37986-00钟晴江-大学计算机大学计算机1

第1章绪论,目录,第1章绪论1.1引子：网上书店1.2网上书店是这样炼成的1.3网上书店的硬件支撑1.4网上书店的软件支撑1.5网上书店中的计算思想,重点和难点,重点：网上书店的硬件构成网上书店的软件支撑难点：网上书店中的计算思想,1.1引子：网上书店,在网上开店现已成为一种时尚。只要你会上网，随时都可以在网上开个店，卖你所有、买你所要。目前国内的知名购书网站有当当图书、卓越亚马逊网、京东商城图书,1.1.2计算机的发展概况,算盘、机械计算机、电子计算机1946年由物理学家莫克利和埃克特在宾夕法尼亚大学研制出名为ENIAC的计算机，它被公认为是世界上第一台电子计算机。,第一代计算机：出现在1945年至1958年，主要使用电子管做基本器件，耗电量多导致器件发热量大，计算机工作速度慢，稳定性差。第二代计算机：出现在1958年至1964年，主要使用晶体管做基本器件，体积小耗电省，运算速度明显提高。第三代计算机：出现在1964年至二十世纪70年代中期，主要使用中小规模集成电路。体积更小速度更快，并且价格也大为降低。第四代计算机：二十世纪70年代中期以来，主要使用大规模及超大规模集成电路。目前一块集成电路芯片上已可集成几十亿个晶体管。计算机的迅速普及，使它成为了为大众服务的普通信息工具。,1.1.3计算机技术对社会的影响,1.计算机对人类社会的影响对自然界的认识能力大大提高推动社会生产力以更快的速度发展计算机技术促进社会发展信息化计算机应用深刻影响传统行业2.计算机用户道德行为规范互联网已经成为社会的一个重要组成部分，好的社会秩序仅靠法律来制约是不够的，还需要依靠一定的道德规范。(美国计算机伦理学会制定了十条戒律，可供参考),3.计算机应用的法律计算机犯罪主要表现是侵犯计算机信息网络中的各种资源，包括硬件、软件以及网络中存储和传输的数据，从而达到窃取钱财、信息、情报以及破坏或恶作剧的目的。4.计算机信息的知识产权知识产权，指权利人对其所创作的智力劳动成果所享有的专有权利。著作权法计算机软件保护条例,1.2网上书店是这样炼成的,1.2.1把图书信息表示出来商品信息包含多方面内容，有图片信息的书封面、文字信息的书名、出版社，以及数字信息的价格等。在计算机内部，存在两大类信息：程序与数据。数据信息是计算机处理的对象，因此通常也简称为数据。程序信息表示计算机处理数据的方式。计算机中的数据包括数字、文本、图像、字符、声音和视频等形式。信息的数字化表示是指采用一定的基本符号，使用一定的组合规则来表示信息。在计算机中采用二进制编码，其基本符号是“0”和“1”,1.2.2大数据量的组织者：数据库,数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。网上书店需要不断把新书的信息（书名、类别、出版社、书的封面、价格、库存等）存放在数据表中，这张表就可以看成是一个数据库无论是文字、图片，还是声音或视频，多媒体信息都可以使用数据库进行存储使用数据库大大减少了数据冗余，使得储存数据所占用的空间较少。可以方便、快捷进行数据添加、修改、插入、删除等操作。,网上书店的数据库构成。数据库表：管理员、客户、图书、购物车、订单等,表1-1图书信息表,表1-2图书数据库,1.2.3畅销书推荐,建立畅销图书榜是数据库使用的一种复杂形式，它涉及到对图书销售量的排序这种从大到小或从小到大的排列，在计算机中称为排序。排序是数据库中最经常使用到的操作，数据库一般都提供排序功能。,算法（Algorithm）是指解题的具体步骤或方法，常用于计算、数据处理等。要让计算机为我们解决问题，就必须告诉计算机解决问题的方法与步骤计算机解决问题的一般步骤有：明确问题精确表达问题，描述表达问题的数据形式设计解决方案（算法）把解决方案用计算机程序实现（程序设计）计算机运行、求解,1.2.4网上书店是这样访问的,计算机如何访问网上书店网站访问网上书店具体过程如下：（1）用户计算机首先通过网络服务商经连接因特网，运行浏览器，填入某网上书店网址。（2）域名服务器对网址进行解析，确立用户计算机与书店服务器间的传送路径。（3）用户浏览器向服务器发出浏览请求，服务器响应，回送网页，浏览器解析、显示网上书店的主页。（4）用户点击相关按钮，发出请求，浏览器再次向服务器发服务请求。（5）服务器收到请求后，检索数据库，把用户所需信息回送给用户，用户浏览器收到信息解析后显示网页。,什么是计算机网络计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，实现资源共享和信息传递的计算机系统。因特网Internet是建立在计算机网络基础上，一组全球信息资源的总汇。为了确保相互之间无障碍的信息交换，需要用一种标准语言进行交流。网络协议就是计算机彼此交流的标准语言。HTTP协议、FTP协议、SMTP/POP3协议等TCP/IP协议,1.2.5网上书店的搭建,网上书店一般采用B/S（浏览器/服务器）结构系统，用户端只需使用浏览器上网即可，系统主要是构建在服务器上。系统在构建时，服务器一方面要通过网页为用户提供服务，另一方面又要通过后台程序操作数据库。统实现通常分三层结构：表示层、业务逻辑层和数据层,图1.10前台购物系统模块设计,1.3网上书店的硬件支撑,1.3.1网站规划网站域名选择（1）使用企业或机构的注册商标名称。如谷歌google、腾讯QQ；（2）使用企业或机构名称的中、英文缩写。如当当网使用简短、琅琅上口的名称。如求职网。2.选择合适的硬件平台（1）虚拟主机（2）服务器租用（3）自购服务器托管（4）建立自己的服务器机房,1.3.2计算机硬件构成,计算机硬件构成采用冯诺依曼计算机模型，由运算器、控制器、存储器和输入、输出设备构成。,运算器顾名思义就是完成计算机中运算的部件。运算包括算术运算（如加、减、乘和除等）、逻辑运算（如逻辑与、或和移位）和比较判断等。控制器是计算机的指挥、控制中心，主要控制、管理计算机系统各个部件协调一致地工作。存储器是计算机中用于存放信息的部件。存储器可分为两大类：一类是内部存储器（内存），另一类是外部存储器（外存）。存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）USB闪存盘,输入输出设备的作用是用于人与主机交换信息的。输入设备包括：键盘、鼠标、扫描仪（图像输入）等。输出设备包括：显示器、打印机、3D打印设备等。外存储器：通过磁或激光为媒介的信息存储部件。包括磁盘、U盘、光盘等。2.集成电路集成电路（IntegratedCircuit,简称IC）把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及连线全部集成在一小块硅片上，然后封装成一个电子器件。摩尔定律,1.3.3计算机是如何工作的,图灵机冯诺依曼计算机模型，它的核心思想有三点：（1）计算机包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备。（2）计算机内采用二进制表示信息。（3）程序存储：把计算步骤（程序）先存入内存，计算机不需要人的干预，会自动执行所存入的程序。指令系统,指令系统应包含以下几类指令：（1）数据传送类指令：用于把数据传送到计算机的其它部件上。比如把数据从存储器传送到运算器，供运算使用。（2）运算类指令：包括加、减、乘、除、移位等运算的指令。（3）程序控制类指令：他们可以改变程序执行的顺序，使计算机能够进行一些逻辑判断，从而对不同的情况，转到不同的程序位置进行处理。（4）输入输出类指令：通过它计算机可以从外围设备中获取信息，或把运算的结果送到外围设备上输出。（5）控制和管理机器的指令：包括停机、启动、复位、清除等与计算机运行过程有关的指令。,指令的执行，CPU一般需要如下步骤：（1）取指：从存储器取出需执行的指令到CPU内部指令寄存器中。（2）译码：对指令寄存器中的指令代码进行分析，以确定指令的功能。（3）执行：根据译码的结果，对执行部件发出控制信号。,1.3.4计算机技术的突破生物计算机量子计算机,1.4网上书店的软件支撑,1.4.1什么是软件软件是计算机系统中的程序、数据及其相关文档的总称。程序等同于软件吗？数据是软件不可或缺的组成部分文档是软件的重要组成部分，是指用来描述程序的内容、组成、设计、功能规格、开发情况测试结果及使用方法等。,软件被划分为系统软件和应用软件两个大类1.4.2最重要的系统软件：操作系统操作系统（简称OS）是一组管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。（1）处理机管理（2）存储管理（3）设备管理（4）文件管理（5）网络管理,网上书店需要什么样的操作系统？,1.4.3解决特定问题：应用软件,应用软件是专门为某一应用目的而编制的软件。应用软件运行在系统软件（操作系统、支撑软件）之上，而操作系统直接运行在裸机之上,常见的应用软件（1）文字处理软件（2）信息处理与管理软件（3）辅助设计软件（4）实时控制软件（5）娱乐游戏软件（6）工具类软件,网上书店要顺利开业，所需的各类软件：应用软件：网上书店系统，安装在服务端上；操作系统：服务器可用Linux或WindowsServer，客户机用Windows；浏览器（如IE等）：安装在客户端；数据库系统（如Oracle、SQLServer等），安装在服务端上；WEB服务器（Windows可用IIS，Linux可用Tomcat），安装在服务端上。,1.5网上书店中的计算思想,1.5.1什么是计算广义上讲，一个函数变化如把x变成了f(x)就是一个计算。如果我们把一切都看作是信息，计算就是对信息的变换，就是信息处理。网上书店系统中到处有计算，从信息的表示、存储、加工、传输、交换到呈现等各阶段都充分体现着计算及计算思想。,1.5.2怎样才能计算计算的基本对象计算的运行平台计算的基本过程,1.5.3计算有哪些原理和思想,PeterJ.Denning把计算原理分成七类计算（Computation）通信（Communication）协作（Coordination）记忆（Recollection）自动化（Automation）评估（Evaluation）设计（Design）,计算思维三大科学思维：计算思维、理论思维（数学为代表）、实验思维（物理为代表）计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。其核心就是利用计算机实现问题求解的思路与方法。,1.5.4计算思想对其它学科的影响,计算思想和计算思维已经渗透到各个学科、各个领域，发挥积极影响并推动各个领域的发展。计算的信息化促进了政务、商务、教育和社会的信息化；计算的智能化促进了交通管理的智能化、业务流程的智能化和电子服务的智能化；计算的工程化促进了诸如计算机、手机、平板电脑等计