计算机科学导论课件

1、北京理工大学计算机学院第一讲 概述计算机科学导论2主讲教师： 马 波授课对象：2011级计算机学院学生总学时数：100000学时理论教学学时数：11000学时上机学时数：1000学时322483计算机科学导论教材教材计算机科学导论 机械工业出版社 刘艺等译学习要求了解计算机科学的内涵与应用领域、计算机的硬件结构与组成原理、软件工程、计算机网络与信息安全、多媒体技术、人工智能等领域的基本知识；初步掌握计算机科学的基本概念和术语、操作系统的功能、数据结构和数据库的基本概念和相关技术、计算机基本应用技能等。56课程安排讲授内容第1讲：概论 （第1章） 第2讲：数据和数的表示 （第2、3、4章）第3讲

2、：计算机硬件 （第5章） 第4讲：计算机操作系统 （第7章） 第5讲：算法 （第8章） 第6讲：计算机程序设计基础（第9章）第7讲：计算机网络与安全 （第6、16章）第8讲：软件工程 （第10章）第9讲：数据结构 （第11，12章） 第10讲：数据库 （第14章） 第11讲：人工智能与计算理论 （第17，18章） 周次安排周学时2熟悉网络教室的使用机房2学时练习通过Internet网检索文献资料机房2学时练习Word/Excel/PowerPoint的使用机房2学时撰写专题报告机房2学时7上机练习（8学时），时间待通知8作业 按时完成并提交教师布置的作业 作业的发布、提交和答疑均在“网络教学支

3、撑平台” 进行 计算机科学导论教学网站： /moodle/ “网络教学支撑平台”的用法也请登录： /moodle/10考核方法课程成绩百分制： 1计算机基础笔试成绩（50%） 2专题讨论报告（40%） 3. 平时作业（10%）12专题讨论的要求 4.写专题报告，报告不少于2000字。WORD文档，要求有一定的格式（如标题、正文、字体、行距等等）。5.做出专题报告的演讲文稿，不少于10张幻灯片。PPT文档，要求图文并茂，并有一定的动画和链接。6.对专题报告中的数据（如果有的话）进行处理，做出简单的图表，XLS文档。7.专题报告中必须要有个人的分析和见解。什么是计算机科学14Computer sc

4、ience is the study of the theory, design, implementation, and performance of computer software and computer systems, including the study of computability and computation itself.UM-CS15什么是计算机输出计算机是数据处理器，它根据事先存储在存储器中的一组指令的要求，接收输入的数据、处理数据、 存储数据并且输出数据。输入8,12,22,33,8,12,22程序（存储在存储器中）冯.诺依曼模型（John Von Neum

5、ann19031957）16现代计算机都是基于冯.诺依曼模型4个子系统程序存储指令顺序执行计算机硬件计算机软件17计算机概述计算机系统分层结构数据信息由原始事实和图像等各种信息组成通过指令完成计算和数据管理 由物理元器件构成网络，多台计算机联接在一起，实现信息交换和资源共享硬件应用操作系统管理计算机资源在不同领域充分利用计算机的能力通信程序18计算机基础计算机的发展历史机械计算器时期 (1930以前)电子计算机时期 (1930 1950)现代计算机时期 (1950 now)帕斯卡与机械计算机 Pascaline， 1642莱布尼兹与 改进的Pascaline，1672巴贝奇与 差分引擎，182

6、3霍列瑞斯与卡片穿孔制表机，1890图灵与图灵机、巨人计算机 Colossus，1943冯诺依曼 与IAS, 1952莫奇利和埃克特与ENIAC, 1946EDVAC, 1950 与UNIVAC, 195120莱布尼兹与 改进的Pascaline， 1672德国数学家莱布尼兹 1672年对“Pascaline”进行了改进，可进行四则运算和开方。称之为莱布尼兹轮。21巴贝奇与 差分引擎，1823 1823年, 设计了一台自动的机械计算器，也称差分引擎 “ (Difference Engine )”。1833, 又开始设计可编程的自动机械数字计算机，也称分析引擎 “ (Analytical Eng

7、ine )”。23图灵与图灵机、巨人计算机 Colossus， 1943图灵在1936年发表的论文中，提出了一种计算机抽象模型，利用这种计算机可用一些简单的机械动作实现推理。这种计算机也称“图灵机”。1943年，图灵设计了 “Colossus” (巨人计算机)，主要用于第二次世界大战破译德国的密码。24莫奇利、埃克特与 ENIAC, 1946第一台电子计算机， Electronic Numerical Integrator And Calculator (ENIAC), 诞生于1946年，由莫奇利与埃克特设计。26EDVAC, 1950与UNIVAC, 1951EDVAC (Electroni

8、c Discrete Variable Automatic Computer ) 是第一台存储程序的计算机，基于冯诺依曼思想，诞生于 1950年。UNIVAC (Universal Automatic Computer ), 第一台商业计算机，1951年由 莫奇利与埃克特设计制造。27冯诺依曼与IAS, 1952冯诺依曼的 IAS 计算机诞生于 1952。28计算机概述计算机的发展历史1 电子管时代（从ENIAC诞生到50年代后期）2 晶体管时代（50年代中期到60年代中期）3 集成电路时代（60年代中期到70年代前期）4 大规模集成电路时代（70年代初到80年代初）5 超大规模集成电路时代（

9、80年代以后）6 生物神经网络时代（人工智能）30IBM 360 系列机31IBM 360/2032第一台微型计算机Intel公司于1971年开发Intel4004微处理器，在3毫米4毫米的大规模集成电路芯片上有2250个晶体管，每秒运算速度6万次。第一台基于Intel微处理器的微型计算机有以下说法：Intel公司的MCS-4（1971年）约翰布兰肯贝克的Kenbak 1（1971年）加拿大自动电器系统公司推出商用电脑(有显示屏、键盘、CPU（1972年）法国Micral公司的Micral（1973年，首次在广告中使用了Microcomputer一词）33Intel 4004微处理器芯片34微

10、处理芯片和微型计算机35第一台个人计算机美国微型仪器和遥感系统公司1972年推出的MITS-816，是世界上第一台供个人使用的数字微型计算机。1977年苹果公司推出的“苹果II型”，是世界上第一台有彩色图形界面的个人计算机，使用摩托罗拉6502芯片，每秒50万次加法、48K基本内存。1981年8月 IBM 推出 IBM 5150 个人计算机，使用Intel8088芯片，4.77兆主频、64K内存、MSDOS操作系统，售价单色显示器3000美元、彩色显示器6000美元。36IBM PC（Personal Computer)37计算机概述计算机的分类 计算机的分类：根据体积大小、计算速度、处理能力

11、、价格等特性来分类。巨型计算机 (Supercomputer )大型计算机 (Mainframe computer )小型计算机 (Minicomputer)微型计算机 (Microcomputer)38计算机的分类巨型计算机最快速的、最昂贵的计算机，每秒能处理一万亿多条指令。巨型计算机的典型应用包括世界范围的天气预报、核爆炸的仿真等。39计算机的分类巨型计算机40计算机的分类大型计算机 大型的、快速的、昂贵的计算机，一般用来为商业或政府机构提供中心存储处理或大量数据的管理。41计算机的分类大型计算机42计算机的分类小型计算机 中规模、较便宜、功耗小于大型计算机，能为小型商业提供适当的计算能力

12、。43计算机的分类微型计算机计算机的分类微型计算机这些是什么 ?微型计算机!44计算机的分类微型计算机 一种建立在单处理器芯片上的计算机，也叫个人计算机或PC机。 桌面型计算机 笔记本式计算机 个人数字助理 (PDA)45计算机的分类微型计算机计算机的分类微型计算机桌面型计算机笔记本式计算机：膝上型计算机46计算机的分类微型计算机计算机的分类微型计算机个人数字助理 (Personal digital assistant )掌上型计算机47计算机无处不在48辅助教学（CAI）Computer-assisted instruction通过教师、学生与计算机系统的对话，实现教学的技术。计算机概述计算

13、机应用49远程教育50远程健康护理51网络交易5253数值计算工程计算、地震预测、气象预报、火箭发射等要求高速度、高精度的科学计算都需要计算机气象预报由什么工具来计算？计算机改变了一些学科传统的研究方法，促成了计算力学、计算物理、计算化学、生物控制论等新学科的出现。计算机的应用 （续）54数据处理这是数值计算吗？区别？ 数据处理包括：信息的收集、转换、组织、存储、计算、检索、排序等多项内容。 数据处理应用于：人口统计、档案管理、银行业务、情报检索、企业管理。计算机的应用 （续）55计算机对无人驾驶飞机做实时控制 计算机越来越多地应用于生产自动化。它在计算复杂的多变量控制问题和自动控制系统的组织

14、上都是必不可少的基本技术工具。广泛应用于冶金、机械、石油、化工、电力及各种自动化系统等部门。过程控制(实时控制)计算机的应用 （续）56辅助工程辅助设计（CAD）Computer Aided Design CAD能将设计方案转化为图纸，并能对设计方案进行分析、测试和优化。图纸计算机的应用 （续）57辅助制造（CAM）Computer Aided Manufacturinge 在机器制造业中，利用自动控制完成产品的加工、装配、检测和包装等。计算机的应用 （续）58网络通信 信息高速公路的核心是计算机技术计算机的应用 （续）59办公自动化 计算机正在改变一切传统的办公方式，使人们的工作更科学，更简便。计算机的应用 （续）60网络教学支撑平台的使用学生