計算機科學導論第1講-改

第一講概述計算機科學導論2趙曉南工作單位：計算機學院計算機軟件與理論系

西北工業(yè)大學軟件技術研究所Email:zhaoxn@辦公室：計算機學院樓324研究方向:云存儲管理及評測技術業(yè)余愛好:動漫、羽毛球3

授課對象：2012級本科生總學時數：24+24學時理論教學學時數：24學時上機學時數：24學時4《計算機科學導論》教材教材

《計算機科學導論》

機械工業(yè)出版社劉藝等譯參考教材

JuneJ.ParsonsandDanOja,“NewPerspectivesonComputerConcepts”《計算機文化》

機械工業(yè)出版社第13版5課程目標展示計算機科學的全景激發(fā)學習興趣為后續(xù)課程的學習做好必要的知識準備學習要求了解計算機科學的內涵與應用領域、計算機的硬件結構與組成原理、軟件工程、計算機網絡與信息安全、多媒體技術、人工智能等領域的基本知識；初步掌握計算機科學的基本概念和術語、操作系統(tǒng)的功能、數據結構和數據庫的基本概念和相關技術、計算機基本應用技能等。67課程安排講授內容第1講：概論（第1章）

第2講：數據和數的表示（第2、3、4章）第3講：計算機硬件（第5章）第4講：計算機操作系統(tǒng)（第7章）第5講：算法（第8章）第6講：計算機程序設計基礎（第9章）第7講：計算機網絡與安全（第6、16章）第8講：軟件工程（第10章）第9講：數據結構（第11，12章）第10講：數據庫（第14章）第11講：人工智能與計算理論（第17，18章）8實驗安排序號實驗內容課時安排1實驗1計算機的基本操作實驗2windowsXP基本操作32實驗3Word2000/2003文檔的創(chuàng)建與編輯實驗4Word2000/2003文檔的排版33實驗5Word2003圖形、文本框的插入、編排和表格處理34實驗6Excel2003應用45實驗7PowerPoint2000/2003的基本操作26實驗8常用工具使用實驗9網絡基礎37實驗10scratch編程38上機考試2-3時間待定，教材購買另行通知9學習建議內容多，用系統(tǒng)的思想學習，掌握基本概念、基本原理、基本操作；聽講與自學相結合，可以快速瀏覽幾本書，有針對性的上網查閱或圖書查閱；多上機，多實踐，提高動手能力10考核方法課程成績百分制：期末考試為閉卷考試，考試時間大概在課程結束后的2周之內。

學期成績：平時成績＋實驗成績＋期末成績11基本要求重點掌握：a)數制、碼制與信息在計算機內的表示。b)數據在定點計算機中的算術運算。c)邏輯代數與基本邏輯電路。d)程序設計語言。掌握馮·諾依曼型計算機和微機的基本組成與工作原理。系統(tǒng)地了解有關計算機的軟、硬件發(fā)展史；計算機的種類和應用；計算機軟件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)、算法、軟件設計基礎）；計算機網絡的基本知識。通過實習進一步理解計算機的基本概念和術語，重點培養(yǎng)自主學習計算機知識的能力。12本講內容1.1計算機科學與技術學科介紹1.2計算機系統(tǒng)分層結構1.3計算機的發(fā)展歷史1.4計算機的分類1.5計算機應用

131.1計算機科學與技術學科計算機科學與技術學科的定義及培養(yǎng)目標計算機科學與技術學科的研究范疇計算機科學與技術學科課程體系結構14學科定義及培養(yǎng)目標是研究計算機的設計與制造和利用計算機進行信息獲取、表示、存儲、處理、控制等相關理論及技術的學科培養(yǎng)目標：研究、發(fā)展、設計和制造計算機系統(tǒng)的創(chuàng)新型人才。對于從事計算機系統(tǒng)（Computersystems）專業(yè)人員來說，不僅要懂得計算機系統(tǒng)的原理，還要懂得計算（Computing）的原理。

15計算機科學技術的研究范疇1）計算機理論的研究內容2）計算機硬件的研究內容3）計算機軟件的研究內容4）計算機網絡的研究內容5）計算機應用的研究內容16計算機理論的研究內容

離散數學算法分析理論形式語言與自動機程序設計語言理論程序設計方法學17計算機硬件的研究內容

元器件與存儲介質微電子技術計算機組成原理微型計算機技術計算機體系結構18計算機軟件的研究內容

程序設計語言的設計數據結構與算法程序設計語言翻譯系統(tǒng)操作系統(tǒng)數據庫系統(tǒng)算法設計與分析軟件工程學可視化技術19計算機網絡的研究內容

網絡的結構數據通信與網絡協(xié)議網絡服務網絡安全20計算機應用的研究內容

嵌入式系統(tǒng)普適計算網格計算

高性能計算分布式計算21計算機科學與技術學科課程體系離散數學C語言程序設計數據結構算法分析與設計計算機網絡原理計算機組成原理計算機操作系統(tǒng)編譯原理數據庫概論面向對象程序設計信號與系統(tǒng)多媒體技術匯編與接口軟件工程人工智能計算機系統(tǒng)結構網絡安全數字圖像處理

22Internet與信息化社會Internet的特點強大的服務功能網絡安全的脆弱性和復雜性信息化社會的內涵

在國民經濟的和社會活動中,通過普遍的采用電子信息設備和信息技術，更有效的利用和開發(fā)信息資源，推動經濟發(fā)展和和社會進步，使信息產業(yè)在國民經濟中的比重占主導地位。系統(tǒng)的廣域性和開放性信息的共享性和時效性入網方式的靈活性和多樣性23信息化社會對計算機人才的需求研究型、設計型的人才應用型人才開發(fā)型人才維護型、服務型、操作型人才什么是計算機科學24Computerscienceisthestudyofthetheory,design,implementation,andperformanceofcomputersoftwareandcomputersystems,includingthestudyofcomputabilityandcomputationitself.25什么是計算機輸出計算機是數據處理器，它根據事先存儲在存儲器中的一組指令的要求，接收輸入的數據、處理數據、存儲數據并且輸出數據。輸入8,12,22,33,8,12,22程序（存儲在存儲器中）馮.諾依曼模型（JohnVonNeumann1903－1957）26現代計算機都是基于馮.諾依曼模型4個子系統(tǒng)程序存儲指令順序執(zhí)行計算機硬件計算機軟件27計算機概述——計算機系統(tǒng)分層結構數據信息由原始事實和圖像等各種信息組成通過指令完成計算和數據處理

由物理元器件構成硬件應用操作系統(tǒng)管理計算機資源在不同領域充分利用計算機的能力通信程序網絡，多臺計算機聯(lián)接在一起，實現信息交換和資源共享28計算機基礎——計算機的發(fā)展歷史機械計算器時期(1930以前)電子計算機時期(1930~1950)現代計算機時期(1950~now)帕斯卡與機械計算機Pascaline，1642萊布尼茲與改進的Pascaline，1672巴貝奇與差分引擎，1823霍列瑞斯與卡片穿孔制表機，1890圖靈與圖靈機、巨人計算機Colossus，1943馮?諾依曼與IAS,1952莫奇利和?？颂嘏cENIAC,1946EDVAC,1950與UNIVAC,195129帕斯卡與機械計算機Pascaline，1642計算工具最重要的發(fā)展是帕斯卡機械計算機，也稱“Pascaline”，1642由法國數學家BlaisePascal發(fā)明。可對所以數字做加減法運算。古代：商業(yè)活動中用來記錄和計算的設備古巴比倫的粘土板（公元前4000年）中國的算盤（公元前3000年）30萊布尼茲與改進的Pascaline，1672德國數學家萊布尼茲1672年對“Pascaline”進行了改進，可進行四則運算和開方。稱之為萊布尼茲輪。31巴貝奇與差分引擎，1823

1823年,設計了一臺自動的機械計算器，也稱差分引擎“

(DifferenceEngine)”。1833,又開始設計可編程的自動機械數字計算機，也稱分析引擎“

(AnalyticalEngine)”。32霍列瑞斯與卡片穿孔制表機，1890計算機系統(tǒng)發(fā)展的重要一步是1890年制表機的發(fā)明。由霍列瑞斯發(fā)明，首次用于全美的人口普查。

1896年，霍列瑞斯組織了InternationalBusinessMachines(IBM)。

該組織后來在計算機發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。33圖靈與圖靈機、巨人計算機Colossus，1943圖靈在1936年發(fā)表的論文中，提出了一種計算機抽象模型，利用這種計算機可用一些簡單的機械動作實現推理。這種計算機也稱“圖靈機”。1943年，圖靈設計了“Colossus”(巨人計算機)，主要用于第二次世界大戰(zhàn)破譯德國的密碼。34莫奇利、?？颂嘏cENIAC,1946第一臺電子計算機，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator(ENIAC),誕生于1946年，由莫奇利與埃克特設計。35編程:通過插孔和開關實現

速度:5,000次/秒

輸入/輸出:卡片,指示燈,開關,插孔

空間:1,000平方英尺36EDVAC,1950與UNIVAC,1951EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)

是第一臺存儲程序的計算機，基于馮?諾依曼思想，誕生于1950年。UNIVAC(UniversalAutomaticComputer),

第一臺商業(yè)計算機，1951年由莫奇利與埃克特設計制造。37馮?諾依曼與IAS,1952馮?諾依曼的IAS

計算機誕生于1952。38計算機概述——計算機的發(fā)展歷史1電子管時代（從ENIAC誕生到50年代后期）2晶體管時代（50年代中期到60年代中期）3集成電路時代（60年代中期到70年代前期）4大規(guī)模集成電路時代（70年代初到80年代初）5超大規(guī)模集成電路時代（80年代以后）6生物神經網絡時代（人工智能）39第一臺通用計算機國際商用機器公司耗資50億美元歷時5年的IBM360系統(tǒng)計算機于1964年問世。器件為晶體管和集成電路混合的。IBM360的貢獻在于通用化、標準化、系列化。可用于科學計算、商業(yè)數據處理。內部硬件和其它設置可適應多方面的應用。同一程序可在機器語言一級上在不同的計算機上執(zhí)行。IBM360有大、中、小三大類六個型號。從IBM360開始有了計算機兼容的概念。40IBM360系列機41IBM360/2042第一臺微型計算機 Intel公司于1971年開發(fā)Intel4004微處理器，在3毫米×4毫米的大規(guī)模集成電路芯片上有2250個晶體管，每秒運算速度6萬次。第一臺基于Intel微處理器的微型計算機有以下說法：Intel公司的MCS-4（1971年）約翰·布蘭肯貝克的Kenbak1（1971年）加拿大自動電器系統(tǒng)公司推出商用電腦(有顯示屏、鍵盤、CPU（1972年）法國Micral公司的Micral（1973年，首次在廣告中使用了Microcomputer一詞）43Intel4004微處理器芯片44微處理芯片和微型計算機45第一臺個人計算機 美國微型儀器和遙感系統(tǒng)公司1972年推出的MITS-816，是世界上第一臺供個人使用的數字微型計算機。 1977年蘋果公司推出的“蘋果II型”，是世界上第一臺有彩色圖形界面的個人計算機，使用摩托羅拉6502芯片，每秒50萬次加法、48K基本內存。 1981年8月IBM推出IBM5150個人計算機，使用Intel8088芯片，4.77兆主頻、64K內存、MS—DOS操作系統(tǒng)，售價單色顯示器3000美元、彩色顯示器6000美元。46IBMPC（PersonalComputer)47計算機概述——計算機的分類

計算機的分類：以性能參數為主要的分類標志－速度。按功能分類：專用計算機、通用計算機處理對象及其數據的表示形式：數字計算機，模擬計算機，數字模擬計算機。巨型計算機(Supercomputer)大型計算機(Mainframecomputer)小型計算機(Minicomputer)微型計算機(Microcomputer)快慢48計算機的分類——巨型計算機最快速的、最昂貴的計算機，每秒能處理萬億多條指令。巨型計算機的典型應用包括世界范圍的天氣預報、核爆炸的仿真等。49計算機的分類——巨型計算機50計算機的分類——大型計算機

大型的、快速的、昂貴的計算機，一般用來為商業(yè)或政府機構提供中心存儲處理或大量數據的管理。51計算機的分類——大型計算機52計算機的分類——小型計算機

中規(guī)模、較便宜、功耗小于大型計算機，能為小型商業(yè)提供適當的計算能力。53計算機的分類——微型計算機計算機的分類——微型計算機這些是什么???微型計算機!!!54計算機的分類——微型計算機

一種建立在單處理器芯片上的計算機，也叫個人計算機或PC機。

桌面型計算機筆記本式計算機個人數字助理(PDA)55計算機的分類——微型計算機計算機的分類——微型計算機桌面型計算機筆記本式計算機：膝上型計算機56計算機的分類——微型計算機計算機的分類——微型計算機個人數字助理(Personaldigitalassistant)掌上型計算機57計算機