計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)知識(shí)_第1頁(yè)
計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)知識(shí)_第2頁(yè)
計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)知識(shí)_第3頁(yè)
計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)知識(shí)_第4頁(yè)
計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)知識(shí)_第5頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)知識(shí)體系一、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科含義 研究計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息獲取、表示、存儲(chǔ)、處理、控制等的理論、原則、方法和技術(shù)的學(xué)科。計(jì)算機(jī)本身的研究利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理的研究包含計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù) 一、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科含義 計(jì)算機(jī)科學(xué) 側(cè)重于研究現(xiàn)象、揭示規(guī)律 計(jì)算機(jī)技術(shù) 側(cè)重于研制計(jì)算機(jī)和研究使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理的方法與技術(shù)手段。 科學(xué)是技術(shù)的依據(jù),技術(shù)是科學(xué)的體現(xiàn)二者高度融合是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的突出特點(diǎn) 一、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科含義 工程性 應(yīng)用是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力、源泉和歸宿 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)又不斷為應(yīng)用提供日益先進(jìn)的方法、設(shè)備與環(huán)境。 一

2、、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科含義計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用ExplorerImplementorIntegrator二、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)科基本內(nèi)容1、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論2、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)3、計(jì)算機(jī)軟件4、計(jì)算機(jī)硬件5、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)6、人工智能二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論研究計(jì)算本質(zhì)與信息處理的基本理論包括數(shù)值計(jì)算、離散數(shù)學(xué)、計(jì)算理論和程序理論等二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論數(shù)值計(jì)算討論用于模擬物理過程或社會(huì)過程的各種算法的開發(fā)、分析和使用。主要知識(shí)點(diǎn):數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法(偽隨機(jī)數(shù)、蒙特卡羅法、回歸分析法、排隊(duì)論、參數(shù)估計(jì)、假設(shè)檢驗(yàn)) 二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論數(shù)值計(jì)算主要知識(shí)點(diǎn):數(shù)值逼近及數(shù)值計(jì)算誤差分析 矩陣計(jì)算與求解 最小

3、二乘法 最優(yōu)化方法 有限元方法 二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論數(shù)值計(jì)算主要知識(shí)點(diǎn):傅立葉變換及快速傅立葉變換 微分方程數(shù)值解法 數(shù)學(xué)建模與模擬 運(yùn)籌學(xué) 二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論離散數(shù)學(xué)泛指數(shù)學(xué)中討論離散對(duì)象的分支,通常涉及整數(shù)系,而計(jì)算機(jī)是基于0、1的,因此離散數(shù)學(xué)是重要的計(jì)算機(jī)科學(xué)理論基礎(chǔ)。 二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論離散數(shù)學(xué)主要知識(shí)點(diǎn)集合論 圖論組合學(xué)(討論計(jì)算某類對(duì)象個(gè)數(shù)的學(xué)科,可歸結(jié)為存在性問題、枚舉性問題或選擇性問題) 數(shù)理邏輯(研究形式體系) 二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論離散數(shù)學(xué)主要知識(shí)點(diǎn)抽象代數(shù)(討論離散對(duì)象結(jié)構(gòu),包括群、環(huán)、域、格、完全偏序等概念) 離散概率論 證明技巧(形式證明、反證法、數(shù)學(xué)歸納法與遞歸、能行可

4、構(gòu)造) 二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論計(jì)算理論主要知識(shí)點(diǎn)算法與算法設(shè)計(jì)分析 圖與樹相關(guān)算法、查找排序算法、散列算法等 一般算法策略(窮舉、貪心、分治、回溯、分支界限法、試探法) 簡(jiǎn)單分布式算法 計(jì)算復(fù)雜性理論 二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論計(jì)算理論主要知識(shí)點(diǎn)可計(jì)算性理論 可計(jì)算函數(shù) 遞歸函數(shù) 易解問題和難解問題 可判定問題自動(dòng)機(jī)理論 形式語言理論 自動(dòng)機(jī)理論P(yáng)etri網(wǎng)理論 二、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論程序理論研究程序的語義性質(zhì)和程序的設(shè)計(jì)與開發(fā)的理論,程序語義理論 用數(shù)學(xué)方法研究程序語言的含義的理論,包括操作語義、公理語義、指稱語義以及代數(shù)語義等數(shù)據(jù)類型理論程序邏輯理論程序驗(yàn)證理論并發(fā)程序設(shè)計(jì)理論和混合程序設(shè)計(jì)理論三、計(jì)算機(jī)

5、組織與體系結(jié)構(gòu)KernelOS KernelOS ShellDBMSApplication ProgramsA Compiler三、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu) 著重研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理或硬件結(jié)構(gòu)、各組成部分的屬性以及各組成部分的相互聯(lián)系,可分為系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 著重從系統(tǒng)軟件開發(fā)人員的角度看計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能行為和概念結(jié)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu) 從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格和性能特征出發(fā),考慮該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn),包括中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器等部件的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)。 三、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu) 通常,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)專指系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),而將實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)稱為計(jì)算機(jī)組織 主要知識(shí)點(diǎn):計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

6、計(jì)算機(jī)組織計(jì)算機(jī)類型 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)RAS技術(shù)(可靠性(Reliability)可用 性 ( A v a i l a b i l i t y ) 和 可 維 護(hù) 性(Serviceability)) 計(jì)算機(jī)性能評(píng)價(jià) 三、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算機(jī)組織機(jī)組織 包括數(shù)據(jù)表示、算術(shù)邏輯運(yùn)算、指令系統(tǒng)、中央處理器(包括運(yùn)算器、控制器、數(shù)據(jù)通路等)、存儲(chǔ)器組織和輸入輸出技術(shù)(總線、I/O通道、接口和通信)。 三、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)機(jī)體系結(jié)構(gòu) 主要知識(shí)點(diǎn):處理機(jī)體系結(jié)構(gòu) 各種類型的處理機(jī)結(jié)構(gòu)(CISC、RISC、流水線、指令級(jí)并行處理、協(xié)處理器) 存儲(chǔ)系統(tǒng) 具有層次結(jié)構(gòu):寄存器

7、、高速緩存存儲(chǔ)器(Cache)、主存儲(chǔ)器、虛擬存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器 三、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)機(jī)體系結(jié)構(gòu) 主要知識(shí)點(diǎn):并行處理系統(tǒng) 將多個(gè)處理機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接起來,實(shí)現(xiàn)并行處理,可有SIMD和MIMD兩種體系結(jié)構(gòu) 分布式處理系統(tǒng) 將不同地點(diǎn)或不同功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)用通信網(wǎng)絡(luò)連接起來,協(xié)同完成信息處理任務(wù),包括C/S計(jì)算、分布式異構(gòu)型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作(CSCW)等 三、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)機(jī)體系結(jié)構(gòu) 主要知識(shí)點(diǎn):開放系統(tǒng)系統(tǒng)兼容性 三、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)機(jī)網(wǎng)絡(luò) 是計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信和資源

8、共享。主要知識(shí)點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu))網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、廣域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、TCP/IP協(xié)議、MAP/TOP協(xié)議、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議(PPP)、協(xié)議工程)、網(wǎng)絡(luò)管理三、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)機(jī)網(wǎng)絡(luò) 主要知識(shí)點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,特別是Internet的應(yīng)用三、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算機(jī)機(jī)RAS技術(shù)技術(shù) 主要知識(shí)點(diǎn):容錯(cuò)計(jì)算 計(jì)算機(jī)病毒 故障診斷、測(cè)試碼生成故障模擬、可測(cè)試性設(shè)計(jì) 四、計(jì)算機(jī)軟件 一般指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的程序及其文檔,也可指在研究、開發(fā)、維護(hù)以及使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中程序及其文檔時(shí)所設(shè)計(jì)的理論、方法、技術(shù)所構(gòu)成的學(xué)科。 其作用包括:用作計(jì)算機(jī)用

9、戶與硬件之間的接口界面在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起指揮管理作用是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)四、計(jì)算機(jī)軟件 一般說來,軟件可分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件以及應(yīng)用三類。系統(tǒng)軟件 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最靠近硬件層次的軟件,如操作系統(tǒng)、編譯程序等均為系統(tǒng)軟件。它和具體的應(yīng)用領(lǐng)域無關(guān),解任何領(lǐng)域的問題一般均要用到系統(tǒng)軟件。支撐軟件 支撐其它軟件的開發(fā)與維護(hù)的軟件,如軟件開發(fā)環(huán)境即為支撐軟件。應(yīng)用軟件 特定應(yīng)用領(lǐng)域的專用軟件。 四、計(jì)算機(jī)軟件主要知識(shí)點(diǎn)包括:軟件語言 用以書寫軟件的語言,包括書寫軟件需求定義的需求級(jí)語言、書寫軟件功能規(guī)約(functional specification)的功能級(jí)語言、書寫軟件設(shè)計(jì)規(guī)約(design

10、specification)的設(shè)計(jì)級(jí)語言、書寫實(shí)現(xiàn)算法的實(shí)現(xiàn)級(jí)語言以及書寫軟件文檔的文檔語言。 四、計(jì)算機(jī)軟件主要知識(shí)點(diǎn)包括:軟件方法學(xué) 自頂向下方法(結(jié)構(gòu)化方法、面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方法、結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法) 自底向上方法 面向?qū)ο蠓椒?模塊化方法 形式方法(形式規(guī)約、基于類型理論的方法) 軟件自動(dòng)化方法(程序轉(zhuǎn)換方法、演繹綜合方法、歸納綜合方法、過程實(shí)現(xiàn)方法) 程序設(shè)計(jì)方法學(xué)四、計(jì)算機(jī)軟件主要知識(shí)點(diǎn)包括:軟件工程 應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)與數(shù)學(xué)原理制作軟件的工程 軟件生命周期、軟件開發(fā)模型、軟件結(jié)構(gòu)、軟件開發(fā)方法(軟件復(fù)用)、軟件過程(軟件過程評(píng)價(jià)模型、軟件過程度量)、軟件需求與規(guī)約、軟件確認(rèn)(測(cè)試)、軟

11、件工具、軟件工程環(huán)境、軟件開發(fā)環(huán)境、計(jì)算機(jī)輔助軟件工程、軟件質(zhì)量保證、軟件演化、軟件項(xiàng)目管理、基于構(gòu)件的計(jì)算、軟件可靠性軟件系統(tǒng) 四、計(jì)算機(jī)軟件主要知識(shí)點(diǎn)包括:軟件系統(tǒng) 操作系統(tǒng) 語言處理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 分布式軟件系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng) 人-機(jī)交互軟件系統(tǒng)四、計(jì)算機(jī)軟件主要知識(shí)點(diǎn)包括:軟件系統(tǒng) 操作系統(tǒng):進(jìn)程與內(nèi)存管理 語言處理系統(tǒng):解釋程序、匯編程序、編譯程序、編輯程序、裝配程序等 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng):數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng) 分布式軟件系統(tǒng):分布式操作系統(tǒng)、分布式程序設(shè)計(jì)語言及其編譯程序、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、分布式算法及其軟件包、分布式開發(fā)工具包、并發(fā)控制(concurrency control)與分片

12、(fragmentation)機(jī)制等。 四、計(jì)算機(jī)軟件主要知識(shí)點(diǎn)包括:軟件系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng):在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,用于支持?jǐn)?shù)據(jù)通信和各種網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的軟件系統(tǒng),主要包括通信軟件、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)管理系統(tǒng)以及用于特殊網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的軟件等。 四、計(jì)算機(jī)軟件主要知識(shí)點(diǎn)包括:軟件系統(tǒng) 人-機(jī)交互軟件系統(tǒng):人-機(jī)接口軟件、命令語言及其處理系統(tǒng)、用戶接口管理系統(tǒng)、多媒體軟件、超文本軟件等 五、計(jì)算機(jī)硬件 構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有物質(zhì)元器件、部件、設(shè)備以及相應(yīng)的工作原理與設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)等技術(shù)的總稱 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的部件和設(shè)備 包括控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備、電源等元器件 包括集成電路、印制電

13、路板及其它磁性元件、電子元件等。 六、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)著重研究計(jì)算機(jī)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域所涉及的原理、方法與技術(shù)。 主要包括:中文信息處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、多媒體計(jì)算技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制、信息系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)仿真等 七、人工智能 著重研究、解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律。其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論,進(jìn)而設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計(jì)算系統(tǒng) 主要包括:基礎(chǔ)問題、系統(tǒng)問題和應(yīng)用問題?;A(chǔ)問題 認(rèn)知基礎(chǔ)與技術(shù)基礎(chǔ)。認(rèn)知基礎(chǔ)涉及常識(shí)知識(shí)、學(xué)習(xí)、聯(lián)想及問題求解等。七、人工智能 主要包括:基礎(chǔ)問題、系統(tǒng)問題和應(yīng)用問題。技術(shù)問題 涉及表示、推理及搜索等

14、。系統(tǒng)問題 涉及知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)及分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等。應(yīng)用問題涉及自然語言處理、軟件自動(dòng)化、智能機(jī)器人以及各類專家系統(tǒng)等。 八、重要的基本概念重要的基本概念抽象抽象(Abstract) 在處理復(fù)雜事務(wù)、構(gòu)造系統(tǒng)、隱藏細(xì)節(jié)和獲取重復(fù)模式時(shí)均使用“抽象”。自頂向下、逐步求精就是運(yùn)用了“抽象”思想。通過具有不同層次的細(xì)節(jié)和指標(biāo)的抽象,能夠表達(dá)一個(gè)實(shí)體和系統(tǒng)。八、重要的基本概念重要的基本概念綁定綁定(Binding) 把一個(gè)抽象的概念與具體特性相聯(lián)系,使該抽象的概念具體化,如,對(duì)象的實(shí)例化。通過“綁定”能將具體問題的合理抽象描述與抽象描述對(duì)具體問題的恰當(dāng)表示關(guān)聯(lián)。 八、重要的基本概念重要的基本概念概念和形

15、式模型概念和形式模型(Concept and Formal Model) 對(duì)一個(gè)想法和問題進(jìn)行形式化、特征化、可視化,是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)問題求解的最典型、最有效的途徑。 八、重要的基本概念重要的基本概念效率效率(Efficiency) 關(guān)于諸如空間、時(shí)間、人力、財(cái)力等資源消耗的度量,要求人們?cè)谠O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí),對(duì)相應(yīng)的因素要給予關(guān)注。 八、重要的基本概念重要的基本概念復(fù)用復(fù)用(Reuse) 在新的情況或環(huán)境下,特定的技術(shù)概念和系統(tǒng)成分可被再次使用。 八、重要的基本概念重要的基本概念折衷折衷(Trade-off) 選擇一種設(shè)計(jì)來代替另一種設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、文化及其他方面的影響。折衷經(jīng)常存在,如,算法研究中時(shí)間和空間的折衷,對(duì)于矛盾的設(shè)計(jì)目標(biāo)的折衷,硬件設(shè)計(jì)的折衷,在各種制約條件下優(yōu)化計(jì)算能力所蘊(yùn)含的折衷,安全性與效率的折衷。 九、重要的方法論重要的方法論 面向?qū)ο蠓椒嫦驅(qū)ο蠓椒ńY(jié)構(gòu)化方法結(jié)構(gòu)化方法形式化方法形式化方法構(gòu)造性方法構(gòu)造性方法系統(tǒng)論方法系統(tǒng)論方法 三、課程專題1、計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)體系:翟玉慶2、計(jì)算機(jī)專業(yè)課程方案:翟玉慶3、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論:鄧建明4、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu):徐宏炳5、軟件方法與技術(shù):瞿裕忠6、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用:羅軍舟7、人工智能及其應(yīng)用:邢漢承8、數(shù)據(jù)庫(kù)

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