計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課件第1周

1、計(jì)算機(jī)的基本概念v 什么是計(jì)算機(jī)什么是計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的系統(tǒng)。速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的系統(tǒng)。v 計(jì)算機(jī)能夠完成的基本操作及其主要功能：計(jì)算機(jī)能夠完成的基本操作及其主要功能：輸入：接受由輸入設(shè)備（如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器、掃描輸入：接受由輸入設(shè)備（如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器、掃描儀等）提供的數(shù)據(jù)。儀等）提供的數(shù)據(jù)。處理：對(duì)數(shù)值、邏輯、字符等各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)處理：對(duì)數(shù)值、邏輯、字符等各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，按指定的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。行操作，按指定的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。輸出：將處理所產(chǎn)生的的結(jié)果等數(shù)據(jù)送到

2、相關(guān)輸輸出：將處理所產(chǎn)生的的結(jié)果等數(shù)據(jù)送到相關(guān)輸出設(shè)備。出設(shè)備。存儲(chǔ)：存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)：存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的分類v 按處理對(duì)象分類按處理對(duì)象分類 數(shù)字計(jì)算機(jī)數(shù)字計(jì)算機(jī) 模擬計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī) 數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)v 按用途分類按用途分類 通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī) 專用計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)的分類按規(guī)模分類按規(guī)模分類v 巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī)v 大大/ /中型計(jì)算機(jī)中型計(jì)算機(jī)v 小型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī)v 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)v 工作站工作站v 服務(wù)器服務(wù)器v 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)v 運(yùn)算速度快運(yùn)算速度快v 運(yùn)算精度高運(yùn)算精度高v 具有記憶能力具有記憶能力v 具有邏輯

3、判斷能力具有邏輯判斷能力v 存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)的用途v 科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算v 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理v 實(shí)時(shí)控制實(shí)時(shí)控制v 人工智能人工智能v 娛樂(lè)與游戲娛樂(lè)與游戲v 計(jì)算機(jī)輔助工程和輔助教育計(jì)算機(jī)輔助工程和輔助教育計(jì)算機(jī)的發(fā)展v第一代計(jì)算機(jī)（第一代計(jì)算機(jī)（19461946年年19571957年）年）v第二代計(jì)算機(jī)（第二代計(jì)算機(jī)（19581958年年19641964年）年）v第三代計(jì)算機(jī)（第三代計(jì)算機(jī)（19651965年年19711971年）年）v第四代計(jì)算機(jī)（第四代計(jì)算機(jī)（19721972年今）年今）v第五代計(jì)算機(jī)第五代計(jì)算機(jī)圖靈獎(jiǎng)世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIACENIAC

4、是是19461946年誕生于美國(guó)賓年誕生于美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)夕法尼亞大學(xué), ,但學(xué)術(shù)界公認(rèn)電子計(jì)算機(jī)的理論和模型是由但學(xué)術(shù)界公認(rèn)電子計(jì)算機(jī)的理論和模型是由英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈在此英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈在此1010年前發(fā)表的一篇論文年前發(fā)表的一篇論文“論可計(jì)算數(shù)及論可計(jì)算數(shù)及其在判定問(wèn)題中的應(yīng)用其在判定問(wèn)題中的應(yīng)用”中奠定了基礎(chǔ)的。因此，當(dāng)美國(guó)計(jì)中奠定了基礎(chǔ)的。因此，當(dāng)美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)算機(jī)協(xié)會(huì)ACMACM在在19661966年紀(jì)念電子計(jì)算機(jī)誕生年紀(jì)念電子計(jì)算機(jī)誕生2020周年時(shí)，決定周年時(shí)，決定設(shè)立計(jì)算機(jī)界的第一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，并很自然地將其命名為設(shè)立計(jì)算機(jī)界的第一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，并很自然地將其命名為“圖靈圖靈獎(jiǎng)獎(jiǎng)”，以紀(jì)念這

5、位計(jì)算機(jī)科學(xué)理論的奠基人。被稱為，以紀(jì)念這位計(jì)算機(jī)科學(xué)理論的奠基人。被稱為“計(jì)算計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)”的這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)立至今，已經(jīng)頒發(fā)了的這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)立至今，已經(jīng)頒發(fā)了3434屆，屆，共計(jì)有共計(jì)有4040位計(jì)算機(jī)科學(xué)家獲此殊榮，以表彰他們?cè)谟?jì)算機(jī)科位計(jì)算機(jī)科學(xué)家獲此殊榮，以表彰他們?cè)谟?jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域所作出的杰出貢獻(xiàn)。學(xué)技術(shù)領(lǐng)域所作出的杰出貢獻(xiàn)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)是研究計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與制造和利用計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)是研究計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與制造和利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息獲取、表示、存儲(chǔ)、處理、控制等的理論、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。它包括科

6、學(xué)與技術(shù)兩方面?？圃瓌t、方法和技術(shù)的學(xué)科。它包括科學(xué)與技術(shù)兩方面?？茖W(xué)側(cè)重于研究現(xiàn)象、揭示規(guī)律；技術(shù)則側(cè)重于研制計(jì)算機(jī)學(xué)側(cè)重于研究現(xiàn)象、揭示規(guī)律；技術(shù)則側(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?？茖W(xué)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)是技術(shù)的依據(jù), ,技術(shù)是科學(xué)的體現(xiàn)；技術(shù)得益于科學(xué)技術(shù)是科學(xué)的體現(xiàn)；技術(shù)得益于科學(xué), ,它又它又向科學(xué)提出新的課題?？茖W(xué)與技術(shù)相輔相成、互為作用向科學(xué)提出新的課題?？茖W(xué)與技術(shù)相輔相成、互為作用, ,二二者高度融合是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)科的突出特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)科者高度融合是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)科的突出特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)除了具有較強(qiáng)

7、的科學(xué)性外學(xué)技術(shù)除了具有較強(qiáng)的科學(xué)性外, ,還具有較強(qiáng)的工程性，因還具有較強(qiáng)的工程性，因此，它是一門(mén)科學(xué)性與工程性并重的學(xué)科。表現(xiàn)為理論性此，它是一門(mén)科學(xué)性與工程性并重的學(xué)科。表現(xiàn)為理論性和實(shí)踐性緊密結(jié)合的特征。和實(shí)踐性緊密結(jié)合的特征。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的根本問(wèn)題及研究范疇v計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科包含計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科包含計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程、信息工程等領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，除了工程、信息工程等領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，除了源于微電子學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展外源于微電子學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展外, ,主要源于其應(yīng)用的廣泛性主要源于其應(yīng)用的廣泛性與強(qiáng)

8、烈需求。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的根本問(wèn)題是：什么能與強(qiáng)烈需求。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的根本問(wèn)題是：什么能被有效地自動(dòng)化。問(wèn)題的符號(hào)表示及其處理過(guò)程的機(jī)械化、被有效地自動(dòng)化。問(wèn)題的符號(hào)表示及其處理過(guò)程的機(jī)械化、嚴(yán)格化的固有特性，決定了數(shù)學(xué)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的嚴(yán)格化的固有特性，決定了數(shù)學(xué)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的重要基礎(chǔ)之一，數(shù)學(xué)及其形式化描述、嚴(yán)密的表達(dá)和計(jì)算是重要基礎(chǔ)之一，數(shù)學(xué)及其形式化描述、嚴(yán)密的表達(dá)和計(jì)算是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科所用的重要工具，建立物理符號(hào)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科所用的重要工具，建立物理符號(hào)系統(tǒng)并對(duì)其實(shí)施變換是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科進(jìn)行問(wèn)題描述和求并對(duì)其實(shí)施變換是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

9、學(xué)科進(jìn)行問(wèn)題描述和求解的重要手段。解的重要手段。v計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究范疇包括計(jì)算機(jī)理論、硬件、軟件、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究范疇包括計(jì)算機(jī)理論、硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用等，按照研究的內(nèi)容，也可以劃分為基礎(chǔ)理論、網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用等，按照研究的內(nèi)容，也可以劃分為基礎(chǔ)理論、專業(yè)基礎(chǔ)和應(yīng)用三個(gè)層面。專業(yè)基礎(chǔ)和應(yīng)用三個(gè)層面。計(jì)算機(jī)理論的研究v 離散數(shù)學(xué)離散數(shù)學(xué)v 算法分析理論算法分析理論v 形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī)理論形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī)理論v 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言理論程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言理論v 程序設(shè)計(jì)方法學(xué)程序設(shè)計(jì)方法學(xué) 計(jì)算機(jī)硬件的研究v 元器件與存儲(chǔ)介質(zhì)元器件與存儲(chǔ)介質(zhì)v 微電子技術(shù)微電子技術(shù)v 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理v 微型

10、計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)v 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)軟件的研究v 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)v 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法v 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言翻譯系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言翻譯系統(tǒng)v 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)v 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)v 算法設(shè)計(jì)與分析算法設(shè)計(jì)與分析v 軟件工程學(xué)軟件工程學(xué)v 可視化技術(shù)可視化技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究v 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)v 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議v 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)v 網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)安全計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究及人機(jī)工程v 計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究v 軟件開(kāi)發(fā)工具軟件開(kāi)發(fā)工具v 完善既有的應(yīng)用系統(tǒng)完善既有的應(yīng)用系統(tǒng)v 開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域v 人

11、機(jī)工程人機(jī)工程v 研究人與計(jì)算機(jī)的交互和協(xié)同技術(shù)研究人與計(jì)算機(jī)的交互和協(xié)同技術(shù) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的教育計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的發(fā)展速度是非?？斓挠?jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的發(fā)展速度是非?？斓? ,計(jì)算機(jī)軟、計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)的不斷更新，使得學(xué)科的教育已經(jīng)完全不能通過(guò)跟硬件系統(tǒng)的不斷更新，使得學(xué)科的教育已經(jīng)完全不能通過(guò)跟蹤流行系統(tǒng)的變化來(lái)跟蹤學(xué)科的發(fā)展，更不能以流行的系統(tǒng)蹤流行系統(tǒng)的變化來(lái)跟蹤學(xué)科的發(fā)展，更不能以流行的系統(tǒng)來(lái)確定我們的教學(xué)內(nèi)容。對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)學(xué)科而言，來(lái)確定我們的教學(xué)內(nèi)容。對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)學(xué)科而言，“有限的在校時(shí)間與不斷增長(zhǎng)的知識(shí)的矛盾有限的在校時(shí)間與不斷增長(zhǎng)的知識(shí)的矛盾”更為

12、突出。另更為突出。另一方面，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，本學(xué)科目前正在逐步走向深入，一方面，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，本學(xué)科目前正在逐步走向深入，這給計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的教育既提出了新的要求，也提這給計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的教育既提出了新的要求，也提供了新的思路。供了新的思路。影響計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科變化的因素來(lái)自技影響計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科變化的因素來(lái)自技術(shù)的進(jìn)步。術(shù)的進(jìn)步。IntelIntel公司創(chuàng)始人戈登公司創(chuàng)始人戈登摩爾在摩爾在19651965年預(yù)測(cè)：年預(yù)測(cè)：微處理器芯片的密度將每十八個(gè)月翻一番，稱之為摩爾定微處理器芯片的密度將每十八個(gè)月翻一番，稱之為摩爾定律。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展給人們的工作和生活提供了新的

13、方律。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展給人們的工作和生活提供了新的方式。近期在技術(shù)方面變化比較大的主要有如下一些方面：式。近期在技術(shù)方面變化比較大的主要有如下一些方面：v 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括基于TCP/IPTCP/IP的技術(shù)、萬(wàn)維網(wǎng)及其應(yīng)用的技術(shù)、萬(wàn)維網(wǎng)及其應(yīng)用v 圖形學(xué)和多媒體技術(shù)圖形學(xué)和多媒體技術(shù)v 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)v 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)v 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)v 復(fù)雜的應(yīng)用程序接口的使用復(fù)雜的應(yīng)用程序接口的使用v 人機(jī)交互人機(jī)交互v 軟件安全軟件安全v 保密與密碼學(xué)保密與密碼學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的教育除了受到計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的教育除了受到計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的影響外，同時(shí)還受到文化與社會(huì)發(fā)展的影響。發(fā)展的影響外，同時(shí)還受到文化與社會(huì)發(fā)展的影響。v新技術(shù)帶來(lái)的教學(xué)法的改變新技術(shù)帶來(lái)的教學(xué)法的改變v全世界計(jì)算機(jī)數(shù)量和用戶直接可用的計(jì)算功能大幅全世界計(jì)算機(jī)數(shù)量和用戶直接可用的計(jì)算功能大幅增加增加, ,使得人們對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)有了更多更新的認(rèn)識(shí)。使得人們對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)有了更多更新的認(rèn)識(shí)。v計(jì)算機(jī)技術(shù)增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)影響。計(jì)算機(jī)技術(shù)增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)影響。v學(xué)科的拓寬學(xué)科的拓寬