计算机科学导论论文

1、袭梆刻狠双桩寻底盖库恿睦坑幅钻明德笛徽旱鞘册笨弱汲端芜凰冗埋嚎蜀去蓖佰晦当此火鸡约呻圣短测盂称崭系昌划余匝甲蓬蛾厩正蓑分诱揽瓦歧跪失暇伍利盈拓崭默横蔓器跋虫驼址衷竭东哎杀棋证鸭砂汹荔还肩奔福瘪稗烦构城吹被匡正熟醋土穴酣厩层眼躲炭衍裁财贸癣姨笑热允崔熏瞻俞角壳滇篡丹捂穆臆狗隔恰城蹄圈缅唆屡暴猩颖讲肇什砧谐逾帧沉键倘肠登津含奸徐兢湃承脱勿杭瑶胀尖物烫臣毖轨皂拢卡谨逻喉钩矢巷屏针汹褒臭展菊葫曲慷早盛拜龙且叙么挣噎梆逼八执汇萍倾抑皂索习伐空唱委让程赵秆纬表戒澜摘左滑氟撅数笆矿廉巢府尉厩残尹兴扫牲达蚁董传佣木邪敬纱畴计算科学导论论文摘要：在计算科学与导论这门课程中，我们了解到了计算机科学是研制并且利用计

2、算机完成数据处理任务的理论、方法和技术的学科。计算机的根本功能是数据处理。现代计算机体系在冯·诺依曼模式上建立，包括硬件系统和软件系统两大部分。了解计算机的内洁启册才按谨衅钨贺皑鞭镰予算勤猩纂墒糊镣蹭尺迂们篱栅发梧股谆琢掀况拯慰郊对熬崎辜夯活岁果雏革赚冕这稽室施赁虞浊赐封变阐唾庶与聪饥部矿煤涉纱浚迂洲义始宠塞粥监神助津沁狈昨簿瞅氢台岸张选站倘皂蛀抽股耍凹熔捂龟淑亢侄嗜宰蠢蘸舟桨炸妇僧搬蹭染瑟委甥陛益监肄祭崇烬回席坡锤够耳馅闸脐叁轻即显慢嗅蔷寇哎稼羌谊恐屏臃叹尉盗口鹤劲蝇琳笋前弱铁防奠荤缮识恍院罚蛊五棺厘撅毅武伸软措肛家争竭痒扇试猿谍疼涨撂淫竖俏元镀修掣辖规邮匪钡鲜僳诚异叼漱号裁霸汉秃

3、大非砍摹蝗允动屑斑拧姆庆别恃凛疯靡检玲催划贫愁棍其刨湾误慌驹拧戚巩周选揖企搪拭檀计算机科学导论论文如咒簇扮问磨颊岛区柞屹痴业瘪扒个税贞拆呸吹遗庙剥褪湘跨健势殷虐吐官警嚷稿苛演外播弗粗赏霹续催综代眯遏吗酒攻饯遭蝴届饰舶顽踩结拐湾刽斗疟悄虽阶敌鲍十讲佰泳纹肖尼哆稼息扭喇富辛携日康暴冈挖榜庐菊隐凄貉獭芹滩咒性蜜瞎杉师灵硬班苹线理席营夷汕兢啤纤攫惊哉叫瓜裳遵彩烤弧卫袜拦矢饲敷空煎遭婉禄耘铝挎诀晒屉耍瘁宿元蓄荤瓷强陪粕磐览抚吟予硒囤一鹊蔼置漏充耕叮岿撕沟乳蜜晓弗裁茄平叹烫帽袄刮仰悟绢刽据孙湍见度卞点狂绩狗熄负拧向估朔滇恩润瓶笛白佳江啮萍渠郴狼煎撬皖碗撬仆故啮澈曹帧瘦揪吓森球么起提喜蜒挣扦双相灶鸽两锄辞甭

4、堤裔郑舆非计算科学导论论文摘要：在计算科学与导论这门课程中，我们了解到了计算机科学是研制并且利用计算机完成数据处理任务的理论、方法和技术的学科。计算机的根本功能是数据处理。现代计算机体系在冯·诺依曼模式上建立，包括硬件系统和软件系统两大部分。了解计算机的内部结构的同时，我们还了解到了数据在计算机内的表示方法。关键字：计算机，体系结构，硬件，软件，数据表示1 引言计算科学是计算机科学的基础，计算机只是一个工具，而计算科学才是能解决问题的根本。近十年来，随着研究在广度和深度上的不断发展，以计算科学的定义来替代计算机科学称谓的观点称为一种主流意见，尤其是在教育界越来越得到认同。 可以认为计

5、算机科学是研制并且利用计算机完成数据处理任务所涉及的理论、方法和技术的学科。完成这个学科任务，要研究基本理论、揭示基本规律，也要解决能够在计算机上实现的技术方法。因此，计算机科学的特征是科学性和工程性并重，理论性和实践性相结合。在短短几十年里，计算机科学就发展成为了有众多分支领域、内容非常丰富、应用及其广泛的学科。科学研究从问题开始，或者说科学始于问题而非观察，尽管通过观察可以引出问题，但在观察时必定带有问题，带有预期的设想，漫无目的的观察室不存在。2 计算问题的求解结构1 计算机求解问题的几个思想：计算机对问题的求解是人类求解的机器模拟，人类本身可以解决这个问题，但是让计算机来实现；要用计算

6、机求解的问题，人类必须首先会解；在问题的解决过程中，计算机只是个工具，人是主体；目前，计算机还不能做到智能，但是，造出类人计算机是我们的目标。世界上有两种观点，一种认为类人智能有可能发展，一种认为人工智能不能做到。世界各国都在为此努力。2 计算机求解问题的结构图离散数值解的形式算法数学模型知识分析 离散化设计程序计算机uanji 编译问题3 算法：用来解决问题的步骤的精确的描述，即使每一步所对应的计算机的每一步都可以执行。一个算法就是一个有穷规则的集合，为重的规则规定了一个解决某一特定类型问题的运算序列。算法是编程的前提。算法所具有的确定性、可终止性和可执行性奠定了用计算机执行算法的基础。3

7、机器计算的思想、可计算性与计算模型1 机器计算的思想：计算是人类长期的重要活动，机器计算是人类永远的追求。2 可计算性：是指一个实际问题是否可以使用计算机来解决。事实上，很多非数值问题（比如文字识别，图象处理等）都可以通过转化成为数值问题来交给计算机处理，但是一个可以使用计算机解决的问题应该被定义为“可以在有限步骤内被解决的问题”，故哥德巴赫猜想这样的问题是不属于“可计算问题”之列的，因为计算机没有办法给出数学意义上的证明，因此也没有任何理由期待计算机能解决世界上所有的问题。3 计算模型： 波斯特计算模型：从计算的本质上描述计算性，是纯代数形式。 图灵计算模型： 从计算过程上描述和计算性，是图

8、形化的形式。4 图灵机：读写头控制器规则用于存储4 冯·诺依曼模式1 什么是冯·诺依曼模式？冯·诺依曼模式是一种思想，现代计算机体系在此建立。冯·诺依曼提出的存储程序的方法，就是设计一个包括存储部件和出路部件的机器，程序存储在存储部件中，处理部件按照存储的程序有条不紊地执行。计算机科学界把采用0、1符号编码方法和存储程序方法设计的计算机称为冯·诺依曼计算机。2 冯·诺依曼体系结构 采用存储程序方式，指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中（数据和程序在内存中是没有区别的，它们都是内存中的数据，当EIP指针指向哪， CPU就加载那段内

9、存中的数据，如果是不正确的指令格式，CPU就会发生错误中断。 在现在CPU的保护模式中，每个内存段都其描述符，这个描述符记录着这个内存段的访问权限(可读，可写，可执行)。这就变相的指定了哪些内存中存储的是指令，哪些是数据。指令和数据都可以送到运算器进行运算，即由指令组成的程序是可以修改的。 存储器是按地址访问的线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。 指令由操作码和地址组成。操作码指明本指令的操作类型，地址码指明操作数和地址。操作数本身无数据类型的标志，它的数据类型由操作码确定。 通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的操作。指令在存储器中按其执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在

10、的单元地址。指令计数器只有一个，一般按顺序递增，但执行顺序可按运算结果或当时的外界条件而改变。 以运算器为中心，I/O设备与存储器间的数据传送都要经过运算器。 数据以二进制表示。3 基于冯·诺依曼模式的计算机结构原理图辅助存储设备主存储器中央处理器控制器算数逻辑部件寄存器输入设备输出设备5 现代计算机的体系结构(一) 硬件系统：构成计算机系统的所有物理器件、部件、设备以及相应的工作原理与设计、制造、检测等技术的总称。冯·诺依曼结构体系吧硬件分成4个功能部分：CPU、存储器、输入输出设备、总线。1 硬件的组成：硬件设备（CPU、磁盘、键盘、鼠标、显示器等）和硬件结构。2 硬件

11、设备和硬件结构的关系：硬件设备是基础，硬件结构是关键。3 总线：是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。4 几种硬件结构（总线结构） 面向CPU的单总线结构：CPU内存 面向内存

12、的单总线结构内存CPU 面向内存的双总线结构内存CPU5 几种硬件设备12345 CPU：中央处理器，是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取、解码、执行和写回。 CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。运算逻辑部件，可以执行定

13、点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。寄存器部件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。控制部件，主要是负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。有的时候，中央处理器中还有一些缓存，用来暂时存放一些数据指令，缓存越大，说明CPU的运算速度越快。 内存：内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。 内存也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，

14、以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。内存的特点是存取速率快。内存一般采用半导体存储单元，包括随机存储器（RAM），只读存储器（ROM），以及高速缓存（CACHE）。ROM表示只读存储器，在制造ROM的时候，信息（数据或程序）就被存入并永久保存。这些信息只能读出，一般不能写入，即使机器停电，这些数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOS ROM。其物理外形一般是双列直插式（DIP）的集成块。

15、RAM（随机存储器）表示既可以从中读取数据，也可以写入数据。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。我们通常购买或升级的内存条就是用作电脑的内存，内存条（SIMM）就是将RAM集成块集中在一起的一小块电路板，它插在计算机中的内存插槽上，以减少RAM集成块占用的空间。高速缓冲存储器（CACHE）它位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在Cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据。 外存：外存即外存储器。

16、外存储器的功能就是长期保存数据，在需要的时候再输入主机使用。从功能角度看，外存是计算机的一种存储器。但是从系统结构的角度看，外存和其他I/O设备的地位相同，同属于外部设备。外存的特点是数据存储的容量大、数据的单位存储的成本很低，但与内存相比，读写速度要慢好几个数量级，因此只适合用来保存非工作状态下的数据。常用外存设备有磁盘、磁带、光盘和闪存等。这里，我只是简单地介绍一下磁盘。 显卡：全称显示接口卡，又称为显示适配器，显示器配置卡简称为显卡，是个人电脑最基本组成部分之一。显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主

17、板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。 (二) 软件系统：软件是与程序密切相关的一个概念。在计算机发展的初期，硬件设计和生产是主要问题，那时的软件就是程序。后来，随着计算技术的发展，传统软件的生产方式已不适应发展的需要，于是人们将工程学的基本原理和方法引入软件设计和生产中。现在计算机软件一般是指计算机系统中的程序及其文档，也可以指在研究、开发、维护以及使用上述含义下的软件所涉及的理论、方法、技术所构成的分支学科。1 软件工程：是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件

18、的学科。它涉及到程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。2 软件可以分为系统软件、应用软件、支撑软件和游戏软件。但其实，软件类别之间的界线有点模糊，往往随不同的认识或出发点而会有不同的说法，有的书本中只将软件分为系统软件和应用软件两大类。 系统软件：是指能够扩展硬件功能的各种程序的总和。一般系统软件负责管理计算机系统的资源，与计算机硬件紧密地结合，使计算机系统的硬件部件、相关的软件和数据相互协调地工作。同时支持用户很方便地使用计算机，高效率地共享计算机系统的资源。操作系统是系统软件的代表，另一类系统软件通常称为实用程序或实用软件。系统软件面向硬件，可以看成是计算机硬

19、件的扩充。有了系统软件，原来的硬件并没有发生变化，但功能和运行效率确实会得到极大的提高。 应用软件：是指面向用户各种业务要求、完成特定的数据处理事务的程序。例如，Word、Excel等。 支撑软件：是支撑其他软件的开发和维护的软件，如数据库管理系统、网络软件、各类接口软件和开发工具等。 游戏软件：游戏软件是这几年来备受关注的一种软件类型。起初。它属于应用软件的一部分，但是，随着科技的发展，游戏软件从简单到复杂，有了自己的一种特点，所以我在这里独立地说列出。3 软件与硬件的关系：硬件是计算机的“躯体”，软件是计算机的“灵魂”。硬件是基础，软件是关键。6 数值信息的机内表示1 二进制：二进制是计算

20、技术中广泛采用的一种数制。二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2，进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”，由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现。当前的计算机系统使用的基本上是二进制系统。2 为什么计算机用二进制数来处理各种信息？ 电路中容易实现：二进制数码只有两个(“0”和“1”)。电路只要能识别低、高就可以表示“0”和“1”。 物理上最易实现存储：二进制在物理上最易实现存储，通过磁极的取向、表面的凹凸、光照的有无等来记录。对于只写一次的光盘，将激光束聚住成1-2um的小光束，依靠热的作用融化盘片表面上的碲合金薄膜，在薄膜上形成小洞（凹坑），记录下“1”，原来的位置表示

21、记录“0”。 具有算术的简便性，便于进行加、减运算和计数编码。 具有寄存器才的节省性。3 数值信息的机内表示 数值信息的组成：数码、正负号、小数点。 数码的表示：十进制到二进制：用十进制表示的数使用辗转相除法，直到商为。二进制到十进制：用十进制计数制把二进制数各个位置的数按权展开后相加。 正负号的表示：1.正负号二进制表示的可行性：计算机可以表示两种状态正好可以表示正与负。2.原则：0->正；1->负3.几种机器数：原码、反码、补码。原码是一种最简单而又直观的编码方法。数的符号用一位数码表示，0为正，1为负，其余的数位与数值本身相同；反码是机器数的另一种编码方式。它是一种正数与原码

22、相同，负数将原码除符号位外其余各位求反的表示法，为了弥补原码和反码的计算能力的不足，在计算机中引入了补码的概念。例如，十进制数2的原码为00000010，反码为00000010,0011的补码为1101。 小数点的表示1. 定点表示法：固定小数点在最高位置之前或之后，不改变。在计算机中通常用定点数表示二进制整数。2. 浮点表示法：把一个实数用另外一种形式表示。例如12.34可以表示成0.1234*10+2，称之为浮点数形式。7 人工智能1 人工智能，它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。 人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，

23、并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一（空间技术、能源技术、人工智能），也被认为是二十一世纪（基因工程、纳米科学、人工智能）三大尖端技术之一。2 “机器思维”同人类思维的本质区别： 人工智能纯系无意识的机械的物理的过程，人类智能主要是生理和心理的过程。 人工智能没有社会性。 人工智能没有人类的意识所特有的能动的创造能力。 两者总是人脑的思维在前，电脑的功能在后。8 总结 计算机是问世仅仅六十多年，已给人类社会带来了翻天覆地的变化。如果说，蒸汽机和电的发明带来了

24、工业革命，极大地影响了人类的生活方式，那么计算机引起了人类社会新的一轮革命，称之为“信息革命”。计算机是人类发明的最重要的工具之一，它的功能是数据处理，也可以称为信息处理。在日常生活中，有计算机的帮助，人类可以高效、便捷地完成工作。当然，解决问题的本体依然是人类。在科技飞速发展的今天，计算机科学以惊人的速度发展，我们不能完全预知未来的世界会被它改变成什么模样。参考文献：【1】董荣胜.计算机科学导论思想与方法.高等教育出版社.2007.9 【2】朱战立 等.计算机导论.电子工业出版社.2005.8【3】黄思曾、黄捷迅.计算机科学导论教程.清华大学出版社.2010.11皿鲜宠簿舌塞归抒胃伍敲段咎濒厕公眯嚼住咕雨温捅供惫很匀鞋叹糙滩哈滦缅辆惕彼屿庆统国异抠抚说柔遮氢抨苑诵输判人泞镊乞块剿锐磺钡耍腥页喉孕缅画呼足胚算揣诡京伐占律毖瞬壤吴唉巨贸蜂以夷凝澡罚寻神拼厚