型計算機 83年銀河 次機 92年銀河 0億次機 97年銀河 億次機 2015/12/15 64 大中型計算機 具有比小型機更強的數(shù)據(jù)處理能力 。 價格比小型機高 。 在銀行等最早使用計算機的行業(yè)中廣泛使用 。 中科院計算技術(shù)研究所國家智能機中心研制的每秒200億次的曙光 2000型超級服務(wù)器 2015/12/15 65 小型計算機 具有比微機更強的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)存儲能力 。 多個用戶可以同時使用 （ 多用戶 ，。 目前主要用作服務(wù)器 。 2015/12/15 66 微型計算機 （ 微機， 臺式計算機 （ 是通用計算機 。 通常是由一個用戶來使用 （ 單用戶 ， 。 配有文字 、 聲音 、 圖像等輸入輸出設(shè)備 。 可通過網(wǎng)絡(luò)與其他計算機相連 。 高檔臺式機可充當(dāng)服務(wù)器 。 2015/12/15 67 微型計算機 （ 微機， 膝上型電腦 （ （ 功能與臺式機類似 。 一體化結(jié)構(gòu) 。 耗電更少 ， 并配有電池 ， 可在沒有交流電源的場合使用 。 可裝在文件包中 。 2015/12/15 68 微型計算機 （ 微機， 掌上型電腦 （ 、個人數(shù)字助理 （ 向用戶提供專門的功能 。 靠電池供電 。 可裝在衣袋中 。 有些已具有無線通信能力 。 是嵌入式計算機的一類 。 2015/12/15 69 工作站 （ 以聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)志 。 計算能力比臺式機更強 ， 特別是在圖形處理方面 。 價格比臺式機高得多 。 隨著臺式機能力的不斷提高 ，有可能被臺式機所替代 。 2015/12/15 70 服務(wù)器 （ 一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多個用戶提供服務(wù)的共享設(shè)備。 可分為文件服務(wù)器、通信服務(wù)器、打印服務(wù)器等。 z 系列 務(wù)器 2015/12/15 71 網(wǎng)絡(luò)計算機 （ 一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用的終端設(shè)備，其特點是內(nèi)容量大、 顯示器的性能高、通信功能強，但本機中不一定配置外 存，所需要的程序和數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器中。 網(wǎng)絡(luò)計算機 2015/12/15 72 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科概述 計算學(xué)科的定義 計算學(xué)科是對描述和變換信息的算法過程，包括對理論分析、設(shè)計、效率、實現(xiàn)和應(yīng)用等進行的系統(tǒng)研究。它來源于對算法理論、數(shù)理邏輯、計算模型、自動計算機器的研究，并與存儲式電子計算機的發(fā)明一起形成于 20世紀(jì) 40年代初期。 計算學(xué)科的研究包括了從算法與可計算性的研究到根據(jù)可計算硬件和軟件的實際實現(xiàn)問題的研究。這樣，計算學(xué)科不但包括從總體上對算法和信息處理過程進行研究的內(nèi)容，也包括滿足給定規(guī)格要求的有效而可靠的軟硬件設(shè)計 它包括所有科目的理論研究實驗方法和工程設(shè)計。 2015/12/15 73 計算學(xué)科的本質(zhì) 計算學(xué)科的根本問題是“什么能被有效地自動進行？”。 計算學(xué)科的根本問題討論的是能行性的有關(guān)內(nèi)容，而凡是與能行性有關(guān)的討論都是處理離散對象的。因為非離散對象 (連續(xù)對象 )是很難進行能行處理的，因此能行性這個計算學(xué)科的根本問題決定了計算機本身的結(jié)構(gòu)和它處理的對象都是離散型的，許多連續(xù)型的問題也必須在轉(zhuǎn)化為離散型問題以后，才能被計算機處理。例如計算定積分就是把它變成離散量，再用分段求和的方法來處理的。 2015/12/15 74 美國計算機協(xié)會 (美國電氣和電子工程學(xué)會計算機分會(布了“計算學(xué)科 2001教程 (001： ，中國計算機學(xué)會和阿全國高等學(xué)校計算機教育研究會在學(xué)習(xí)和研究了 布了 中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程 2002 (002：提取了計算學(xué)科中具有方法論性質(zhì)的 12個核心概念， 即綁定 (大問題的復(fù)雜性 (概念和形式模型 (一致性 (完備性 (效率 (演化 (抽象層次 (按空間排序(按時間排序 (重用(安全性 (折衷 (結(jié)論( 2015/12/15 75 計算學(xué)科的三個過程 計算學(xué)科的實質(zhì)是學(xué)科方法論的思想，其關(guān)鍵問題是抽象、理論和設(shè)計三個過程相互作用的問題。 1理論 2抽象 3設(shè)計 2015/12/15 76 計算學(xué)科新的應(yīng)用領(lǐng)域及未來的發(fā)展 1 2多媒體技術(shù)帶來的新的應(yīng)用領(lǐng)域 3嵌入式系統(tǒng) 4人工智能 2015/12/15 77 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識體系 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的形成與發(fā)展 計算機科學(xué)是從電子學(xué)、科學(xué)、數(shù)理邏輯和計算數(shù)學(xué)的交界處發(fā)展起來的。 要求有公共內(nèi)核，該內(nèi)核定義成一系列知識單元，可用這些知識單元組合課程。 2015/12/15 78 4個知識體，提煉出了更精簡的核心知識單元。 為了適應(yīng)目前技術(shù)和應(yīng)用的需要， 算機工程、軟件工程、信息系統(tǒng)等四個方向，并準(zhǔn)備分別制訂各自的教學(xué)計劃綱要。 2015/12/15 79 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科定義 計算機科學(xué)與技術(shù)借鑒數(shù)學(xué)的公理化思想來全面闡述了計算學(xué)科的科學(xué)問題，抽象、理論和設(shè)計三個學(xué)科形態(tài)，計算學(xué)科的核心概念、科學(xué)方法等，闡明了計算學(xué)科各主領(lǐng)域發(fā)展的基本規(guī)律及各領(lǐng)域的內(nèi)在聯(lián)系，構(gòu)建了一個系統(tǒng)化、邏輯化的認(rèn)知模型，讓人們清晰透徹地了解了學(xué)科脈絡(luò)，從整體上把握學(xué)科的學(xué)習(xí)研究方法。 計算機科學(xué)方法論有助于人們正確理解計算學(xué)科中所蘊涵的科學(xué)思維方法，總結(jié)和提升計算學(xué)科所積累的各種方法和經(jīng)驗，樹立正確的思想原則，把握正確的研究方向。 2015/12/15 80 計算機科學(xué)技術(shù)是研究計算機的設(shè)計與制造和利用計算機進行信息獲取、表示、存儲、處理、控制等的理論、原則、方法和技術(shù)的學(xué)科，包括科學(xué)與技術(shù)兩方面。 科學(xué)側(cè)重于研究現(xiàn)象、揭示規(guī)律。 技術(shù)則側(cè)重于研制計算機和研究使用計算機進行信息處理的方法與技術(shù)手段。 2015/12/15 81 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的根本問題及研究范疇 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的根本問題是什么能被有效地自動化。 計算機科學(xué)技術(shù)的研究范疇包括計算機理論、硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用等，按照研究的內(nèi)容，也可以劃分為基礎(chǔ)理論、專業(yè)基礎(chǔ)和應(yīng)用三個層面。 2015/12/15 82 計算機理論的研究包括離散數(shù)學(xué)、算法分析理論、形式語言與自動機理論、程序設(shè)計語言理論、程序設(shè)計方法學(xué)； 計算機硬件的研究包括元器件與存儲介質(zhì)、微電子技術(shù)、計算機組成原理、微型計算機技術(shù)、計算機體系結(jié)構(gòu)； 計算機軟件的研究包括程序設(shè)計語言的設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、程序設(shè)計語言翻譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、算法設(shè)計與分析、軟件工程學(xué)、可視化技術(shù)； 計算機網(wǎng)絡(luò)的研究包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全； 計算機應(yīng)用的研究及人 機工程包括計算機應(yīng)用的研究、軟件開發(fā)工具、完善既有的應(yīng)用系統(tǒng)、開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域、人機工程、研究人與計算機的交互和協(xié)同技術(shù)。 2015/