计算机科学概论课件第0章绪论

第0章绪论计算机科学概论理解计算机科学的发展及其含义了解计算机科学涵盖的内容了解计算机的发展及现代计算机的分类理解计算机与社会问MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1715178768986_1的联系教学目的1计算机科学的概念2计算机的历史3我国计算机的发展计算机与社会问题4教学内容学习重点熟悉计算机的发展历史掌握计算机科学的基本概念第一节什么是计算机科学计算机科学(ComputerScience)国际计算机组织(ACM)定义：计算机科学（计算学科）是对描述和变换信息的算法过程的系统研究，包括它的理论、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、设计、有效性、实现和应用。1什么是计算机科学计算机科学研究的主要内容：计算机信息的转换与表示技术计算机系统的理论与实现技术计算机软件的开发与维护技术计算机科学涉及的主要领域：数值和符号计算体系结构操作系统数据结构和算法程序设计软件工程数据库和信息检索人工智能和计算理论传统且主流的研究方向1什么是计算机科学艾伦∙图灵通用机模型的设想“它可以表达成一台单一的特殊机器，这种形式的机器可以被塑造成去做到所有工作。事实上，它可以被塑造成如同任何其他机器的模型般工作。这种特殊机器或许可以被称呼为通用机器。”──1947年的艾伦‧图灵1什么是计算机科学图灵机的直观描述：3个部件：有穷控制器、无穷带和读写头3个动作：改写当前格、左移或右移一格1什么是计算机科学冯∙诺依曼计算机模型程序、数据、存储理论计算机系统的组成：存储器（Memory）（存储）算术/逻辑单元（ComputerUnit)(计算）控制单元（ControlUnit）（控制）输入/输出单元（Input/OutputUnit)（传输）1什么是计算机科学哥尼斯堡七桥问题梵天塔问题哲学家共餐问题列昂纳德‧欧拉（L.Euler）计算机科学中一些经典问题梵天塔问题示意图计算机科学中一些经典问题第二节计算机发展历史2计算机的发展历史1946年之前古典计算机器时代1946～至今现代计算机时代1985年以后计算机发展的新方向——个人计算机与智能计算机第1阶段－古典计算机器时代计算设备还不是科学，而是工具。出现一些具备计算和存储信息能力的设备。辅助计算的基本手段出现，主要针对的是数字。主要特点：计算设备作为人脑计算的辅助工具，不具备自动计算能力。2计算机的发展历史－－第一阶段算盘时代这一阶段出现了表示语言和数字的文字及其书写工具，最主要的计算工具是算盘。机械时代这一时期计算装置的特点是借助于各种机械装置齿轮杠杆等自动传送（十进位），而机械装置的动力则来自计算人员的手。机电时代使用电力作为计算机器动力，但计算机构本身还是机械式的。2计算机的发展历史－－第一阶段古老的计算工具—算盘早期的计算机器2计算机发展第一阶段中的典型成果早期的计算机器哈佛大学研制的机电式自动顺序控制计算机MARKI2计算机发展第一阶段中的典型成果2计算机的发展历史－－第二阶段第2阶段1946-至今现代计算机时代第一代计算机1946年~1957年第二代计算机1958年~1964年第三代计算机1965年~1975年第四代计算机1972年至今第一代计算机1946年~1957年：1944年到1945年间，冯∙诺依曼主持设计了EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer) 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，它明确了计算机由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互关系。1946年，冯∙诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯等人在EDVAC方案的基础上，提出了《电子计算机逻辑设计初探》的设计报告，标志着电子计算机时代的真正开始。冯∙诺依曼是20世纪最伟大的全才之一2计算机的发展历史－－第二阶段宾夕法尼亚大学研制的第一台电子计算机ENIAC2计算机的发展历史－－第二阶段第一代计算机1946年-1957年：1946年世界上第一台电子计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，读作“埃尼阿克”）在美国宾夕法尼亚大学研制成功。第一代电子计算机主要特点：利用真空管制造电子元件利用穿孔卡作为主要的存储介质体积庞大，重量惊人，耗电量大2计算机的发展历史－－第二阶段2计算机的发展历史－－第二阶段真空管——第一代计算机核心材料第二代计算机1958年~1964年：使用用晶体管的计算机被称作第二代计算机。和真空管计算机相比，晶体管计算机无论是耗电量还是产生的热能都大大降低，而可靠性和计算能力则大为提高。主存储器均采用磁心存储器，磁鼓和磁盘开始用作主要的辅助存储器。1953年~1963年期间，IBM相继推出IBM701、IBM650、等经典机型，成为市场领导者。并于1964年研制成功IBM360，开启了第三代计算机的设计时代。2计算机的发展历史－－第二阶段IBM701计算机系列第二代计算机经典代表IBM650计算机系列2计算机的发展历史－－第二阶段2计算机的发展历史－－第二阶段晶体管电子计算机发展历史：翻查晶体管历史，今年是晶体管诞生61周年，首颗晶体管诞生于1947年12月16日，由贝尔实验室(BellLabs)的WilliamShockley、JohnBardeen和WalterBrattain成功制成第一个晶体管，由此改变了人类科技的历史。到了1950年，WilliamShockley开发出双极性接面晶体管(bipolarjunctiontransistor)，也就是现在俗称的晶体管，而第一款采用晶体管技术，并用于商业化装置于1953年上市，仅仅是一款助听器。WilliamShockley2计算机的发展历史－－第二阶段第一颗晶体管2计算机的发展历史－－第二阶段1954年10月18日第一台晶体管收音机RegencyTR1问世，采用四颗锗晶体管1965年Intel创办人之一，GordonMoore电子杂志撰文预测芯片上的晶体管数目未来将约每年倍增（之后十年改为每两年倍增），摩尔定律正式诞生。1968年7月RobertNoyce和GordonMoore从快捷半导体公司离职，创立Intel公司。1969年-1971年1969年，Intel公司率先成功开发PMOS硅闸极晶体管技术，以传统的二氧化硅(SiO2)闸极电介质并引进新多晶硅闸极技术。1971年，Intel出第一个微处理器4004，1/8x1/16英吋大小内含2,000余颗晶体管，以10微米PMOS技术制成。1978年16位的Intel8088微处理器诞生，内含29,000颗晶体管，执行速度为5MHz、8MHz和10MH，8088于1981年成功销售给IBM的新个人计算机部门，这项关键性的交易使Intel8088微处理器成为IBM个人计算机(IBMPC)的头脑，令Intel成为财星杂志Fortune500大公司之一及1970年代商业成功典范之一，PC历史亦由这一刻开始。晶体管计算机发展大事记第三代计算机1965年~1975年：使用集成电路代替晶体管，使用硅半导体制造存储器。广泛使用微程序技术，简化处理机设计。系列化通用化和 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化是这一时期计算机设计的基本思想。2计算机的发展历史－－第三阶段2计算机的发展历史－－第三阶段中小规模集成电路和CPU2计算机的发展历史－－第三阶段中小规模集成电路计算机第四代计算机1972年~至今：大规模、超大规模集成电路迅速代替中小规模集成电路。产生了微处理器和微型计算机。产生了字长4位、8位、16位、32位和64位的微型计算机，计算机的性能迅速提高。2计算机的发展历史－－第四阶段2计算机的发展历史－－第四阶段大规模集成电路和CPU个人计算机的经典—IBMPC2计算机的发展历史－－第四阶段第四代计算机1972年~至今：1981年8月12日，PC机之父的唐.埃斯特奇（D.Estridge）领导的开发团队完成了IBM个人电脑的研发，IBMPC正式问世。苹果的Macintosh计算机2计算机的发展历史－－第四阶段第四代计算机1972年~至今：1983年，苹果公司推出了划时代的Macintosh计算机，不仅首次采用了图形界面的操作系统，并且第一次使个人计算机具有了多媒体处理能力。2计算机发展历史－－计算机的未来计算机未来发展方向网络化（Network)智能化（Interception)新材料技术（NewMaterious）第三节我国计算机发展3我国计算机的发展古典时代：在早期计算工具和算学理论的发明创造方面，中国曾取得极其辉煌的成就：中国古代经典发明创造：3我国计算机的发展中国古代经典发明创造：中国古代用阳、阴两爻构成的八卦，被认为是世界上最早的二进制表示法由八卦演变而来的算术罗经3我国计算机的发展近现代：全国解放后，中国在极其困难的情况下，依靠自身努力，先后在计算机设计和理论领域取得了一系列成果：1958年，中国研制成功第一台小型电子管计算机中国第一台小型电子管计算机3我国计算机的发展近现代：全国解放后，中国在极其困难的情况下，依靠自身努力，先后在计算机设计和理论领域取得了一系列成果：1959年，中国研制成功第一台大型电子管计算机中国第一台大型电子管计算机3我国计算机的发展近现代：改革开放后，中国在科技发展方面紧跟世界潮流，不断开拓创新，在计算机技术发展方面取得了新的成就：60年代后期，中国开始研究集成电路计算机。70年代，中国已批量生产小型集成电路计算机。80年代以后，中国开始重点研制微型计算机系统并推广应用。产生了字长4位、8位、16位、32位和64位的微型计算机，计算机的性能迅速提高。3我国计算机的发展近现代：龙芯一号CPU是神州龙芯公司推出的兼顾通用及嵌入式CPU特点的新一代32位CPU，标志着我国在现代通用微处理器设计方面实现了“零”的突破，打破了我国长期依赖国外CPU产品的无“芯”的历史。龙芯一号CPU3我国计算机的发展使用“龙芯一号”的计算机产品3我国计算机的发展近现代：在大型计算机、特别是巨型计算机技术方面也取得了重要进展；建立了计算机服务业，逐步健全了计算机产业结构。中国第一台亿次计算机3我国计算机的发展运算速度可达5000亿次的“神威”计算机3我国计算机的发展近现代：在计算机科学的研究方面，中国在有限元计算方法、数学定理的机器证明、汉字信息处理、计算机系统结构和软件等方面都有所建树，对于现代计算机理论的发展做出了贡献。3我国计算机的发展我国计算机发展存在的问题（1）自主创新能力不足；（2）核心技术缺失（CPU制造技术，高科技材料技术，操作系统技术，高性能网络服务器技术）；（3）发展体制存在缺陷；（4）相关法律法规不够健全，缺乏法律意识；3我国计算机的发展第四节计算机与社会问题计算机与社会问题：计算机的出现和迅猛发展给人类社会带来了很多新问题。在伦理上，人们面临着许多挑战传统社会行为准则的抉择。在科学上，计算机技术及其应用应该规范到什么程度？在哲学上，人们开始了智能行为的存在与智能本身存的争论。同时，整个社会也在讨论：新的计算机应用是代表新的自由还是新的控制？4计算机与社会问题计算机发展所带来的社会问题（1）人们的生产与生活越来越依赖计算机（图1）；（2）对人类社会传统的社会伦理观念产生重大影响（图2）；（3）计算机犯罪问题日益严重（图3）；4计算机与社会问题计算机与人类生活联系越来越紧密 计算机在军事上应用广泛 计算机自动控制技术 国际互联网让人们生活联系更加紧密 计算机在航空航天方面的应用问题的产生：人类对于新的计算机应用是代表时更大的自由还是被计算机所控制？4计算机与社会问题计算机发展所带来的社会问题（1）人们的生产与生活越来越依赖计算机（图1）；（2）对人类社会传统的社会伦理观念产生重大影响（图2）；（3）计算机犯罪问题日益严重（图3）；4计算机与社会问题计算机的发展冲击着传统伦理观念 计算机控制的智能机器人，可能颠覆人类正常的伦理观念 虚拟的网络世界中的人际关系，超越了人们正常的社会关系原则 计算机游戏的广泛普及，改变着青少年的生活方式和道德理念问题的产生：在计算机应用越来越广泛的趋势下，人类社会传统的伦理道德准则是否将被打破？4计算机与社会问题计算机发展所带来的社会问题（1）人们的生产与生活越来越依赖计算机（图1）；（2）对人类社会传统的社会伦理观念产生重大影响（图2）；（3）计算机犯罪问题日益严重（图3）；4计算机与社会问题计算机犯罪问题日益严重 “熊猫烧香”病毒曾猖獗一时 信息窃取技术严重侵害人们的正常生活 法律法规是预防犯罪的基础 计算机十大犯罪案例 网络电话在提供方便的同时，也隐藏着危险问题的产生：计算机犯罪将对我们的生活带来怎样的冲击，人们是否能够找到适当的手段来制止计算机犯罪？4计算机与社会问题计算机科学（计算学科）是对描述和变换信息的算法过程的系统研究，包括它的理论、分析、设计、有效性、实现和应用。计算机科学是一门交叉学科，它将各个学科的知识经过高度综合，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。计算机科学的几个分支领域包括：数值和符号计算；算法和数据结构；体系结构；操作系统；程序设计语言；软件方法学和工程；数据库和信息检索；计算理论；人工智能和机器人学等。哥德斯堡七桥问题、梵天塔问题、哲学家共餐问题等都是计算机科学中有趣的经典问题。计算机的发展经历了从机械时代到电子时代的发展；电子时代的计算机发展极其迅速，迄今为止已经发展超过四代，并以高速向前发展。我国计算机也在追赶世界计算机发展的步伐。由于计算机科学的交叉特性，随着计算机的发展带来的社会问题日益显现，为计算机科学的发展带来了新课题。计算机将影响社会控制、生活方式、伦理道德以及犯罪。本章小结