計算機科學導論市公開課一等獎百校聯(lián)賽優(yōu)質(zhì)課金獎名師賽課獲獎課件

北京理工大學計算機學院第一講概述計算機科學導論1/61主講教師：

馬波講課對象：級計算機學院學生總課時數(shù)：100000課時理論教學課時數(shù)：11000課時上機課時數(shù)：1000課時322482/612《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3/613課程目標展示計算機科學全景激發(fā)學習興趣為后續(xù)課程學習做好必要知識準備4/614學習要求了解計算機科學內(nèi)涵與應用領域、計算機硬件結(jié)構(gòu)與組成原理、軟件工程、計算機網(wǎng)絡與信息安全、多媒體技術、人工智能等領域基本知識；初步掌握計算機科學基本概念和術語、操作系統(tǒng)功效、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫基本概念和相關技術、計算機基本應用技能等。5/615課程安排講授內(nèi)容第1講：概論（第1章）

第2講：數(shù)據(jù)和數(shù)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(wǎng)絡與安全（第6、16章）第8講：軟件工程（第10章）第9講：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（第11，12章）第10講：數(shù)據(jù)庫（第14章）第11講：人工智能與計算理論（第17，18章）6/616周次安排周課時2熟悉網(wǎng)絡教室使用機房2課時練習經(jīng)過Internet網(wǎng)檢索文件資料機房2課時練習Word/Excel/PowerPoint使用機房2課時撰寫專題匯報機房2課時上機練習（8課時），時間待通知7/617作業(yè)

按時完成并提交教師布置作業(yè)作業(yè)公布、提交和答疑均在“網(wǎng)絡教學支撐平臺”進行計算機科學導論教學網(wǎng)站：

/moodle/

“網(wǎng)絡教學支撐平臺”使用方法也請登錄：

/moodle/8/618學習提議內(nèi)容多，用系統(tǒng)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(jié)合，能夠快速瀏覽幾本書，有針對性上網(wǎng)查閱或圖書查閱；多上機，多實踐，提升動手能力9/619考評方法課程成績百分制：

1．計算機基礎筆試成績（50%）

2．專題討論匯報（40%）

3.平時作業(yè)（10%）10/6110專題討論要求

1.專題討論題目分為兩大類：①計算機發(fā)展史方面②計算機軟、硬件組成方面2.每位學生在兩大類題目中各選擇一個小題目作為自己討論專題。3.相關資料經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)或其它媒體搜集，要確保資料正確和可靠。11/6111專題討論要求

4.寫專題匯報，匯報不少于字。WORD文檔，要求有一定格式（如標題、正文、字體、行距等等）。5.做出專題匯報演講文稿，不少于10張幻燈片。PPT文檔，要求圖文并茂，并有一定動畫和鏈接。6.對專題匯報中數(shù)據(jù)（假如有話）進行處理，做出簡單圖表，XLS文檔。7.專題匯報中必須要有個人分析和看法。12/6112本講內(nèi)容1.1．計算機系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)1.2．計算機發(fā)展歷史1.3．計算機分類1.4．計算機應用

13/6113什么是計算機科學Computerscienceisthestudyofthetheory,design,implementation,andperformanceofcomputersoftwareandcomputersystems,includingthestudyofcomputabilityandcomputationitself.UM-CS14/6114什么是計算機輸出計算機是數(shù)據(jù)處理器，它依據(jù)事先存放在存放器中一組指令要求，接收輸入數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、存放數(shù)據(jù)而且輸出數(shù)據(jù)。輸入8,12,22,33,8,12,22程序（存放在存放器中）15/6115馮.諾依曼模型（JohnVonNeumann1903－1957）當代計算機都是基于馮.諾依曼模型4個子系統(tǒng)程序存放指令次序執(zhí)行計算機硬件計算機軟件16/6116計算機概述——計算機系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息由原始事實和圖像等各種信息組成經(jīng)過指令完成計算和數(shù)據(jù)管理

由物理元器件組成網(wǎng)絡，多臺計算機聯(lián)接在一起，實現(xiàn)信息交換和資源共享硬件應用操作系統(tǒng)管理計算機資源在不一樣領域充分利用計算機能力通信程序17/6117計算機基礎——計算機發(fā)展歷史機械計算器時期(1930以前)電子計算機時期(1930~1950)當代計算機時期(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,195118/6118帕斯卡與機械計算機Pascaline，1642早期最主要計算工具是算盤

(abacus)

計算工具最主要發(fā)展是帕斯卡機械計算機，也稱“Pascaline”，1642由法國數(shù)學家BlaisePascal創(chuàng)造?？蓪λ詳?shù)字做加減法運算。19/6119萊布尼茲與改進Pascaline，1672德國數(shù)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。20/6120巴貝奇與差分引擎，1823

1823年,設計了一臺自動機械計算器，也稱差分引擎“

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

(AnalyticalEngine)”。21/6121霍列瑞斯與卡片穿孔制表機，1890計算機系統(tǒng)發(fā)展主要一步是1890年制表機創(chuàng)造。由霍列瑞斯創(chuàng)造，首次用于全美人口普查。

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

該組織以后在計算機發(fā)展中發(fā)揮了主要作用。22/6122圖靈與圖靈機、巨人計算機Colossus，1943圖靈在1936年發(fā)表論文中，提出了一個計算機抽象模型，利用這種計算機可用一些簡單機械動作實現(xiàn)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)破譯德國密碼。23/6123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。24/6124編程:經(jīng)過插孔和開關實現(xiàn)

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25/6125EDVAC,1950與UNIVAC,1951EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)

是第一臺存放程序計算機，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。26/6126馮?諾依曼與IAS,1952馮?諾依曼IAS

計算機誕生于1952。27/6127計算機概述——計算機發(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(jīng)網(wǎng)絡時代（人工智能）28/6128第一臺通用計算機國際商用機器企業(yè)耗資50億美元歷時5年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。IBM360貢獻在于通用化、標準化、系列化。可用于科學計算、商業(yè)數(shù)據(jù)處理。內(nèi)部硬件和其它設置可適應多方面應用。同一程序可在機器語言一級上在不一樣計算機上執(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概念。29/6129IBM360系列機30/6130IBM360/2031/6131第一臺微型計算機 Intel企業(yè)于1971年開發(fā)Intel4004微處理器，在3毫米×4毫米大規(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微處理器微型計算機有以下說法：Intel企業(yè)MCS-4（1971年）約翰·布蘭肯貝克Kenbak1（1971年）加拿大自動電器系統(tǒng)企業(yè)推出商用電腦(有顯示器、鍵盤、CPU（1972年）法國Micral企業(yè)Micral（1973年，首次在廣告中使用了Microcomputer一詞）32/6132Intel4004微處理器芯片33/6133微處理芯片和微型計算機34/6134第一臺個人計算機 美國微型儀器和遙感系統(tǒng)企業(yè)1972年推出MITS-816，是世界上第一臺供個人使用數(shù)字微型計算機。 1977年蘋果企業(yè)推出“蘋果II型”，是世界上第一臺有彩色圖形界面?zhèn)€人計算機，使用摩托羅拉6502芯片，每秒50萬次加法、48K基本內(nèi)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(nèi)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。35/6135IBMPC（PersonalComputer)36/6136計算機概述——計算機分類

計算機分類：依據(jù)體積大小、計算速度、處理能力、價格等特征來分類。巨型計算機(Supercomputer)大型計算機(Mainframecomputer)小型計算機(Minicomputer)微型計算機(Microcomputer)37/6137計算機分類——巨型計算機最快速、最昂貴計算機，每秒能處理一萬億多條指令。巨型計算機經(jīng)典應用包含世界范圍天氣預報、核爆炸仿真等。38/6138計算機分類——巨型計算機39/6139計算機分類——大型計算機

大型、快速、昂貴計算機，普通用來為商業(yè)或政府機構(gòu)提供中心存放處理或大量數(shù)據(jù)管理。40/6140計算機分類——大型計算機41/6141計算機分類——小型計算機

中規(guī)模、較廉價、功耗小于大型計算機，能為小型商業(yè)提供適當計算能力。42/6142計算機分類——微型計算機計算機分類——微型計算機這些是什么???微型計算機!!!43/6143計算機分類——微型計算機

一個建立在單處理器芯片上計算機，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(shù)字助理(PDA)44/6144計算機分類——微型計算機計算機分類——微型計算機桌面型計算機筆記本式計算機：膝上型計算機45/6145計算機分類——微型計算機計算機分類——微型計算機個人數(shù)字助理(Personaldigitalassistant)掌上型計算機46/6146計算機無處不在47/6147輔助教學（CAI）Computer-assistedinstruction經(jīng)過教師、學生與計算機系統(tǒng)對話，實現(xiàn)教學技術。計算機概述——計算機應用48/6148遠程教育49/6149遠程健康護理50/6150網(wǎng)絡交易51/615152/6152數(shù)值計算工程計算、地震預測、氣象預報、火箭發(fā)射等要求高速度、高精度科學計算都需要計算機氣象預報由什么工具來計算？

計算機改變了一些學科傳統(tǒng)研究方法，促成了計算力學、計算物理、計算化學、生物控制論等新學科出現(xiàn)。計算機應用（續(xù)）53/6153數(shù)據(jù)處理這是數(shù)值計算嗎？區(qū)別？

數(shù)據(jù)處理包含：信息搜集、轉(zhuǎn)換、組織、存放、計算、檢索、排序等多項內(nèi)容。

數(shù)據(jù)處理應用于：人口統(tǒng)計、檔案管理、銀行業(yè)務、情報檢索、企業(yè)管理。計算機應用（續(xù)）54/6154計算機對無人駕駛飛機做實時控制計算機越來越多地應用于生產(chǎn)自動化。它在計算復雜多變量控制問題和自動控制系統(tǒng)組織上都是必不可少基