计算机科学导论第1讲-改课件

1、第一讲 概述计算机科学导论2赵晓南工作单位：计算机学院计算机软件与理论系 西北工业大学软件技术研究所Email: 办公室： 计算机学院楼324研究方向: 云存储管理及评测技术业余爱好: 动漫、羽毛球3 授课对象：2012级本科生总学时数：24+24学时理论教学学时数：24学时上机学时数：24学时5课程目标展示计算机科学的全景激发学习兴趣为后续课程的学习做好必要的知识准备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、

2、计算机基本应用技能等。67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：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） 8实验安排序号实验内容课时安排1实验1 计算机的基本操作实验2 windows XP基本操作32实验3 Word2000/2003文档的创建与编辑实验4 Word200

3、0/2003文档的排版33实验5 Word2003图形、文本框的插入、编排和表格处理34实验6 Excel2003应用45实验7 PowerPoint2000/2003的基本操作26实验8常用工具使用实验9网络基础37实验10 scratch 编程38上机考试2-3时间待定，教材购买另行通知10考核方法课程成绩百分制：期末考试为闭卷考试，考试时间大概在课程结束后的2周之内。 学期成绩：平时成绩实验成绩期末成绩12本讲内容1.1 计算机科学与技术学科介绍1.2 计算机系统分层结构 1.3 计算机的发展历史 1.4 计算机的分类 1.5 计算机应用 14学科定义及培养目标是研究计算机的设计与制造和

4、利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制等相关理论及技术的学科培养目标：研究、发展、设计和制造计算机系统的创新型人才。对于从事计算机系统（Computer systems）专业人员来说，不仅要懂得计算机系统的原理，还要懂得计算（Computing）的原理。 15计算机科学技术的研究范畴1）计算机理论的研究内容2）计算机硬件的研究内容3）计算机软件的研究内容4）计算机网络的研究内容5）计算机应用的研究内容16计算机理论的研究内容 离散数学 算法分析理论 形式语言与自动机 程序设计语言理论 程序设计方法学17计算机硬件的研究内容 元器件与存储介质 微电子技术 计算机组成原理 微型计算机技术

5、计算机体系结构18计算机软件的研究内容 程序设计语言的设计 数据结构与算法 程序设计语言翻译系统 操作系统 数据库系统 算法设计与分析 软件工程学 可视化技术20计算机应用的研究内容 嵌入式系统 普适计算 网格计算 高性能计算 分布式计算21计算机科学与技术学科课程体系离散数学C语言程序设计 数据结构 算法分析与设计 计算机网络原理 计算机组成原理 计算机操作系统编译原理 数据库概论 面向对象程序设计 信号与系统 多媒体技术 汇编与接口 软件工程 人工智能 计算机系统结构 网络安全 数字图像处理23信息化社会对计算机人才的需求研究型、设计型的人才应用型人才开发型人才维护型、服务型、操作型人才什

6、么是计算机科学24Computer science is the study of the theory, design, implementation, and performance of computer software and computer systems, including the study of computability and computation itself.冯.诺依曼模型（John Von Neumann19031957）26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27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

7、像等各种信息组成通过指令完成计算和数据处理 由物理元器件构成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网络，多台计算机联接在一起，实现信息交换和资源共享28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，1823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, 1946EDVA

8、C, 1950 与UNIVAC, 195130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。31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 Engine )”。32霍列瑞斯与卡片穿孔制表机，1890计算机系统发展的重要一步是1890年制表机的发明。由霍列瑞斯发明，首次用于全美的人口普查。 1896年，霍列瑞斯

9、组织了International Business Machines (IBM)。 该组织后来在计算机发展中发挥了重要的作用。33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。34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194

10、6年，由莫奇利与埃克特设计。35编程: 通过插孔和开关实现速度: 5,000 次/秒输入/输出: 卡片, 指示灯, 开关, 插孔空间:1,000 平方英尺36EDVAC, 1950与UNIVAC, 1951EDVAC (Electronic 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。37冯诺依曼与IAS, 1952冯诺依曼的 IAS 计算机诞生于 1952。38

11、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（80年代以后）6 生物神经网络时代（人工智能）39第一台通用计算机 国际商用机器公司耗资50亿美元历时5年的IBM360系统计算机于1964年问世。器件为晶体管和集成电路混合的。IBM360的贡献在于通用化、标准化、系列化。可用于科学计算、商业数据处理。内部硬件和其它设置可适应多方面的应用。同一程序可在机器语言一级上在不同的计算机 上执行。IBM360有大、中

12、、小三大类六个型号。从IBM360开始有了计算机兼容的概念。40IBM 360 系列机41IBM 360/2042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）43Intel 4004微处

13、理器芯片44微处理芯片和微型计算机45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。46IBM PC（Personal Computer)47计算机概述计算机的分类 计算机的分类：以性能参数为主要的

14、分类标志速度。按功能分类：专用计算机、 通用计算机处理对象及其数据的表示形式：数字计算机，模拟计算机，数字模拟计算机。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)快慢48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。49计算机的分类巨型计算机50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。51计算机的分类大型

15、计算机52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。53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!54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)55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56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57计算机无处不在58辅助教学（CAI）Computer-as

16、sisted instruction通过教师、学生与计算机系统的对话，实现教学的技术。计算机概述计算机应用59远程教育60远程健康护理61网络交易6263科学计算工程计算、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）64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）65辅助工程辅助设计（CAD）Computer Aided Design