计算机科学导论第1讲-改.

第一讲概述计算机科学导论2赵晓南工作单位：计算机学院计算机软件与理论系西北工业大学软件技术研究所Email:[e-mail]办公室：计算机学院楼324研究方向:云存储管理及评测技术业余爱好:动漫、羽毛球3授课对象：2012级本科生总学时数：24+24学时理论教学学时数：24学时上机学时数：24学时4《计算机科学导论》教材教材《计算机科学导论》机械工业出版社刘艺等译参考教材JuneJ.ParsonsandDanOja,“NewPerspectivesonComputerConcepts”《计算机文化》机械工业出版社第13版5课程目标展示计算机科学的全景激发学习兴趣为后续课程的学习做好必要的知识准备学习要求了解计算机科学的内涵与应用领域、计算机的硬件结构与组成原理、软件工程、计算机网络与信息安全、多媒体技术、人工智能等领域的基本知识；初步掌握计算机科学的基本概念和术语、操作系统的功能、数据结构和数据库的基本概念和相关技术、计算机基本应用技能等。67课程安排讲授内容第1讲：概论（第1章）第2讲：数据和数的表示（第2、3、4章）第3讲：计算机硬件（第5章）第4讲：计算机操作系统（第7章）第5讲：算法（第8章）第6讲：计算机程序设计基础（第9章）第7讲：计算机网络与安全（第6、16章）第8讲：软件工程（第10章）第9讲：数据结构（第11，12章）第10讲：数据库（第14章）第11讲：人工智能与计算理论（第17，18章）8实验安排序号实验内容课时安排1实验1计算机的基本操作实验2windowsXP基本操作32实验3Word2000/2003文档的创建与编辑实验4Word2000/2003文档的排版33实验5Word2003图形、文本框的插入、编排和表格处理34实验6Excel2003应用45实验7PowerPoint2000/2003的基本操作26实验8常用工具使用实验9网络基础37实验10scratch编程38上机考试2-3时间待定，教材购买另行通知9学习建议内容多，用系统的思想学习，掌握基本概念、基本原理、基本操作；听讲与自学相结合，可以快速浏览几本书，有针对性的上网查阅或图书查阅；多上机，多实践，提高动手能力10考核方法课程成绩百分制：期末考试为闭卷考试，考试时间大概在课程结束后的2周之内。学期成绩：平时成绩＋实验成绩＋期末成绩11基本要求重点掌握：a)数制、码制与信息在计算机内的表示。b)数据在定点计算机中的算术运算。c)逻辑代数与基本逻辑电路。d)程序设计语言。掌握冯·诺依曼型计算机和微机的基本组成与工作原理。系统地了解有关计算机的软、硬件发展史；计算机的种类和应用；计算机软件系统（操作系统、算法、软件设计基础）；计算机网络的基本知识。通过实习进一步理解计算机的基本概念和术语，重点培养自主学习计算机知识的能力。12本讲内容1.1计算机科学与技术学科介绍1.2计算机系统分层结构1.3计算机的发展历史1.4计算机的分类1.5计算机应用131.1计算机科学与技术学科1)计算机科学与技术学科的定义及培养目标2)计算机科学与技术学科的研究范畴3)计算机科学与技术学科课程体系结构14学科定义及培养目标是研究计算机的设计与制造和利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制等相关理论及技术的学科培养目标：研究、发展、设计和制造计算机系统的创新型人才。对于从事计算机系统（Computersystems）专业人员来说，不仅要懂得计算机系统的原理，还要懂得计算（Computing）的原理。15计算机科学技术的研究范畴1）计算机理论的研究内容2）计算机硬件的研究内容3）计算机软件的研究内容4）计算机网络的研究内容5）计算机应用的研究内容16计算机理论的研究内容1)离散数学2)算法分析理论3)形式语言与自动机4)程序设计语言理论5)程序设计方法学17计算机硬件的研究内容1)元器件与存储介质2)微电子技术3)计算机组成原理4)微型计算机技术5)计算机体系结构18计算机软件的研究内容1)程序设计语言的设计2)数据结构与算法3)程序设计语言翻译系统4)操作系统5)数据库系统6)算法设计与分析7)软件工程学8)可视化技术19计算机网络的研究内容1)网络的结构2)数据通信与网络协议3)网络服务4)网络安全20计算机应用的研究内容1)嵌入式系统2)普适计算3)网格计算4)高性能计算5)分布式计算21计算机科学与技术学科课程体系1)离散数学2)C语言程序设计3)数据结构4)算法分析与设计5)计算机网络原理6)计算机组成原理7)计算机操作系统8)编译原理9)数据库概论10)面向对象程序设计11)信号与系统12)多媒体技术13)汇编与接口14)软件工程15)人工智能16)计算机系统结构17)网络安全18)数字图像处理22Internet与信息化社会Internet的特点强大的服务功能网络安全的脆弱性和复杂性信息化社会的内涵在国民经济的和社会活动中,通过普遍的采用电子信息设备和信息技术，更有效的利用和开发信息资源，推动经济发展和和社会进步，使信息产业在国民经济中的比重占主导地位。系统的广域性和开放性信息的共享性和时效性入网方式的灵活性和多样性23信息化社会对计算机人才的需求研究型、设计型的人才应用型人才开发型人才维护型、服务型、操作型人才什么是计算机科学24Computerscienceisthestudyofthetheory,design,implementation,andperformanceofcomputersoftwareandcomputersystems,includingthestudyofcomputabilityandcomputationitself.25什么是计算机输出计算机是数据处理器，它根据事先存储在存储器中的一组指令的要求，接收输入的数据、处理数据、存储数据并且输出数据。输入8,12,22,33,8,12,22程序（存储在存储器中）冯.诺依曼模型（JohnVonNeumann1903－1957）26现代计算机都是基于冯.诺依曼模型1.4个子系统2.程序存储3.指令顺序执行计算机硬件计算机软件27计算机概述——计算机系统分层结构数据信息由原始事实和图像等各种信息组成通过指令完成计算和数据处理由物理元器件构成硬件应用操作系统管理计算机资源在不同领域充分利用计算机的能力通信程序网络，多台计算机联接在一起，实现信息交换和资源共享28计算机基础——计算机的发展历史机械计算器时期(1930以前)电子计算机时期(1930~1950)现代计算机时期(1950~now)帕斯卡与机械计算机Pascaline，1642莱布尼兹与改进的Pascaline，1672巴贝奇与差分引擎，1823霍列瑞斯与卡片穿孔制表机，1890图灵与图灵机、巨人计算机Colossus，1943冯•诺依曼与IAS,1952莫奇利和埃克特与ENIAC,1946EDVAC,1950与UNIVAC,195129帕斯卡与机械计算机Pascaline，1642计算工具最重要的发展是帕斯卡机械计算机，也称“Pascaline”，1642由法国数学家BlaisePascal发明。可对所以数字做加减法运算。古代：商业活动中用来记录和计算的设备古巴比伦的粘土板（公元前4000年）中国的算盘（公元前3000年）30莱布尼兹与改进的Pascaline，1672德国数学家莱布尼兹1672年对“Pascaline”进行了改进，可进行四则运算和开方。称之为莱布尼兹轮。31巴贝奇与差分引擎，18231823年,设计了一台自动的机械计算器，也称差分引擎“(DifferenceEngine)”。1833,又开始设计可编程的自动机械数字计算机，也称分析引擎“(AnalyticalEngine)”。32霍列瑞斯与卡片穿孔制表机，1890计算机系统发展的重要一步是1890年制表机的发明。由霍列瑞斯发明，首次用于全美的人口普查。1896年，霍列瑞斯组织了InternationalBusinessMachines(IBM)。该组织后来在计算机发展中发挥了重要的作用。33图灵与图灵机、巨人计算机Colossus，1943图灵在1936年发表的论文中，提出了一种计算机抽象模型，利用这种计算机可用一些简单的机械动作实现推理。这种计算机也称“图灵机”。1943年，图灵设计了“Colossus”(巨人计算机)，主要用于第二次世界大战破译德国的密码。34莫奇利、埃克特与ENIAC,1946第一台电子计算机，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator(ENIAC),诞生于1946年，由莫奇利与埃克特设计。35编程:通过插孔和开关实现速度:5,000次/秒输入/输出:卡片,指示灯,开关,插孔空间:1,000平方英尺36EDVAC,1950与UNIVAC,1951EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)是第一台存储程序的计算机，基于冯•诺依曼思想，诞生于1950年。UNIVAC(UniversalAutomaticComputer),第一台商业计算机，1951年由莫奇利与埃克特设计制造。37冯•诺依曼与IAS,1952冯•诺依曼的IAS计算机诞生于1952。38计算机概述——计算机的发展历史1电子管时代（从ENIAC诞生到50年代后期）2晶体管时代（50年代中期到60年代中期）3集成电路时代（60年代中期到70年代前期）4大规模集成电路时代（70年代初到80年代初）5超大规模集成电路时代（80年代以后）6生物神经网络时代（人工智能）39第一台通用计算机国际商用机器公司耗资50亿美元历时5年的IBM360系统计算机于1964年问世。器件为晶体管和集成电路混合的。IBM360的贡献在于通用化、标准化、系列化。可用于科学计算、商业数据处理。内部硬件和其它设置可适应多方面的应用。同一程序可在机器语言一级上在不同的计算机上执行。IBM360有大、中、小三大类六个型号。从IBM360开始有了计算机兼容的概念。40IBM360系列机41IBM360/2042第一台微型计算机Intel公司于1971年开发Intel4004微处理器，在3毫米×4毫米的大规模集成电路芯片上有2250个晶体管，每秒运算速度6万次。第一台基于Intel微处理器的微型计算机有以下说法：Intel公司的MCS-4（1971年）约翰·布兰肯贝克的Kenbak1（1971年）加拿大自动电器系统公司推出商用电脑(有显示屏、键盘、CPU（1972年）法国Micral公司的Micral（1973年，首次在广告中使用了Microcomputer一词）43Intel4004微处理器芯片44微处理芯片和微型计算机45第一台个人计算机美国微型仪器和遥感系统公司1972年推出的MITS-816，是世界上第一台供个人使用的数字微型计算机。1977年苹果公司推出的“苹果II型”，是世界上第一台有彩色图形界面的个人计算机，使用摩托罗拉6502芯片，每秒50万次加法、48K基本内存。1981年8月IBM推出IBM5150个人计算机，使用Intel8088芯片，4.77兆主频、64K内存、MS—DOS操作系统，售价单色显示器3000美元、彩色显示器6000美元。46IBMPC（PersonalComputer)47计算机概述——计算机的分类计算机的分类：以性能参数为主要的分类标志－速度。按功能分类：专用计算机、通用计算机处理对象及其数据的表示形式：数字计算机，模拟计算机，数字模拟计算机。巨型计算机(Supercomputer)大型计算机(Mainframecomputer)小型计算机(Minicomputer)微型计算机(Microcomputer)快慢48计算机的分类——巨型计算机最快速的、最昂贵的计算机，每秒能处理万亿多条指令。巨型计算机的典