计算机导论绪论1

绪论课前预习将手机调到静音认真做笔记及时完成作业上课要求准备工作1、认真学习的学习态度、靠前坐2、课本3、作业本4、笔记本5、笔1、考勤、作业10%:杜绝上课期间玩手机、打游戏、睡觉、聊天等不良行为。2、期中考试20%。3、期末考试70%。总成绩构成课程性质及目的《计算机导论》是计算机专业先导课，主要解决以下几个问题：什么是计算机科学与技术学科？要学习哪些专业知识？将来可以从事哪些工作？课程性质及目的了解学习计算机专业应掌握的知识体系和学习方法；掌握计算机基础知识，计算机硬件系统、软件系统组成等；了解计算机专业领域能解决的实际问题；树立专业思想，初步建立计算思维；激发学习兴趣，为进一步深入学习专业知识，提高能力奠定良好的基础。参考书籍1.《计算机导论》：奚李峰、李继芳，清华大学出版社2.《计算机导论》：乔付，清华大学出版社3.《计算机导论》：刘云翔、马智娴，清华大学出版社4.《计算机导论实验指导》：柏海芸、马智娴，清华大学出版社5.《计算机导论》：冯裕忠，清华大学出版社计算机导论计算机中信息的表示操作系统多媒体技术基础软件系统计算机发展史、特点、应用数据库技术计算机系统组成计算机网络计算机系统安全知识专业应用技术专业、思想、方法、管理程序设计及软件开发知识计算机学科的方法论学习内容第一节计算机的基本概念第二节计算机科学与技术学科的定义第三节计算机科学与技术学科的教育第四节对毕业生的基本要求第五节信息化社会的挑战第六节计算机科学与技术学科的知识体系第一节计算机的基本概念1、什么是计算机2、计算机的分类3、计算机的特点4、计算机的用途5、计算机的发展什么是计算机计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储的系统。计算机诞生初期主要是被用来进行科学计算的，所以被称为“计算机”。计算机系统的构成:硬件和软件硬件：指看得见、摸得着的器件，它是计算机的物理部分。（如：显示器、键盘、打印机等）软件：为了运行、管理、维护和开发计算机而编制的各种程序及相关资料的总和。（如：Windows98、DOS、游戏等）硬件与软件的关系硬件和软件相辅相存。硬件是软件的物质基础。软件使硬件最终发挥功效。（好比：硬件是人的“躯体”，而软件是人的“灵魂”）一、硬件系统：计算机硬件系统运算器控制器存储器输入设备输出设备外存储器主机外部设备中央处理器(CPU)内存储器二、软件系统软件分为系统软件和应用软件：系统软件：控制计算机的运行、管理计算机的各种资源、为应用软件提供支持和服务的一类软件。包括：操作系统（如：WindowsXP、DOS)，程序设计语言（如：C语言、Java语言）和语言处理程序（如：解释程序、编译程序）应用软件：为某种应用或解决某类问题所编制的各种应用程序。包括：通用程序和专用程序（如：文字处理软件：WPS、WORD；电子表格：EXCEL）计算机能够完成的基本操作及其主要功能：输入：接受由输入设备（如键盘、鼠标器、扫描仪等）提供的数据。处理：对数值、逻辑、字符等各种类型的数据进行操作，按指定的方式进行转换。输出：将处理所产生的的结果等数据送到相关输出设备。存储：存储程序和数据。计算机系统硬件主机运算器控制器语言处理程序程序设计语言输入设备内存储器操作系统外存储器输出设备外部设备软件应用软件系统软件通用软件专用软件按处理对象机器数据的表示分类数字计算机：数据均为数字量，在时间上是离散的。非数字量的数据（如字符、声音、图像等）经过编码后才可以处理。模拟计算机：数据是模拟量（如电压、电流、温度等），在事件上是连续的。数字模拟混合计算机：将数字技术和模拟技术结合，兼有数字计算机和模拟计算机的功能。计算机的分类按用途分类通用计算机：广泛应用专用计算机：应用于特殊的领域，如智能仪表、生产过程控制、军事装备的自动控制等。按规模分类巨型计算机大/中型计算机小型计算机微型计算机工作站服务器网络计算机1.巨型计算机(超级机)特点：体积大，运行速度快，功能强，存储容量大，用于科研，国防如：天河，银河I，II，曙光，神威•太湖之光。2015年11月16日，全球超级计算机500强榜单在美国公布，“天河二号”超级计算机以每秒33．86千万亿次连续第六度称雄。2016年6月20日，新一期全球超级计算机500强榜单公布，使用中国自主芯片制造的“神威·太湖之光”取代“天河二号”登上榜首。2.大/中型计算机(超级机)特点：较高的运算速度，较大的存储容量，较好的通用性，价格较贵。常被用来作为银行、铁路等大型应用系统中的计算机网络中的主机来使用。3.工作站（超级微机）特点：速度快，存储容量大，用于图像处理和辅助设计。“图形工作站”是一种专业从事图形、图像（静态）、图像（动态）与视频工作的高档次专用电脑的总称。可以完成三维动画、数据可视化处理乃至cad/cam等图形图像处理。计算机的特点运算速度快计算精度高存储容量大具有逻辑判断能力自动化程度高支持人机交流通用性强计算机的用途概括起来可以归纳为以下几个主要的应用领域：1．科学计算：使用计算机解决在科学研究和工程技术领域中提出的大量复杂的数值计算问题。如宇宙飞船、火箭的发射与控制。2．数据处理：使用计算机对数据进行输入、分类、加工、整理、合并、统计、制表、检索以及存储等。（1）办公自动化；（2）管理信息系统；（3）商业应用；（4）文献检索。计算机的用途3．自动控制：实时采集检测数据，使用计算机快速进行处理并自动控制被控对象的动作，实现生产过程的自动化。4．计算机辅助系统：计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助测试CAT和计算机辅助教学CAI。5．人工智能：自然语言理解、专家系统、机器人、定理自动证明等。从1946年美国宾夕法尼大学约翰.莫可莱博士和他的研究生普雷斯帕。艾克特研制出世界上第一台电子数字计算机ENIAC（电子数字积分计算机的英文缩写）至今，计算机系统和计算机应用得到了飞速发展。元件制作工艺水平的不断提高是计算机发展的物质基础，因此以计算机元器件的变革作为标志，将计算机的发展划分为四个阶段，这四个阶段通常称为计算机发展的四个时代。计算机的发展第一台电子数字计算机(ENIAC)计算机重28吨，耗电150千瓦，占地170平方米，用电子管18800个，每秒计算5000次加法。最初专门用于火炮弹道计算，后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。1．第一代计算机（1946～1957年）其主要特征是采用电子管作为主要元器件。2．第二代计算机（1958～1964年）其主要特征是由电子管改为晶体管，出现了高级程序设计语言及编译程序。3．第三代计算计算机导论机（1965～1971年）其主要特征是用半导体中小规模集成电路代替分立元件的晶体管。4．第四代计算机（1972年至今）其主要特征是以大规模和超大规模集成电路为计算机的主要功能部件。2020/2/18第二节计算机科学与技术学科的定义计算机科学技术是研究计算机的设计与制造和利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制等的理论、原则、方法和技术的学科。它包括科学与技术两方面。科学侧重于研究现象、揭示规律；技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。科学是技术的依据,技术是科学的体现；技术得益于科学,它又向科学提出新的课题。科学与技术相辅相成、互为作用,二者高度融合是计算机科学技术学科的突出特点。2020/2/18计算机科学与技术学科的根本问题是：什么能被有效地自动化。计算机科学技术的迅猛发展，除了源于微电子学等相关学科的发展外,主要源于其应用的广泛性与强烈需求。数学是计算机科学与技术学科的重要基础之一，数学及其形式化描述、严密的表达和计算是计算机科学与技术学科所用的重要工具。2020/2/18计算机科学技术的研究范畴：计算机理论（数制、逻辑代数、基本结构与工作原理）硬件（体系结构、系统单元、I/O系统）软件（系统软件、应用软件）网络（体系结构，网络协议，Internet，web，局域网，物联网）应用CAD,CAM,CAI,OA2020/2/18计算机理论的研究范畴：离散数学算法分析理论形式语言与自动机理论程序设计语言理论程序设计方法学2020/2/18离散数学2020/2/18算法分析理论给出一个问题：计算1+2+3+…+98+99+100的和。算法1：从前往后加算法2:（1+100）+（2+99）+…算法3：（1+99）+（2+98）+…问：那个方法最优？形式语言与自动机理论文法以及它们与有限自动机、下推自动机、线性界限自动机和图灵机之间的关系。程序设计语言理论基本规律和计算语言学程序设计方法学程序设计的基本结构：顺序，选择，循环ABABYpNAYp1N计算机硬件的研究元器件与存储介质微电子技术计算机组成原理微型计算机技术计算机体系结构计算机软件的研究程序设计语言的设计:语法、词法规则，语义规则数据结构与算法：线性、树、图、算法程序设计语言翻译系统：语法、词法分析、代码优化操作系统：进程、处理机、存储器、设备、文件管理数据库系统：SQL语言算法设计与分析：时间和空间复杂度软件工程学：软件的开发和维护软件、技术和工具可视化技术：使用图形和图像直观地表征数据计算机网络的研究网络结构：网络拓扑结构、接入方式数据通信与网络协议：介质、原理、技术网络服务：远程登录、文件传输、电子邮件网络安全：设备安全、软件安全、信息安全、病毒防治计算机应用的研究及人－机工程计算机应用的研究软件开发工具：相关技术、数据库、多媒体开发技术完善既有的应用系统开拓新的应用领域人－机工程研究人与计算机的交互和协同技术2020/2/18第三节计算机科学与技术学科的教育计算机科学与技术学科的发展速度是非常快的,计算机软、硬件系统的不断更新，使得学科的教育已经完全不能通过跟踪流行系统的变化来跟踪学科的发展，更不能以流行的系统来确定我们的教学内容。2020/2/18技术的变化Intel公司创始人戈登·摩尔在1965年预测：微处理器芯片的密度将每十八个月翻一番，称之为摩尔定律。网络技术、图形学和多媒体技术、嵌入式系统、数据库技术、面向对象程序设计等技术在不断发展变化中。2020/2/18文化的变化及教育观念的变化新技术带来的教学法的改变全世界计算机数量和用户直接可用的计算功能大幅增加,使得人们对计算机技术有了更多更新的认识计算机技术增长的经济影响学科的拓宽教育观念的变化第四节对毕业生的基本要求2020/2/18“知识”是基础、是载体、是表现形式。“能力”是技能化的知识，是知识的综合体现，应强调运用知识发现问题、分析问题、解决问题的能力。“素质”是知识和能力的升华。只有将知识、能力、素质三者融会贯通于教育的全过程，才可能培养出高水平人才。爱因斯坦说过，想象力比知识更重要。2020/2/18毕业生的就业方向计算机软件：软件工程师、数据库工程师/管理员、系统集成工程师、计算机辅助设计工程师、软件UI设计师；计算机硬件：硬件工程师；互联网开发及应用：互联网软件开发工程师、多媒体/游戏开发工程师、网络工程师、系统管理员/网络管理员、网络信息安全工程师、网站编辑、网页设计/制作/美工、网站架构设计师、网站策划、网站维护工程师、智能大厦/综合布线第五节信息化社会的挑战2020/2/18信息化社会的特征：建立完善的信息基础设施采用先进的信息技术建立广泛的信息产业拥有高素质的信息人才构建良好的信息环境信息化社会不仅是科学技术进步的产物，而且也是社会管理体制和政策激励的结果。如果没有现代化的市场体制和相关的政策、法规，信息化社会将无法正常运作。Internet：译为因特网，也称国际互联网。通常指的是世界范围的计算机网络互连构成的交互网。Internet把全球各种计算机网络连接起来，包含了难以计数的信息资源，向全世界提供信息服务。因特网和其他类似的由计算机相互连接而成的大型网络系统，都可算是“互联网”，因特网只是互联网中最大的一个。Inte