計算機科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論課感悟

1、計算機科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論課感悟 在計算機科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論課中,我們主要學(xué)習(xí)了C語言簡潔, 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),操作系統(tǒng)等知識，而且在其中也感受到了計算機科學(xué)與技術(shù)這門課程的魅力。C語言的祖先是BCPL語言。1967年，劍橋大學(xué)的 Martin Richards 對CPL語言進行了簡化，于是產(chǎn)生了BCPL（Basic Combined Programming Language)語言。1970年，美國貝爾實驗室的 Ken Thompson。以BCPL語言為基礎(chǔ)，設(shè)計出很簡單且很接近硬件的B語言（取BCPL的首字母）。并且他用B語言寫了第一個UNIX操作系統(tǒng)。在1972年，美國貝爾實驗室的 D.

2、M.Ritchie 在B語言的基礎(chǔ)上最終設(shè)計出了一種新的語言，他取了BCPL的第二個字母作為這種語言的名字，這就是C語言。C語言是一種高級語言，它把高級語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級語言的實用性結(jié)合起來。C 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作，而這三者是計算機最基本的工作單元。C語言也是一種結(jié)構(gòu)式語言。結(jié)構(gòu)式語言的顯著特點是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護以及調(diào)試。C 語言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。C語言的功能十分齊全，它具有

3、各種各樣的數(shù)據(jù)類型，并引入了指針概念，可使程序效率更高。而且計算功能、邏輯判斷功能也比較強大，可以實現(xiàn)決策目的的游戲。C語言適用范圍非常大。它適合于多種操作系統(tǒng)，如Windows、DOS、UNIX等等；也適用于多種機型。C語言對編寫需要硬件進行操作的場合，明顯優(yōu)于其它高級語言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語言編寫的。計算機的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)組織和網(wǎng)絡(luò)配置三個方面來描述,網(wǎng)絡(luò)組織是從網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)兩方面來描述計算機網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)配置是從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面來描述計算機網(wǎng)絡(luò)的布局,硬件,軟件和和通信線路來描述計算機網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是從功能讓來描述計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。計算機網(wǎng)絡(luò)由多個互連

4、的結(jié)點組成,結(jié)點之間要不斷地交換數(shù)據(jù)和控制信息,要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù),每個結(jié)點就必須遵守一整套合理而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)構(gòu)化管理體系。計算機網(wǎng)絡(luò)就是按照高度結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法采用功能分層原理來實現(xiàn)的,即計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。ISO將整個通信功能劃分為7個層次,分層原則如下:網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點都有相同的層次；不同結(jié)點的同等層具有相同的功能；同一結(jié)點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信；每一層使用下層提供的服務(wù),并向其上層提供服務(wù)；不同結(jié)點的同等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間的通信。第七層:應(yīng)用層,第六層:表示層, 第五層:會話層，第四層：傳輸層，第三層:網(wǎng)絡(luò)層,第二層: 數(shù)據(jù)鏈路層,第一層 物理層。OSI/RM的配置管理主要目

5、標(biāo)就是網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)系統(tǒng)的要求。各層原理和作用：低三層可看作是傳輸控制層,負責(zé)有關(guān)通信子網(wǎng)的工作,解決網(wǎng)絡(luò)中的通信問題;高三層為應(yīng)用控制層,負責(zé)有關(guān)資源子網(wǎng)的工作,解決應(yīng)用進程的通信問題;傳輸層為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口,起到連接傳輸和應(yīng)用的作用。ISO/RM的最高層為應(yīng)用層,面向用戶提供應(yīng)用的服務(wù);最低層為物理層,連接通信媒體實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。層與層之間的聯(lián)系是通過各層之間的接口來進行的,上層通過接口向下層提供服務(wù)請求,而下層通過接口向上層提供服務(wù)。兩個計算機通過網(wǎng)絡(luò)進行通信時,除了物理層之外(說明了只有物理層才有直接連接),其余各對等層之間均不存在直接的通信關(guān)系,而是通過各對等層的協(xié)議來進行通信,如

6、兩個對等的網(wǎng)絡(luò)層使用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議通信。只有兩個物理層之間才通過媒體進行真正的數(shù)據(jù)通信。當(dāng)通信實體通過一個通信子網(wǎng)進行通信時,必然會經(jīng)過一些中間節(jié)點,通信子網(wǎng)中的節(jié)點只涉及到低三層的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機存儲、組織數(shù)據(jù)的方式?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”作為一門獨立的課程在國外是從1968年才開始設(shè)立的。 1968年美國唐歐克努特教授開創(chuàng)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最初體系，他所著的計算機程序設(shè)計技巧第一卷基本算法是第一本較系統(tǒng)地闡述數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)及其操作的著作。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”在計算機科學(xué)中是一門綜合性的專業(yè)基礎(chǔ)課。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是介于數(shù)學(xué)、計算機硬件和計算機軟件三者之間的一門核心課程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這一門課的內(nèi)容不僅是一般程序設(shè)計

7、（特別是非數(shù)值性程序設(shè)計）的基礎(chǔ)，而且是設(shè)計和實現(xiàn)編譯程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其他系統(tǒng)程序的重要基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。通常情況下，精心選擇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以帶來更高的運行或者存儲效率。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)往往同高效的檢索算法和索引技術(shù)有關(guān)。一般認(rèn)為，一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)元素依據(jù)某種邏輯聯(lián)系組織起來的。對數(shù)據(jù)元素間邏輯關(guān)系的描述稱為數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)必須在計算機內(nèi)存儲，數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)形式，是其在計算機內(nèi)的表示；此外討論一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須同時討論在該類數(shù)據(jù)上執(zhí)行的運算才有意義。在許多類型的程序的設(shè)計中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇是一個基本的設(shè)計考慮因素。許多大型

8、系統(tǒng)的構(gòu)造經(jīng)驗表明，系統(tǒng)實現(xiàn)的困難程度和系統(tǒng)構(gòu)造的質(zhì)量都嚴(yán)重的依賴于是否選擇了最優(yōu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。許多時候，確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，算法就容易得到了。有些時候事情也會反過來，我們根據(jù)特定算法來選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與之適應(yīng)。不論哪種情況，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是非常重要的。選擇了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，算法也隨之確定，是數(shù)據(jù)而不是算法是系統(tǒng)構(gòu)造的關(guān)鍵因素。這種洞見導(dǎo)致了許多種軟件設(shè)計方法和程序設(shè)計語言的出現(xiàn)，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言就是其中之一。操作系統(tǒng)（Operating System，簡稱OS）是管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時也是計算機系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。操作系統(tǒng)是控制其他程序運行，管理系統(tǒng)資源并為用戶提供操作界面的系統(tǒng)軟件

9、的集合。操作系統(tǒng)身負諸如管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)等基本事務(wù)。操作系統(tǒng)的型態(tài)非常多樣，不同機器安裝的OS可從簡單到復(fù)雜，可從手機的嵌入式系統(tǒng)到超級電腦的大型操作系統(tǒng)。目前微機上常見的操作系統(tǒng)有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。操作系統(tǒng)主要由四部分組成: 驅(qū)動程序,內(nèi)核，支承庫，外圍。操作系統(tǒng)的主要功能是資源管理，程序控制和人機交互等。計算機系統(tǒng)的資源可分為設(shè)備資源和信息資源兩大類。設(shè)備資源指的是組成計算機的硬件設(shè)備，如中央處理器，主存儲器，磁盤存儲器，打印機，磁帶存儲器，顯示器，鍵盤輸入設(shè)備和鼠標(biāo)等。信息資源指的是存放于計算機內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，如文件，程序庫，知識庫，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件等。操作系統(tǒng)位于底層硬件與用戶之間，是兩者溝通的橋梁。用戶可以通過操作系統(tǒng)的用戶界面，輸入命令。操作系統(tǒng)則對命令進行解釋，驅(qū)動硬件設(shè)備，實現(xiàn)用戶要求。以現(xiàn)代觀點而言，一個標(biāo)準(zhǔn)個人電腦的OS應(yīng)該提供以下的功能：進程管理（Processing management），記憶空間管理（Memory management），文件系統(tǒng)（File system），網(wǎng)絡(luò)通訊（Networkin