计算机科学导论PPT课件

《计算机科学导论PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机科学导论PPT课件（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2024/8/1计算机科学导论计算机科学导论学习计算机专业的第一门基础课程，本课程将会带领大家遨游计算机海洋！2024/8/1时代骄子时代骄子社会发展社会发展原始社会（石器）原始社会（石器）原始社会（石器）原始社会（石器）奴隶社会奴隶社会奴隶社会奴隶社会农业社会农业社会农业社会农业社会工业社会工业社会工业社会工业社会信息社会信息社会信息社会信息社会信息社会支撑：信息技术信息社会支撑：信息技术核心：计算机科学核心：计算机科学2024/8/1计算机专业特点计算机专业特点发展性发展性挑战性挑战性竞争性竞争性实践性实践性2024/8/1第一章第一章 概概 述述本章学习目标初步了解计算机的产生和发展阶段

2、掌握计算机的基本概念、分类、特点了解计算机的应用领域和发展趋势了解计算机科学与技术学科概述了解计算机科学与技术学科的知识体系了解计算机科学与技术学科的教育2024/8/1计算机是什么？计算机是什么？ Computers are everywhere！2024/8/1计算机成了社会的必需品计算机成了社会的必需品l l计计计计算算算算机机机机是是是是一一一一种种种种相相相相对对对对其其其其能能能能力力力力而而而而言言言言比比比比较较较较便便便便宜宜宜宜的的的的工工工工具具具具，同一台机器能够做许多种不同的事：同一台机器能够做许多种不同的事：同一台机器能够做许多种不同的事：同一台机器能够做许多种不同

3、的事：l l算题（科学计算）算题（科学计算）算题（科学计算）算题（科学计算）l l制作图案制作图案制作图案制作图案l l处理文字处理文字处理文字处理文字l l记录事实记录事实记录事实记录事实l l控制其他机器控制其他机器控制其他机器控制其他机器l l游戏游戏游戏游戏l l发送消息发送消息发送消息发送消息l l识别语音识别语音识别语音识别语音问题：大多数机器只能做一类事，为什么计算机问题：大多数机器只能做一类事，为什么计算机问题：大多数机器只能做一类事，为什么计算机问题：大多数机器只能做一类事，为什么计算机能够做许多种不同的事？是不是计算机什么事都能能够做许多种不同的事？是不是计算机什么事都能能

4、够做许多种不同的事？是不是计算机什么事都能能够做许多种不同的事？是不是计算机什么事都能做？做？做？做？2024/8/1计算机是一台快速，笨拙的机器计算机是一台快速，笨拙的机器l l只有有限的能力。只有有限的能力。只有有限的能力。只有有限的能力。l l只能进行基本的数学运算与逻辑比较。只能进行基本的数学运算与逻辑比较。只能进行基本的数学运算与逻辑比较。只能进行基本的数学运算与逻辑比较。l l必须由程序来指示它做什么事。必须由程序来指示它做什么事。必须由程序来指示它做什么事。必须由程序来指示它做什么事。 George BeekmanGeorge Beekmanl l计算机是一台笨拙的机器，具有从事

5、令人难以置信的聪计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以置信的聪计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以置信的聪计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以置信的聪明工作的能力，明工作的能力，明工作的能力，明工作的能力，.l l计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令人难以置计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令人难以置计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令人难以置计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令人难以置信的笨拙工作的能力。信的笨拙工作的能力。信的笨拙工作的能力。信的笨拙工作的能力。l l简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。简而言之，计算

6、机与程序员实现了完美的配合。简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。 Jamie ShiersJamie Shiers2024/8/1电子数字计算机电子数字计算机电子数字计算机电子数字计算机电子数字计算机电子数字计算机(Electronic Digital Computer)(Electronic Digital Computer)简称为电子计算机或计算机，也是人们常说的电简称为电子计算机或计算机，也是人们常说的电简称为电子计算机或计算机，也是人们常说的电简称为电子计算机或计算机，也是人们常说的电脑，是二十世纪最辉煌的成就之一。脑，是二十世纪最辉煌的成就之一。脑，是二十世纪最辉煌的成就之一。

7、脑，是二十世纪最辉煌的成就之一。计算机给人类带来了巨大的变化。计算机给人类带来了巨大的变化。计算机给人类带来了巨大的变化。计算机给人类带来了巨大的变化。计算机的定义：计算机的定义：计算机的定义：计算机的定义：计算机是一种能按照事先存储的程序，自动地、计算机是一种能按照事先存储的程序，自动地、计算机是一种能按照事先存储的程序，自动地、计算机是一种能按照事先存储的程序，自动地、高速地、精确地进行大量数值计算，并且具有记高速地、精确地进行大量数值计算，并且具有记高速地、精确地进行大量数值计算，并且具有记高速地、精确地进行大量数值计算，并且具有记忆忆忆忆( (存储存储存储存储) )能力、逻辑判断能力、

8、可靠性能的数字化能力、逻辑判断能力、可靠性能的数字化能力、逻辑判断能力、可靠性能的数字化能力、逻辑判断能力、可靠性能的数字化信息处理的现代化智能电子设备。信息处理的现代化智能电子设备。信息处理的现代化智能电子设备。信息处理的现代化智能电子设备。 2024/8/11.1 计算机的产生和发展阶段计算机的产生和发展阶段 计算机的产生和发展不是一蹴而就的，而是经历了计算机的产生和发展不是一蹴而就的，而是经历了计算机的产生和发展不是一蹴而就的，而是经历了计算机的产生和发展不是一蹴而就的，而是经历了漫长历史的过程。漫长历史的过程。漫长历史的过程。漫长历史的过程。在这过程中，科学家们经过艰难的探索，发明了在

9、这过程中，科学家们经过艰难的探索，发明了在这过程中，科学家们经过艰难的探索，发明了在这过程中，科学家们经过艰难的探索，发明了各种各样的各种各样的各种各样的各种各样的“计算机计算机计算机计算机”，这些，这些，这些，这些“计算机计算机计算机计算机”顺应了当时顺应了当时顺应了当时顺应了当时历史的发展，发挥了巨大的作用，推动了社会的进步，历史的发展，发挥了巨大的作用，推动了社会的进步，历史的发展，发挥了巨大的作用，推动了社会的进步，历史的发展，发挥了巨大的作用，推动了社会的进步，也推动了计算机技术的发展。也推动了计算机技术的发展。也推动了计算机技术的发展。也推动了计算机技术的发展。2024/8/11.

10、1.1 计算机产生的史前史计算机产生的史前史1.算筹算筹 算筹又称为筹、策、算子等算筹又称为筹、策、算子等 算筹在中国的起源很早算筹在中国的起源很早 中国著名科学家祖冲之中国著名科学家祖冲之(429500年年)借助算筹作为计算工具借助算筹作为计算工具计算出圆周率计算出圆周率 祖冲之(429500年)2024/8/12. 算盘算盘 算盘也称珠算，是中国劳动人民创算盘也称珠算，是中国劳动人民创算盘也称珠算，是中国劳动人民创算盘也称珠算，是中国劳动人民创造的一种工具造的一种工具造的一种工具造的一种工具 由古代由古代由古代由古代“算筹算筹算筹算筹”演变而来演变而来演变而来演变而来 素有素有素有素有“中

11、国计算机中国计算机中国计算机中国计算机”之称之称之称之称 最早见于汉末三国时代徐岳撰写的最早见于汉末三国时代徐岳撰写的最早见于汉末三国时代徐岳撰写的最早见于汉末三国时代徐岳撰写的数术记遗数术记遗数术记遗数术记遗 南宋时期的数学家杨辉发明了南宋时期的数学家杨辉发明了南宋时期的数学家杨辉发明了南宋时期的数学家杨辉发明了乘乘乘乘除通变算宝除通变算宝除通变算宝除通变算宝AbacusAbacus （SucabaSucaba） 2024/8/13. 机械计算机机械计算机 16231623年，德国科学家契克卡德年，德国科学家契克卡德年，德国科学家契克卡德年，德国科学家契克卡德(W. Schickard)(W

12、. Schickard)为天文学家开为天文学家开为天文学家开为天文学家开普勒普勒普勒普勒(Kepler)(Kepler)制作了一台机械制作了一台机械制作了一台机械制作了一台机械计算机计算机计算机计算机2024/8/13. 机械计算机机械计算机法国科学家布莱斯法国科学家布莱斯法国科学家布莱斯法国科学家布莱斯 帕斯卡帕斯卡帕斯卡帕斯卡(Blaise Pascal(Blaise Pascal：1623166216231662年年年年) )是被公认为是制造出机械是被公认为是制造出机械是被公认为是制造出机械是被公认为是制造出机械计算机的第一人。计算机的第一人。计算机的第一人。计算机的第一人。 2024/

13、8/13. 机械计算机机械计算机德国著名数学家戈特弗里德德国著名数学家戈特弗里德德国著名数学家戈特弗里德德国著名数学家戈特弗里德 威威威威廉廉廉廉 莱布尼茨莱布尼茨莱布尼茨莱布尼茨(Gottfried Wilhelm (Gottfried Wilhelm LeibnizLeibniz：16461646阿阿阿阿17161716年年年年) )将将将将帕斯卡的帕斯卡的帕斯卡的帕斯卡的“加法器加法器加法器加法器”扩大为乘除扩大为乘除扩大为乘除扩大为乘除运算运算运算运算 17001700年左右，莱布尼茨从中国年左右，莱布尼茨从中国年左右，莱布尼茨从中国年左右，莱布尼茨从中国“易图易图易图易图”( (八卦

14、八卦八卦八卦) )里受到启发，悟里受到启发，悟里受到启发，悟里受到启发，悟出了二进制数之真谛。出了二进制数之真谛。出了二进制数之真谛。出了二进制数之真谛。 2024/8/14. 提花机提花机西汉年间中国的纺织工西汉年间中国的纺织工西汉年间中国的纺织工西汉年间中国的纺织工匠已能熟练掌握提花机匠已能熟练掌握提花机匠已能熟练掌握提花机匠已能熟练掌握提花机技术技术技术技术 。2024/8/14. 提花机提花机法国机械师约瑟夫法国机械师约瑟夫法国机械师约瑟夫法国机械师约瑟夫 杰卡杰卡杰卡杰卡德德德德(Joseph Jacquard)(Joseph Jacquard)，大约在大约在大约在大约在180118

15、01年完成了年完成了年完成了年完成了“自动提花编织机自动提花编织机自动提花编织机自动提花编织机”的设的设的设的设计制作，真正成功地改计制作，真正成功地改计制作，真正成功地改计制作，真正成功地改进了提花机。进了提花机。进了提花机。进了提花机。 2024/8/15. 差分机和分析机差分机和分析机 英国剑桥大学著名科学英国剑桥大学著名科学英国剑桥大学著名科学英国剑桥大学著名科学家查理斯家查理斯家查理斯家查理斯 巴贝奇巴贝奇巴贝奇巴贝奇(Charles Babbage(Charles Babbage：1792187117921871年年年年) )在在在在18221822年研制出第一台差分机。年研制出第

16、一台差分机。年研制出第一台差分机。年研制出第一台差分机。 Babbage(17921871年)2024/8/15. 差分机和分析机差分机和分析机阿达阿达阿达阿达 奥古斯塔奥古斯塔奥古斯塔奥古斯塔(Ada (Ada AugustaAugusta：1815181518521852年年年年) )是计算机领是计算机领是计算机领是计算机领域著名的女程序员。域著名的女程序员。域著名的女程序员。域著名的女程序员。Ada(18151852年)2024/8/16. 模拟计算机模拟计算机1919世纪末，赫尔曼世纪末，赫尔曼世纪末，赫尔曼世纪末，赫尔曼 霍列瑞斯霍列瑞斯霍列瑞斯霍列瑞斯(Herman (Herman

17、 HollerithHollerith：186018601929)1929)首先用穿孔首先用穿孔首先用穿孔首先用穿孔卡完成了第一次大卡完成了第一次大卡完成了第一次大卡完成了第一次大规模数据处理。规模数据处理。规模数据处理。规模数据处理。 2024/8/16. 模拟计算机模拟计算机托马斯托马斯托马斯托马斯 沃森沃森沃森沃森(T.Watson)(T.Watson)和和和和IBMIBM 2024/8/16. 模拟计算机模拟计算机 布什布什布什布什(V.Bush)(V.Bush)为了求为了求为了求为了求解与电路有关的微分解与电路有关的微分解与电路有关的微分解与电路有关的微分方程，制作了一台模方程，制作

18、了一台模方程，制作了一台模方程，制作了一台模拟计算装置助其求解拟计算装置助其求解拟计算装置助其求解拟计算装置助其求解 18731873年，美国人鲍德年，美国人鲍德年，美国人鲍德年，美国人鲍德温温温温(F. Baldwin)(F. Baldwin)，利，利，利，利用齿数可变齿轮，设用齿数可变齿轮，设用齿数可变齿轮，设用齿数可变齿轮，设法制造出一种小型计法制造出一种小型计法制造出一种小型计法制造出一种小型计算机样机算机样机算机样机算机样机 2024/8/16. 模拟计算机模拟计算机 英国数学家布尔英国数学家布尔英国数学家布尔英国数学家布尔(G.Boole(G.Boole：1815181518641

19、864年年年年) ) 第一部著作第一部著作第一部著作第一部著作逻辑的数学分析逻辑的数学分析逻辑的数学分析逻辑的数学分析 18541854年，已经担任柯克大学教授的布年，已经担任柯克大学教授的布年，已经担任柯克大学教授的布年，已经担任柯克大学教授的布尔再次出版尔再次出版尔再次出版尔再次出版思维规律的研究思维规律的研究思维规律的研究思维规律的研究逻辑逻辑逻辑逻辑与概率的数学理论基础与概率的数学理论基础与概率的数学理论基础与概率的数学理论基础 凭借这两部著作，布尔建立了一门新的凭借这两部著作，布尔建立了一门新的凭借这两部著作，布尔建立了一门新的凭借这两部著作，布尔建立了一门新的数学学科数学学科数学学

20、科数学学科布尔代数布尔代数布尔代数布尔代数2024/8/16. 模拟计算机模拟计算机 19381938年，美国数学家香农年，美国数学家香农年，美国数学家香农年，美国数学家香农(C. Shannon)(C. Shannon)第一第一第一第一次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁，以脉冲方式处理信息的继电器开关，桥梁，以脉冲方式处理信息的继电器开关，桥梁，以脉冲方式处理信息的继电器开关，桥梁，以脉冲方式处理信息的继电器开关，从理论到技术彻底改变了数字电路的设计。从理论到技术彻底改变

21、了数字电路的设计。从理论到技术彻底改变了数字电路的设计。从理论到技术彻底改变了数字电路的设计。 19481948年，香农凭借年，香农凭借年，香农凭借年，香农凭借通信的数学基础通信的数学基础通信的数学基础通信的数学基础一书，一书，一书，一书，被誉为被誉为被誉为被誉为“信息论之父信息论之父信息论之父信息论之父”。 19561956年，香农参与发起了达特默斯人工智能年，香农参与发起了达特默斯人工智能年，香农参与发起了达特默斯人工智能年，香农参与发起了达特默斯人工智能会议，率先把人工智能运用于计算机下棋方会议，率先把人工智能运用于计算机下棋方会议，率先把人工智能运用于计算机下棋方会议，率先把人工智能运

22、用于计算机下棋方面，还发明了一个能自动穿越迷宫的电子老面，还发明了一个能自动穿越迷宫的电子老面，还发明了一个能自动穿越迷宫的电子老面，还发明了一个能自动穿越迷宫的电子老鼠，以此验证了计算机可以通过学习提高智鼠，以此验证了计算机可以通过学习提高智鼠，以此验证了计算机可以通过学习提高智鼠，以此验证了计算机可以通过学习提高智能。能。能。能。2024/8/16. 模拟计算机模拟计算机19371937年年年年1111月，在月，在月，在月，在AT&TAT&T贝尔实验室贝尔实验室贝尔实验室贝尔实验室工作的斯蒂比兹工作的斯蒂比兹工作的斯蒂比兹工作的斯蒂比兹(G. Stibitz)(G. Stibitz)，运，

23、运，运，运用继电器作为计用继电器作为计用继电器作为计用继电器作为计算机的开关元件。算机的开关元件。算机的开关元件。算机的开关元件。 2024/8/16. 模拟计算机模拟计算机 19391939年，楚泽继电器组装了年，楚泽继电器组装了年，楚泽继电器组装了年，楚泽继电器组装了Z-2Z-2。 19411941年，楚泽的电磁式计算机年，楚泽的电磁式计算机年，楚泽的电磁式计算机年，楚泽的电磁式计算机Z-3Z-3完成。完成。完成。完成。 希特勒战败后，楚泽辗转流落到瑞士一希特勒战败后，楚泽辗转流落到瑞士一希特勒战败后，楚泽辗转流落到瑞士一希特勒战败后，楚泽辗转流落到瑞士一个荒凉的村庄，一度转向研究计算机软

24、个荒凉的村庄，一度转向研究计算机软个荒凉的村庄，一度转向研究计算机软个荒凉的村庄，一度转向研究计算机软件理论。件理论。件理论。件理论。 19381938年，年，年，年，2828岁的楚泽岁的楚泽岁的楚泽岁的楚泽(K.Zuse)(K.Zuse)完成了完成了完成了完成了一台可编程数字计算机一台可编程数字计算机一台可编程数字计算机一台可编程数字计算机Z-1Z-1的设计。的设计。的设计。的设计。 19451945年建造了年建造了年建造了年建造了Z-4Z-4计算机。计算机。计算机。计算机。 19491949年，他建立了年，他建立了年，他建立了年，他建立了“ZuseZuse计算机公司计算机公司计算机公司计算

25、机公司”，继续开发更先进的机电式程序控制，继续开发更先进的机电式程序控制，继续开发更先进的机电式程序控制，继续开发更先进的机电式程序控制计算机。计算机。计算机。计算机。 2024/8/1 Z Z3 3 重建重建Z Z1 Z1 Z4 4 老年楚泽（中）老年楚泽（中）老年楚泽（中）老年楚泽（中）数字计算机之父数字计算机之父数字计算机之父数字计算机之父2024/8/16. 模拟计算机模拟计算机 电磁式计算机叫电磁式计算机叫电磁式计算机叫电磁式计算机叫MarkMark，也叫，也叫，也叫，也叫“自动序列受控自动序列受控自动序列受控自动序列受控计算机计算机计算机计算机”，在计算机发，在计算机发，在计算机发

26、，在计算机发展史上占据重要地位，展史上占据重要地位，展史上占据重要地位，展史上占据重要地位，是计算机是计算机是计算机是计算机“史前史史前史史前史史前史”里里里里最后一台著名的计算机，最后一台著名的计算机，最后一台著名的计算机，最后一台著名的计算机，发明者是美国哈佛大学发明者是美国哈佛大学发明者是美国哈佛大学发明者是美国哈佛大学艾肯艾肯艾肯艾肯(H.Aiken)(H.Aiken)博士。博士。博士。博士。2024/8/11.1.2 计算机的产生计算机的产生1. 1. 图灵图灵 19361936年，阿伦年，阿伦 图灵图灵(Alan (Alan TuringTuring：191219541912195

27、4年年) )在他的一篇具有划时代意在他的一篇具有划时代意义的论文义的论文论可计算论可计算数及其在判定问题中的应数及其在判定问题中的应用用(On Computer (On Computer Numbers With an Numbers With an Application to the Application to the Entscheidungs Problem)Entscheidungs Problem)中，论述了一种假想的通中，论述了一种假想的通用计算器，也就是理想计用计算器，也就是理想计算机，被后人称为算机，被后人称为“图灵图灵机机”(Turing Machine(Turing M

28、achineTM)TM)。 2024/8/11. 图灵图灵19391939年，年，年，年，“图灵炸弹图灵炸弹图灵炸弹图灵炸弹”(Bomba)(Bomba)，图灵称它是，图灵称它是，图灵称它是，图灵称它是“罗宾逊罗宾逊罗宾逊罗宾逊”。19451945年，图灵领导一批优秀的电子工程师，着手年，图灵领导一批优秀的电子工程师，着手年，图灵领导一批优秀的电子工程师，着手年，图灵领导一批优秀的电子工程师，着手制造自动计算引擎制造自动计算引擎制造自动计算引擎制造自动计算引擎(Automatic Computing (Automatic Computing EngineerACE)EngineerACE)。1

29、9501950年，年，年，年，ACEACE样机公开表演，被称为世界上最快样机公开表演，被称为世界上最快样机公开表演，被称为世界上最快样机公开表演，被称为世界上最快最强有力的电子计算机。最强有力的电子计算机。最强有力的电子计算机。最强有力的电子计算机。2024/8/11. 图灵图灵19501950年年年年l0l0月，图灵发表了论文月，图灵发表了论文月，图灵发表了论文月，图灵发表了论文“计算机和智能计算机和智能计算机和智能计算机和智能”(Computing Machinery and Intelligence) (Computing Machinery and Intelligence) “ “图

30、灵测试图灵测试图灵测试图灵测试”(Turing Test)(Turing Test)。图灵荣膺图灵荣膺图灵荣膺图灵荣膺“人工智能之父人工智能之父人工智能之父人工智能之父”称号。称号。称号。称号。19541954年，年，年，年，4242岁的图灵英年早逝。从岁的图灵英年早逝。从岁的图灵英年早逝。从岁的图灵英年早逝。从19661966年开始，年开始，年开始，年开始，每年由美国计算机学会每年由美国计算机学会每年由美国计算机学会每年由美国计算机学会(Association for (Association for Computing MachineryACM)Computing MachineryACM

31、)颁发颁发颁发颁发“图灵奖图灵奖图灵奖图灵奖”(Turing Award)(Turing Award)给世界上最优秀的电脑科学家。给世界上最优秀的电脑科学家。给世界上最优秀的电脑科学家。给世界上最优秀的电脑科学家。2024/8/1图灵纪念馆图灵纪念馆图灵纪念馆图灵纪念馆2024/8/12. ENIAC和冯和冯诺依曼诺依曼19461946年年年年2 2月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出了月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出了月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出了月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出了ENIACENIAC，这是世界上第一台数字电子计算机。，这是世界上第一台数字电子计算机。，这是世界上第一台数字电

32、子计算机。，这是世界上第一台数字电子计算机。莫尔学院的两位青年学者莫尔学院的两位青年学者莫尔学院的两位青年学者莫尔学院的两位青年学者3636岁物理学家约翰岁物理学家约翰岁物理学家约翰岁物理学家约翰 莫齐利莫齐利莫齐利莫齐利(John Mauchly)(John Mauchly)和他的学生，和他的学生，和他的学生，和他的学生，2424岁的电气岁的电气岁的电气岁的电气工程师布雷斯帕工程师布雷斯帕工程师布雷斯帕工程师布雷斯帕 埃克特埃克特埃克特埃克特(Presper Eckert)(Presper Eckert)，向戈，向戈，向戈，向戈德斯坦提交了一份研制电子计算机的设计方案德斯坦提交了一份研制电子

33、计算机的设计方案德斯坦提交了一份研制电子计算机的设计方案德斯坦提交了一份研制电子计算机的设计方案“高速电子管计算装置的使用高速电子管计算装置的使用高速电子管计算装置的使用高速电子管计算装置的使用”。 2024/8/12. ENIAC和冯和冯诺依曼诺依曼 19441944年夏的一天，在阿贝丁火车站，年夏的一天，在阿贝丁火车站，年夏的一天，在阿贝丁火车站，年夏的一天，在阿贝丁火车站，戈德斯坦邂逅了数学家约翰戈德斯坦邂逅了数学家约翰戈德斯坦邂逅了数学家约翰戈德斯坦邂逅了数学家约翰 冯冯冯冯 诺诺诺诺依曼依曼依曼依曼(John Von Nouma(John Von Nouma：190319031957

34、1957年年年年) )，于是戈德斯坦向冯，于是戈德斯坦向冯，于是戈德斯坦向冯，于是戈德斯坦向冯 诺依诺依诺依诺依曼介绍了正在研制电子计算机，冯曼介绍了正在研制电子计算机，冯曼介绍了正在研制电子计算机，冯曼介绍了正在研制电子计算机，冯 诺依曼非常感兴趣。几天之后，诺依曼非常感兴趣。几天之后，诺依曼非常感兴趣。几天之后，诺依曼非常感兴趣。几天之后，冯冯冯冯 诺依曼就专程到莫尔学院参观诺依曼就专程到莫尔学院参观诺依曼就专程到莫尔学院参观诺依曼就专程到莫尔学院参观还未完成的还未完成的还未完成的还未完成的ENIACENIAC，并参加了为改，并参加了为改，并参加了为改，并参加了为改进进进进ENIACENI

35、AC而举行的一系列专家会议。而举行的一系列专家会议。而举行的一系列专家会议。而举行的一系列专家会议。2024/8/12. ENIAC和冯和冯诺依曼诺依曼这台名为这台名为 ENIAC ENIAC ( (电子数字积分计电子数字积分计算机的缩写）的机算机的缩写）的机器，使用器，使用1880018800个个电子管，电子管，15001500多个多个继电器，耗电继电器，耗电150150千瓦，占地千瓦，占地170170平平方米，重达方米，重达3030吨，吨，可谓可谓“庞然大物庞然大物”也。也。2024/8/12. ENIAC和冯和冯诺依曼诺依曼冯冯冯冯 诺依曼决定重新设计一台计算机，命名为诺依曼决定重新设计

36、一台计算机，命名为诺依曼决定重新设计一台计算机，命名为诺依曼决定重新设计一台计算机，命名为“离离离离散变量自动电子计算机散变量自动电子计算机散变量自动电子计算机散变量自动电子计算机”(Electronic Discrete (Electronic Discrete Variable Automatic CalculatorVariable Automatic Calculator：EDVAC)EDVAC)。 19461946年年年年6 6月，冯月，冯月，冯月，冯 诺依曼和戈德斯坦、勃克斯回到诺依曼和戈德斯坦、勃克斯回到诺依曼和戈德斯坦、勃克斯回到诺依曼和戈德斯坦、勃克斯回到普林斯顿大学高级研究

37、院，完成了另一台普林斯顿大学高级研究院，完成了另一台普林斯顿大学高级研究院，完成了另一台普林斯顿大学高级研究院，完成了另一台ISA(ISA(高高高高级研究院的英文缩写级研究院的英文缩写级研究院的英文缩写级研究院的英文缩写) )电子计算机，他们联名发表电子计算机，他们联名发表电子计算机，他们联名发表电子计算机，他们联名发表了计算机史上著名的了计算机史上著名的了计算机史上著名的了计算机史上著名的“101101页报告页报告页报告页报告”。 2024/8/12. ENIAC和冯和冯诺依曼诺依曼19461946年，英国剑桥大学威尔克斯年，英国剑桥大学威尔克斯年，英国剑桥大学威尔克斯年，英国剑桥大学威尔克

38、斯(M.Wilkes)(M.Wilkes)教授，教授，教授，教授，到宾夕法尼亚大学参加冯到宾夕法尼亚大学参加冯到宾夕法尼亚大学参加冯到宾夕法尼亚大学参加冯 诺依曼主持的培训班，诺依曼主持的培训班，诺依曼主持的培训班，诺依曼主持的培训班，完全接受了冯完全接受了冯完全接受了冯完全接受了冯 诺依曼存储程序的设计思想。诺依曼存储程序的设计思想。诺依曼存储程序的设计思想。诺依曼存储程序的设计思想。19491949年年年年5 5月，威尔克斯研制成了一台由月，威尔克斯研制成了一台由月，威尔克斯研制成了一台由月，威尔克斯研制成了一台由30003000只电只电只电只电子管为主要元件的计算机，命名为电子储存程序子

39、管为主要元件的计算机，命名为电子储存程序子管为主要元件的计算机，命名为电子储存程序子管为主要元件的计算机，命名为电子储存程序计算机计算机计算机计算机(Electronic Delay Storage Automatic (Electronic Delay Storage Automatic CalculatorCalculator：EDSAC)EDSAC)，由此，他获得了，由此，他获得了，由此，他获得了，由此，他获得了19671967年年年年度度度度“图灵奖图灵奖图灵奖图灵奖”。2024/8/11.1.3 计算机的发展阶段计算机的发展阶段 计算机的出现是二十世纪最辉煌的成就之一，按照采用的计算

40、机的出现是二十世纪最辉煌的成就之一，按照采用的计算机的出现是二十世纪最辉煌的成就之一，按照采用的计算机的出现是二十世纪最辉煌的成就之一，按照采用的电子器件划分，计算机大致已经历了四个阶段：电子器件划分，计算机大致已经历了四个阶段：电子器件划分，计算机大致已经历了四个阶段：电子器件划分，计算机大致已经历了四个阶段：1. 第一代计算机第一代计算机(1946年年1957年年) 其主要特征是逻辑器件使用电子管，用穿孔卡片机作为数其主要特征是逻辑器件使用电子管，用穿孔卡片机作为数其主要特征是逻辑器件使用电子管，用穿孔卡片机作为数其主要特征是逻辑器件使用电子管，用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备，用磁鼓

41、或磁带作为外存储器，使用据和指令的输入设备，用磁鼓或磁带作为外存储器，使用据和指令的输入设备，用磁鼓或磁带作为外存储器，使用据和指令的输入设备，用磁鼓或磁带作为外存储器，使用机器语言编程。机器语言编程。机器语言编程。机器语言编程。 第一代计算机体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性第一代计算机体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性第一代计算机体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性第一代计算机体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性低。几乎没有什么软件配置，主要用于科学计算。低。几乎没有什么软件配置，主要用于科学计算。低。几乎没有什么软件配置，主要用于科学计算。低。几乎没有什么软件配置，主要用于科

42、学计算。 其代表机型有：其代表机型有：其代表机型有：其代表机型有：ENIACENIAC、IBM650(IBM650(小型机小型机小型机小型机) )、IBM709(IBM709(大型大型大型大型机机机机) )等。等。等。等。 2024/8/12024/8/12. 第二代计算机第二代计算机(1958年年1964年年) 其主要特征是使用晶体管代替了电子管，内存储其主要特征是使用晶体管代替了电子管，内存储其主要特征是使用晶体管代替了电子管，内存储其主要特征是使用晶体管代替了电子管，内存储器采用了磁芯体，引入了变址寄存器和浮点运算器采用了磁芯体，引入了变址寄存器和浮点运算器采用了磁芯体，引入了变址寄存器

43、和浮点运算器采用了磁芯体，引入了变址寄存器和浮点运算硬件，利用硬件，利用硬件，利用硬件，利用I/OI/O处理机提高了输入输出能力。处理机提高了输入输出能力。处理机提高了输入输出能力。处理机提高了输入输出能力。 在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，并且推出了并且推出了并且推出了并且推出了FortranFortran、COBOLCOBOL、ALGOLALGOL等高级程等高级程等高级程等高级程序设计语言及相应的编译程序，降低了程序设计序设计语言及相应的编译程序，降低了程

44、序设计序设计语言及相应的编译程序，降低了程序设计序设计语言及相应的编译程序，降低了程序设计的复杂性。的复杂性。的复杂性。的复杂性。 其代表机型有：其代表机型有：其代表机型有：其代表机型有：IBM7090IBM7090、IBM7094IBM7094、CDC7600CDC7600等。等。等。等。 2024/8/12024/8/13. 第三代计算机第三代计算机(1965年年1972年年) 其主要特征是用半导体、小规模集成电路其主要特征是用半导体、小规模集成电路其主要特征是用半导体、小规模集成电路其主要特征是用半导体、小规模集成电路(Integrated CircuitIC)(Integrated C

45、ircuitIC)作为元器件代替晶体作为元器件代替晶体作为元器件代替晶体作为元器件代替晶体管等分立元件，用半导体存储器代替磁芯存储器，管等分立元件，用半导体存储器代替磁芯存储器，管等分立元件，用半导体存储器代替磁芯存储器，管等分立元件，用半导体存储器代替磁芯存储器，使用微程序设计技术简化处理机的结构，这使得使用微程序设计技术简化处理机的结构，这使得使用微程序设计技术简化处理机的结构，这使得使用微程序设计技术简化处理机的结构，这使得计算机的体积和耗电量显著减小，而计算速度和计算机的体积和耗电量显著减小，而计算速度和计算机的体积和耗电量显著减小，而计算速度和计算机的体积和耗电量显著减小，而计算速度

46、和存储存量却有较大提高，可靠性也大大加强。存储存量却有较大提高，可靠性也大大加强。存储存量却有较大提高，可靠性也大大加强。存储存量却有较大提高，可靠性也大大加强。在软件方面则广泛地引入多道程序、并行处理、在软件方面则广泛地引入多道程序、并行处理、在软件方面则广泛地引入多道程序、并行处理、在软件方面则广泛地引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统和功能完备的操作系统，同时还提虚拟存储系统和功能完备的操作系统，同时还提虚拟存储系统和功能完备的操作系统，同时还提虚拟存储系统和功能完备的操作系统，同时还提供了大量的面向用户的应用程序。计算机开始定供了大量的面向用户的应用程序。计算机开始定供了大量的面向用户

47、的应用程序。计算机开始定供了大量的面向用户的应用程序。计算机开始定向标准化、模块化、系列化，此时，计算机的应向标准化、模块化、系列化，此时，计算机的应向标准化、模块化、系列化，此时，计算机的应向标准化、模块化、系列化，此时，计算机的应用进入到许多科学技术领域。用进入到许多科学技术领域。用进入到许多科学技术领域。用进入到许多科学技术领域。其代表机器有：其代表机器有：其代表机器有：其代表机器有：IBM360IBM360系列、富士通系列、富士通系列、富士通系列、富士通F230F230系列系列系列系列等。等。等。等。2024/8/12024/8/14. 第四代计算机第四代计算机(1972年年) 其主要

48、特征是使用了大规模和超大规模集成电路，大规模、其主要特征是使用了大规模和超大规模集成电路，大规模、其主要特征是使用了大规模和超大规模集成电路，大规模、其主要特征是使用了大规模和超大规模集成电路，大规模、超大规模块集成电路的出现，使计算机沿着两个方向飞速超大规模块集成电路的出现，使计算机沿着两个方向飞速超大规模块集成电路的出现，使计算机沿着两个方向飞速超大规模块集成电路的出现，使计算机沿着两个方向飞速向前发展。向前发展。向前发展。向前发展。 一方面，利用大规模集成电路制造多种逻辑芯片，组装出一方面，利用大规模集成电路制造多种逻辑芯片，组装出一方面，利用大规模集成电路制造多种逻辑芯片，组装出一方面

49、，利用大规模集成电路制造多种逻辑芯片，组装出大型、巨型计算机。大型、巨型计算机。大型、巨型计算机。大型、巨型计算机。 另一方面，利用大规模集成电路技术，将运算器、控制器另一方面，利用大规模集成电路技术，将运算器、控制器另一方面，利用大规模集成电路技术，将运算器、控制器另一方面，利用大规模集成电路技术，将运算器、控制器等部件集成在一个很小的集成电路芯片上，从而出现了微等部件集成在一个很小的集成电路芯片上，从而出现了微等部件集成在一个很小的集成电路芯片上，从而出现了微等部件集成在一个很小的集成电路芯片上，从而出现了微处理器。处理器。处理器。处理器。 完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商品化的应用

50、程完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商品化的应用程完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商品化的应用程完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商品化的应用程序的大量涌现，以及通信技术和计算机网络的飞速发展，序的大量涌现，以及通信技术和计算机网络的飞速发展，序的大量涌现，以及通信技术和计算机网络的飞速发展，序的大量涌现，以及通信技术和计算机网络的飞速发展，使得计算机进入了一个大发展的阶段。使得计算机进入了一个大发展的阶段。使得计算机进入了一个大发展的阶段。使得计算机进入了一个大发展的阶段。2024/8/12024/8/1现在很多国家正在研制新一代的计算机，新现在很多国家正在研制新一代的计算机，新现在

51、很多国家正在研制新一代的计算机，新现在很多国家正在研制新一代的计算机，新代代代代计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术、计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术、计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术、计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术、电子仿生技术等多学科相结合的产物。它能进行电子仿生技术等多学科相结合的产物。它能进行电子仿生技术等多学科相结合的产物。它能进行电子仿生技术等多学科相结合的产物。它能进行知识处理、自动编程、测试和排错，以及用自然知识处理、自动编程、测试和排错，以及用自然知识处理、自动编程、测试和排错，以及用自然知识处理、自动编程、测试和排错，以及用自然语言、图形、声音

52、和各种文字进行输入和输出。语言、图形、声音和各种文字进行输入和输出。语言、图形、声音和各种文字进行输入和输出。语言、图形、声音和各种文字进行输入和输出。新新新新代计算机的研究目标是试图打破计算机现有代计算机的研究目标是试图打破计算机现有代计算机的研究目标是试图打破计算机现有代计算机的研究目标是试图打破计算机现有的体系结构，使得计算机能够具有像人那样的思的体系结构，使得计算机能够具有像人那样的思的体系结构，使得计算机能够具有像人那样的思的体系结构，使得计算机能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。维、推理和判断能力。维、推理和判断能力。维、推理和判断能力。已经实现的非传统计算技术有：超导计算、量

53、子已经实现的非传统计算技术有：超导计算、量子已经实现的非传统计算技术有：超导计算、量子已经实现的非传统计算技术有：超导计算、量子计算、生物计算、光计算等。未来的计算机可能计算、生物计算、光计算等。未来的计算机可能计算、生物计算、光计算等。未来的计算机可能计算、生物计算、光计算等。未来的计算机可能是超导计算机、量子计算机、生物计算机、光计是超导计算机、量子计算机、生物计算机、光计是超导计算机、量子计算机、生物计算机、光计是超导计算机、量子计算机、生物计算机、光计算机或纳米计算机、算机或纳米计算机、算机或纳米计算机、算机或纳米计算机、DNADNA计算机等。计算机等。计算机等。计算机等。 2024/

54、8/11.2 计算机系统计算机系统计算机系统是一种能够按照事先存储的程序，自计算机系统是一种能够按照事先存储的程序，自计算机系统是一种能够按照事先存储的程序，自计算机系统是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储的系统，由计算机硬件系统和计算机软件系统两的系统，由计算机硬件系统和计算机软件系统两的系统，由计算机硬件系统和计算机软件系统两的系统，由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分组成。大部分组成。大部分组成。大部分组成。计算机硬件系统

55、由一系列电子元器件按照一定逻计算机硬件系统由一系列电子元器件按照一定逻计算机硬件系统由一系列电子元器件按照一定逻计算机硬件系统由一系列电子元器件按照一定逻辑关系连接而成，是计算机系统的物质基础。辑关系连接而成，是计算机系统的物质基础。辑关系连接而成，是计算机系统的物质基础。辑关系连接而成，是计算机系统的物质基础。计算机软件系统由操作系统、语言处理系统以及计算机软件系统由操作系统、语言处理系统以及计算机软件系统由操作系统、语言处理系统以及计算机软件系统由操作系统、语言处理系统以及各种软件工具和应用软件等软件程序组成，计算各种软件工具和应用软件等软件程序组成，计算各种软件工具和应用软件等软件程序组

56、成，计算各种软件工具和应用软件等软件程序组成，计算机软件指挥和控制计算机硬件系统按照预定的程机软件指挥和控制计算机硬件系统按照预定的程机软件指挥和控制计算机硬件系统按照预定的程机软件指挥和控制计算机硬件系统按照预定的程序运行和工作，从而达到预定目标。序运行和工作，从而达到预定目标。序运行和工作，从而达到预定目标。序运行和工作，从而达到预定目标。 2024/8/11.2.1 计算机的硬件系统计算机的硬件系统计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，该原理最初是由冯该原理最

57、初是由冯该原理最初是由冯该原理最初是由冯 诺依曼于诺依曼于诺依曼于诺依曼于19461946年提出来的，故年提出来的，故年提出来的，故年提出来的，故称为冯称为冯称为冯称为冯 诺依曼原理。诺依曼原理。诺依曼原理。诺依曼原理。按照冯按照冯按照冯按照冯 诺依曼原理构造的计算机又称冯诺依曼原理构造的计算机又称冯诺依曼原理构造的计算机又称冯诺依曼原理构造的计算机又称冯 诺依曼诺依曼诺依曼诺依曼计算机，其体系结构称为冯计算机，其体系结构称为冯计算机，其体系结构称为冯计算机，其体系结构称为冯 诺依曼结构。诺依曼结构。诺依曼结构。诺依曼结构。 2024/8/1冯冯诺依曼思想：诺依曼思想：(1)(1)由二进制替代

58、十进制。由二进制替代十进制。由二进制替代十进制。由二进制替代十进制。(2)(2)采用存储程序的思想。采用存储程序的思想。采用存储程序的思想。采用存储程序的思想。(3)(3)把计算机从逻辑上划分为把计算机从逻辑上划分为把计算机从逻辑上划分为把计算机从逻辑上划分为5 5大部分，即运算器、大部分，即运算器、大部分，即运算器、大部分，即运算器、控制器、存储器、输入控制器、存储器、输入控制器、存储器、输入控制器、存储器、输入/ /输出设备。输出设备。输出设备。输出设备。 2024/8/1冯冯诺依曼计算机的基本特点诺依曼计算机的基本特点 (1)(1)采用存储程序方式。采用存储程序方式。采用存储程序方式。采

59、用存储程序方式。(2)(2)存储器是按地址访问的线性编址的惟一结构。存储器是按地址访问的线性编址的惟一结构。存储器是按地址访问的线性编址的惟一结构。存储器是按地址访问的线性编址的惟一结构。(3)(3)指令由操作码和地址码组成。指令由操作码和地址码组成。指令由操作码和地址码组成。指令由操作码和地址码组成。(4)(4)通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的操作。操作。操作。操作。 (5)(5)机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器机器以

60、运算器为中心，输入输出设备与存储器机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都经过运算器。间的数据传送都经过运算器。间的数据传送都经过运算器。间的数据传送都经过运算器。(6)(6)数据以二进制表示。数据以二进制表示。数据以二进制表示。数据以二进制表示。 2024/8/1计算机的五大部件计算机的五大部件 2024/8/11. 运算器运算器 运算器又称算术逻辑单元运算器又称算术逻辑单元运算器又称算术逻辑单元运算器又称算术逻辑单元(Arithmetic Logic (Arithmetic Logic UnitALU)UnitALU)，是计算机对数据进行加工处理的，是计算机对数据进行加工处理

61、的，是计算机对数据进行加工处理的，是计算机对数据进行加工处理的部件，它的主要功能是对二进制数码进行加、减、部件，它的主要功能是对二进制数码进行加、减、部件，它的主要功能是对二进制数码进行加、减、部件，它的主要功能是对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，实现逻辑判断。实现逻辑判断。实现逻辑判断。实现逻辑判断。运算器是在控制器的控制之下实现其功能的，运运算器是在控制器的控制之下实现其功能的，运运算器是在控制器的控制之下实现其功能的，运运算

62、器是在控制器的控制之下实现其功能的，运算结果由控制器发出的指令送到内存储器中。算结果由控制器发出的指令送到内存储器中。算结果由控制器发出的指令送到内存储器中。算结果由控制器发出的指令送到内存储器中。 2024/8/12. 控制器控制器控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和操作控制器等组成，控制器是用来控制计算机各部操作控制器等组成，控制器是用来控制计算机各部操作控制器等组成，控制器是用来控制计算机各部操作控制器等组成，控制器是用来控制计算机各部件协调工作，并

63、使整个处理过程有条不紊地进行。件协调工作，并使整个处理过程有条不紊地进行。件协调工作，并使整个处理过程有条不紊地进行。件协调工作，并使整个处理过程有条不紊地进行。基本功能就是从内存中取指令和执行指令，即控制基本功能就是从内存中取指令和执行指令，即控制基本功能就是从内存中取指令和执行指令，即控制基本功能就是从内存中取指令和执行指令，即控制器按程序计数器指出的指令地址从内存中取出该指器按程序计数器指出的指令地址从内存中取出该指器按程序计数器指出的指令地址从内存中取出该指器按程序计数器指出的指令地址从内存中取出该指令进行译码，然后根据该指令功能向有关部件发出令进行译码，然后根据该指令功能向有关部件发

64、出令进行译码，然后根据该指令功能向有关部件发出令进行译码，然后根据该指令功能向有关部件发出控制命令，执行该指令。另外，控制器在工作过程控制命令，执行该指令。另外，控制器在工作过程控制命令，执行该指令。另外，控制器在工作过程控制命令，执行该指令。另外，控制器在工作过程中，还要接受各部件反馈回来的信息。中，还要接受各部件反馈回来的信息。中，还要接受各部件反馈回来的信息。中，还要接受各部件反馈回来的信息。通常把运算器、控制器做在一个大规模集成电路块通常把运算器、控制器做在一个大规模集成电路块通常把运算器、控制器做在一个大规模集成电路块通常把运算器、控制器做在一个大规模集成电路块上称为中央处理器，又称

65、上称为中央处理器，又称上称为中央处理器，又称上称为中央处理器，又称CPU(Central CPU(Central Processing Unit)Processing Unit)。 2024/8/13. 存储器存储器存储器是计算机的记忆装置，用于存放原始数据、存储器是计算机的记忆装置，用于存放原始数据、存储器是计算机的记忆装置，用于存放原始数据、存储器是计算机的记忆装置，用于存放原始数据、中间数据、最终结果和处理程序。中间数据、最终结果和处理程序。中间数据、最终结果和处理程序。中间数据、最终结果和处理程序。向存储器里存入信息也称为向存储器里存入信息也称为向存储器里存入信息也称为向存储器里存入信

66、息也称为“写入写入写入写入”，写入新的，写入新的，写入新的，写入新的内容则覆盖了原来的旧内容。从存储器里取出信内容则覆盖了原来的旧内容。从存储器里取出信内容则覆盖了原来的旧内容。从存储器里取出信内容则覆盖了原来的旧内容。从存储器里取出信息，也称为息，也称为息，也称为息，也称为“读出读出读出读出”，信息读出后并不破坏原来，信息读出后并不破坏原来，信息读出后并不破坏原来，信息读出后并不破坏原来存储的内容，因此信息可以重复取出，多次利用。存储的内容，因此信息可以重复取出，多次利用。存储的内容，因此信息可以重复取出，多次利用。存储的内容，因此信息可以重复取出，多次利用。存储器可分为两种：内存储器与外存

67、储器。存储器可分为两种：内存储器与外存储器。存储器可分为两种：内存储器与外存储器。存储器可分为两种：内存储器与外存储器。通常把内存储器、运算器和控制器合称为计算机通常把内存储器、运算器和控制器合称为计算机通常把内存储器、运算器和控制器合称为计算机通常把内存储器、运算器和控制器合称为计算机主机，也可以说主机是由主机，也可以说主机是由主机，也可以说主机是由主机，也可以说主机是由CPUCPU与内存储器组成的，与内存储器组成的，与内存储器组成的，与内存储器组成的，而主机以外的装置称为外部设备，外部设备包括而主机以外的装置称为外部设备，外部设备包括而主机以外的装置称为外部设备，外部设备包括而主机以外的装

68、置称为外部设备，外部设备包括输入输入输入输入/ /输出设备，外存储器等。输出设备，外存储器等。输出设备，外存储器等。输出设备，外存储器等。 2024/8/14.输入输入/输出设备输出设备输入输入输入输入/ /输出设备简称输出设备简称输出设备简称输出设备简称I/O(Input/Output)I/O(Input/Output)设备。用户设备。用户设备。用户设备。用户通过输入设备将程序和数据输入计算机，输出设通过输入设备将程序和数据输入计算机，输出设通过输入设备将程序和数据输入计算机，输出设通过输入设备将程序和数据输入计算机，输出设备将计算机处理的结果备将计算机处理的结果备将计算机处理的结果备将计算

69、机处理的结果( (如数字、字母、符号和图如数字、字母、符号和图如数字、字母、符号和图如数字、字母、符号和图形形形形) )显示或打印出来。显示或打印出来。显示或打印出来。显示或打印出来。常用的输入设备有：键盘、鼠标器、扫描仪、数常用的输入设备有：键盘、鼠标器、扫描仪、数常用的输入设备有：键盘、鼠标器、扫描仪、数常用的输入设备有：键盘、鼠标器、扫描仪、数字化仪等；字化仪等；字化仪等；字化仪等；常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。2024/8/11.2.2 计算

70、机的软件系统计算机的软件系统软件是指用来指挥计算机运行的各种程序的总和软件是指用来指挥计算机运行的各种程序的总和软件是指用来指挥计算机运行的各种程序的总和软件是指用来指挥计算机运行的各种程序的总和以及开发、使用和维护这些程序所需的技术文档。以及开发、使用和维护这些程序所需的技术文档。以及开发、使用和维护这些程序所需的技术文档。以及开发、使用和维护这些程序所需的技术文档。计算机软件系统分为系统软件和应用软件。计算机软件系统分为系统软件和应用软件。计算机软件系统分为系统软件和应用软件。计算机软件系统分为系统软件和应用软件。没有配备任何软件的硬件计算机称为裸机，裸机没有配备任何软件的硬件计算机称为裸

71、机，裸机没有配备任何软件的硬件计算机称为裸机，裸机没有配备任何软件的硬件计算机称为裸机，裸机向外部世界提供的界面只是机器指令。用户及其向外部世界提供的界面只是机器指令。用户及其向外部世界提供的界面只是机器指令。用户及其向外部世界提供的界面只是机器指令。用户及其他程序都通过系统软件来使用计算机。他程序都通过系统软件来使用计算机。他程序都通过系统软件来使用计算机。他程序都通过系统软件来使用计算机。2024/8/11系统软件系统软件 计算机系统软件由操作系统、语言处理系统、以计算机系统软件由操作系统、语言处理系统、以计算机系统软件由操作系统、语言处理系统、以计算机系统软件由操作系统、语言处理系统、以

72、及各种软件工具等各种软件程序组成，指挥、控及各种软件工具等各种软件程序组成，指挥、控及各种软件工具等各种软件程序组成，指挥、控及各种软件工具等各种软件程序组成，指挥、控制计算机硬件系统按照预定的程序运行、工作，制计算机硬件系统按照预定的程序运行、工作，制计算机硬件系统按照预定的程序运行、工作，制计算机硬件系统按照预定的程序运行、工作，从而达到预定的目标。简单地说，系统软件的功从而达到预定的目标。简单地说，系统软件的功从而达到预定的目标。简单地说，系统软件的功从而达到预定的目标。简单地说，系统软件的功能主要是简化计算机操作，扩展计算机处理能力能主要是简化计算机操作，扩展计算机处理能力能主要是简化

73、计算机操作，扩展计算机处理能力能主要是简化计算机操作，扩展计算机处理能力和提高计算机的效益。和提高计算机的效益。和提高计算机的效益。和提高计算机的效益。2024/8/12应用软件应用软件应用软件是用户利用计算机软、硬件资源为解决应用软件是用户利用计算机软、硬件资源为解决应用软件是用户利用计算机软、硬件资源为解决应用软件是用户利用计算机软、硬件资源为解决各类应用问题而编写的软件，包括用户程序及其各类应用问题而编写的软件，包括用户程序及其各类应用问题而编写的软件，包括用户程序及其各类应用问题而编写的软件，包括用户程序及其说明性文件资料。随着计算机应用的推广与普及，说明性文件资料。随着计算机应用的推

74、广与普及，说明性文件资料。随着计算机应用的推广与普及，说明性文件资料。随着计算机应用的推广与普及，应用软件将会逐步地标准化、模块化，并逐步地应用软件将会逐步地标准化、模块化，并逐步地应用软件将会逐步地标准化、模块化，并逐步地应用软件将会逐步地标准化、模块化，并逐步地按功能组合成各种软件包以方便用户的使用。应按功能组合成各种软件包以方便用户的使用。应按功能组合成各种软件包以方便用户的使用。应按功能组合成各种软件包以方便用户的使用。应用软件的存在与否并不影响整个计算机系统的运用软件的存在与否并不影响整个计算机系统的运用软件的存在与否并不影响整个计算机系统的运用软件的存在与否并不影响整个计算机系统的

75、运作，但它必须在系统软件的支持下才能工作。作，但它必须在系统软件的支持下才能工作。作，但它必须在系统软件的支持下才能工作。作，但它必须在系统软件的支持下才能工作。2024/8/11.2.3 计算机的特点计算机的特点1 1运算速度快、精度高运算速度快、精度高运算速度快、精度高运算速度快、精度高 2 2具有逻辑判断和记忆能力具有逻辑判断和记忆能力具有逻辑判断和记忆能力具有逻辑判断和记忆能力3 3高度的自动化和灵活性高度的自动化和灵活性高度的自动化和灵活性高度的自动化和灵活性2024/8/11.2.4 计算机系统主要技术指标计算机系统主要技术指标1 1字长字长字长字长2 2时钟周期和主频时钟周期和主

76、频时钟周期和主频时钟周期和主频3 3运算速度运算速度运算速度运算速度4 4内存容量内存容量内存容量内存容量5 5数据输入输出最高速率数据输入输出最高速率数据输入输出最高速率数据输入输出最高速率2024/8/11.2.5 计算机的分类计算机的分类 根据计算机工作原理和运算方式的不同，以及计根据计算机工作原理和运算方式的不同，以及计根据计算机工作原理和运算方式的不同，以及计根据计算机工作原理和运算方式的不同，以及计算机中信息表示形式和处理方式的不同，计算机算机中信息表示形式和处理方式的不同，计算机算机中信息表示形式和处理方式的不同，计算机算机中信息表示形式和处理方式的不同，计算机可分为数字式电子计

77、算机可分为数字式电子计算机可分为数字式电子计算机可分为数字式电子计算机(Digital Computer)(Digital Computer)、模拟式电子计算机模拟式电子计算机模拟式电子计算机模拟式电子计算机(Analog Computer)(Analog Computer)和数字模和数字模和数字模和数字模拟混合计算机拟混合计算机拟混合计算机拟混合计算机(Hybrid Computer)(Hybrid Computer)。 按计算机的用途可分为通用计算机按计算机的用途可分为通用计算机按计算机的用途可分为通用计算机按计算机的用途可分为通用计算机(General (General Purpose

78、Computer)Purpose Computer)和专用计算机和专用计算机和专用计算机和专用计算机(Special (Special Purpose Computer )Purpose Computer )两大类。两大类。两大类。两大类。 2024/8/1 根据计算机的总体规模根据计算机的总体规模根据计算机的总体规模根据计算机的总体规模( (按照计算机的字长、运算速度、按照计算机的字长、运算速度、按照计算机的字长、运算速度、按照计算机的字长、运算速度、存储量大小、功能强弱、配套设备多少、软件系统的丰富存储量大小、功能强弱、配套设备多少、软件系统的丰富存储量大小、功能强弱、配套设备多少、软件系

79、统的丰富存储量大小、功能强弱、配套设备多少、软件系统的丰富程度程度程度程度) )对计算机分类，可分为巨型机对计算机分类，可分为巨型机对计算机分类，可分为巨型机对计算机分类，可分为巨型机(Super Computer)(Super Computer)、大大大大/ /中型计算机中型计算机中型计算机中型计算机(Mainframe)(Mainframe)、小型计算机、小型计算机、小型计算机、小型计算机(Mini (Mini computer)computer)、微型计算机、微型计算机、微型计算机、微型计算机(Micro computer)(Micro computer)和网络计算机和网络计算机和网络计

80、算机和网络计算机(Network Computer)(Network Computer)五大类。五大类。五大类。五大类。 常见的微型机还可以分为台式机、便携机、笔记本电脑、常见的微型机还可以分为台式机、便携机、笔记本电脑、常见的微型机还可以分为台式机、便携机、笔记本电脑、常见的微型机还可以分为台式机、便携机、笔记本电脑、掌上型电脑等多种类型。掌上型电脑等多种类型。掌上型电脑等多种类型。掌上型电脑等多种类型。2024/8/11.2.6 计算机的基本运作方式计算机的基本运作方式计算机的基本运作方式可概括为计算机的基本运作方式可概括为计算机的基本运作方式可概括为计算机的基本运作方式可概括为“IPOS

81、IPOS循环循环循环循环”。IPOSIPOS循环即输入循环即输入循环即输入循环即输入(Input)(Input)、处理、处理、处理、处理(Processing)(Processing)、输、输、输、输出出出出(Output)(Output)和存储和存储和存储和存储(Storage)(Storage)，它反映了计算机进，它反映了计算机进，它反映了计算机进，它反映了计算机进行数据处理的基本步骤。行数据处理的基本步骤。行数据处理的基本步骤。行数据处理的基本步骤。 1 1输入输入输入输入2 2处理处理处理处理3 3输出输出输出输出4 4存储存储存储存储2024/8/11.3 计算机的应用领域和发展趋势

82、计算机的应用领域和发展趋势 1.3.1 计算机的应用领域计算机的应用领域1 1科学研究和科学计算科学研究和科学计算科学研究和科学计算科学研究和科学计算2 2信息传输和信息处理信息传输和信息处理信息传输和信息处理信息传输和信息处理3 3生产过程的自动化控制和管理自动化生产过程的自动化控制和管理自动化生产过程的自动化控制和管理自动化生产过程的自动化控制和管理自动化4 4计算机辅助设计计算机辅助设计计算机辅助设计计算机辅助设计/ /辅助制造辅助制造辅助制造辅助制造/ /辅助教学辅助教学辅助教学辅助教学5 5娱乐娱乐娱乐娱乐2024/8/11.3.2 计算机的发展趋势计算机的发展趋势1. 1. 微型化

83、（微型化（微型化（微型化（ microcomputermicrocomputer ） 2. 2. 巨型化（巨型化（巨型化（巨型化（ supercomptersupercompter ） 3. 3. 网络化（网络化（网络化（网络化（net computernet computer）4. 4. 智能化智能化智能化智能化5. 5. 新型计算机新型计算机新型计算机新型计算机2024/8/1l拥有最强的并行计算能力，主要用于科学计算。l在气象、军事、能源等领域承担大规模、高速度的计算任务。l趋势是用许多台计算机构成一台超级计算机。巨型计算机83年银河-I亿次机92年银河-II10亿次机97年银河-III

84、百亿次机2024/8/1大中型计算机l具有比小型机更强的数据处理能力。l价格比小型机高。l在银行等最早使用计算机的行业中广泛使用。中科院计算技术研究所国家智能机中心研制的每秒200亿次的曙光2000型超级服务器2024/8/1小型计算机l具有比微机更强的数据处理能力和数据存储能力。l多个用户可以同时使用（多用户，Multi-user）。l目前主要用作服务器。2024/8/1l微型计算机（微机，Microcomputer）l台式计算机（Desktop）l是通用计算机。l通常是由一个用户来使用（单用户，Single-user）。l配有文字、声音、图像等输入输出设备。l可通过网络与其他计算机相连。l

85、高档台式机可充当服务器。2024/8/1微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机（微机，（微机，（微机，（微机，MicrocomputerMicrocomputer）膝上型电脑膝上型电脑膝上型电脑膝上型电脑（LaptopLaptop）/ / / / 笔记本计算机笔记本计算机笔记本计算机笔记本计算机（NotebookNotebook）l功能与台式机类似。l一体化结构。l耗电更少，并配有电池，可在没有交流电源的场合使用。l可装在文件包中。2024/8/1微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机（微机，（微机，（微机，（微机，MicrocomputerMicrocomputer）掌上型电脑掌上型电脑

86、掌上型电脑掌上型电脑（PalmtopPalmtop）、个、个、个、个人数字助理人数字助理人数字助理人数字助理（PDA, Personal PDA, Personal Digital AssistantDigital Assistant）l向用户提供专门的功能。l靠电池供电。l可装在衣袋中。l有些已具有无线通信能力。l是嵌入式计算机的一类。2024/8/1工作站工作站（Workstation）l以联网为标志。l计算能力比台式机更强，特别是在图形处理方面。l价格比台式机高得多。l随着台式机能力的不断提高，有可能被台式机所替代。2024/8/1服务器服务器服务器服务器（ServerServer）一种

87、在网络环境下为多个用户提供服务的共享设备。一种在网络环境下为多个用户提供服务的共享设备。可分为文件服务器、通信服务器、打印服务器等。可分为文件服务器、通信服务器、打印服务器等。IBM z 系列z900 服务器IBM z系列z990服务器2024/8/1l网络计算机（net computer）一种在网络环境下使用的终端设备，其特点是内容量大、显示器的性能高、通信功能强，但本机中不一定配置外存，所需要的程序和数据存储在网络的服务器中。网络计算机 2024/8/11.4 计算机科学与技术学科概述计算机科学与技术学科概述1.4.1 计算学科的定义计算学科的定义 计算学科是对描述和变换信息的算法过程，包

88、括计算学科是对描述和变换信息的算法过程，包括计算学科是对描述和变换信息的算法过程，包括计算学科是对描述和变换信息的算法过程，包括对理论分析、设计、效率、实现和应用等进行的对理论分析、设计、效率、实现和应用等进行的对理论分析、设计、效率、实现和应用等进行的对理论分析、设计、效率、实现和应用等进行的系统研究。它来源于对算法理论、数理逻辑、计系统研究。它来源于对算法理论、数理逻辑、计系统研究。它来源于对算法理论、数理逻辑、计系统研究。它来源于对算法理论、数理逻辑、计算模型、自动计算机器的研究，并与存储式电子算模型、自动计算机器的研究，并与存储式电子算模型、自动计算机器的研究，并与存储式电子算模型、自

89、动计算机器的研究，并与存储式电子计算机的发明一起形成于计算机的发明一起形成于计算机的发明一起形成于计算机的发明一起形成于2020世纪世纪世纪世纪4040年代初期。年代初期。年代初期。年代初期。计算学科的研究包括了从算法与可计算性的研究计算学科的研究包括了从算法与可计算性的研究计算学科的研究包括了从算法与可计算性的研究计算学科的研究包括了从算法与可计算性的研究到根据可计算硬件和软件的实际实现问题的研究。到根据可计算硬件和软件的实际实现问题的研究。到根据可计算硬件和软件的实际实现问题的研究。到根据可计算硬件和软件的实际实现问题的研究。这样，计算学科不但包括从总体上对算法和信息这样，计算学科不但包括

90、从总体上对算法和信息这样，计算学科不但包括从总体上对算法和信息这样，计算学科不但包括从总体上对算法和信息处理过程进行研究的内容，也包括满足给定规格处理过程进行研究的内容，也包括满足给定规格处理过程进行研究的内容，也包括满足给定规格处理过程进行研究的内容，也包括满足给定规格要求的有效而可靠的软硬件设计要求的有效而可靠的软硬件设计要求的有效而可靠的软硬件设计要求的有效而可靠的软硬件设计它包括所有科它包括所有科它包括所有科它包括所有科目的理论研究实验方法和工程设计。目的理论研究实验方法和工程设计。目的理论研究实验方法和工程设计。目的理论研究实验方法和工程设计。2024/8/11.4.2 计算学科的本

91、质计算学科的本质计算学科的根本问题是计算学科的根本问题是计算学科的根本问题是计算学科的根本问题是“什么能被有效地自动进什么能被有效地自动进什么能被有效地自动进什么能被有效地自动进行？行？行？行？”。 计算学科的根本问题讨论的是能行性的有关内容，计算学科的根本问题讨论的是能行性的有关内容，计算学科的根本问题讨论的是能行性的有关内容，计算学科的根本问题讨论的是能行性的有关内容，而凡是与能行性有关的讨论都是处理离散对象的。而凡是与能行性有关的讨论都是处理离散对象的。而凡是与能行性有关的讨论都是处理离散对象的。而凡是与能行性有关的讨论都是处理离散对象的。因为非离散对象因为非离散对象因为非离散对象因为非

92、离散对象( (连续对象连续对象连续对象连续对象) )是很难进行能行处理的是很难进行能行处理的是很难进行能行处理的是很难进行能行处理的，因此能行性这个计算学科的根本问题决定了计，因此能行性这个计算学科的根本问题决定了计，因此能行性这个计算学科的根本问题决定了计，因此能行性这个计算学科的根本问题决定了计算机本身的结构和它处理的对象都是离散型的，算机本身的结构和它处理的对象都是离散型的，算机本身的结构和它处理的对象都是离散型的，算机本身的结构和它处理的对象都是离散型的，许多连续型的问题也必须在转化为离散型问题以许多连续型的问题也必须在转化为离散型问题以许多连续型的问题也必须在转化为离散型问题以许多连

93、续型的问题也必须在转化为离散型问题以后，才能被计算机处理。例如计算定积分就是把后，才能被计算机处理。例如计算定积分就是把后，才能被计算机处理。例如计算定积分就是把后，才能被计算机处理。例如计算定积分就是把它变成离散量，再用分段求和的方法来处理的。它变成离散量，再用分段求和的方法来处理的。它变成离散量，再用分段求和的方法来处理的。它变成离散量，再用分段求和的方法来处理的。 2024/8/1 美国计算机协会美国计算机协会美国计算机协会美国计算机协会(ACM)(ACM)和美国电气和电子工程学会计算机分会和美国电气和电子工程学会计算机分会和美国电气和电子工程学会计算机分会和美国电气和电子工程学会计算机

94、分会(Institute of Electrical and Electronics Engineers-Computer (Institute of Electrical and Electronics Engineers-Computer SocietySociety：IEEE-CS)IEEE-CS)发布了发布了发布了发布了“计算学科计算学科计算学科计算学科20012001教程教程教程教程(Computing (Computing Curricula 2001Curricula 2001：CC2001)”CC2001)”，中国计算机学会和阿全国高等学校计，中国计算机学会和阿全国高等学校计，

95、中国计算机学会和阿全国高等学校计，中国计算机学会和阿全国高等学校计算机教育研究会在学习和研究了算机教育研究会在学习和研究了算机教育研究会在学习和研究了算机教育研究会在学习和研究了CC2001CC2001教程后，发布了教程后，发布了教程后，发布了教程后，发布了中国计算中国计算中国计算中国计算机科学与技术学科教程机科学与技术学科教程机科学与技术学科教程机科学与技术学科教程20022002(China Computing Curricula 2002(China Computing Curricula 2002：CCC2002)CCC2002)，提取了计算学科中具有方法论性质的，提取了计算学科中具有

96、方法论性质的，提取了计算学科中具有方法论性质的，提取了计算学科中具有方法论性质的1212个核心概念，个核心概念，个核心概念，个核心概念， 即绑定即绑定即绑定即绑定(Binding)(Binding)、大问题的复杂性、大问题的复杂性、大问题的复杂性、大问题的复杂性(Complexity of Large (Complexity of Large Problems)Problems)、概念和形式模型、概念和形式模型、概念和形式模型、概念和形式模型(Conceptual and Format Models)(Conceptual and Format Models)、一致性一致性一致性一致性(Con

97、sistency)(Consistency)和完备性和完备性和完备性和完备性(Completeness)(Completeness)、效率、效率、效率、效率(Efficiency)(Efficiency)、演化、演化、演化、演化(Evolution)(Evolution)、抽象层次、抽象层次、抽象层次、抽象层次(Levels of Abstraction)(Levels of Abstraction)、按空间排序、按空间排序、按空间排序、按空间排序(Ordering in Space)(Ordering in Space)、按时间排序、按时间排序、按时间排序、按时间排序(Ordering in

98、 Time)(Ordering in Time)、重用、重用、重用、重用(Reuse)(Reuse)、安全性、安全性、安全性、安全性(Security)(Security)、折衷、折衷、折衷、折衷(Tradeoff)(Tradeoff)和结论和结论和结论和结论(Consequences)(Consequences)。 2024/8/11.4.3 计算学科的三个过程计算学科的三个过程 计算学科的实质是学科方法论的思想，其关键问计算学科的实质是学科方法论的思想，其关键问计算学科的实质是学科方法论的思想，其关键问计算学科的实质是学科方法论的思想，其关键问题是抽象、理论和设计三个过程相互作用的问题。题

99、是抽象、理论和设计三个过程相互作用的问题。题是抽象、理论和设计三个过程相互作用的问题。题是抽象、理论和设计三个过程相互作用的问题。 1 1理论理论理论理论2 2抽象抽象抽象抽象3 3设计设计设计设计2024/8/11.4.4 计算学科新的应用领域及未来的发展计算学科新的应用领域及未来的发展1 1InternetInternet带来的深刻影响带来的深刻影响带来的深刻影响带来的深刻影响2 2多媒体技术带来的新的应用领域多媒体技术带来的新的应用领域多媒体技术带来的新的应用领域多媒体技术带来的新的应用领域3 3嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统4 4人工智能人工智能人工智能人工智能2024/8/

100、11.5.2 计算机科学与技术学科定义计算机科学与技术学科定义计算机科学与技术借鉴数学的公理化思想来全面计算机科学与技术借鉴数学的公理化思想来全面计算机科学与技术借鉴数学的公理化思想来全面计算机科学与技术借鉴数学的公理化思想来全面阐述了计算学科的科学问题，抽象、理论和设计阐述了计算学科的科学问题，抽象、理论和设计阐述了计算学科的科学问题，抽象、理论和设计阐述了计算学科的科学问题，抽象、理论和设计三个学科形态，计算学科的核心概念、科学方法三个学科形态，计算学科的核心概念、科学方法三个学科形态，计算学科的核心概念、科学方法三个学科形态，计算学科的核心概念、科学方法等，阐明了计算学科各主领域发展的基

101、本规律及等，阐明了计算学科各主领域发展的基本规律及等，阐明了计算学科各主领域发展的基本规律及等，阐明了计算学科各主领域发展的基本规律及各领域的内在联系，构建了一个系统化、逻辑化各领域的内在联系，构建了一个系统化、逻辑化各领域的内在联系，构建了一个系统化、逻辑化各领域的内在联系，构建了一个系统化、逻辑化的认知模型，让人们清晰透彻地了解了学科脉络，的认知模型，让人们清晰透彻地了解了学科脉络，的认知模型，让人们清晰透彻地了解了学科脉络，的认知模型，让人们清晰透彻地了解了学科脉络，从整体上把握学科的学习研究方法。从整体上把握学科的学习研究方法。从整体上把握学科的学习研究方法。从整体上把握学科的学习研究

102、方法。 计算机科学方法论有助于人们正确理解计算学科计算机科学方法论有助于人们正确理解计算学科计算机科学方法论有助于人们正确理解计算学科计算机科学方法论有助于人们正确理解计算学科中所蕴涵的科学思维方法，总结和提升计算学科中所蕴涵的科学思维方法，总结和提升计算学科中所蕴涵的科学思维方法，总结和提升计算学科中所蕴涵的科学思维方法，总结和提升计算学科所积累的各种方法和经验，树立正确的思想原则，所积累的各种方法和经验，树立正确的思想原则，所积累的各种方法和经验，树立正确的思想原则，所积累的各种方法和经验，树立正确的思想原则，把握正确的研究方向。把握正确的研究方向。把握正确的研究方向。把握正确的研究方向。

103、 2024/8/1计算机科学技术是研究计算机的设计与制造和利计算机科学技术是研究计算机的设计与制造和利计算机科学技术是研究计算机的设计与制造和利计算机科学技术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、控用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制等的理论、原则、方法和技术的学科，包括科制等的理论、原则、方法和技术的学科，包括科制等的理论、原则、方法和技术的学科，包括科制等的理论、原则、方法和技术的学科，包括科学与技术两方面。学与技术两方面。学与技术两方面。学与技术两方面。 科学侧重于研

104、究现象、揭示规律。科学侧重于研究现象、揭示规律。科学侧重于研究现象、揭示规律。科学侧重于研究现象、揭示规律。技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。信息处理的方法与技术手段。信息处理的方法与技术手段。信息处理的方法与技术手段。 2024/8/11.5.3 计算机科学与技术学科的根本问题计算机科学与技术学科的根本问题及研究范畴及研究范畴计算机科学与技术学科的根本问题是什么能被有计算机科学与技术学科的根本问题是什么能被有计算机科学与技术学科的根本

105、问题是什么能被有计算机科学与技术学科的根本问题是什么能被有效地自动化。效地自动化。效地自动化。效地自动化。 计算机科学技术的研究范畴包括计算机理论、硬计算机科学技术的研究范畴包括计算机理论、硬计算机科学技术的研究范畴包括计算机理论、硬计算机科学技术的研究范畴包括计算机理论、硬件、软件、网络及应用等，按照研究的内容，也件、软件、网络及应用等，按照研究的内容，也件、软件、网络及应用等，按照研究的内容，也件、软件、网络及应用等，按照研究的内容，也可以划分为基础理论、专业基础和应用三个层面。可以划分为基础理论、专业基础和应用三个层面。可以划分为基础理论、专业基础和应用三个层面。可以划分为基础理论、专业

106、基础和应用三个层面。2024/8/1 计算机理论的研究包括离散数学、算法分析理论、形式语言与自动机计算机理论的研究包括离散数学、算法分析理论、形式语言与自动机计算机理论的研究包括离散数学、算法分析理论、形式语言与自动机计算机理论的研究包括离散数学、算法分析理论、形式语言与自动机理论、程序设计语言理论、程序设计方法学；理论、程序设计语言理论、程序设计方法学；理论、程序设计语言理论、程序设计方法学；理论、程序设计语言理论、程序设计方法学； 计算机硬件的研究包括元器件与存储介质、微电子技术、计算机组成计算机硬件的研究包括元器件与存储介质、微电子技术、计算机组成计算机硬件的研究包括元器件与存储介质、微

107、电子技术、计算机组成计算机硬件的研究包括元器件与存储介质、微电子技术、计算机组成原理、微型计算机技术、计算机体系结构；原理、微型计算机技术、计算机体系结构；原理、微型计算机技术、计算机体系结构；原理、微型计算机技术、计算机体系结构； 计算机软件的研究包括程序设计语言的设计、数据结构与算法、程序计算机软件的研究包括程序设计语言的设计、数据结构与算法、程序计算机软件的研究包括程序设计语言的设计、数据结构与算法、程序计算机软件的研究包括程序设计语言的设计、数据结构与算法、程序设计语言翻译系统、操作系统、数据库系统、算法设计与分析、软件设计语言翻译系统、操作系统、数据库系统、算法设计与分析、软件设计语

108、言翻译系统、操作系统、数据库系统、算法设计与分析、软件设计语言翻译系统、操作系统、数据库系统、算法设计与分析、软件工程学、可视化技术；工程学、可视化技术；工程学、可视化技术；工程学、可视化技术； 计算机网络的研究包括网络结构、数据通信与网络协议、网络服务、计算机网络的研究包括网络结构、数据通信与网络协议、网络服务、计算机网络的研究包括网络结构、数据通信与网络协议、网络服务、计算机网络的研究包括网络结构、数据通信与网络协议、网络服务、网络安全；网络安全；网络安全；网络安全； 计算机应用的研究及人计算机应用的研究及人计算机应用的研究及人计算机应用的研究及人机工程包括计算机应用的研究、软件开发工机工

109、程包括计算机应用的研究、软件开发工机工程包括计算机应用的研究、软件开发工机工程包括计算机应用的研究、软件开发工具、完善既有的应用系统、开拓新的应用领域、人机工程、研究人具、完善既有的应用系统、开拓新的应用领域、人机工程、研究人具、完善既有的应用系统、开拓新的应用领域、人机工程、研究人具、完善既有的应用系统、开拓新的应用领域、人机工程、研究人与计算机的交互和协同技术。与计算机的交互和协同技术。与计算机的交互和协同技术。与计算机的交互和协同技术。2024/8/1本专业计算机课程本专业计算机课程1. 计算机基础计算机基础2. 网页设计与制作网页设计与制作3. 高级语言程序设计高级语言程序设计4. 计

110、算机硬件技术基计算机硬件技术基础础5. 数据结构数据结构6. 可视化程序设计可视化程序设计7. 汇编语言程序设计汇编语言程序设计8. 操作系统操作系统9. 数据库技术及应用数据库技术及应用10. 语言程序设计11. 网络基础与Internet12. 多媒体技术基础13. WEB程序设计14. 数据库系统案例分析15. WEB应用系统案例分析16. 网络工程案例分析人-机交互2024/8/11.6 计算机科学与技术学科的教育计算机科学与技术学科的教育计算机科学与技术学科的发展速度是非常快的，计算机科学与技术学科的发展速度是非常快的，计算机科学与技术学科的发展速度是非常快的，计算机科学与技术学科的

111、发展速度是非常快的，计算机软、硬件系统的不断更新，有限的在校时计算机软、硬件系统的不断更新，有限的在校时计算机软、硬件系统的不断更新，有限的在校时计算机软、硬件系统的不断更新，有限的在校时间与不断增长的知识的矛盾更为突出。间与不断增长的知识的矛盾更为突出。间与不断增长的知识的矛盾更为突出。间与不断增长的知识的矛盾更为突出。 戈登戈登戈登戈登 摩尔摩尔摩尔摩尔(Gordon Moore(Gordon Moore，IntelIntel公司创建人之一公司创建人之一公司创建人之一公司创建人之一) )曾预言微处理器的处理能力每曾预言微处理器的处理能力每曾预言微处理器的处理能力每曾预言微处理器的处理能力每

112、1818个月到个月到个月到个月到2424个月将个月将个月将个月将增加一倍，这个定律就是增加一倍，这个定律就是增加一倍，这个定律就是增加一倍，这个定律就是“摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律(Moores (Moores Law)” Law)” 网络技术迅速发展给人们的工作和生活提供了新网络技术迅速发展给人们的工作和生活提供了新网络技术迅速发展给人们的工作和生活提供了新网络技术迅速发展给人们的工作和生活提供了新的方式。的方式。的方式。的方式。 计算机科学与技术的教育除了受到计算机技术发计算机科学与技术的教育除了受到计算机技术发计算机科学与技术的教育除了受到计算机技术发计算机科学与技术的教育除了受到

113、计算机技术发展的影响外，同时还受到文化与社会发展的影响。展的影响外，同时还受到文化与社会发展的影响。展的影响外，同时还受到文化与社会发展的影响。展的影响外，同时还受到文化与社会发展的影响。 2024/8/11.6.1 教育的目的和基本要求教育的目的和基本要求 教育的目的是培养在计算机领域的工作能力，包括面向学教育的目的是培养在计算机领域的工作能力，包括面向学教育的目的是培养在计算机领域的工作能力，包括面向学教育的目的是培养在计算机领域的工作能力，包括面向学科的思维能力和使用工具的能力。培养计算机能力的过程科的思维能力和使用工具的能力。培养计算机能力的过程科的思维能力和使用工具的能力。培养计算机

114、能力的过程科的思维能力和使用工具的能力。培养计算机能力的过程有五个步骤：有五个步骤：有五个步骤：有五个步骤： (1) (1) 激发学习计算机的激情；激发学习计算机的激情；激发学习计算机的激情；激发学习计算机的激情； (2) (2) 阐明计算机的应用领域；阐明计算机的应用领域；阐明计算机的应用领域；阐明计算机的应用领域； (3) (3) 揭示计算机的特色；揭示计算机的特色；揭示计算机的特色；揭示计算机的特色； (4) (4) 弄清计算机特色的历史根源；弄清计算机特色的历史根源；弄清计算机特色的历史根源；弄清计算机特色的历史根源； (5) (5) 实践计算机的特色。实践计算机的特色。实践计算机的特

115、色。实践计算机的特色。 计算机科学与技术学科最初来源于数学学科和电子学科，计算机科学与技术学科最初来源于数学学科和电子学科，计算机科学与技术学科最初来源于数学学科和电子学科，计算机科学与技术学科最初来源于数学学科和电子学科，学生除了要掌握本学科的各个知识领域的基本知识和技术学生除了要掌握本学科的各个知识领域的基本知识和技术学生除了要掌握本学科的各个知识领域的基本知识和技术学生除了要掌握本学科的各个知识领域的基本知识和技术外，还必须具有较扎实的数学功底，掌握科学的研究方法，外，还必须具有较扎实的数学功底，掌握科学的研究方法，外，还必须具有较扎实的数学功底，掌握科学的研究方法，外，还必须具有较扎实

116、的数学功底，掌握科学的研究方法，熟悉计算机如何得以实际应用，并具有有效的沟通能力和熟悉计算机如何得以实际应用，并具有有效的沟通能力和熟悉计算机如何得以实际应用，并具有有效的沟通能力和熟悉计算机如何得以实际应用，并具有有效的沟通能力和良好的团队工作能力。良好的团队工作能力。良好的团队工作能力。良好的团队工作能力。2024/8/11.6.2 学习方法学习方法 学习方法主要有以下几个方面。学习方法主要有以下几个方面。学习方法主要有以下几个方面。学习方法主要有以下几个方面。 1 1学习计划的制定学习计划的制定学习计划的制定学习计划的制定 2 2常规学习方法常规学习方法常规学习方法常规学习方法 (1)

117、(1) 课前预习课前预习课前预习课前预习 (2) (2) 上课听讲上课听讲上课听讲上课听讲 (3) (3) 课后复习课后复习课后复习课后复习 (4) (4) 作业与操作作业与操作作业与操作作业与操作 (5) (5) 小结小结小结小结 3 3理论、抽象、设计三个过程的学习方法理论、抽象、设计三个过程的学习方法理论、抽象、设计三个过程的学习方法理论、抽象、设计三个过程的学习方法 (1) (1) 第一个过程第一个过程第一个过程第一个过程理论理论理论理论 (2) (2) 第二个过程第二个过程第二个过程第二个过程抽象抽象抽象抽象 (3) (3) 第三个过程第三个过程第三个过程第三个过程设计设计设计设计

118、4 4确定有计划的学习方法，提高学习质量确定有计划的学习方法，提高学习质量确定有计划的学习方法，提高学习质量确定有计划的学习方法，提高学习质量2024/8/11.7 本本 章章 小小 结结 计算机科学的研究范畴包括了计算机理论、硬件、软件、计算机科学的研究范畴包括了计算机理论、硬件、软件、计算机科学的研究范畴包括了计算机理论、硬件、软件、计算机科学的研究范畴包括了计算机理论、硬件、软件、网络及应用等。网络及应用等。网络及应用等。网络及应用等。 本章从计算机产生的历史背景开始，介绍了计算机的基本本章从计算机产生的历史背景开始，介绍了计算机的基本本章从计算机产生的历史背景开始，介绍了计算机的基本本

119、章从计算机产生的历史背景开始，介绍了计算机的基本概念、类型、特点、计算机科学与技术学科的定义、计算概念、类型、特点、计算机科学与技术学科的定义、计算概念、类型、特点、计算机科学与技术学科的定义、计算概念、类型、特点、计算机科学与技术学科的定义、计算机科学与技术学科的知识体系、计算机的应用、发展趋势、机科学与技术学科的知识体系、计算机的应用、发展趋势、机科学与技术学科的知识体系、计算机的应用、发展趋势、机科学与技术学科的知识体系、计算机的应用、发展趋势、计算机科学与技术学科的教育等基本概念，阐述了计算机科学与技术学科的教育等基本概念，阐述了计算机科学与技术学科的教育等基本概念，阐述了计算机科学与

120、技术学科的教育等基本概念，阐述了InternetInternet对信息化社会的影响以及信息化社会对计算机知对信息化社会的影响以及信息化社会对计算机知对信息化社会的影响以及信息化社会对计算机知对信息化社会的影响以及信息化社会对计算机知识的需求。识的需求。识的需求。识的需求。 通过本章的学习，读者应理解计算机的基本概念、信息化通过本章的学习，读者应理解计算机的基本概念、信息化通过本章的学习，读者应理解计算机的基本概念、信息化通过本章的学习，读者应理解计算机的基本概念、信息化社会的特征以及信息化社会对计算机人才的需求，并初步社会的特征以及信息化社会对计算机人才的需求，并初步社会的特征以及信息化社会对

121、计算机人才的需求，并初步社会的特征以及信息化社会对计算机人才的需求，并初步了解计算机科学技术的研究范畴，明确今后学习的目标和了解计算机科学技术的研究范畴，明确今后学习的目标和了解计算机科学技术的研究范畴，明确今后学习的目标和了解计算机科学技术的研究范畴，明确今后学习的目标和内容。同时，读者应树立学好计算机课程的自信心和强烈内容。同时，读者应树立学好计算机课程的自信心和强烈内容。同时，读者应树立学好计算机课程的自信心和强烈内容。同时，读者应树立学好计算机课程的自信心和强烈的社会责任感，为计算机的发展和国家的繁荣贡献自己的的社会责任感，为计算机的发展和国家的繁荣贡献自己的的社会责任感，为计算机的发展和国家的繁荣贡献自己的的社会责任感，为计算机的发展和国家的繁荣贡献自己的力量。力量。力量。力量。