第五章 计算机科学与技术b.ppt

第五章计算机科学与技术 电子信息技术导论 编制沈俐娜汪文 计算机科学与技术 一 二 三 四 五 提纲 一 概述 什么是信息技术 简单说 信息技术是关于语言 文字和图像的技术1 信息感知 获取2 信息存贮 传输3 信息的处理4 信息的利用 一 概述 功能 1 计算2 模拟 思维 自适应反馈处理等 对各种数字化信息进行高速运算和处理 数值计算 数据处理 自动控制 辅助工程 辅助教学 人工智能 计算机通信 娱乐活动 用途 通用机专用机 巨型机 国防 科学计算大 中 科学计算 数据处理网络服务器小型 工业控制 数据采集微型 商业 服务业 办公自动化 信息处理单片机 控制结构复杂性 性能 价格 依次递减 软件 程序和有关文档的总称 巨型机 微机 处理速度快计算精度高记忆能力强可靠的逻辑判断能力可靠性高 通用性强 一 计算机 一 概述 本机初步认识 一 计算机 二 发展历史 计算机的发展历史 世界上第一台电子计算机 诞生于1946年2月14日 ENIAC 1943年 战火纷飞的二次大战计算火炮和高射炮射击时的弹道23岁埃克特庞然大物 2 计算机科学的发展历史 二 发展历史 世界上第一台电子计算机 诞生于1946年2月14日 ENIAC 数学家 冯 诺依曼 引入存储器 冯 诺依曼机 科学家 阿兰 图灵 现代计算机 基本结构 理论模型 人工智能 二 发展历史 第一代计算机 1951 1958 第二代计算机 1959 1964 第三代计算机 1965 1970 第四代计算机 1971 现在 机器或汇编语言 操作系统和高级语言 网络 软件工程 目前 正在研究超导计算机 光学计算机 生物 量子计算机等 2 计算机科学的发展历史 计算机科学 这个术语 1963年Forsythe教授引入 创始人 阿兰 图灵 是计算机 计算机技术的升华植根于电子工程 数学 语言学 是科学 工程和艺术的结晶 世界上第一个计算机科学系是由普渡大学在1962年设立 世界上第一个计算机学院于1980年由美国的东北大学设立 最高荣誉是图灵奖 被誉计算机科学的诺贝尔奖 三 研究领域 计算机系统结构计算机软件与理论计算机应用技术 什么是计算机学科 Wikipedia 维基百科 1 Computerscience orcomputingscience isthestudyofthetheoreticalfoundationsofinformationandcomputation andofpracticaltechniquesfortheirimplementationandapplicationincomputersystems 计算机科学 或计算科学 是研究信息和计算的理论基础 以及它们在计算机系统上实现和应用的实践技术 1 http en wikipedia org wiki Computer science 主要是采用计算机科学的方法与手段来研究信息科学与技术 具体一点 就是用计算机系统研究信息感知 获取 存贮 传输 处理和利用 我国计算机专业人才的培养体系 四个专业方向 计算机科学技术是研究计算机的设计与制造利用计算机进行信息获取 表示 储存 处理 控制等的理论 原则 方法和技术的学科 它是一门科学性与工程性并重的学科 表现为理论性和实践性紧密结合的特征 小结 二 计算机中数据的表示 运算 1000101000111000111001110010001010010101000111001110010001 功能 第二章 算术运算 真值 八进制 十进制 71 10 01000111 2 01110001 BCD 机器码 小数点 正负号 算术运算的表示 三种类型 码制 表示带有正 负号数的方法 y 1101 真值 x 1101 表示带有小数点的方法 例 N 11 0101 0 110101 210 0 00110101 2100 二 计算机的硬件系统 通过 1 冯 诺依曼体系结构 冯 诺依曼理论 现代计算机 冯 诺依曼 计算机之父 2 计算机的硬件组成框图 1 冯 诺依曼体系结构 3 微型计算机的硬件结构 主板 3 微型计算机的硬件结构 CPU的基本功能 程序控制操作控制时间控制数据处理 二 性能指标 运算器能同时处理的二进制数据的位数 决定计算机的精度 内存中能存储信息的总字节数 8个二进制位称为一个字节 存储器连续两次独立的 读 或 写 操作所需的最短时间 单位是纳秒 综合性指标 单位为MIPS 百万条指令 秒 CPU在单位时间内输出的脉冲数 很大程度上决定了计算机的运行速度 单位是MHz 三 工作原理 数据信息 控制信息 就是存储程序和程序控制的原理 三 计算机的软件系统 tR tR 一 计算机软件的基本知识 如何用计算机 使用计算机来解决一个具体问题 1 从具体问题抽象出一个适当的数学模型2 设计一个解该数学模型的算法3 编写程序进行测试 调试 得到最终的解答 几个实际例子 人事信息检索问题计算机与人对弈问题多叉路口交通灯的管理问题 1数学模型 离散数学高等数学线性代数数理逻辑数学模型概率统计 2算法 数据算法指完成一个任务所需要的具体步骤和方法 算法 数据结构 程序 讨论 比较逻辑判断 重复 程序就是用计算机语言描述的算法 N S流程图 传统流程图 数据结构 数据结构是指数据之间的相互关系 即数据的组织形式 研究 数据 几种典型的数据结构 c 栈的示意图 d 队列的示意图 e 图的示意图 f 树的示意图 数据结构与算法的关系 3程序设计 机器语言 汇编语言 高级语言 程序设计语言即计算机语言 用来产生由计算机处理和执行的指令 机器语言 用 0 1 代码组成 计算机能直接识别的低级语言 汇编语言 用能帮助记忆的英文缩写符号表示 计算机不能直接识别 高级语言 类似于人类语言 其源程序也不能直接被识别 3程序设计 机器语言 汇编语言 高级语言 结构化程序设计即模块化设计 将待开发的软件系统分为若干相互独立的模块 这样使完成每一个模块的工作变的单纯而明确 为设计一些较大的软件打下了良好的基础 顺序结构 选择结构 循环结构 3程序设计 机器语言 汇编语言 高级语言 顺序结构 选择结构 循环结构 一般有12个步骤 程序设计就是用计算机语言编写程序的过程 一般有以下几个步骤 1 问题定义 2 划分模块 3 确定数据结构 4 确定算法 5 画出框图或流程图 6 完成设计计划文档 7 编写代码 8 语法检查 9 运行调试 10 反复修改调试 11 系统测试 12 完成其它文档 3程序设计 机器语言 汇编语言 高级语言 顺序结构 选择结构 循环结构 一般有12个步骤 程序设计风格是指一个人编制程序时所表现出来的特点 习惯 逻辑思路等 源程序文档化 标识符应按意取名 程序应加注释 数据说明 顺序应规范 使数据的属性更易于查找 语句构造的原则是 简单直接 输入和输出效率 二 操作系统 裸机 操作系统 BIOS 应用程序 用户 硬件的组合不能独立工作 basicinput outputsystem是一个基本软件系统 提供最基本的计算机操作功能 如接收键盘字符的输入等 操作系统是基于BIOS之上 用于运行应用软件的一套软件 负责管理计算机的各种资源 提供操作计算机所需的工作界面 分类 特点 功能 三 数据库系统 1000101000111000111001110010001010010101000111001110010001 一 数据库系统的基本概念 数据库系统是指具有管理数据库功能的计算机系统 数据库系统 将数据组织成文件 脱离程序而独立存在 无法支持大规模的数据管理任务 安全 有效 数据库系统的基本组成结构 系统核心 是对数据进行管理的大型系统软件 用户在数据库系统中的一些操作都是由它来实现 二 数据库技术的发展及特点 扁平状 二维状 多元状 将数据库技术与其他技术相结合 例如将数据库技术与面向对象技术相结合的面向对象数据库系统 等等 二维表由行和列组成 概念清晰 结构非常单一 能够表达丰富的语义描述现实世界的客观事物以及事物间的各种联系 用户比较容易理解 关系模型具有较好的数据独立性和安全保密性 数据仓库系统是一个环境 而不是一件产品 提供当前 历史数据 这在传统型数据库中很难或根本无法得到 工程数据库系统静态和动态数据并存 数据类型多样 数据之间的网状结构关系复杂 数据描述语言数据操纵语言数据控制