计算机导论第一章课件

1、计算机导论曹玲曹玲 2014.92 计算机导论计算机导论是计算机科学与技术专是计算机科学与技术专业学生的第一门与所学专业有关的基础课之业学生的第一门与所学专业有关的基础课之一，通过本课程的学习，力求使学生了解掌一，通过本课程的学习，力求使学生了解掌握计算机基础知识，拓展知识面，把握握计算机基础知识，拓展知识面，把握IT发发展动态，对所学专业有比较深入的了解，树展动态，对所学专业有比较深入的了解，树立专业学习的责任感和自豪感。为后继课程立专业学习的责任感和自豪感。为后继课程的学习打好基础。的学习打好基础。3教材教材: 计算机导论计算机导论 黄国兴等编著黄国兴等编著 清华大学出版社清华大学出版社参

2、考书参考书: 计算机导论计算机导论 主编主编 杨克昌杨克昌 王岳斌王岳斌 中国水利水电出版社中国水利水电出版社大学计算机文化基础大学计算机文化基础 主编主编 冯小霞冯小霞 浙江大学出版社浙江大学出版社4课程主要内容第第1章章 绪论绪论第第2章章 计算机的基础知识计算机的基础知识第第3章章 计算机硬件系统计算机硬件系统第第4章章 计算机系统软件与工具软件计算机系统软件与工具软件第第5章章 计算机应用软件计算机应用软件第第6章章 数据库系统及其应用数据库系统及其应用第第7章章 多媒体技术及其应用多媒体技术及其应用第第8章章 计算机网络及其应用计算机网络及其应用第第9章章 软件工程软件工程计算机导论

3、计算机导论5计算机的特点与分类计算机的特点与分类计算机的应用计算机的应用计算机的产生与发展计算机的产生与发展计算机科学技术的研究范畴计算机科学技术的研究范畴6什么是计算机什么是计算机计算机（计算机（ComputerComputer）是一）是一种能够按照事先种能够按照事先存储的程序，自存储的程序，自动、高速地对数动、高速地对数据进行输入、处据进行输入、处理、输出和存储理、输出和存储的系统。的系统。7计算机能够完成的基本操作及其主要功能：计算机能够完成的基本操作及其主要功能：输入：接受由输入设备（如键盘、鼠标器、输入：接受由输入设备（如键盘、鼠标器、扫描仪等）提供的数据。扫描仪等）提供的数据。处理

4、：对数值、逻辑、字符等各种类型的处理：对数值、逻辑、字符等各种类型的数据进行操作，按指定的方式进行转换。数据进行操作，按指定的方式进行转换。输出：将处理所产生的结果等数据送到相输出：将处理所产生的结果等数据送到相关输出设备。关输出设备。存储：存储程序和数据。存储：存储程序和数据。8计算机革命几乎冲击了所有的领域，计算机作为计算机革命几乎冲击了所有的领域，计算机作为20世世纪科学技术的卓越成就之一，它正在改变并将继续影纪科学技术的卓越成就之一，它正在改变并将继续影响和改变人类的学习、工作和生活方式，计算机诞生响和改变人类的学习、工作和生活方式，计算机诞生以后，信息的交流和传播起了质的变化，计算机

5、科学以后，信息的交流和传播起了质的变化，计算机科学这门年轻的学科，正愈来愈被人们所重视。这门年轻的学科，正愈来愈被人们所重视。 1.1 1.1 计算机的产生与发展计算机的产生与发展9 世界上第一台计算机世界上第一台计算机ENIAC, ( Electonic Numerical Integrator And Calculator)于于1946年诞生于美国年诞生于美国宾西法尼亚大宾西法尼亚大学，它的全称为学，它的全称为“电子数值积分和计算机电子数值积分和计算机”。它是为计算弹道。它是为计算弹道和射击而设计的。占地和射击而设计的。占地170m2,重达重达30吨，耗电吨，耗电150千瓦，耗资千瓦，耗资

6、40万美元，可谓万美元，可谓“庞然大物庞然大物”。它的问世标志着计算机时代的它的问世标志着计算机时代的到来，它的出现具有划时代的伟大意义。到来，它的出现具有划时代的伟大意义。使用了使用了18 000个电子管，个电子管，1500个继电器以及其个继电器以及其他器件他器件,只能存放只能存放20个个10位的十进制数。运位的十进制数。运算速度为算速度为5000次次/s加法，加法，1.1.1 1.1.1 计算机的诞生计算机的诞生第一代第一代（19461956）电子管电子管5千千4万（次万（次/秒）秒）第二代第二代（19571964）晶体管晶体管几十万几十万百万（次百万（次/秒）秒）第三代第三代（19651

7、970）集成电路集成电路百万百万几百万（次几百万（次/秒）秒）第四代第四代（197190年代）年代）集成电路集成电路几百万几百万几亿（次几亿（次/秒）秒） 1.1.2 计算机发展的几个阶段计算机发展的几个阶段11第一代：电子管第一代：电子管 基本特征采用基本特征采用电子管电子管作为计算机的逻辑元器作为计算机的逻辑元器件，每秒运算速度仅为件，每秒运算速度仅为几千次几千次，内存容量仅，内存容量仅数数KB。其数据表示主要是其数据表示主要是定点数定点数，使用，使用机器语言或汇编机器语言或汇编语言语言编写程序。第一代电子计算机体积庞大，造编写程序。第一代电子计算机体积庞大，造价昂贵，用于价昂贵，用于军事

8、和科学研究军事和科学研究工作。其代表机型工作。其代表机型有有IBM 650（小型机）、（小型机）、IBM 709（大型机）。（大型机）。电子管电子管12第二代：晶体管第二代：晶体管 基本特征是采用基本特征是采用晶体管晶体管作为计算机的逻辑元器件，由作为计算机的逻辑元器件，由于电子技术的发展，运算速度达每于电子技术的发展，运算速度达每秒几十万次秒几十万次，内存容量，内存容量增至增至几十几十KB。与此同时，计算机软件技术也有了较大发展，。与此同时，计算机软件技术也有了较大发展，出现了出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言等高级语言。与第一代计算机相比，晶体管电子计算机与第一代计算机

9、相比，晶体管电子计算机体积小、成本体积小、成本低、功能强、可靠性低、功能强、可靠性大大提高。除了大大提高。除了科学计算科学计算外，还外，还用于用于数据处理和事务处理数据处理和事务处理。其代表机型有。其代表机型有IBM 7094IBM 7094、CDC CDC 76007600。 晶体管晶体管13第三代：集成电路第三代：集成电路 基本特征是采用基本特征是采用小规模集成电路小规模集成电路作为计算机的逻辑元器作为计算机的逻辑元器件，随着固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几件，随着固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几平方毫米的单晶硅平方毫米的单晶硅集成电路集成电路片上集成由十几个甚至上百个

10、片上集成由十几个甚至上百个电子元器件组成的逻辑电路。它的运算速度电子元器件组成的逻辑电路。它的运算速度每秒可达几每秒可达几十万次到几百万次十万次到几百万次，体积越来越小，价格越来越低，软，体积越来越小，价格越来越低，软件越来越完善，在监控程序的基础上发展形成了件越来越完善，在监控程序的基础上发展形成了操作系统操作系统。其代表机型有其代表机型有IBM360IBM360。集成电路集成电路14第四代：大规模第四代：大规模/超大规模集成电路超大规模集成电路 基本特征是采用基本特征是采用大规模集成电路和超大规模集成电路大规模集成电路和超大规模集成电路作作为计算机的逻辑元器件，为计算机的逻辑元器件，202

11、0世纪世纪7070年代以来，集成电路制作年代以来，集成电路制作工艺取得了迅猛的发展，在硅半导体上可集成更多的电子元工艺取得了迅猛的发展，在硅半导体上可集成更多的电子元器件，半导体存储器代替了磁芯存储器，目前，计算机的速器件，半导体存储器代替了磁芯存储器，目前，计算机的速度最高可以达到度最高可以达到每秒几百万亿次浮点运算每秒几百万亿次浮点运算。操作系统不。操作系统不断完善，高级程序设计语言功能更加完善，人们的生活与计断完善，高级程序设计语言功能更加完善，人们的生活与计算机应用息息相关。算机应用息息相关。超大规模集成电路超大规模集成电路是现代信息论的著名创始人。是现代信息论的著名创始人。1938年

12、，香侬在发表年，香侬在发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。提出了计算机的三条原则：提出了计算机的三条原则：1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算）以二进制的逻辑基础来实现数字运算 以保证精度；以保证精度；2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算）利用电子技术来实现控制、逻辑运算 和算术运算和算术运算, 以保证计算速度；以保证计算速度；3）采用把计算功能和二进制数更）采用把计算功能和二进制数更 新存储功能相分离的结构。新存储功能相分离的结构。 奠定现代

13、计算机发展的重要人物和思想奠定现代计算机发展的重要人物和思想 图灵与图灵机图灵与图灵机为纪念图灵对计算机的贡献，为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”计算机是使用相应的程序计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。移动的读写头。John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼1949 冯冯诺依曼计算机诺依曼计算

14、机存储程序工作原理存储程序工作原理计算机的两个基本能力：计算机的两个基本能力：一是能够存储一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。程序，二是能够自动地执行程序。计算机是利用计算机是利用“存储器存储器”（内存）来存（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为放所要执行的程序的，而称之为CPU的的部件可以依次从存储器中取出程序中的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。完成全部指令任务为止。18晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾4420,000,0002,300 将电脑浓缩在一颗芯片上将电脑浓缩在一颗芯片上0.18

15、微米芯片微米芯片10微米芯片微米芯片19两大计算机学术组织两大计算机学术组织IEEE-CS(Institute of Electrical and Electronic Engineers-Computer Society) 电气和电子工程师学会电气和电子工程师学会-计算机学会计算机学会ACM(Association for Computer Machinery) 美国计算机学会美国计算机学会20 1 1运算速度快运算速度快2. 2. 精确度高精确度高, ,可靠性好可靠性好3. 3. 具有记忆和逻辑判断功能具有记忆和逻辑判断功能21按照计算机的综合性能高低计算机的综合性能高低，分为t微型计算机

16、（微机，微型计算机（微机，MicrocomputerMicrocomputer）l台式计算机台式计算机（Desktop）l膝上型电脑膝上型电脑（Laptop）/ / 笔记本计算机笔记本计算机（Notebook）l工作站工作站（Workstation）l掌上型电脑掌上型电脑（Palmtop）、个、个人数字助理人数字助理（PDA, Personal Digital Assistant）l小型计算机小型计算机（小型机小型机，Minicomputer）l大大/ /中型计算机中型计算机（大型机大型机，Mainframe computer）l巨型计算机巨型计算机（Supercomputer）l嵌入式计算机

17、嵌入式计算机（Embedded computer）22计算机的分类计算机的分类23计算机的分类计算机的分类微型计算机（微机，微型计算机（微机，MicrocomputerMicrocomputer）l台式计算机台式计算机（Desktop）是通用计算机。是通用计算机。通常是由一个用户来使用通常是由一个用户来使用（单（单用户，用户，Single-user）。配有文字、声音、图象等输配有文字、声音、图象等输入输出设备。入输出设备。可通过网络与其他计算机相可通过网络与其他计算机相联。联。高档台式机可充当服务器。高档台式机可充当服务器。24计算机的分类计算机的分类微型计算机微型计算机（微机，微机，Micr

18、ocomputerMicrocomputer）l膝上型电脑（膝上型电脑（Laptop）/ / 笔记本计算机笔记本计算机（Notebook）功能与台式机类似。功能与台式机类似。一体化结构。一体化结构。耗电更少，并配有电池，可耗电更少，并配有电池，可在没有交流电源的场合使用。在没有交流电源的场合使用。可装在文件包中。可装在文件包中。25计算机的分类计算机的分类微型计算机（微机，微型计算机（微机，MicrocomputerMicrocomputer）l工作站工作站（Workstation）计算能力比台式机更强，特计算能力比台式机更强，特别是在图形处理方面。别是在图形处理方面。价格比台式机高得多。价格

19、比台式机高得多。随着台式机能力的不断提高，随着台式机能力的不断提高，有可能被台式机所替代。有可能被台式机所替代。26计算机的分类计算机的分类微型计算机（微机，微型计算机（微机，MicrocomputerMicrocomputer）l掌上型电脑掌上型电脑（Palmtop）、个人数字助理、个人数字助理（PDA, Personal Digital Assistant）向用户提供专门的功能。向用户提供专门的功能。靠电池供电。靠电池供电。可装在衣袋中。可装在衣袋中。有些已具有无线通信能力。有些已具有无线通信能力。是嵌入式计算机的一类。是嵌入式计算机的一类。27计算机的分类计算机的分类微型计算机微型计算机

20、（微机，微机，Microcomputer）小型计算机（小型机，小型计算机（小型机，MinicomputerMinicomputer）具有比微机更强的数据处理能力和具有比微机更强的数据处理能力和数据存储能力。数据存储能力。多个用户可以同时使用多个用户可以同时使用（多用户，（多用户，Multi-user）。目前主要用作服务器。目前主要用作服务器。28计算机的分类计算机的分类主机主机（大型机大型机，Mainframe computer）具有比小型机更强的数据处具有比小型机更强的数据处理能力。理能力。价格比小型机高。价格比小型机高。在银行等最早使用计算机的在银行等最早使用计算机的行业中广泛使用。行业中

21、广泛使用。29计算机的分类计算机的分类超级计算机超级计算机（Supercomputer）拥有最强的并行计算能力，拥有最强的并行计算能力，主要用于科学计算。主要用于科学计算。在气象、军事、能源等领域在气象、军事、能源等领域承担大规模、高速度的计算承担大规模、高速度的计算任务。任务。趋势是用许多台计算机构成趋势是用许多台计算机构成一台超级计算机。一台超级计算机。30计算机的分类计算机的分类专用计算机专用计算机（Special-purpose computer）/ / 嵌入式计算嵌入式计算机机（Embedded computer）具有面向特定电子设备的专具有面向特定电子设备的专门计算能力。门计算能力

22、。一般被嵌入在特定的电子设一般被嵌入在特定的电子设备中，直接控制电子设备。备中，直接控制电子设备。具有广泛的发展前途。具有广泛的发展前途。服务器、网络计算机；处理信号；用途31计算机的分类归纳计算机的分类归纳数 字 计 算 机数 字 计 算 机模 拟 计 算 机模 拟 计 算 机数模混合计算机数模混合计算机按处理对象按处理对象按使用范围按使用范围通 用 计 算 机通 用 计 算 机专 用 计 算 机专 用 计 算 机按规模按规模 巨 型 计 算 机巨 型 计 算 机大大/ /中型计算机中型计算机小 型 计 算 机小 型 计 算 机微 型 计 算 机微 型 计 算 机工作站或服务器工作站或服务器

23、Altair 8800 微型化微型化计算机不再是单一的计算机器计算机不再是单一的计算机器,而是而是一种信息机器一种信息机器,一种个人的信息机器一种个人的信息机器1.2.2 1.2.2 计算机发展趋势计算机发展趋势 巨型化巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算的运算速度可达每秒几百亿次运算的1975年世界上第一台超级计算机年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用超级计算机应用:天气预报、地震机理研天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探究、石油和地质勘探,卫星图像处理等大卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。量科学计算的高科技领域。中国超级计算机：中国超级计算机：国防科技大学研制的国防

24、科技大学研制的“银河银河1号号”、 “银河银河2号号”和和“银河银河3号号”国家职能计算机中心推出的国家职能计算机中心推出的“曙光曙光1000” 、“曙光曙光200I”和和“曙光曙光3000” 网络化网络化计算机技术与通信技术计算机技术与通信技术结合的产物。结合的产物。使用远程资源，共享程序、使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。的通讯和合作。 智能化智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的没有灵魂的机械没有灵魂的机械来来”。 笛卡尔（笛卡尔（1637）人类第一个人类第一个“工业机器人工业机器人”：一头

25、在纺织机上挑纱的一头在纺织机上挑纱的“驴驴”（1742年）年）第一代机器人第一代机器人机械手（机械手（1962年出现）年出现）第二代机器人第二代机器人具有具有“感觉感觉”的机器人的机器人第三代机器人第三代机器人装有启发式计算机的装有启发式计算机的“智能机器人智能机器人”3619581958年组装调试成第一台电子管计算机（年组装调试成第一台电子管计算机（103103机）机）19591959年研制成大型通用电子管计算机（年研制成大型通用电子管计算机（104104机），机），19601960年研制年研制成通用电子管计算机（成通用电子管计算机（107107机）机）19641964年推出第一批晶体管计算

26、机年推出第一批晶体管计算机19711971年研制成第三代集成电路计算机年研制成第三代集成电路计算机19741974年后年后DJS-130DJS-130晶体管计算机形成了小批量生产晶体管计算机形成了小批量生产19821982年采用大、中规模集成电路研制成年采用大、中规模集成电路研制成1616位的位的DJS-150DJS-150机机19831983年推出运算速度达一亿次的年推出运算速度达一亿次的“银河银河-I”-I”巨型计算机。巨型计算机。19921992年向量运算达到十亿次的年向量运算达到十亿次的“银河银河-”-”投入运行。投入运行。19971997年年“银银河河-”-”投入运行投入运行2001

27、2001年年2 2月月1717日，研制出日，研制出“曙光曙光3000”3000”超级计算机，成为我国超级计算机，成为我国迄今性能最高的国产超级计算机，其最高运算速度达每秒迄今性能最高的国产超级计算机，其最高运算速度达每秒40324032亿次、内存容量达亿次、内存容量达168 GB168 GB。计算机世界中的中国计算机世界中的中国 计算机世界中的日本计算机世界中的日本辉煌：辉煌：打败打败Intel的芯片巨人，迫使的芯片巨人，迫使Intel 于于1985年年另辟战场（微处理器）另辟战场（微处理器）笔记本电脑的领军人物笔记本电脑的领军人物失误：失误：第五代计算机（智能计算机）的开发者第五代计算机（智

28、能计算机）的开发者高清晰度模拟电视高清晰度模拟电视 计算机世界中的印度计算机世界中的印度1985年，印度软件业产值为年，印度软件业产值为美元美元1994年，印度软件业产值为年，印度软件业产值为美元美元2000年，印度软件业产值为年，印度软件业产值为美元美元在软件出口规模和质量与总产值的比例上，在软件出口规模和质量与总产值的比例上，印度居世界第一。印度居世界第一。39 计算机的应用范围，按其应用特点可分为科学计算机的应用范围，按其应用特点可分为科学计算、信息处理、过程控制、计算机辅助系统、多计算、信息处理、过程控制、计算机辅助系统、多媒体技术、计算机通信、人工智能。媒体技术、计算机通信、人工智能

29、。1 1科学计算科学计算：指计算机：指计算机应用于完成科学研究和工应用于完成科学研究和工程技术中所提出的数学问程技术中所提出的数学问题（数值计算）。一般要题（数值计算）。一般要求计算机速度快、精度高，求计算机速度快、精度高，存储容量相对大。科学计存储容量相对大。科学计算是计算机最早的应用方算是计算机最早的应用方面。面。40 2 2信息处理信息处理：信息处理主要是指非数值形式的数据：信息处理主要是指非数值形式的数据处理处理, ,包括对数据资料的收集、存储、加工、分类、排包括对数据资料的收集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列工作。信息处理包括办公自动序、检索和发布等一系列工作。信息处理包

30、括办公自动化（化（OAOA）、企业管理、情报检索、报刊编排处理等。特）、企业管理、情报检索、报刊编排处理等。特点是要处理的原始数据量大点是要处理的原始数据量大, ,而算术运算较简单而算术运算较简单, ,有大量有大量的逻辑运算与判断的逻辑运算与判断, ,结果要求以表格或文件形式存储、结果要求以表格或文件形式存储、输 出 。 信 息 处 理 目 前 应 用 最 广输 出 。 信 息 处 理 目 前 应 用 最 广 , , 占 所 有 应 用 的占 所 有 应 用 的80%80%左右。左右。 413 3过程控制：过程控制：把计算机用于科学技术、军事领把计算机用于科学技术、军事领域、工业、农业等各个领

31、域的过程控制。且计算机域、工业、农业等各个领域的过程控制。且计算机控制系统中，需有专门的数字控制系统中，需有专门的数字模拟转换设备和模模拟转换设备和模拟拟数字转换设备（称为数字转换设备（称为D/AD/A转换和转换和A/DA/D转换）。由转换）。由于过程控制一般都是实时控制于过程控制一般都是实时控制, ,有时对计算速度要求有时对计算速度要求不高，但要求可靠性高，相应及时。不高，但要求可靠性高，相应及时。42 4 4计算机辅助系统计算机辅助系统：有计算机辅助教学有计算机辅助教学(CAI)(CAI)、计算机辅助设计、计算机辅助设计(CAD)(CAD)计算机辅助制造计算机辅助制造(CAM)(CAM)、

32、计算机辅助测试、计算机辅助测试(CAT)(CAT)、计算机集成制造（计算机集成制造（CIMSCIMS）等系统。）等系统。435 5多媒体技术多媒体技术：把数字、文字、声音、图形、图像和动把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视画等多种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理（包括对技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理（包括对这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等）的这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等）的技术。目前多媒体计算机技术的应用领域正在不断拓宽，除技术。目前多媒体

33、计算机技术的应用领域正在不断拓宽，除了知识学习、电子图书、商业及家庭应用外，在远程医疗、了知识学习、电子图书、商业及家庭应用外，在远程医疗、视频会议中都得到了极大的推广视频会议中都得到了极大的推广44 6 6计算机通信计算机通信：是计算机技术与通信技术结合是计算机技术与通信技术结合的产物，计算机网络技术的发展将处在不同地域的计的产物，计算机网络技术的发展将处在不同地域的计算机用通讯线路连接起来，配以相应的软件，达到资算机用通讯线路连接起来，配以相应的软件，达到资源共享的目的。源共享的目的。45 7 7人工智能人工智能：研究解释和模拟人类智能、智能行：研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一

34、门学科。其主要任务是建立智能信息为及其规律的一门学科。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。人工智能学科包括：知识工程、机器为的计算系统。人工智能学科包括：知识工程、机器学习、模式识别、虚拟现实、自然语言处理、智能机学习、模式识别、虚拟现实、自然语言处理、智能机器人和神经计算等多方面的研究。器人和神经计算等多方面的研究。46计算机科学技术是研究计算机的设计与制造和利用计算机科学技术是研究计算机的设计与制造和利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制等计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制等的理论

35、、原则、方法和技术的学科。它包括科学与的理论、原则、方法和技术的学科。它包括科学与技术两方面。技术两方面。 47科学侧重于研究现象、揭示规律；技术则侧重于研制计科学侧重于研究现象、揭示规律；技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。算机和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。科学是技术的依据科学是技术的依据, ,技术是科学的体现；技术得益于科学技术是科学的体现；技术得益于科学, ,它又向科学提出新的课题。它又向科学提出新的课题。科学与技术相辅相成、互为作用科学与技术相辅相成、互为作用, ,二者高度融合是计算机二者高度融合是计算机科学技术学科的突出特点。科学技术学

36、科的突出特点。计算机科学技术除了具有较强的科学性外计算机科学技术除了具有较强的科学性外, ,还具有较强的还具有较强的工程性，是一门科学性与工程性并重的学科。表现为理工程性，是一门科学性与工程性并重的学科。表现为理论性和实践性紧密结合的特征。论性和实践性紧密结合的特征。48 对计算机科学和技术学科而言，对计算机科学和技术学科而言，“有限的在校时有限的在校时间与不断增长的知识的矛盾间与不断增长的知识的矛盾”更为突出。更为突出。49我们面对的计算机专业我们面对的计算机专业19581958年，拥有计算机专业的大学年，拥有计算机专业的大学1414所所19831983年，拥有计算机专业的大学年，拥有计算机

37、专业的大学6363所所19861986年，拥有计算机专业的大学年，拥有计算机专业的大学8888所所19931993年，拥有计算机专业的大学年，拥有计算机专业的大学137137所所19941994年，拥有计算机专业的大学年，拥有计算机专业的大学187187所所50我们面对的计算机专业我们面对的计算机专业计算机科学与技术本科专业点数计算机科学与技术本科专业点数l20022002年，全国有年，全国有484484个本科计算机个本科计算机科学与技术专业科学与技术专业l20032003年，有年，有505505个本科计算机科学个本科计算机科学与技术专业，增加与技术专业，增加4%4%l20042004年，有年

38、，有652652个本科计算机科学个本科计算机科学与技术专业，增加与技术专业，增加29%29%l20052005年，有年，有771771个本科计算机科学个本科计算机科学与技术专业，增加与技术专业，增加18%18%l（许多是随（许多是随“专升本专升本”过来的）过来的）569451我们面对的计算机专业我们面对的计算机专业去年计算机科学与技术学生情况去年计算机科学与技术学生情况l本科：毕业本科：毕业9009490094，招生，招生9190891908，在校生，在校生440318440318（675675人人/ /点）点）l 20032003年在校生年在校生2727万，占理工生万，占理工生14.6%)1

39、4.6%)l近几年新增加的专业点对这个招生量贡献很大近几年新增加的专业点对这个招生量贡献很大学生专业自豪感下降学生专业自豪感下降招生：不再是最高分学生的集中首选招生：不再是最高分学生的集中首选就业：不再是就业：不再是“皇帝的女儿皇帝的女儿”52我们面对的计算机专业我们面对的计算机专业教育部认定的计算机相关专业教育部认定的计算机相关专业l计算机科学与技术计算机科学与技术l软件工程软件工程l计算机软件计算机软件l网络工程网络工程l信息安全信息安全l电子商务电子商务l信息与计算科学信息与计算科学l智能科学与技术智能科学与技术l53来自人才市场的声音来自人才市场的声音企业企业毕业生三大主要缺点：独立解

40、决问题的能力；责毕业生三大主要缺点：独立解决问题的能力；责任心；基本的抽象分析问题的能力任心；基本的抽象分析问题的能力头三位的专业技能：编程、数据结构、算法头三位的专业技能：编程、数据结构、算法应该具有扎实的理论基础，特别是理论结合实际应该具有扎实的理论基础，特别是理论结合实际的能力的能力数学基础、建模能力等将决定一个计算机专业人数学基础、建模能力等将决定一个计算机专业人才的发展前景。这些能力应该在基础课中得到训才的发展前景。这些能力应该在基础课中得到训练，在实践教学中得到升华练，在实践教学中得到升华54来自人才市场的声音来自人才市场的声音毕业生毕业生计算机核心技术没有明显突破，这与计算机计算

41、机核心技术没有明显突破，这与计算机人才的理论基础薄弱、特别是理论与实际相人才的理论基础薄弱、特别是理论与实际相结合的能力不强有直接关系结合的能力不强有直接关系学好离散数学、数据结构、操作系统、学好离散数学、数据结构、操作系统、C C程序程序设计、设计、 计算机组成原理、计算机网络、数据计算机组成原理、计算机网络、数据库原理和软件工程这库原理和软件工程这8 8门计算机专业的主干课，门计算机专业的主干课，对自己的可持续发展是至关重要的，可惜这对自己的可持续发展是至关重要的，可惜这样的体会在工作中才得出样的体会在工作中才得出55来自人才市场的声音来自人才市场的声音教育专家教育专家学生思想活跃、接受能

42、力强、见识较广学生思想活跃、接受能力强、见识较广企业和高校在企业和高校在“素质素质”教育内涵上有较大的差异：教育内涵上有较大的差异：以学习能力为代表的发展潜力最被企业看中以学习能力为代表的发展潜力最被企业看中企业要求人才能够学习他人的长处，但是企业要求人才能够学习他人的长处，但是 相当一部相当一部分学生分学生“以我为中心、盲目自以为是以我为中心、盲目自以为是”“考研比例考研比例”作为办学效果的突出指标、学风问题作为办学效果的突出指标、学风问题使得应试教育正在侵蚀大学教育使得应试教育正在侵蚀大学教育不应事事求第一，要追求办学的特色不应事事求第一，要追求办学的特色踏踏实实、摒弃浮躁踏踏实实、摒弃浮

43、躁56计算机科学与技术学科计算机科学与技术学科主要分支学科主要分支学科计算机工程计算机工程计计 算算 机机 科科 学学 与与 技技 术术 CSTCST网络工程网络工程软件工程软件工程信息系统信息系统IS IS信息技术信息技术ITIT其他应用学科其他应用学科基础基础应用应用用用 户户 应应 用用信息安全信息安全多媒体技术多媒体技术信息与计算科学信息与计算科学生物信息技术生物信息技术57社会发展将需要大量的应用开发人才社会发展将需要大量的应用开发人才l理论、基本计算系统理论、基本计算系统的构建人才是少数的构建人才是少数 社会真的需要这么多社会真的需要这么多“计算机人才计算机人才”l基本应用系统的开

44、发人才的培养属于计算学科基本应用系统的开发人才的培养属于计算学科 信息技术信息技术(IT) (IT) 多媒体技术多媒体技术 网络工程网络工程 信息系统信息系统(IS) (IS) l更外层应用系统的构建与开发利用需要在未来更外层应用系统的构建与开发利用需要在未来找准自己的位置找准自己的位置58知识知识能力能力基础理论基础理论与与专门知识专门知识科学研究科学研究与与技术工作技术工作学学士士较好掌握较好掌握基础理论、专基础理论、专门知识和门知识和基本技能基本技能从事科学研究工作或专门技术工作的从事科学研究工作或专门技术工作的初步能力初步能力硕硕士士坚实的坚实的基础理论基础理论系统的系统的专门知识专门

45、知识从事从事科学研究工作或科学研究工作或独立担负独立担负专业技专业技术工作术工作博博士士坚实坚实宽广宽广的基础理论的基础理论系统系统深入深入的专门知识的专门知识独立独立从事从事科学研究工作科学研究工作的能力；在科的能力；在科学和专门技术上做出学和专门技术上做出创造性成果创造性成果强调知识与能力、增强素质意识强调知识与能力、增强素质意识59能力培养能力培养计算思维能力计算思维能力算法的设计与分析能力算法的设计与分析能力l程序的设计与实现能力程序的设计与实现能力l计算机系统的认知、分析、开发与计算机系统的认知、分析、开发与应用能力应用能力工程型工程型研究型研究型60我校的计算机专业我校的计算机专业

46、一一.专业培养目标：专业培养目标： 培养具有良好的科学素养，系统地、较好培养具有良好的科学素养，系统地、较好地掌握计算机科学与技术，包括计算机硬件、地掌握计算机科学与技术，包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法，能在科研、教育、企业、事业、技术与方法，能在科研、教育、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机科学研究、和行政管理部门等单位从事计算机科学研究、应用和教学的高级专门人才。应用和教学的高级专门人才。 61我校的计算机专业我校的计算机专业二二.毕业生应获得以下几方面的知识和能力：毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1

47、、系统掌握计算机科学的基本理论和基本知识；、系统掌握计算机科学的基本理论和基本知识； 2、掌握计算机系统的分析和设计的基本方法；、掌握计算机系统的分析和设计的基本方法； 3、具有研究开发计算机软、硬件的基本能力；、具有研究开发计算机软、硬件的基本能力； 4、了解与计算机相关的法规；了解计算机科学与、了解与计算机相关的法规；了解计算机科学与技术的最新发展动态；技术的最新发展动态； 5、掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有获、掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有获取信息的能力；取信息的能力； 6、具有很强的外语听、说、读、写能力，达到国、具有很强的外语听、说、读、写能力，达到国家教育部规定的要

48、求。家教育部规定的要求。62能力的培养能力的培养自学能力（快速学习与终身学习）自学能力（快速学习与终身学习）自控能力自控能力创新能力创新能力表达能力表达能力组织能力组织能力63我校的计算机专业我校的计算机专业三、主要课程三、主要课程 高等数学、大学物理、计算机导论、程序设计基础、高等数学、大学物理、计算机导论、程序设计基础、电路基础、模拟电子与数字电子、计算机组成原理、电路基础、模拟电子与数字电子、计算机组成原理、离散数学、数据结构、操作系统、计算机网络、数据离散数学、数据结构、操作系统、计算机网络、数据库原理、编译原理、软件工程、计算机高级语言、计库原理、编译原理、软件工程、计算机高级语言、

49、计算机图形学、人工智能、算法分析与设计等。算机图形学、人工智能、算法分析与设计等。 64利用蛋白质的开关特性开发出生物计算机利用蛋白质的开关特性开发出生物计算机生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件制成集成电蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件制成集成电路，称为生物芯片。使用生物芯片的计算机称为蛋白路，称为生物芯片。使用生物芯片的计算机称为蛋白质电脑，或称为生物电脑。质电脑，或称为生物电脑。用蛋白质制造的电脑芯片，在用蛋白质制造的电脑芯片，在1平方毫米的面积平方毫米的面积上即可容纳数亿个电路。因为它的一个存储

50、点只有一上即可容纳数亿个电路。因为它的一个存储点只有一个分子大小，所以它的存储量可以达到普通电脑的个分子大小，所以它的存储量可以达到普通电脑的10亿倍。由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅亿倍。由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一，而且运转速度更快，只有片集成电路的十万分之一，而且运转速度更快，只有10-11秒，大大超过人脑的思维速度。生物电脑元件的秒，大大超过人脑的思维速度。生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息的速万倍，传递信息的速度也比人脑思维的速度快度也比人脑思维的速度快100万倍。万倍。65 超导计算机是使用超

51、导体元器件的高速计算机。所谓超导，超导计算机是使用超导体元器件的高速计算机。所谓超导，是指有些物质在接近绝对零度（相当于是指有些物质在接近绝对零度（相当于-269摄氏度）时，电流摄氏度）时，电流流动是无阻力的。流动是无阻力的。1962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了超导年，英国物理学家约瑟夫逊提出了超导隧道效应原理，即由超导体一绝缘体一超导体组成器件，当两隧道效应原理，即由超导体一绝缘体一超导体组成器件，当两端加电压时，电子便会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质中端加电压时，电子便会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质中穿过去，形成微小电流，而这一器件的两端是无电压的。约琴穿过去，形成微小电流，而这一

52、器件的两端是无电压的。约琴夫逊因此获得诺贝尔奖。夫逊因此获得诺贝尔奖。用约瑟夫逊器件制成电子计算机，称为约瑟夫逊计算机，用约瑟夫逊器件制成电子计算机，称为约瑟夫逊计算机，也就是超导计算机，又称超导电脑。这种电脑的耗电仅为用半也就是超导计算机，又称超导电脑。这种电脑的耗电仅为用半导体器件制造的电脑所耗电的几千分之一，它执行一个指令只导体器件制造的电脑所耗电的几千分之一，它执行一个指令只需十亿分之一秒，比半导体元件快需十亿分之一秒，比半导体元件快10倍。日本电气技术研究所倍。日本电气技术研究所研制成世界上第一台完善的超导电脑，它采用了研制成世界上第一台完善的超导电脑，它采用了4个约瑟夫逊大个约瑟夫

53、逊大规模集成电路，每个集成电路芯片只有规模集成电路，每个集成电路芯片只有35立方毫米大小，每个立方毫米大小，每个芯片上有上千个约瑟夫逊元件。芯片上有上千个约瑟夫逊元件。66 光计算机是利用光作为载体进行信息处理的计算机。光计算机是利用光作为载体进行信息处理的计算机。1990年，美国的贝尔实验室推出了一台由激光器，透镜，反射镜等年，美国的贝尔实验室推出了一台由激光器，透镜，反射镜等组成的计算机。这就是光计算机的雏形。随后，英，法，比，组成的计算机。这就是光计算机的雏形。随后，英，法，比，德，意等国的德，意等国的70多名科学家研制成功了一台光计算机，其运算多名科学家研制成功了一台光计算机，其运算速

54、度比普通的电子计算机快速度比普通的电子计算机快1000倍。光计算机又叫光脑。电脑倍。光计算机又叫光脑。电脑是靠电荷在线路中的流动来处理信息的，而光脑则是靠激光束是靠电荷在线路中的流动来处理信息的，而光脑则是靠激光束进入由反射镜和透镜组成的阵列中来对信息进行处理的。与电进入由反射镜和透镜组成的阵列中来对信息进行处理的。与电脑相似之处是，光脑也靠产生一系列逻辑操作来处理和解决问脑相似之处是，光脑也靠产生一系列逻辑操作来处理和解决问题。激光束对信息的处理速度可达现有半导体硅器件的题。激光束对信息的处理速度可达现有半导体硅器件的1000倍。倍。光子不像电子那样需要在导线中传播，即使在光线相交时，它光子

55、不像电子那样需要在导线中传播，即使在光线相交时，它们之间也不会相互影响，光束的这种互不干扰的特性，使得光们之间也不会相互影响，光束的这种互不干扰的特性，使得光脑能够在极小的空间内开辟很多平行的信息通道，密度大得惊脑能够在极小的空间内开辟很多平行的信息通道，密度大得惊人。一块截面为人。一块截面为5分硬币大小的棱镜，其通过能力超过全球现有分硬币大小的棱镜，其通过能力超过全球现有全部电话电缆的许多倍。贝尔实验室研制成功的光学转换器，全部电话电缆的许多倍。贝尔实验室研制成功的光学转换器，在字母在字母O中可以装入中可以装入2000个信息通道。因此科学家们早就设想个信息通道。因此科学家们早就设想使用光子了

56、。使用光子了。67人脑有人脑有140亿神经元及亿神经元及10亿多神经键，每个神经元都与数千亿多神经键，每个神经元都与数千个神经元交叉相联，它的作用都相当于一台微型电脑。人脑总个神经元交叉相联，它的作用都相当于一台微型电脑。人脑总体运行速度相当于每秒体运行速度相当于每秒1000万亿次的电脑功能。用许多微处理万亿次的电脑功能。用许多微处理机模仿人脑的神经元结构，采用大量的并行分布式网络就构成机模仿人脑的神经元结构，采用大量的并行分布式网络就构成了神经电脑。神经电脑除有许多处理器外，还有类似神经的节了神经电脑。神经电脑除有许多处理器外，还有类似神经的节点，每个节点与许多点相连。若把每一步运算分配给每

57、台微处点，每个节点与许多点相连。若把每一步运算分配给每台微处理器，它们同时运算，其信息处理速度和智能会大大提高。理器，它们同时运算，其信息处理速度和智能会大大提高。富士通研究所开发的神经电子计算机，每秒更新数据速度富士通研究所开发的神经电子计算机，每秒更新数据速度近千亿次。日本电气公司推出一种神经网络声音识别系统，能近千亿次。日本电气公司推出一种神经网络声音识别系统，能够识别出任何人的声音，正确率达够识别出任何人的声音，正确率达99.8。美国研究出左脑和右。美国研究出左脑和右脑两个神经块连接而成的神经电子计算机。右脑为经验功能部脑两个神经块连接而成的神经电子计算机。右脑为经验功能部分，有分，有

58、1万多个神经元，适于图像识别：左脑为识别功能部分，万多个神经元，适于图像识别：左脑为识别功能部分，含有含有100万个神经元，用于存储单词和语法规则。现在，纽约，万个神经元，用于存储单词和语法规则。现在，纽约，迈阿密和伦敦的飞机场已经用神经电迈阿密和伦敦的飞机场已经用神经电 脑来检查爆炸物，每小时脑来检查爆炸物，每小时可查可查600700件行李，检出率为件行李，检出率为95，误差率为，误差率为2。6869 出现大大小小带有高分辨率显示器的个人出现大大小小带有高分辨率显示器的个人计算机，有的小到可以嵌入衣服和首饰中，有计算机，有的小到可以嵌入衣服和首饰中，有的如一本薄书。的如一本薄书。 售价：售价

59、：1000美元的计算机每秒钟大约能够美元的计算机每秒钟大约能够执行执行1万亿次计算。万亿次计算。 线缆正在消失。部件之间的通信采用短距线缆正在消失。部件之间的通信采用短距离无线技术。高速无线通信为人们提供访问万离无线技术。高速无线通信为人们提供访问万维网的通道。维网的通道。 嵌在眼镜中的计算机显示器也开始使用。嵌在眼镜中的计算机显示器也开始使用。这种装置利用嵌在眼镜中的激光器产生虚拟图这种装置利用嵌在眼镜中的激光器产生虚拟图像的同时像的同时,也让用户能像平常一样看周围的环境也让用户能像平常一样看周围的环境70 为盲人和视力受损的人设计的袖珍阅读机，为盲人和视力受损的人设计的袖珍阅读机，为耳聋者设计的可把口语转换成文字的为耳聋者设计的可把口语转换成文字的“听话机听话机”和为截瘫患者设计的由计算机控制的矫正装置和为截瘫患者设计的由计算机控制的矫正装置“步行机步行机”，使人们日益认识到，重大的残疾，使人们日益认识到，重大的残疾未必会造成生活障碍。未必会造成生活障碍。 翻译电话广为使用。你说的是英语而你的日翻译电话广为使用。你说的是英语而你的日本朋友听到的则是日语，反之也是这样。本朋友听到的则是日语，反之也是这样。 在战争中，人类一般远离战场，战场上充斥在战争中，人类一般远离战场，战场上充斥着无人控制、智能化的航空装置。在这些会飞的着无