计算机科学与技术

计算机科学与技术第1页，课件共49页，创作于2023年2月计算机科学与技术一二三四五提纲一、概述二、计算机的硬件系统三、计算机的软件系统第2页，课件共49页，创作于2023年2月一、概述什么是信息技术？简单说，信息技术是关于语言、文字和图像的技术1）信息感知、获取2）信息存贮、传输3）信息的处理4）信息的利用第3页，课件共49页，创作于2023年2月一、概述（二）发展历史（三）研究领域（一）计算机？组成结构功能分类特点初步认识第4页，课件共49页，创作于2023年2月功能1、计算2、模拟、思维、自适应反馈处理等对各种数字化信息进行高速运算和处理数值计算、数据处理、自动控制、辅助工程、辅助教学、人工智能、计算机通信、娱乐活动用途通用机专用机组成结构分类特点巨型机：国防、科学计算大/中：科学计算、数据处理网络服务器小型：工业控制、数据采集微型：商业、服务业、办公自动化、信息处理单片机：控制结构复杂性、性能、价格、依次递减软件硬件软件：程序和有关文档的总称巨型机微机处理速度快计算精度高记忆能力强可靠的逻辑判断能力可靠性高，通用性强……（一）计算机第5页，课件共49页，创作于2023年2月一、概述发展历史研究领域计算机？组成结构功能分类特点初步认识本机初步认识（一）计算机第6页，课件共49页，创作于2023年2月二、发展历史１．计算机的发展历史世界上第一台电子计算机————诞生于1946年2月14日ENIAC

1943年，战火纷飞的二次大战计算火炮和高射炮射击时的弹道23岁埃克特庞然大物2．计算机科学的发展历史第7页，课件共49页，创作于2023年2月（二）发展历史世界上第一台电子计算机————诞生于1946年2月14日ENIAC

数学家：冯·诺依曼引入存储器——

冯·诺依曼机科学家：阿兰·图灵现代计算机

基本结构理论模型——人工智能第8页，课件共49页，创作于2023年2月（二）发展历史世界上第一台电子计算机————诞生于1946年2月14日ENIAC

第一代计算机（1951—1958）：第二代计算机（1959—1964）：第三代计算机（1965—1970）：第四代计算机（1971—现在）：机器或汇编语言操作系统和高级语言网络软件工程目前，正在研究超导计算机、光学计算机、生物、量子计算机等2．计算机科学的发展历史“计算机科学”这个术语

——1963年Forsythe教授引入创始人——阿兰·图灵

是计算机、计算机技术的升华植根于电子工程、数学、语言学，是科学、工程和艺术的结晶世界上第一个计算机科学系是由普渡大学在1962年设立世界上第一个计算机学院于1980年由美国的东北大学设立

最高荣誉是图灵奖，被誉计算机科学的诺贝尔奖。第9页，课件共49页，创作于2023年2月（三）研究领域计算机系统结构计算机软件与理论计算机应用技术第10页，课件共49页，创作于2023年2月什么是计算机学科？Wikipedia(维基百科)[1]Computerscience(orcomputingscience)isthestudyofthetheoreticalfoundationsofinformationandcomputation,andofpracticaltechniquesfortheirimplementationandapplicationincomputersystems.计算机科学（或计算科学）是研究信息和计算的理论基础，以及它们在计算机系统上实现和应用的实践技术[1]

/wiki/Computer_science第11页，课件共49页，创作于2023年2月主要是采用计算机科学的方法与手段来研究信息科学与技术，具体一点，就是用计算机系统研究信息感知、获取、存贮、传输、处理和利用第12页，课件共49页，创作于2023年2月我国计算机专业人才的培养体系四个专业方向第13页，课件共49页，创作于2023年2月计算机科学技术是研究计算机的设计与制造利用计算机进行信息获取、表示、储存、处理、控制等的理论、原则、方法和技术的学科。它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。小结第14页，课件共49页，创作于2023年2月二、计算机中数据的表示运算1000101000111000111001110010001010010101000111001110010001“0”“1”数据编码逻辑运算算术运算数制功能字符数值有值无值第二章算术运算第15页，课件共49页，创作于2023年2月数值码制定点浮点表示小数点表示＋－号“0”“1”运算真值八进制十进制…编码数制转换(71)10BCD码十～二进制转换(01000111)2(01110001)BCD机器码小数点、正负号算术运算的表示第16页，课件共49页，创作于2023年2月补码反码原码三种类型码制：表示带有正、负号数的方法机器码：[x]原＝01101机器码：[x]反＝01101机器码：[x]补＝01101y＝－1101真值：x

＝＋1101

[y]原＝11101[y]反＝10010[y]补＝10011第17页，课件共49页，创作于2023年2月表示带有小数点的方法2.浮点表示法：小数点的位置不固定，是浮动的。1.定点表示法：小数点的位置是固定不变的。例：N＝11.0101＝0.110101×210＝0.00110101×2100

Jf10Sf110101Jf100Sf00110101规格化第18页，课件共49页，创作于2023年2月二、计算机的硬件系统（二）性能指标（三）工作原理（一）体系结构基本结构冯·诺依曼微机结构进一步认识通过第19页，课件共49页，创作于2023年2月1二进制√

十进制3程序控制1、冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论现代计算机冯·诺依曼——“计算机之父”

2预先编制程序存放存储器中第20页，课件共49页，创作于2023年2月1二进制√十进制3程序控制2预先编制程序存放存储器中2、计算机的硬件组成框图1、冯·诺依曼体系结构第21页，课件共49页，创作于2023年2月3、微型计算机的硬件结构主板第22页，课件共49页，创作于2023年2月3、微型计算机的硬件结构内存储器运算器输入设备控制器输出设备ROMRAM系统总线CPU适配器CPU的基本功能：程序控制操作控制时间控制数据处理第23页，课件共49页，创作于2023年2月主频字长内存容量存取周期运算速度（二）性能指标运算器能同时处理的二进制数据的位数。决定计算机的精度内存中能存储信息的总字节数。8个二进制位称为一个字节。存储器连续两次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间。单位是纳秒。综合性指标。单位为MIPS（百万条指令/秒）CPU在单位时间内输出的脉冲数。很大程度上决定了计算机的运行速度。单位是MHz。第24页，课件共49页，创作于2023年2月（三）工作原理数据信息控制信息存储器控制器ROMRAM运算器输入设备输出设备就是存储程序和程序控制的原理第25页，课件共49页，创作于2023年2月三、计算机的软件系统数据结构数据算法程序设计操作系统较深入认识!@#%*&^%tR:”*&%!@”:&%$#&:!@#%*&^%tR:”&%!@”:&程序基本知识第26页，课件共49页，创作于2023年2月（一）计算机软件的基本知识

为各种应用领域解决某些具体问题而编制的软件。如文字处理软件Word、财务管理软件、辅助教学软件等。程序方法规则文档数据操作系统、各种程序语言的翻译系统、诊断程序和故障处理程序、数据库管理系统、网络软件等。系统软件应用软件第27页，课件共49页，创作于2023年2月如何用计算机？使用计算机来解决一个具体问题：

1）从具体问题抽象出一个适当的

数学模型

2）设计一个解该数学模型的算法

3)编写程序进行测试、调试，得到最终的解答第28页，课件共49页，创作于2023年2月几个实际例子。。。。人事信息检索问题计算机与人对弈问题多叉路口交通灯的管理问题第29页，课件共49页，创作于2023年2月1数学模型

离散数学高等数学线性代数数理逻辑数学模型概率统计第30页，课件共49页，创作于2023年2月2算法数据算法指完成一个任务所需要的具体步骤和方法。算法+数据结构=程序有零或多个输入有一或多个输出描述必须无歧义以保结果的确定有限的步骤操作的有效性自然语言伪代码等图形工具传统流程图N-S流程图讨论比较逻辑判断重复程序就是用计算机语言描述的算法。递归枚举法查找算法时间复杂度空间复杂度是否易理解和易维护算法的特性算法的描述常用算法算法评价第31页，课件共49页，创作于2023年2月开始输出m真结束假输入m,n输入m,n输出m直到为真为止N-S流程图传统流程图第32页，课件共49页，创作于2023年2月数据结构数据结构是指数据之间的相互关系，即数据的组织形式。

研究即数据元素之间的逻辑关系即数据元素及其关系在计算机存储器内的表示即对数据施加的操作数据逻辑结构存储结构数据运算第33页，课件共49页，创作于2023年2月几种典型的数据结构(c)栈的示意图（d）队列的示意图（e）图的示意图（f）树的示意图第34页，课件共49页，创作于2023年2月数据结构与算法的关系算法实现算法设计数据的逻辑结构数据的物理存储结构第35页，课件共49页，创作于2023年2月程序设计风格程序设计步骤结构化程序设计

程序设计语言3程序设计

机器语言、汇编语言、高级语言程序设计语言即计算机语言，用来产生由计算机处理和执行的指令。机器语言：用“0”、“1”代码组成，计算机能直接识别的低级语言。

汇编语言：用能帮助记忆的英文缩写符号表示，计算机不能直接识别。高级语言：类似于人类语言，其源程序也不能直接被识别。第36页，课件共49页，创作于2023年2月程序设计风格程序设计步骤

结构化程序设计

程序设计语言3程序设计

机器语言、汇编语言、高级语言结构化程序设计即模块化设计，将待开发的软件系统分为若干相互独立的模块，这样使完成每一个模块的工作变的单纯而明确，为设计一些较大的软件打下了良好的基础。顺序结构、选择结构、循环结构

第37页，课件共49页，创作于2023年2月程序设计风格程序设计步骤结构化程序设计

程序设计语言3程序设计

机器语言、汇编语言、高级语言顺序结构、选择结构、循环结构

一般有12个步骤程序设计就是用计算机语言编写程序的过程。一般有以下几个步骤：(1)问题定义(2)划分模块(3)确定数据结构(4)确定算法(5)画出框图或流程图(6)完成设计计划文档(7)编写代码(8)语法检查(9)运行调试(10)反复修改调试(11)系统测试(12)完成其它文档第38页，课件共49页，创作于2023年2月程序设计风格程序设计步骤结构化程序设计

程序设计语言3程序设计

机器语言、汇编语言、高级语言顺序结构、选择结构、循环结构

一般有12个步骤程序设计风格是指一个人编制程序时所表现出来的特点，习惯，逻辑思路等。源程序文档化：标识符应按意取名；程序应加注释。数据说明：顺序应规范，使数据的属性更易于查找。语句构造的原则是：简单直接。输入和输出效率

第39页，课件共49页，创作于2023年2月（二）操作系统

裸机操作系统BIOS应用程序用户硬件的组合不能独立工作basicinput/outputsystem是一个基本软件系统

提供最基本的计算机操作功能，如接收键盘字符的输入等＋操作系统是基于BIOS之上，用于运行应用软件的一套软件。负责管理计算机的各种资源，提供操作计算机所需的工作界面。第40页，课件共49页，创作于2023年2月分类特点功能网络操作系统操作系统型态多样化：简单操作系统分时操作系统实时操作系统网络操作系统分布式操作系统智能操作系统Windows类NetWare类Unix

Linux

资源管理程序控制人机交互等操作系统均具有：并发性、共享性、虚拟性、不确定性四个基本特征。第41页，课件共49页，创作于2023年2月（三）数据库系统发展特点应用管理系统语言较全面认识1000101000111000111001110010001010010101000111001110010001数据库基本概念第42页，课件共49页，创作于2023年2月一）数据库系统的基本概念数据库系统是指具有管理数据库功能的计算机系统。数据库系统理数据管01100010文件系统将数据组织成文件，脱离程序而独立存在。无法支持大规模的数据管理任务安全、有效第43页，课件共49页，创作于2023年2月数据库系统的基本组成结构系统核心是对数据进行管理的大型系统软件，用户在数据库系统中的一些操作都是由它来实现第44页，课件共49页，创作于2023年2月二）数据库技术的发展及特点3.多元化数据库系统2.关系数据库系统1.层次与网状数据库系统扁平状二维状姓氏,名字,年龄,薪水|史密斯,约翰,35,280美元|多伊,简,28,325美元|布朗,斯科特,41,265美元|霍华德,谢姆普,48,359美元|泰勒,汤姆,22,250美元第一代树状模型网状模型优点结构简单，容易实现，对于某些特定的应用系统效率很高。更灵活性，更直接地描述现实世界，性能和效率较好。缺点进行增加或修改记录类型等操作时，效率不高。遇非层次性结构，层次模型表达起来比较繁琐和不直观。结构复杂，用户不易掌握，扩充和维护都比较烦琐。姓氏名字城市年龄