第一講概述計算機科學導論2趙曉南工作單位：計算機學院計算機軟件與理論系

西北工業(yè)大學軟件技術(shù)研究所Email:zhaoxn@辦公室：計算機學院樓324研究方向:云存儲管理及評測技術(shù)業(yè)余愛好:動漫、羽毛球3

授課對象：2012級本科生總學時數(shù)：24+24學時理論教學學時數(shù)：24學時上機學時數(shù)：24學時4《計算機科學導論》教材教材

《計算機科學導論》

機械工業(yè)出版社劉藝等譯參考教材

JuneJ.ParsonsandDanOja,“NewPerspectivesonComputerConcepts”《計算機文化》

機械工業(yè)出版社第13版5課程目標展示計算機科學的全景激發(fā)學習興趣為后續(xù)課程的學習做好必要的知識準備學習要求了解計算機科學的內(nèi)涵與應(yīng)用領(lǐng)域、計算機的硬件結(jié)構(gòu)與組成原理、軟件工程、計算機網(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；初步掌握計算機科學的基本概念和術(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)、計算機基本應(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(shè)計基礎(chǔ)（第9章）第7講：計算機網(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：人工智能與計算理論（第17，18章）8實驗安排序號實驗內(nèi)容課時安排1實驗1計算機的基本操作實驗2windowsXP基本操作32實驗3Word2000/2003文檔的創(chuàng)建與編輯實驗4Word2000/2003文檔的排版33實驗5Word2003圖形、文本框的插入、編排和表格處理34實驗6Excel2003應(yīng)用45實驗7PowerPoint2000/2003的基本操作26實驗8常用工具使用實驗9網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)37實驗10scratch編程38上機考試2-3時間待定，教材購買另行通知9學習建議內(nèi)容多，用系統(tǒng)的思想學習，掌握基本概念、基本原理、基本操作；聽講與自學相結(jié)合，可以快速瀏覽幾本書，有針對性的上網(wǎng)查閱或圖書查閱；多上機，多實踐，提高動手能力10考核方法課程成績百分制：期末考試為閉卷考試，考試時間大概在課程結(jié)束后的2周之內(nèi)。

學期成績：平時成績＋實驗成績＋期末成績11基本要求重點掌握：a)數(shù)制、碼制與信息在計算機內(nèi)的表示。b)數(shù)據(jù)在定點計算機中的算術(shù)運算。c)邏輯代數(shù)與基本邏輯電路。d)程序設(shè)計語言。掌握馮·諾依曼型計算機和微機的基本組成與工作原理。系統(tǒng)地了解有關(guān)計算機的軟、硬件發(fā)展史；計算機的種類和應(yīng)用；計算機軟件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)、算法、軟件設(shè)計基礎(chǔ)）；計算機網(wǎng)絡(luò)的基本知識。通過實習進一步理解計算機的基本概念和術(shù)語，重點培養(yǎng)自主學習計算機知識的能力。12本講內(nèi)容1.1計算機科學與技術(shù)學科介紹1.2計算機系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)1.3計算機的發(fā)展歷史1.4計算機的分類1.5計算機應(yīng)用

131.1計算機科學與技術(shù)學科計算機科學與技術(shù)學科的定義及培養(yǎng)目標計算機科學與技術(shù)學科的研究范疇計算機科學與技術(shù)學科課程體系結(jié)構(gòu)14學科定義及培養(yǎng)目標是研究計算機的設(shè)計與制造和利用計算機進行信息獲取、表示、存儲、處理、控制等相關(guān)理論及技術(shù)的學科培養(yǎng)目標：研究、發(fā)展、設(shè)計和制造計算機系統(tǒng)的創(chuàng)新型人才。對于從事計算機系統(tǒng)（Computersystems）專業(yè)人員來說，不僅要懂得計算機系統(tǒng)的原理，還要懂得計算（Computing）的原理。

15計算機科學技術(shù)的研究范疇1）計算機理論的研究內(nèi)容2）計算機硬件的研究內(nèi)容3）計算機軟件的研究內(nèi)容4）計算機網(wǎng)絡(luò)的研究內(nèi)容5）計算機應(yīng)用的研究內(nèi)容16計算機理論的研究內(nèi)容

離散數(shù)學算法分析理論形式語言與自動機程序設(shè)計語言理論程序設(shè)計方法學17計算機硬件的研究內(nèi)容

元器件與存儲介質(zhì)微電子技術(shù)計算機組成原理微型計算機技術(shù)計算機體系結(jié)構(gòu)18計算機軟件的研究內(nèi)容

程序設(shè)計語言的設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法程序設(shè)計語言翻譯系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)算法設(shè)計與分析軟件工程學可視化技術(shù)19計算機網(wǎng)絡(luò)的研究內(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計算機應(yīng)用的研究內(nèi)容

嵌入式系統(tǒng)普適計算網(wǎng)格計算

高性能計算分布式計算21計算機科學與技術(shù)學科課程體系離散數(shù)學C語言程序設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法分析與設(shè)計計算機網(wǎng)絡(luò)原理計算機組成原理計算機操作系統(tǒng)編譯原理數(shù)據(jù)庫概論面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計信號與系統(tǒng)多媒體技術(shù)匯編與接口軟件工程人工智能計算機系統(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Internet的特點強大的服務(wù)功能網(wǎng)絡(luò)安全的脆弱性和復雜性信息化社會的內(nèi)涵

在國民經(jīng)濟的和社會活動中,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，推動經(jīng)濟發(fā)展和和社會進步，使信息產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中的比重占主導地位。系統(tǒng)的廣域性和開放性信息的共享性和時效性入網(wǎng)方式的靈活性和多樣性23信息化社會對計算機人才的需求研究型、設(shè)計型的人才應(yīng)用型人才開發(fā)型人才維護型、服務(wù)型、操作型人才什么是計算機科學24Computerscienceisthestudyofthetheory,design,implementation,andperformanceofcomputersoftwareandcomputersystems,includingthestudyofcomputabilityandcomputationitself.25什么是計算機輸出計算機是數(shù)據(jù)處理器，它根據(jù)事先存儲在存儲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（存儲在存儲器中）馮.諾依曼模型（JohnVonNeumann1903－1957）26現(xiàn)代計算機都是基于馮.諾依曼模型4個子系統(tǒng)程序存儲指令順序執(zhí)行計算機硬件計算機軟件27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通過指令完成計算和數(shù)據(jù)處理

由物理元器件構(gòu)成硬件應(yīng)用操作系統(tǒng)管理計算機資源在不同領(lǐng)域充分利用計算機的能力通信程序網(wǎng)絡(luò)，多臺計算機聯(lián)接在一起，實現(xiàn)信息交換和資源共享28計算機基礎(chǔ)——計算機的發(fā)展歷史機械計算器時期(1930以前)電子計算機時期(1930~1950)現(xiàn)代計算機時期(1950~now)帕斯卡與機械計算機Pascaline，1642萊布尼茲與改進的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莫奇利和埃克特與ENIAC,1946EDVAC,1950與UNIVAC,195129帕斯卡與機械計算機Pascaline，1642計算工具最重要的發(fā)展是帕斯卡機械計算機，也稱“Pascaline”，1642由法國數(shù)學家BlaisePascal發(fā)明。可對所以數(shù)字做加減法運算。古代：商業(yè)活動中用來記錄和計算的設(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萊布尼茲與改進的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。31巴貝奇與差分引擎，1823

1823年,設(shè)計了一臺自動的機械計算器，也稱差分引擎“

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

(AnalyticalEngine)”。32霍列瑞斯與卡片穿孔制表機，1890計算機系統(tǒng)發(fā)展的重要一步是1890年制表機的發(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)。

該組織后來在計算機發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。33圖靈與圖靈機、巨人計算機Colossus，1943圖靈在1936年發(fā)表的論文中，提出了一種計算機抽象模型，利用這種計算機可用一些簡單的機械動作實現(xiàn)推理。這種計算機也稱“圖靈機”。1943年，圖靈設(shè)計了“Colossus”(巨人計算機)，主要用于第二次世界大戰(zhàn)破譯德國的密碼。34莫奇利、埃克特與ENIAC,1946第一臺電子計算機，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator(ENIAC),誕生于1946年，由莫奇利與?？颂卦O(shè)計。35編程:通過插孔和開關(guān)實現(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)

是第一臺存儲程序的計算機，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(shè)計制造。37馮?諾依曼與IAS,1952馮?諾依曼的IAS

計算機誕生于1952。38計算機概述——計算機的發(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(luò)時代（人工智能）39第一臺通用計算機國際商用機器公司耗資50億美元歷時5年的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的。IBM360的貢獻在于通用化、標準化、系列化?？捎糜诳茖W計算、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。同一程序可在機器語言一級上在不同的計算機上執(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的概念。40IBM360系列機41IBM360/2042第一臺微型計算機 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個晶體管，每秒運算速度6萬次。第一臺基于Intel微處理器的微型計算機有以下說法：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算機45第一臺個人計算機 美國微型儀器和遙感系統(tǒng)公司1972年推出的MITS-816，是世界上第一臺供個人使用的數(shù)字微型計算機。 1977年蘋果公司推出的“蘋果II型”，是世界上第一臺有彩色圖形界面的個人計算機，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。46IBMPC（PersonalComputer)47計算機概述——計算機的分類

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

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

中規(guī)模、較便宜、功耗小于大型計算機，能為小型商業(yè)提供適當?shù)挠嬎隳芰Α?3計算機的分類——微型計算機計算機的分類——微型計算機這些是什么???微型計算機!!!54計算機的分類——微型計算機

一種建立在單處理器芯片上的計算機，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)55計算機的分類——微型計算機計算機的分類——微型計算機桌面型計算機筆記本式計算機：膝上型計算機56計算機的分類——微型計算機計算機的分類——微型計算機個人數(shù)字助理(Personaldigitalassistant)掌上型計算機57計算機