计算机学科相关专业课程体系结构ppt课件

计 算 机 导 论 第12章 计算机学科 相关专业课程体系结构 第12章计算机学科 相关专业课程体系结构 q教学目标 掌握计算机学科的基本内容 掌握计算机学科各分支学科的研究内容 了解我国计算机学科相关专业的设置情况 了解计算机学科基础课程 掌握计算机学科不同相关专业的核心知识领 域、课程体系结构 了解各专业培养目标和方向课程群 第12章计算机学科 相关专业课程体系结构 q12.1 学科介绍 q12.2 相关专业介绍 12.1 学科介绍 q计算机学科是一门实用性很强、发展极 其迅速的技术学科，它建立在数学、电子 学（特别是微电子学）、磁学、光学、精 密机械等多门学科的基础之上。但是，它 并不是简单地应用某些学科的知识，而是 经过高度综合形成一整套有关信息表示、 变换、存储、处理、控制和利用的理论、 方法和技术。 q计算机学科包括5个分支学科，即理论计 算机科学、计算机系统结构、计算机组织 与实现、计算机软件和计算机应用。 12.1 学科介绍 q12.1.1 理论计算机科学 q12.1.2 计算机系统结构 q12.1.3 计算机组织与实现 q12.1.4 计算机软件 12.1.2 计算机系统结构 q计算机系统结构确定分配给硬件子系统 的功能及其概念结构。 q硬件子系统的典型结构是诺伊曼结构， 它由运算器、控制器、存储器和输入、输 出设备组成，采用“指令驱动”方式。当初 ，它是为解非线性、微分方程而设计的， 并未预见到高级语言、操作系统等的出现 ，以及适应其他应用环境的特殊要求。 q软件子系统都是以这种诺伊曼结构为基 础而发展的。但是，其间不相适应的情况 逐渐暴露出来。 q向量计算机、并行处理计算机系统、分 布计算机系统 q数据流机器和归约机 q快速傅里叶变换机器，过程控制计算机 q分布式计算机，这类计算机包含有外围 处理机、通信处理机、维护处理机 q 9 12.1.3 计算机组织与实现 q在计算机系统结构确定分配给硬件子系 统的功能及其概念结构之后，计算机组织 的任务就是研究各组成部分的内部构造和 相互联系，以实现机器指令级的各种功能 和特性。 q包括各功能部件的布置、相互连接和相 互作用。各功能部件的性能参数相互匹配 ，是计算机组织合理的重要标志，因而相 应地就有许多计算机组织方法。 12.1.4 计算机软件 q软件的研究领域主要包括程序设计、基 础软件、软件工程三个方面。 程序设计指设计和编制程序的过程，是软件 研究和发展的基础环节。 基础软件指计算机系统中起基础作用的软件 。 软件工程是采用工程方法研究和维护软件的 过程，以及有关的技术。 12.2 相关专业介绍 q12.2.1 学科基础课程 q12.2.2专业培养目标与知识领域 12.2.1 学科基础课程 q计算机导论 q程序设计基础 q离散数学 q算法与数据结构 q计算机组成原理 q操作系统 q数据库系统原理 q编译原理 q计算机网络 q数字逻辑 （1）计算机导论 q为计算机专业的新生提供一个关于计算机学科 的入门介绍，使他们能对该学科有一个整体的 认识，提高他们学习计算机专业的兴趣，并了 解该专业的学生应具有的基本知识和技能以及 在该领域工作应有的职业道德和应遵守的法律 准则。 （2）程序设计基础 q本课程既培养学生解决问题（算法与程序设计）的能力 ,又使他们比较熟练地掌握一种程序设计语言。应注意 介绍独立于任何特定编程语言的算法概念和结构，强化 训练程序设计的经验和相关技术。重点是程序设计实践 及培养学生分析问题和解决问题的能力训练。先修课程 ：计算机导论。 q本课程介绍程序设计的基本概念，强调算法的重要性及 其在程序设计中的作用。注意强调算法而不是语法细节 。讲授程序设计语言的重点可以考虑用传统的过程式语 言，也可用面向对象语言；事实上，使用面向对象语言 介绍程序设计时，常常需要从这些语言的过程性语句开 始。应注意使这门课程同面向对象的程序设计课程有所 区别。在本课程中，对控制语句的讨论应先于对类、子 类和继承等概念的讨论。 （3）离散数学 q离散数学是计算机科学的基础内容。计算机的 许多领域都要用到离散数学中的概念。离散数 学包括了集合论、数理逻辑、图论和组合数学 的重要内容。形式的数学证明贯穿此课程。数 据结构和算法中有大量离散数学的内容。例如 ，在形式说明、验证、密码学中都需要有理解 形式证明的能力。图论的概念被用于计算机网 络、操作系统和编译原理等领域。集合论的概 念被用在软件工程和数据库中。随着计算机科 学的日益成熟,越来越多的分析技术被用于实践 。为了理解将来的计算技术,学生需要对离散数 学有深入的理解。先修课程：数学分析或高等 数学。 （4）算法与数据结构 q介绍常用的数据表示和处理技术，包括顺序存 储和链接存储的线性表、栈和队列的表示和操 作；字符串的模式匹配算法；插入排序、选择 排序、快速排序等常见的内部排序方法；顺序 存储的数组的地址计算方法；树的存储结构、 遍历和线性表示；二叉树的遍历、存储和查找 ；穿线树和穿线排序；查找树、平衡树、 Huffman算法、B树等常见树的表示和有关算法 ；图的表示、遍历及应用。先修课程：高级语 言程序设计、离散数学。 （5）计算机组成原理 q以冯诺依曼计算机模型为出发点，介绍 计算机的组织结构和工作原理，剖析计算 机的运算器、存储器、控制器和输入输出 设备的结构、工作原理与相互关系。先修 课程：计算机导论、数字逻辑。 （6）操作系统 q介绍操作系统的设计和实现，包括操作 系统各组成部分的概述，互斥性和同步性 ，处理器实现，调度算法，存储管理，设 备管理和文件系统。先修课程：算法与数 据结构、计算机组成基础。 （7）数据库系统原理 q介绍数据库系统的基本概念、原理、方法及应 用，主要包括数据库系统概论（数据库技术的 发展、数据模型、数据库体系结构等；关系数 据模型、数据库查询语言SQL、函数依赖及关 系规范化理论）；数据库管理系统实现技术（ 事务、并发控制、恢复、完整性和安全性等概 念及有关实现机制）；数据库存储结构（文件 组织、索引、散列技术等）；其他类型的数据 库系统介绍（分布式数据库、面向对象数据库 、对象关系数据库及数据库技术发展趋势等） 。先修课程：数据结构与算法、离散数学。 （8）编译原理 q介绍编译原理的理论和实践，包括编译 程序设计，词法分析，语法分析，符号表 ，声明和存储管理，代码生成以及优化技 术。先修课程：程序设计、离散数学、算 法与数据结构。 q本课程有两个不同的但有联系的目标。 第一，它研究了语言翻译的理论。第二， 它展示了怎样应用这个理论去建立编译器 、解释器和编译器生成程序。 （9）计算机网络 q介绍数据通信的基本概念和计算机网络 的基本原理，包括计算机网络的体系结构 、数据通信的基本方法和协议、计算机网 络的主要应用协议；同时介绍计算机网络 系统的安全和管理知识，使学生对数据通 信和计算机网络有一个全面理解。先修课 程：计算机导论、计算机组成、操作系统 、算法与数据结构。 （10）数字逻辑 q本课程作为电路设计的基础课程，介绍 数字系统设计的基本方法，包括数制与码 制、逻辑代数、组合电路的分析与设计、 时序电路的分析与设计以及逻辑门陈列等 知识。先修课程：计算机导论。 12.2.2专业培养目标与知识领域 q计算机科学与技术专业 q软件工程专业 q自动化专业 q电子商务专业 （1）计算机科学与技术专业 q培养目标 本专业主要培养能胜任计算机科学研究、计算机系统设 计、开发与应用的高级专门人才。课程设置突出数学与 自然科学基础知识以及计算机、网络与信息系统相关的 基本理论、基本知识和基本技能。 q核心知识领域 核心知识领域：离散数学、基本算法、程序设计、数据 结构、计算机组成、操作系统、计算机网络、数据库系 统、软件工程等。 q专业方向 软件应用开发、硬件应用开发、网络技术应用等 （1-1）软件应用开发方向 q 软件应用开发主要包括 编程基础 算法与复杂性 编程语言 网络技术 人机交互 图像处理 智能系统 信息管理 软件工程等课程。 26 编程基础 q主要内容包括程序设计结构，算法，问 题求解和数据结构等。它考虑的是如何对 问题进行抽象。它属于学科抽象形态方面 的内容，并为计算学科各分支领域基本问 题的感性认识(抽象)提供方法。 算法与复杂性 q主要内容包括算法的复杂度分析，典型 的算法策略，分布式算法，并行算法，可 计算理论，P类和NP类问题，自动机理论 ，密码算法以及几何算法等。 编程语言 q主要内容包括程序设计模式，虚拟机， 类型系统，执行控制模型，语言翻译系统 ，程序设计语言的语义学，基于语言的并 行构件等。 网络技术 q主要内容包括计算机网络的体系结构， 网络安全，网络管理，无线和移动计算以 及多媒体数据技术等。 人-机交互 q主要内容包括以人为中心的软件开发评 价，图形用户接口设计，多媒体系统人机 接口等。 图像处理与可视计算 q主要内容包括计算机图形学，可视化， 虚拟现实，计算机视觉等。 智能系统 q主要内容包括约束可满足性问题，知识 表示和推理，Agent，自然语言处理，机 器学习和神经网络，人工智能规划系统和 机器人学等。 信息管理 q主要内容包括信息模型与信息系统，数 据库系统，数据建模，关系数据库，数据 库查询语言，关系数据库设计，事务处理 ，分布式数据库，数据挖掘，信息存储与 检索，超文本和超媒体，多媒体信息与多 媒体系统，数字图书馆等。 软件工程 q主要内容包括软件过程，软件需求与规 格说明，软件设计，软件验证，软件演化 ，软件项目管理，软件开发工具环境，基 于构件计算，形式化方法，软件可靠性， 专用系统开发等。 （1-2）硬件应用开发方向 q硬件应用开发主要包括: 电子技术 数字逻辑 计算机组成原理 微机原理与接口技术 汇编语言 嵌入式系统 电子技术 q主要内容包括电路分析基础、模拟电子 技术、数字电子技术等。 数字逻辑 q主要内容包括数值与码制、逻辑代数及 逻辑函数化简、基本逻辑电路及触发器、 各种集成组合电路的设计与应用、同步时 序电路与异步时序电路的设计与分析、集 成化时序电路、逻辑电路的参数、集成化 存储电路等。 计算机组成原理 q主要内容包括计算机的发展概况、系统 结构、数据的表示方法及其主要部件、内 部的指令系统和存储系统、输入输出设备 的结构和工作原理、CPU与外设间传送数 据的控制方法。 微机原理与接口技术 q主要内容包括微处理器的组成原理、体 系结构、常用总线、存储器的组成以及外 围接口电路，多功能外围芯片、输入输 出设备的功能、工作原理及接口电路等。 汇编语言 q主要内容是阐述IBM PC及其兼容机上汇 编语言程序设计的方法和技术。包括IBM PC机的指令系统和寻址方式、子程序结 构、输入输出程序方法、BIOS和DOS系 统功能调用等程序设计技术。 嵌入式系统 q围绕目前流行的32位ARM处理器和源码 开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统 的概念、软硬件组成、开发过程以及嵌入 式Linux应用程序和驱动程序的开发设计 方法。本课程的知识将为学生今后从事嵌 入式系统研究与开发打下坚实的基础。 （1-3）网络技术应用方向 q网络应用方向主要培养掌握计算机网络 应用知识，能熟练地开发网络应用软件， 构建和管理网络，具备较全面地解决实际 问题的能力。 q课程体系包括如下内容： 网络基础知识 网络软件开发 交换技术 网络安全技术技术 网络技术课程体系 q网络基础知识 包括TCP/IP协议、OSI模型及FTP、DNS服务器设置 、组网技术、交换机及路由器的连接方式、基本配 置等。 q网络软件开发 包括ASP/JSP开发技术，能够独立开发网络版管理系 统（如新闻发布）。 q交换技术 包括交换机的VLAN、STP 、RSTP高级配置技术， 路由器的RIP和IP访问列表、NAT高级配置技术等。 q网络安全技术技术 包括防火墙原理、防火墙应用、入侵检测等。 （2）软件工程专业 q培养目标 本专业主要培养能从事软件工程技术研究、设计、开发、管理 、服务等工作的专门人才。要求学生掌握计算机科学基础理论 、软件工程专业的基础知识和应用知识，具有软件开发能力以 及软件开发实践的初步经验和项目组织管理的基本能力，具有 初步的创新和创业意识、竞争意识和团队精神。 q核心知识领域 计算基础、数学和工程基础、职业实践、软件系统建模与分析 、软件系统设计、验证和确认、软件过程、软件质量、软件管 理。 q专业方向 理论拓展方向、Java技术方向、.Net技术方向等 45 (2-1)理论拓展方向 q理论拓展方向主要对软件工程以及计算 机科学与技术学科相关的理论内容进行拓 展学习，使学生掌握更加完整的学科理论 体系，主要课程包括计算机体系结构、电 子商务概论、嵌入式系统和软件体系结构 。 46 计算机体系结构 q主要内容包括计算机系统的概念结构、 指令集结构、流水线技术、指令级并行、 存储层次、输入输出系统、多处理机技术 。 47 软件体系结构 q主要内容包括软件体系结构概论、软件 体系结构建模方法、软件体系结构风格、 软件体系结构描述语言、动态软件体系结 构、Web服务体系结构、基于体系结构的 软件开发、软件体系结构的分析与测试、 软件体系结构评估方法及软件产品线体系 结构。 48 (2-2) Java技术方向 qJava技术方向主要开设以Java平台为主 的技术课程，包括Java Web技术、Java EE及框架技术、Linux系统应用等课程。 49 Java Web技术 q主要包括Jsp基本语法、Jsp内置对象、 JavaBean、会话跟踪、JSTL、MVC模式、 JDBC、Servlet、Tomcat服务器配置等。 使学生理解和掌握Jsp动态网站的架构和 开发，具备利用Jsp+Servlet技术开发综 合Web应用程序的能力，为深入学习Java EE技术奠定基础。 50 Java EE及框架技术 q主要学习Java平台下企业级大型应用开 发技术，包括Java企业平台的标准和相关 服务器介绍，SSH框架使用技术等。 51 Linux系统应用 q主要包括Linux系统的基本操作、文件管 理、Web服务器管理、FTP等服务器配置管 理等内容。 52 (2-3) .Net技术方向 q.Net技术方向主要开设以.Net平台为主 的开发技术课程，包括C#基础与WinForm 、A应用开发、网络安全技术等。 53 C#基础与Winform q主要包括.NET Framework的体系结构、 组件及环境设置、面向对象的概念、 WinForms基础知识、调试、测试和异常处 理、ADO.NET对象模型的结构、.NET数据 提供程序及创建数据库连接、DataGrid控 件等。 54 A应用开发 q主要包括使用C#.Net语法的ASP.NET程序 ； .Net Framework类函数库的使用； A的HTTP对象、输入输出与Cookies 处理 ；Web窗体程序设计；Web窗体处理 ；Web服务器文件的处理；ADO.Net网页数 据库操作；ADO.Net数据库查询；网页数 据库的显示与维护控件；ASP.Net的Web应 用程序；ASP.NET中的用户自定义控件（ ASCX）与文件上传。 55 特色课程 q网络程序设计基础 q软件工程 q软件项目管理 q面向对象系统分析与设计。 56 网络程序设计基础 q主要讲述网页设计制作中的程序编写、 可视化工具的应用等知识，课程的主要教 学目的是通过对网页编程语言进行课堂讲 解与练习，让学生能掌握网页设计中相关 的设计思维与网页内容表现方面的编码知 识，使学生能够掌握相关软件操作的基本 方法，并能够灵活运用课堂知识处理实际 项目。课程内容包括：HTML基本语法，常 用标签的使用，表格的使用，层和框架的 使用，CSS的使用，Javascript的使用。 57 软件工程 q是一门面向软件工程本科学生的专业主干课，主要讲述 软件工程的基本概念、原理和方法，从软件开发技术、 软件工程管理和软件工程环境等几个方面了解如何将系 统的、规范的和可度量的工程方法运用于软件开发和维 护中。课程的主要教学目的是要求学生通过本门课的学 习基本掌握结构化方法、面向对象方法等软件开发技术 ，初步了解软件复用的概念，同时对软件工程环境和环 境等内容有一个总体的了解。课程内容包括：软件与软 件工程定义，生存周期与软件开发模型，结构化分析、 设计与编码，面向对象分析、设计与编码，软件的测试 ，软件的维护。 58 软件项目管理 q是一门面向软件工程专业的本科学生所开设的专业主干 课，主要讲述软件项目管理的基本知识，课程的主要教 学目的是培养学生运用软件项目管理分析和解决问题的 能力，使学生掌握软件项目管理的基本理论与软件项目 管理的方法、流程和工具。课程内容包括：软件项目管 理的基本概念、软件项目合同管理、软件项目生存期模 型、软件项目需求管理、软件项目任务分解、软件项目 规模成本估算、软件项目进度计划 、软件项目质量计 划、软件项目配置管理计划、软件项目风险管理计划、 软件项目团队管理、软件项目度量管理、软件项目集成 计划、软件项目跟踪控制、软件项目结束过程。 59 面向对象系统分析与设计 q课程结合统一建模语言UML和项目案例，使学 生深入理解以面向对象方法为主线的软件工程 技术的精髓和实质，系统了解并掌握面向对象 分析与设计等相关软件工程领域的关键技术， 包括基于用例的需求定义、面向对象的系统分 析和系统设计、设计模式和框架复用、软件架 构和软件构件技术等内容。通过以团队方式进 行的项目实践环节，培养学生的软件开发实践 和项目组织的初步经验、创新意识和团队精神 。 60 (3)自动化专业 q培养目标 本专业培养知识、能力、素质各方面全面发展，掌握自动化领 域的相关理论、基本知识和专业技能，并能在工业企业、科研 院所等部门从事有关运动控制、过程控制、制造系统自动化、 自动化仪表和设备、机器人控制、智能监控系统、智能交通、 智能建筑、物联网等方面的工程设计、技术开发、系统运行管 理与维护、企业管理与决策、科学研究和教学等工作的宽口径 、高素质、复合型的自动化工程科技人才。 q核心知识领域 电路及电子学基础、自动化基础理论、计算机技术基础（硬件 、软件、网络等）、传感器与检测技术、电力电子技术、计算 机控制技术、运动控制技术、过程控制技术等。 61 特色课程 q数字电子技术 q自动控制原理 q嵌入式系统等。 62 数字电子技术 q主要研究各种逻辑门电路、集成器件的 功能及其应用，逻辑门电路组合和时序电 路的分析和设计、 集成芯片各脚功能等 ；主要内容包括数制与编码、数字逻辑电 路基础、逻辑门电路、数码显示电路的分 析与制作，计时器电路的分析与制作、数 字电子钟分析与制作、电压发生器的分析 与制作、半导体存储器和可编程逻辑器件 等。 63 自动控制原理 q主要内容包括：自动控制系统的基本组 成和结构、自动控制系统的性能指标，自 动控制系统的类型（连续、离散、线性、 非线性等）及特点、自动控制系统的分析 （时域法、频域法等）和设计方法等。通 过本课程的学习，学生可以了解有关自动 控制系统的运行机理、控制器参数对系统 性能的影响以及自动控制系统的各种分析 和设计方法等。 64 嵌入式系统 q主要介绍嵌入式系统的应用领域和发展