计算机学科相关专业课程体系结构

计算机导论第12章计算机学科相关专业课程体系结构第12章计算机学科

相关专业课程体系结构教学目标掌握计算机学科的基本内容掌握计算机学科各分支学科的研究内容了解我国计算机学科相关专业的设置情况了解计算机学科基础课程掌握计算机学科不同相关专业的核心知识领域、课程体系结构了解各专业培养目标和方向课程群

第12章计算机学科

相关专业课程体系结构12.1学科介绍12.2相关专业介绍12.1学科介绍计算机学科是一门实用性很强、发展极其迅速的技术学科，它建立在数学、电子学（特别是微电子学）、磁学、光学、精密机械等多门学科的基础之上。但是，它并不是简单地应用某些学科的知识，而是经过高度综合形成一整套有关信息表示、变换、存储、处理、控制和利用的理论、方法和技术。。计算机学科包括5个分支学科，即理论计算机科学、计算机系统结构、计算机组织与实现、计算机软件和计算机应用。

12.1学科介绍12.1.1理论计算机科学12.1.2计算机系统结构12.1.3计算机组织与实现12.1.4计算机软件为了要解决数学基础的某些理论问题，即是否有的问题不是算法可解的，数理逻辑学家提出了几种不同的（后来证明是彼此等价的）算法定义，从而建立了算法理论（即可计算性理论）。30年代前期，K.哥德尔和S.C.克林尼等人创立了递归函数论，将数论函数的算法可计算性刻划为递归性。30年代中期，A.M.图灵和E.L.波斯特彼此独立地提出了理想计算机的概念，将问题的算法可解性刻划为在具有严格定义的理想计算机上的可解性。30年代发展起来的算法理论，对在40年代后期出现的存储程序型计算机的设计思想是有影响的。图灵提出的理想计算机（称为图灵机）中的一种通用机就是存储程序型的。

12.1.1理论计算机科学理论计算机科学主要包括：自动机论与形式语言理论；程序理论（包括程序正确性证明、程序验证等）；形式语义学；算法分析和计算复杂性理论。

12.1.2计算机系统结构计算机系统结构确定分配给硬件子系统的功能及其概念结构。硬件子系统的典型结构是诺伊曼结构，它由运算器、控制器、存储器和输入、输出设备组成，采用“指令驱动”方式。当初，它是为解非线性、微分方程而设计的，并未预见到高级语言、操作系统等的出现，以及适应其他应用环境的特殊要求。软件子系统都是以这种诺伊曼结构为基础而发展的。但是，其间不相适应的情况逐渐暴露出来。向量计算机、并行处理计算机系统、分布计算机系统数据流机器和归约机快速傅里叶变换机器，过程控制计算机分布式计算机，这类计算机包含有外围处理机、通信处理机、维护处理机…912.1.3计算机组织与实现在计算机系统结构确定分配给硬件子系统的功能及其概念结构之后，计算机组织的任务就是研究各组成部分的内部构造和相互联系，以实现机器指令级的各种功能和特性。包括各功能部件的布置、相互连接和相互作用。各功能部件的性能参数相互匹配，是计算机组织合理的重要标志，因而相应地就有许多计算机组织方法。12.1.4计算机软件软件的研究领域主要包括程序设计、基础软件、软件工程三个方面。程序设计指设计和编制程序的过程，是软件研究和发展的基础环节。基础软件指计算机系统中起基础作用的软件。软件工程是采用工程方法研究和维护软件的过程，以及有关的技术。12.2相关专业介绍12.2.1学科基础课程12.2.2专业培养目标与知识领域12.2.1学科基础课程计算机导论

程序设计基础

离散数学算法与数据结构计算机组成原理操作系统数据库系统原理编译原理计算机网络数字逻辑（1）计算机导论为计算机专业的新生提供一个关于计算机学科的入门介绍，使他们能对该学科有一个整体的认识，提高他们学习计算机专业的兴趣，并了解该专业的学生应具有的基本知识和技能以及在该领域工作应有的职业道德和应遵守的法律准则。（2）程序设计基础本课程既培养学生解决问题（算法与程序设计）的能力,又使他们比较熟练地掌握一种程序设计语言。应注意介绍独立于任何特定编程语言的算法概念和结构，强化训练程序设计的经验和相关技术。重点是程序设计实践及培养学生分析问题和解决问题的能力训练。先修课程：计算机导论。本课程介绍程序设计的基本概念，强调算法的重要性及其在程序设计中的作用。注意强调算法而不是语法细节。讲授程序设计语言的重点可以考虑用传统的过程式语言，也可用面向对象语言；事实上，使用面向对象语言介绍程序设计时，常常需要从这些语言的过程性语句开始。应注意使这门课程同面向对象的程序设计课程有所区别。在本课程中，对控制语句的讨论应先于对类、子类和继承等概念的讨论。

（3）离散数学离散数学是计算机科学的基础内容。计算机的许多领域都要用到离散数学中的概念。离散数学包括了集合论、数理逻辑、图论和组合数学的重要内容。形式的数学证明贯穿此课程。数据结构和算法中有大量离散数学的内容。例如，在形式说明、验证、密码学中都需要有理解形式证明的能力。图论的概念被用于计算机网络、操作系统和编译原理等领域。集合论的概念被用在软件工程和数据库中。随着计算机科学的日益成熟,越来越多的分析技术被用于实践。为了理解将来的计算技术,学生需要对离散数学有深入的理解。先修课程：数学分析或高等数学。（4）算法与数据结构介绍常用的数据表示和处理技术，包括顺序存储和链接存储的线性表、栈和队列的表示和操作；字符串的模式匹配算法；插入排序、选择排序、快速排序等常见的内部排序方法；顺序存储的数组的地址计算方法；树的存储结构、遍历和线性表示；二叉树的遍历、存储和查找；穿线树和穿线排序；查找树、平衡树、Huffman算法、B树等常见树的表示和有关算法；图的表示、遍历及应用。先修课程：高级语言程序设计、离散数学。

（5）计算机组成原理以冯•诺依曼计算机模型为出发点，介绍计算机的组织结构和工作原理，剖析计算机的运算器、存储器、控制器和输入输出设备的结构、工作原理与相互关系。先修课程：计算机导论、数字逻辑。（6）操作系统介绍操作系统的设计和实现，包括操作系统各组成部分的概述，互斥性和同步性，处理器实现，调度算法，存储管理，设备管理和文件系统。先修课程：算法与数据结构、计算机组成基础。

（7）数据库系统原理介绍数据库系统的基本概念、原理、方法及应用，主要包括数据库系统概论（数据库技术的发展、数据模型、数据库体系结构等；关系数据模型、数据库查询语言SQL、函数依赖及关系规范化理论）；数据库管理系统实现技术（事务、并发控制、恢复、完整性和安全性等概念及有关实现机制）；数据库存储结构（文件组织、索引、散列技术等）；其他类型的数据库系统介绍（分布式数据库、面向对象数据库、对象关系数据库及数据库技术发展趋势等）。先修课程：数据结构与算法、离散数学。

（8）编译原理介绍编译原理的理论和实践，包括编译程序设计，词法分析，语法分析，符号表，声明和存储管理，代码生成以及优化技术。先修课程：程序设计、离散数学、算法与数据结构。本课程有两个不同的但有联系的目标。第一，它研究了语言翻译的理论。第二，它展示了怎样应用这个理论去建立编译器、解释器和编译器生成程序。

（9）计算机网络介绍数据通信的基本概念和计算机网络的基本原理，包括计算机网络的体系结构、数据通信的基本方法和协议、计算机网络的主要应用协议；同时介绍计算机网络系统的安全和管理知识，使学生对数据通信和计算机网络有一个全面理解。先修课程：计算机导论、计算机组成、操作系统、算法与数据结构。（10）数字逻辑本课程作为电路设计的基础课程，介绍数字系统设计的基本方法，包括数制与码制、逻辑代数、组合电路的分析与设计、时序电路的分析与设计以及逻辑门陈列等知识。先修课程：计算机导论。12.2.2专业培养目标与知识领域计算机科学与技术专业软件工程专业自动化专业电子商务专业（1）计算机科学与技术专业培养目标本专业主要培养能胜任计算机科学研究、计算机系统设计、开发与应用的高级专门人才。课程设置突出数学与自然科学基础知识以及计算机、网络与信息系统相关的基本理论、基本知识和基本技能。核心知识领域核心知识领域：离散数学、基本算法、程序设计、数据结构、计算机组成、操作系统、计算机网络、数据库系统、软件工程等。专业方向软件应用开发、硬件应用开发、网络技术应用等（1-1）软件应用开发方向软件应用开发主要包括编程基础算法与复杂性编程语言网络技术人机交互图像处理智能系统信息管理软件工程等课程。26编程基础主要内容包括程序设计结构，算法，问题求解和数据结构等。它考虑的是如何对问题进行抽象。它属于学科抽象形态方面的内容，并为计算学科各分支领域基本问题的感性认识(抽象)提供方法。

算法与复杂性主要内容包括算法的复杂度分析，典型的算法策略，分布式算法，并行算法，可计算理论，P类和NP类问题，自动机理论，密码算法以及几何算法等。

编程语言主要内容包括程序设计模式，虚拟机，类型系统，执行控制模型，语言翻译系统，程序设计语言的语义学，基于语言的并行构件等。

网络技术主要内容包括计算机网络的体系结构，网络安全，网络管理，无线和移动计算以及多媒体数据技术等。

人-机交互主要内容包括以人为中心的软件开发评价，图形用户接口设计，多媒体系统人机接口等。

图像处理与可视计算主要内容包括计算机图形学，可视化，虚拟现实，计算机视觉等。智能系统主要内容包括约束可满足性问题，知识表示和推理，Agent，自然语言处理，机器学习和神经网络，人工智能规划系统和机器人学等。信息管理主要内容包括信息模型与信息系统，数据库系统，数据建模，关系数据库，数据库查询语言，关系数据库设计，事务处理，分布式数据库，数据挖掘，信息存储与检索，超文本和超媒体，多媒体信息与多媒体系统，数字图书馆等。软件工程主要内容包括软件过程，软件需求与规格说明，软件设计，软件验证，软件演化，软件项目管理，软件开发工具环境，基于构件计算，形式化方法，软件可靠性，专用系统开发等。

（1-2）硬件应用开发方向硬件应用开发主要包括:电子技术数字逻辑计算机组成原理微机原理与接口技术汇编语言嵌入式系统电子技术主要内容包括电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术等。数字逻辑主要内容包括数值与码制、逻辑代数及逻辑函数化简、基本逻辑电路及触发器、各种集成组合电路的设计与应用、同步时序电路与异步时序电路的设计与分析、集成化时序电路、逻辑电路的参数、集成化存储电路等。计算机组成原理主要内容包括计算机的发展概况、系统结构、数据的表示方法及其主要部件、内部的指令系统和存储系统、输入输出设备的结构和工作原理、CPU与外设间传送数据的控制方法。微机原理与接口技术主要内容包括微处理器的组成原理、体系结构、常用总线、存储器的组成以及外围接口电路，多功能外围芯片、输入／输出设备的功能、工作原理及接口电路等。汇编语言主要内容是阐述IBMPC及其兼容机上汇编语言程序设计的方法和技术。包括IBMPC机的指令系统和寻址方式、子程序结构、输入输出程序方法、BIOS和DOS系统功能调用等程序设计技术。嵌入式系统围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念、软硬件组成、开发过程以及嵌入式Linux应用程序和驱动程序的开发设计方法。本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。（1-3）网络技术应用方向网络应用方向主要培养掌握计算机网络应用知识，能熟练地开发网络应用软件，构建和管理网络，具备较全面地解决实际问题的能力。课程体系包括如下内容：网络基础知识

网络软件开发

交换技术

网络安全技术技术

网络技术课程体系网络基础知识包括TCP/IP协议、OSI模型及FTP、DNS服务器设置、组网技术、交换机及路由器的连接方式、基本配置等。网络软件开发包括ASP/JSP开发技术，能够独立开发网络版管理系统（如新闻发布）。交换技术包括交换机的VLAN、STP、RSTP高级配置技术，路由器的RIP和IP访问列表、NAT高级配置技术等。网络安全技术技术包括防火墙原理、防火墙应用、入侵检测等。（2）软件工程专业培养目标本专业主要培养能从事软件工程技术研究、设计、开发、管理、服务等工作的专门人才。要求学生掌握计算机科学基础理论、软件工程专业的基础知识和应用知识，具有软件开发能力以及软件开发实践的初步经验和项目组织管理的基本能力，具有初步的创新和创业意识、竞争意识和团队精神。核心知识领域计算基础、数学和工程基础、职业实践、软件系统建模与分析、软件系统设计、验证和确认、软件过程、软件质量、软件管理。专业方向理论拓展方向、Java技术方向、.Net技术方向等45(2-1)理论拓展方向理论拓展方向主要对软件工程以及计算机科学与技术学