計算機科學與技術導論課感悟

1、計算機科學與技術導論課感悟計算機科學與技術導論課感悟計算機科學與技術導論課感悟 在計算機科學與技術導論課中 , 我們主要學習了 C語言簡潔 , 計算機網(wǎng)絡體 系結構,數(shù)據(jù)結構 , 操作系統(tǒng)等知識，而且在其中也感受到了計算機科學與技術 這門課程的魅力。C語言的祖先是 BCPL語言。 1967年，劍橋大學的 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，設計 出很簡單且很接近硬件的 B 語言（取 BC

2、PL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.M.Ritchie 在 B語言的 基礎上最終設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構和語句 與低級語言的實用性結合起來。 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 語言也是一種結構式語言。 結構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。這種結構化方式可使程序層次清晰，便于使用、維護以 及調(diào)試。 C 語言

3、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，從而使程序完全結構化。 C語言的功能十分 齊全，它具有各種各樣的數(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， 有一些大型應用軟件也是用 C 語言編寫的。計算機的網(wǎng)絡結構可以從網(wǎng)絡體系結構 , 網(wǎng)絡組織和網(wǎng)絡配置三個方面來 描述, 網(wǎng)絡組織是從網(wǎng)絡的物理結構和網(wǎng)絡的實現(xiàn)兩

4、方面來描述計算機網(wǎng)絡 ;網(wǎng) 絡配置是從網(wǎng)絡應用方面來描述計算機網(wǎng)絡的布局 ,硬件, 軟件和和通信線路來 描述計算機網(wǎng)絡 ; 網(wǎng)絡體系結構是從功能讓來描述計算機網(wǎng)絡結構。計算機網(wǎng)絡 由多個互連的結點組成 ,結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) , 每個結點就必須遵守一整套合理而嚴謹?shù)慕Y構化管理體系。計算 機網(wǎng)絡就是按照高度結構化設計方法采用功能分層原理來實現(xiàn)的 , 即計算機網(wǎng) 絡體系結構的內(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)絡中 各結點都有相同的層次；不同結點的同等層具有相同的功能；同一結點內(nèi)相鄰 層之間通過接口通信；每一層使用下層提供的

5、服務 , 并向其上層提供服務；不同 結點的同等層按照協(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的配置管理主要目標就是網(wǎng)絡適應系統(tǒng)的要求。 各層原理和 作用：低三層可看作是傳輸控制層 , 負責有關通信子網(wǎng)的工作 , 解決網(wǎng)絡中的通 信問題; 高三層為應用控制層 , 負責有關資源子網(wǎng)的工作 ,解決應用進程的通信 問題; 傳輸層為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口 ,起到連接傳輸和應用的作用。 ISO/RM的最高層為應用層 ,面向用戶提供應用的服務 ; 最低層為物理層 , 連接通

6、 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請求 , 而下層通過接口向上層提供服務。兩個計算機通 過網(wǎng)絡進行通信時 , 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系 ,而是通過各對等層的協(xié)議來進行通信 , 如 兩個對等的網(wǎng)絡層使用網(wǎng)絡層協(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構。數(shù)據(jù)結構是計算機存儲、組織數(shù)據(jù)的方式。 “數(shù)據(jù)結構”作為一門獨立的課 程在國外是從 196

7、8 年才開始設立的。 1968 年美國唐歐克努特教授開創(chuàng)了 數(shù)據(jù)結構的最初體系，他所著的計算機程序設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)的邏輯結構和存儲結構及其操作的著作。 “數(shù)據(jù)結 構”在計算機科學中是一門綜合性的專業(yè)基礎課。數(shù)據(jù)結構是介于數(shù)學、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)結構這一門課的內(nèi)容不僅 是一般程序設計(特別是非數(shù)值性程序設計)的基礎，而且是設計和實現(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。數(shù)據(jù)結構是指相互 之間存在一種或多種特定關系的數(shù)據(jù)元素的集合。通常情況下，精心選擇的數(shù) 據(jù)結構可以帶來更高的運行或者存儲效率。數(shù)據(jù)結構往往同高效

8、的檢索算法和 索引技術有關。一般認為，一個數(shù)據(jù)結構是由數(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)元素間邏輯關系的描述稱為數(shù)據(jù)的邏輯結構；數(shù)據(jù)必須在計算 機內(nèi)存儲，數(shù)據(jù)的存儲結構是數(shù)據(jù)結構的實現(xiàn)形式，是其在計算機內(nèi)的表示； 此外討論一個數(shù)據(jù)結構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 多類型的程序的設計中，數(shù)據(jù)結構的選擇是一個基本的設計考慮因素。許多大 型系統(tǒng)的構造經(jīng)驗表明，系統(tǒng)實現(xiàn)的困難程度和系統(tǒng)構造的質量都嚴重的依賴 于是否選擇了最優(yōu)的數(shù)據(jù)結構。許多時候，確定了數(shù)據(jù)結構后，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)結構與之適應。 不論哪種情況，選擇合適的

9、數(shù)據(jù)結構都是非常重要的。選擇了數(shù)據(jù)結構，算法 也隨之確定，是數(shù)據(jù)而不是算法是系統(tǒng)構造的關鍵因素。這種洞見導致了許多 種軟件設計方法和程序設計語言的出現(xiàn)，面向對象的程序設計語言就是其中之 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、控制輸入與輸出設備、操作網(wǎng)絡與 管理文件系統(tǒng)等基本事務。操作系統(tǒng)的型態(tài)非常多樣，不同機器安裝的OS可從簡單到復雜，可從手機的嵌入式系統(tǒng)到超級電

10、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)的資源可分為設備資源 和信息資源兩大類。設備資源指的是組成計算機的硬件設備，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，鍵盤輸入設備和鼠標 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，驅動硬件設備，實現(xiàn)用戶要求。以現(xiàn)代觀點而言，一個標準個人電腦的 OS 應該提供以下的功能：進程管理( Processing management )，記憶空間管理 ( Memory managemen)t，文件系統(tǒng)( File system )，網(wǎng)絡通訊( Net