計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論第1講-改

第一講概述計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論2趙曉南工作單位：計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)軟件與理論系

西北工業(yè)大學(xué)軟件技術(shù)研究所Email:zhaoxn@辦公室：計(jì)算機(jī)學(xué)院樓324研究方向:云存儲(chǔ)管理及評(píng)測(cè)技術(shù)業(yè)余愛好:動(dòng)漫、羽毛球3

授課對(duì)象：2012級(jí)本科生總學(xué)時(shí)數(shù)：24+24學(xué)時(shí)理論教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)：24學(xué)時(shí)上機(jī)學(xué)時(shí)數(shù)：24學(xué)時(shí)4《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》教材教材

《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》

機(jī)械工業(yè)出版社劉藝等譯參考教材

JuneJ.ParsonsandDanOja,“NewPerspectivesonComputerConcepts”《計(jì)算機(jī)文化》

機(jī)械工業(yè)出版社第13版5課程目標(biāo)展示計(jì)算機(jī)科學(xué)的全景激發(fā)學(xué)習(xí)興趣為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做好必要的知識(shí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)要求了解計(jì)算機(jī)科學(xué)的內(nèi)涵與應(yīng)用領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與組成原理、軟件工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全、多媒體技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域的基本知識(shí)；初步掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念和術(shù)語、操作系統(tǒng)的功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的基本概念和相關(guān)技術(shù)、計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用技能等。67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)的表示（第2、3、4章）第3講：計(jì)算機(jī)硬件（第5章）第4講：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（第7章）第5講：算法（第8章）第6講：計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第9章）第7講：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(jì)算理論（第17，18章）8實(shí)驗(yàn)安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容課時(shí)安排1實(shí)驗(yàn)1計(jì)算機(jī)的基本操作實(shí)驗(yàn)2windowsXP基本操作32實(shí)驗(yàn)3Word2000/2003文檔的創(chuàng)建與編輯實(shí)驗(yàn)4Word2000/2003文檔的排版33實(shí)驗(yàn)5Word2003圖形、文本框的插入、編排和表格處理34實(shí)驗(yàn)6Excel2003應(yīng)用45實(shí)驗(yàn)7PowerPoint2000/2003的基本操作26實(shí)驗(yàn)8常用工具使用實(shí)驗(yàn)9網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)37實(shí)驗(yàn)10scratch編程38上機(jī)考試2-3時(shí)間待定，教材購買另行通知9學(xué)習(xí)建議內(nèi)容多，用系統(tǒng)的思想學(xué)習(xí)，掌握基本概念、基本原理、基本操作；聽講與自學(xué)相結(jié)合，可以快速瀏覽幾本書，有針對(duì)性的上網(wǎng)查閱或圖書查閱；多上機(jī)，多實(shí)踐，提高動(dòng)手能力10考核方法課程成績(jī)百分制：期末考試為閉卷考試，考試時(shí)間大概在課程結(jié)束后的2周之內(nèi)。

學(xué)期成績(jī)：平時(shí)成績(jī)＋實(shí)驗(yàn)成績(jī)＋期末成績(jī)11基本要求重點(diǎn)掌握：a)數(shù)制、碼制與信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示。b)數(shù)據(jù)在定點(diǎn)計(jì)算機(jī)中的算術(shù)運(yùn)算。c)邏輯代數(shù)與基本邏輯電路。d)程序設(shè)計(jì)語言。掌握馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)和微機(jī)的基本組成與工作原理。系統(tǒng)地了解有關(guān)計(jì)算機(jī)的軟、硬件發(fā)展史；計(jì)算機(jī)的種類和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)、算法、軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本知識(shí)。通過實(shí)習(xí)進(jìn)一步理解計(jì)算機(jī)的基本概念和術(shù)語，重點(diǎn)培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)的能力。12本講內(nèi)容1.1計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科介紹1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史1.4計(jì)算機(jī)的分類1.5計(jì)算機(jī)應(yīng)用

131.1計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的定義及培養(yǎng)目標(biāo)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的研究范疇計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科課程體系結(jié)構(gòu)14學(xué)科定義及培養(yǎng)目標(biāo)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、控制等相關(guān)理論及技術(shù)的學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)：研究、發(fā)展、設(shè)計(jì)和制造計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的創(chuàng)新型人才。對(duì)于從事計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Computersystems）專業(yè)人員來說，不僅要懂得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的原理，還要懂得計(jì)算（Computing）的原理。

15計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究范疇1）計(jì)算機(jī)理論的研究?jī)?nèi)容2）計(jì)算機(jī)硬件的研究?jī)?nèi)容3）計(jì)算機(jī)軟件的研究?jī)?nèi)容4）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究?jī)?nèi)容5）計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究?jī)?nèi)容16計(jì)算機(jī)理論的研究?jī)?nèi)容

離散數(shù)學(xué)算法分析理論形式語言與自動(dòng)機(jī)程序設(shè)計(jì)語言理論程序設(shè)計(jì)方法學(xué)17計(jì)算機(jī)硬件的研究?jī)?nèi)容

元器件與存儲(chǔ)介質(zhì)微電子技術(shù)計(jì)算機(jī)組成原理微型計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)18計(jì)算機(jī)軟件的研究?jī)?nèi)容

程序設(shè)計(jì)語言的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法程序設(shè)計(jì)語言翻譯系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)與分析軟件工程學(xué)可視化技術(shù)19計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究?jī)?nèi)容

網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)安全20計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究?jī)?nèi)容

嵌入式系統(tǒng)普適計(jì)算網(wǎng)格計(jì)算

高性能計(jì)算分布式計(jì)算21計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科課程體系離散數(shù)學(xué)C語言程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法分析與設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)編譯原理數(shù)據(jù)庫概論面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)信號(hào)與系統(tǒng)多媒體技術(shù)匯編與接口軟件工程人工智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)字圖像處理

22Internet與信息化社會(huì)Internet的特點(diǎn)強(qiáng)大的服務(wù)功能網(wǎng)絡(luò)安全的脆弱性和復(fù)雜性信息化社會(huì)的內(nèi)涵

在國民經(jīng)濟(jì)的和社會(huì)活動(dòng)中,通過普遍的采用電子信息設(shè)備和信息技術(shù)，更有效的利用和開發(fā)信息資源，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和和社會(huì)進(jìn)步，使信息產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的比重占主導(dǎo)地位。系統(tǒng)的廣域性和開放性信息的共享性和時(shí)效性入網(wǎng)方式的靈活性和多樣性23信息化社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)人才的需求研究型、設(shè)計(jì)型的人才應(yīng)用型人才開發(fā)型人才維護(hù)型、服務(wù)型、操作型人才什么是計(jì)算機(jī)科學(xué)24Computerscienceisthestudyofthetheory,design,implementation,andperformanceofcomputersoftwareandcomputersystems,includingthestudyofcomputabilityandcomputationitself.25什么是計(jì)算機(jī)輸出計(jì)算機(jī)是數(shù)據(jù)處理器，它根據(jù)事先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的一組指令的要求，接收輸入的數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且輸出數(shù)據(jù)。輸入8,12,22,33,8,12,22程序（存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中）馮.諾依曼模型（JohnVonNeumann1903－1957）26現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都是基于馮.諾依曼模型4個(gè)子系統(tǒng)程序存儲(chǔ)指令順序執(zhí)行計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)軟件27計(jì)算機(jī)概述——計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息由原始事實(shí)和圖像等各種信息組成通過指令完成計(jì)算和數(shù)據(jù)處理

由物理元器件構(gòu)成硬件應(yīng)用操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)資源在不同領(lǐng)域充分利用計(jì)算機(jī)的能力通信程序網(wǎng)絡(luò)，多臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)接在一起，實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享28計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)——計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史機(jī)械計(jì)算器時(shí)期(1930以前)電子計(jì)算機(jī)時(shí)期(1930~1950)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)時(shí)期(1950~now)帕斯卡與機(jī)械計(jì)算機(jī)Pascaline，1642萊布尼茲與改進(jìn)的Pascaline，1672巴貝奇與差分引擎，1823霍列瑞斯與卡片穿孔制表機(jī)，1890圖靈與圖靈機(jī)、巨人計(jì)算機(jī)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(jī)械計(jì)算機(jī)Pascaline，1642計(jì)算工具最重要的發(fā)展是帕斯卡機(jī)械計(jì)算機(jī)，也稱“Pascaline”，1642由法國數(shù)學(xué)家BlaisePascal發(fā)明?？蓪?duì)所以數(shù)字做加減法運(yùn)算。古代：商業(yè)活動(dòng)中用來記錄和計(jì)算的設(shè)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(jìn)的Pascaline，1672德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲1672年對(duì)“Pascaline”進(jìn)行了改進(jìn)，可進(jìn)行四則運(yùn)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(shè)計(jì)了一臺(tái)自動(dòng)的機(jī)械計(jì)算器，也稱差分引擎“

(DifferenceEngine)”。1833,又開始設(shè)計(jì)可編程的自動(dòng)機(jī)械數(shù)字計(jì)算機(jī)，也稱分析引擎“

(AnalyticalEngine)”。32霍列瑞斯與卡片穿孔制表機(jī)，1890計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的重要一步是1890年制表機(jī)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(jì)算機(jī)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。33圖靈與圖靈機(jī)、巨人計(jì)算機(jī)Colossus，1943圖靈在1936年發(fā)表的論文中，提出了一種計(jì)算機(jī)抽象模型，利用這種計(jì)算機(jī)可用一些簡(jiǎn)單的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)推理。這種計(jì)算機(jī)也稱“圖靈機(jī)”。1943年，圖靈設(shè)計(jì)了“Colossus”(巨人計(jì)算機(jī))，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(tái)電子計(jì)算機(jī)，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator(ENIAC),誕生于1946年，由莫奇利與埃克特設(shè)計(jì)。35編程:通過插孔和開關(guān)實(shí)現(xiàn)

速度:5,000次/秒

輸入/輸出:卡片,指示燈,開關(guān),插孔

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

是第一臺(tái)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)，基于馮?諾依曼思想，誕生于1950年。UNIVAC(UniversalAutomaticComputer),

第一臺(tái)商業(yè)計(jì)算機(jī)，1951年由莫奇利與?？颂卦O(shè)計(jì)制造。37馮?諾依曼與IAS,1952馮?諾依曼的IAS

計(jì)算機(jī)誕生于1952。38計(jì)算機(jī)概述——計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史1電子管時(shí)代（從ENIAC誕生到50年代后期）2晶體管時(shí)代（50年代中期到60年代中期）3集成電路時(shí)代（60年代中期到70年代前期）4大規(guī)模集成電路時(shí)代（70年代初到80年代初）5超大規(guī)模集成電路時(shí)代（80年代以后）6生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代（人工智能）39第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)國際商用機(jī)器公司耗資50億美元?dú)v時(shí)5年的IBM360系統(tǒng)計(jì)算機(jī)于1964年問世。器件為晶體管和集成電路混合的。IBM360的貢獻(xiàn)在于通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。可用于科學(xué)計(jì)算、商業(yè)數(shù)據(jù)處理。內(nèi)部硬件和其它設(shè)置可適應(yīng)多方面的應(yīng)用。同一程序可在機(jī)器語言一級(jí)上在不同的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。IBM360有大、中、小三大類六個(gè)型號(hào)。從IBM360開始有了計(jì)算機(jī)兼容的概念。40IBM360系列機(jī)41IBM360/2042第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī) 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(gè)晶體管，每秒運(yùn)算速度6萬次。第一臺(tái)基于Intel微處理器的微型計(jì)算機(jī)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(dòng)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(jì)算機(jī)45第一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī) 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(tái)供個(gè)人使用的數(shù)字微型計(jì)算機(jī)。 1977年蘋果公司推出的“蘋果II型”，是世界上第一臺(tái)有彩色圖形界面的個(gè)人計(jì)算機(jī)，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(gè)人計(jì)算機(jī)，使用Intel8088芯片，4.77兆主頻、64K內(nèi)存、MS—DOS操作系統(tǒng)，售價(jià)單色顯示器3000美元、彩色顯示器6000美元。46IBMPC（PersonalComputer)47計(jì)算機(jī)概述——計(jì)算機(jī)的分類

計(jì)算機(jī)的分類：以性能參數(shù)為主要的分類標(biāo)志－速度。按功能分類：專用計(jì)算機(jī)、通用計(jì)算機(jī)處理對(duì)象及其數(shù)據(jù)的表示形式：數(shù)字計(jì)算機(jī)，模擬計(jì)算機(jī)，數(shù)字模擬計(jì)算機(jī)。巨型計(jì)算機(jī)(Supercomputer)大型計(jì)算機(jī)(Mainframecomputer)小型計(jì)算機(jī)(Minicomputer)微型計(jì)算機(jī)(Microcomputer)快慢48計(jì)算機(jī)的分類——巨型計(jì)算機(jī)最快速的、最昂貴的計(jì)算機(jī)，每秒能處理萬億多條指令。巨型計(jì)算機(jī)的典型應(yīng)用包括世界范圍的天氣預(yù)報(bào)、核爆炸的仿真等。49計(jì)算機(jī)的分類——巨型計(jì)算機(jī)50計(jì)算機(jī)的分類——大型計(jì)算機(jī)

大型的、快速的、昂貴的計(jì)算機(jī)，一般用來為商業(yè)或政府機(jī)構(gòu)提供中心存儲(chǔ)處理或大量數(shù)據(jù)的管理。51計(jì)算機(jī)的分類——大型計(jì)算機(jī)52計(jì)算機(jī)的分類——小型計(jì)算機(jī)

中規(guī)模、較便宜、功耗小于大型計(jì)算機(jī)，能為小型商業(yè)提供適當(dāng)?shù)挠?jì)算能力。53計(jì)算機(jī)的分類——微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的分類——微型計(jì)算機(jī)這些是什么???微型計(jì)算機(jī)!!!54計(jì)算機(jī)的分類——微型計(jì)算機(jī)

一種建立在單處理器芯片上的計(jì)算機(jī)，也叫個(gè)人計(jì)算機(jī)或PC機(jī)。

桌面型計(jì)算機(jī)筆記本式計(jì)算機(jī)個(gè)人數(shù)字助理(PDA)55計(jì)算機(jī)的分類——微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的分類——微型計(jì)算機(jī)桌面型計(jì)算機(jī)筆記本式計(jì)算機(jī)：膝上型計(jì)算機(jī)56計(jì)算機(jī)的分類——微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的分類——微型計(jì)算機(jī)個(gè)人數(shù)字助理(Personaldigitalassistant)掌上型計(jì)算機(jī)57計(jì)算機(jī)