格式-程序计算机的灵魂 课程论文.doc

课程报告课程:程序计算机的灵魂（新生研讨课） 课程号： 0800Y007所在学院 社区学院学 号 12122974姓 名 李冰 任课教师 缪淮扣成 绩 _ 2011-2012春季学期- 6 -算法、程序与软件 姓名：李冰 学号：12122974摘要：经过对本课程五个星期的学习，我对计算机程序有了大致的了解。 知道了计算机程序的发展史、计算机程序到底是什么、算法是什么、程序编写语言是什么、计算机程序和算法和软件有什么联系、软件包括什么，它是怎样编写出来的这一系列问题都是上了这门研讨课后才明白的。本课程论文就将结合我所学到的知识，就“什么是计算机程序”，“什么是计算机软件”“将来的计算机可以做什么”这几个问题展开论述。关键词： 算法 计算机程序 计算机软件 计算机硬件 未来计算机 正文： 经过对本课程五个星期的学习，我对计算机程序有了大致的了解。 知道了计算机程序的发展史、计算机程序到底是什么、算法是什么、程序编写语言是什么、计算机程序和算法和软件有什么联系、软件包括什么，它是怎样编写出来的这一系列问题都是上了这门研讨课后才明白的。本课程论文就将结合我所学到的知识，就“什么是计算机程序”、“什么是计算机软件”、“将来的计算机可以做什么”这几个问题展开论述。一、什么是计算机程序1.1 算法与计算机程序算法就是对问题的某一解决办法的描述，是解决问题最核心的部分。同一问题可以由很多不同算法来解决。它不受限于描述它的语言的方法。比如，对一道数学题来说，解题步骤就是它的算法。如历史上经典算法求圆周率的“割圆术”、多项式简化算法“秦九韶算法”、求最大公约数的“辗转相除法”和“欧几里得算法”、求素数的“埃拉托塞法”等。 对于做一道菜来说，做菜的步骤就是它的算法。如做西红柿炒鸡蛋，先搅蛋切西红柿，再炒西红柿使其出汁，然后放入鸡蛋搅拌均匀，最后将其铲出放入容器中。同理对于计算机来说，要完成用户的某一指令要进行的计算就是他的算法。算法是存在于生活中每个角落的解决问题的方法，它不受形式的限制。对于计算机来说，算法也不受语言的限制，既可以用自然语言描述，也可以用流程图描述，更可以用我们规定好的程序语言描述。用大家公认的程序语言描述出的算法就是计算机程序。算法的历史很悠久，早在几千年前，人类文明刚刚开始的时候就诞生了。只是那时的算法很简单，如简单的四则运算，天文历法等。随着数学的发展，算法更多的在数学领域中焕发光彩。如古希腊数学家欧几里得提出的求最大公约数的欧几里得算法，古希腊数学家埃斯特尼提出的求素数的算法，多项式求值的秦九韶算法，古希腊数学家海伦提出的海伦公式，中国数学家刘徽提出的求圆面积和圆周率的割圆术等。后来人们发明了计算机，1815年 Ada Lovelace为巴贝奇分析机拟定了算法,然后写作了一份程序设计流程图. 这份珍贵的规划,被人们视为第一件计算机程序，艾达也被认为是 世界上第一位软件工程师。此后，计算机便在它能够帮助人们运算的基础上，插上了程序之翼，在科学的天空尽情翱翔。1.2 编程语言编程语言主要包括机器语言，汇编语言，高级语言三大类。机器语言是由二进制代码组成的。它主要用于计算机的读取和直接执行。它的效率很高，但对于人来说不易读懂，不易于人们用它编写程序。为了易于程序员对程序的编写、阅读和修改，人们发明了汇编语言。它的效率稍微低于机器语言，通过简单的助记符来替代繁琐而枯燥的二进制代码。同样的通用性不强，对于不同的硬件需要设计不同语言。但介于其特殊的性质，在某些行业中得到广泛的应用。常见汇编语言有8086汇编、Win32汇编、NET汇编。之后人们又发明了高级语言。它近似于人类可以识别的自然语言（主要是英语），它的效率再次降低，但是程序编制难度和可读性却大幅提高了，实用性较好。比较适合大规模开发，是现在大多数人选择的语言。高级语言有Basic、Pascal、Object Pascal、C、C+、C#、Java、ASP、ASP.NET、Perl、PHP、SQL、FORTRAN 、 Visual Basic、Visual Basic.NET、Delphi、Visual C+、C+ Builder、C# Builder、Visual Foxpro 等等。编程语言就像一座桥梁，使人类与计算机之间的关系更加密切、交流更加方便。高级语言使程序员们从繁琐的编程语言中解放出来，更好的去关注程序的数据结构。也使更多的人能有机会学习编程，享受程序的美与神奇。二、什么是计算机软件2.1 软件与程序国标对计算机软件的定义为：与计算机系统操作有关的计算机程序、规程、规则，以及可能有的文件、文档及数据。简单的说，软件就是程序加文档的集合。程序当然是一款软件中最重要的部分，它是计算任务的处理对象和处理规则的描述，程序的好坏直接影响软件的优劣。但文档也很重要。文档是用来对软件的使用加以说明的阐明性资料。没有文档的软件是不完整的，因为用户对他不了解，就无法最高效最适当地使用它，软件也不能发挥它最大效用。一款优秀的软件要在运行时能够提供用户所要求的功能和性能的指令或计算机程序集合；要能够满意地处理信息的数据结构;要能够有描述程序功能需求以及程序如何操作和使用所要求的文档。 2.2 软件与硬件软件不同于硬件，它是计算机系统中的逻辑实体而不是物理实体，具有抽象性。硬件有形，有色，有味，看得见，摸得着，闻得到。而软件无形，无色，无味，看不见，摸不着，闻不到。软件是用户与硬件之间的接口界面。用户主要是通过软件与计算机进行交流。软件中包含的程序必须装入机器内部配合硬件才能工作。软件与硬件有以下几点不同：表现形式不同。硬件是具体的实物，而软件大多存在人们的脑袋里或纸面上，它的正确与否，是好是坏，一直要到程序在机器上运行才能知道。生产方式不同。硬件是实际加工生产出来的，而软件是设计开发出来的，是人的智力的高度发挥，不是传统意义上的硬件制造。要求不同。硬件产品允许有误差，而软件产品却不允许有误差。维护不同。硬件是要用旧用坏的，软件是不会用旧用坏的。但软件需要不断维护和升级形象一点来说，硬件就像我们做饭的炊具，软件就是食材。要想烹饪出一锅好菜，炊具和食材缺一不可。而要想使计算机更好地服务于人类，软件硬件缺一不可。一般来讲软件被划分为系统软件、应用软件。其中系统软件包括操作系统（如windows）、中间件软件(中间件处于操作系统软件与用户的应用软件的中间，是一类软件的统称)、数据库软件（sql server、oracle、DB2等）；应用软件包括行业管理软件（社保系统，电力系统，银行系统等）、文字处理软件（如Office、WPS）、辅助设计软件（如AutoCAD、Photoshop）、媒体播放软件（暴风影音、豪杰超级解霸、Windows Media Player、RealPlayer）、系统优化软件（windows优化大师、超级兔子魔法设置）等等。 2.3 软件开发软件开发一般分为五个阶段：.问题的定义及规划。此阶段是软件开发者与需求者共同讨论，来确定软件的开发目标及其可行性。.需求分析。在确定软件开发可行性的情况下，对软件需要实现的各个功能进行详细需求分析。需求分析阶段是一个很重要的阶段，开发者必须明确用户的需求，这一阶段做的好，将为整个软件项目的开发打下良好的基础。“唯一不变的是变化本身”，同样软件需求也是在软件爱你开发过程中不断变化和深入的，因此，我们必须定制需求变更计划来应付这种变化，以保护整个项目的正常进行。.软件设计。此阶段中要根据需求分析的结果，对整个软件系统进行设计，如系统框架设计、数据库设计等。软件设计一般分为总体设计和详细设计。好的软件设计将为软件程序编写打下良好的基础。.程序编码。此阶段是将软件设计的结果转化为计算机可运行的程序代码。在程序编码中必定要制定统一、符合标准的编写规范。以保证程序的可读性、易维护性。提高程序的运行效率。.软件测试。在软件设计完成之后要进行严密的测试，一发现软件在整个软件设计过程中存在的问题并加以纠正。测试是一个庞大的工程，因为每试验一组数据，我们只能检测出这组数据在该程序上有没有错，并不能保证其他数据也不出错。而且一旦检测出错误并进行改正后，还要再次从头测试。以上就是软件开发过程的五个阶段。可见，真正对程序的编写只占其中一小部分，更重要的是对软件的设计和测试。三、将来的计算机可以做什么现在的计算机功能已经很强大，除了可以满足人们最先设想的对计算的要求外，随着计算机硬件的完善和各类软件的开发，以及互联网的迅猛发展，计算机越来越“聪明”，“乖巧”，人性化，便捷。它已成为我们生活中不可缺少的一部分。它是我们得力的工作助手，是我们生活娱乐的好伙伴，还是推动人类科技经济进步的有力工具。短短的时间内，计算机经历了飞速的发展，现在我们所能享受到的一切，很多都是前人根本无法想象的。而计算机的发展潜能还很大，它将朝着巨型化、微型化、智能化、网络化等方向发展，计算机本身的性能越来越优越，应用范围也越来越广泛。我认为对于现在我们普遍的电子计算机来说，完全智能的计算机是不可能实现的，也就是说计算机不可能摆脱人类的控制而具有自己独立思考独立处理问题的能力。因为计算机现在之所以这么“聪明”，完全是由人类为它输入程序而实现的。也就是说它只是按照人类所能涉及到的指令工作的，一旦超出了人类预设的范围，它就无能为力了。计算机只是一个很灵活很强大的工具。 但是我认为将来的生物计算机也许可以实现智能。只要使生物计算机具有与生物大脑神经相同的功能，或者将大脑神经与生物计算机相连，就可以实现智能或半智能。现在人们正在努力研究其它形式的计算机，主要有以下几种。 量子计算机。它是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理的量子物理设备。当某个设备是由两子元件组装，处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。 神经网络计算机。人脑总体运行速度相当于每秒1000万亿次的电脑功能，可把生物大脑神经网络看做一个大规模并行处理的、紧密耦合的、能自行重组的计算网络。从大脑工作的模型中抽取计算机设计模型，用许多处理机模仿人脑的神经元机构，将信息存储在神经元之间的联络中，并采用大量的并行分布式网络就构成了神经网络计算机。 化学、生物计算机。在运行机理上，化学计算机以化学制品中的微观碳分子作为信息载体，来实现信息的传输与存储。DNA分子在酶的作用下可以从某基因代码通过生物化学反应转变为另一种基因代码，转变前的基因代码可以作为输入数据，反应后的基因代码可以作为运算结果，利用这一过程可以制成新型的生物计算机。生物计算机最大的优点是生物芯片的蛋白质具有生物活性，能够跟人体的组织结合在一起，特别是可以和人的大脑和神经系统有机的连接，使人机接口自然吻合，免除了繁琐的人机对话，这样，生物计算机就可以听人指挥，成为人脑的外延或扩充部分，还能够从人体的细胞中吸收营养来补充能量，不要任何外界的能源，由于生物计算机的蛋白质分子具有自我组合的能力，从而使生物计算机具有自调节能力、自修复能力和自再生能力，更易于模拟人类大脑的功能。现今科学家已研制出了许多生物计算机的主要部件生物芯片 。 光计算机。它是用光子代替半导体芯片中的电子，以光互连来代替导线制成的数字计算机。与电的特性相比光具有无法比拟的各种优点：光计算机是“光”导计算机，光在光介质中以许多个波长不同或波长相同而振动方向不同的