计算机科学导论市公开课一等奖百校联赛优质课金奖名师赛课获奖课件

北京理工大学计算机学院第一讲概述计算机科学导论1/61主讲教师：

马波讲课对象：级计算机学院学生总课时数：100000课时理论教学课时数：11000课时上机课时数：1000课时322482/612《计算机科学导论》教材教材

《计算机科学导论》

机械工业出版社刘艺等译3/613课程目标展示计算机科学全景激发学习兴趣为后续课程学习做好必要知识准备4/614学习要求了解计算机科学内涵与应用领域、计算机硬件结构与组成原理、软件工程、计算机网络与信息安全、多媒体技术、人工智能等领域基本知识；初步掌握计算机科学基本概念和术语、操作系统功效、数据结构和数据库基本概念和相关技术、计算机基本应用技能等。5/615课程安排讲授内容第1讲：概论（第1章）

第2讲：数据和数表示（第2、3、4章）第3讲：计算机硬件（第5章）第4讲：计算机操作系统（第7章）第5讲：算法（第8章）第6讲：计算机程序设计基础（第9章）第7讲：计算机网络与安全（第6、16章）第8讲：软件工程（第10章）第9讲：数据结构（第11，12章）第10讲：数据库（第14章）第11讲：人工智能与计算理论（第17，18章）6/616周次安排周课时2熟悉网络教室使用机房2课时练习经过Internet网检索文件资料机房2课时练习Word/Excel/PowerPoint使用机房2课时撰写专题汇报机房2课时上机练习（8课时），时间待通知7/617作业

按时完成并提交教师布置作业作业公布、提交和答疑均在“网络教学支撑平台”进行计算机科学导论教学网站：

/moodle/

“网络教学支撑平台”使用方法也请登录：

/moodle/8/618学习提议内容多，用系统思想学习，掌握基本概念、基本原理、基本操作；听讲与自学相结合，能够快速浏览几本书，有针对性上网查阅或图书查阅；多上机，多实践，提升动手能力9/619考评方法课程成绩百分制：

1．计算机基础笔试成绩（50%）

2．专题讨论汇报（40%）

3.平时作业（10%）10/6110专题讨论要求

1.专题讨论题目分为两大类：①计算机发展史方面②计算机软、硬件组成方面2.每位学生在两大类题目中各选择一个小题目作为自己讨论专题。3.相关资料经过互联网或其它媒体搜集，要确保资料正确和可靠。11/6111专题讨论要求

4.写专题汇报，汇报不少于字。WORD文档，要求有一定格式（如标题、正文、字体、行距等等）。5.做出专题汇报演讲文稿，不少于10张幻灯片。PPT文档，要求图文并茂，并有一定动画和链接。6.对专题汇报中数据（假如有话）进行处理，做出简单图表，XLS文档。7.专题汇报中必须要有个人分析和看法。12/6112本讲内容1.1．计算机系统分层结构1.2．计算机发展历史1.3．计算机分类1.4．计算机应用

13/6113什么是计算机科学Computerscienceisthestudyofthetheory,design,implementation,andperformanceofcomputersoftwareandcomputersystems,includingthestudyofcomputabilityandcomputationitself.UM-CS14/6114什么是计算机输出计算机是数据处理器，它依据事先存放在存放器中一组指令要求，接收输入数据、处理数据、存放数据而且输出数据。输入8,12,22,33,8,12,22程序（存放在存放器中）15/6115冯.诺依曼模型（JohnVonNeumann1903－1957）当代计算机都是基于冯.诺依曼模型4个子系统程序存放指令次序执行计算机硬件计算机软件16/6116计算机概述——计算机系统分层结构数据信息由原始事实和图像等各种信息组成经过指令完成计算和数据管理

由物理元器件组成网络，多台计算机联接在一起，实现信息交换和资源共享硬件应用操作系统管理计算机资源在不一样领域充分利用计算机能力通信程序17/6117计算机基础——计算机发展历史机械计算器时期(1930以前)电子计算机时期(1930~1950)当代计算机时期(1950~now)帕斯卡与机械计算机Pascaline，1642莱布尼兹与改进Pascaline，1672巴贝奇与差分引擎，1823霍列瑞斯与卡片穿孔制表机，1890图灵与图灵机、巨人计算机Colossus，1943冯•诺依曼与IAS,1952莫奇利和埃克特与ENIAC,1946EDVAC,1950与UNIVAC,195118/6118帕斯卡与机械计算机Pascaline，1642早期最主要计算工具是算盘

(abacus)

计算工具最主要发展是帕斯卡机械计算机，也称“Pascaline”，1642由法国数学家BlaisePascal创造。可对所以数字做加减法运算。19/6119莱布尼兹与改进Pascaline，1672德国数学家莱布尼兹1672年对“Pascaline”进行了改进，可进行四则运算和开方。称之为莱布尼兹轮。20/6120巴贝奇与差分引擎，1823

1823年,设计了一台自动机械计算器，也称差分引擎“

(DifferenceEngine)”。1833,又开始设计可编程自动机械数字计算机，也称分析引擎“

(AnalyticalEngine)”。21/6121霍列瑞斯与卡片穿孔制表机，1890计算机系统发展主要一步是1890年制表机创造。由霍列瑞斯创造，首次用于全美人口普查。

1896年，霍列瑞斯组织了InternationalBusinessMachines(IBM)。

该组织以后在计算机发展中发挥了主要作用。22/6122图灵与图灵机、巨人计算机Colossus，1943图灵在1936年发表论文中，提出了一个计算机抽象模型，利用这种计算机可用一些简单机械动作实现推理。这种计算机也称“图灵机”。1943年，图灵设计了“Colossus”(巨人计算机)，主要用于第二次世界大战破译德国密码。23/6123莫奇利、埃克特与ENIAC,1946第一台电子计算机，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator(ENIAC),诞生于1946年，由莫奇利与埃克特设计。24/6124编程:经过插孔和开关实现

速度:5,000次/秒

输入/输出:卡片,指示灯,开关,插孔

空间:1,000平方英尺25/6125EDVAC,1950与UNIVAC,1951EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)

是第一台存放程序计算机，基于冯•诺依曼思想，诞生于1950年。UNIVAC(UniversalAutomaticComputer),

第一台商业计算机，1951年由莫奇利与埃克特设计制造。26/6126冯•诺依曼与IAS,1952冯•诺依曼IAS

计算机诞生于1952。27/6127计算机概述——计算机发展历史1电子管时代（从ENIAC诞生到50年代后期）2晶体管时代（50年代中期到60年代中期）3集成电路时代（60年代中期到70年代前期）4大规模集成电路时代（70年代初到80年代初）5超大规模集成电路时代（80年代以后）6生物神经网络时代（人工智能）28/6128第一台通用计算机国际商用机器企业耗资50亿美元历时5年IBM360系统计算机于1964年问世。器件为晶体管和集成电路混合。IBM360贡献在于通用化、标准化、系列化。可用于科学计算、商业数据处理。内部硬件和其它设置可适应多方面应用。同一程序可在机器语言一级上在不一样计算机上执行。IBM360有大、中、小三大类六个型号。从IBM360开始有了计算机兼容概念。29/6129IBM360系列机30/6130IBM360/2031/6131第一台微型计算机 Intel企业于1971年开发Intel4004微处理器，在3毫米×4毫米大规模集成电路芯片上有2250个晶体管，每秒运算速度6万次。第一台基于Intel微处理器微型计算机有以下说法：Intel企业MCS-4（1971年）约翰·布兰肯贝克Kenbak1（1971年）加拿大自动电器系统企业推出商用电脑(有显示器、键盘、CPU（1972年）法国Micral企业Micral（1973年，首次在广告中使用了Microcomputer一词）32/6132Intel4004微处理器芯片33/6133微处理芯片和微型计算机34/6134第一台个人计算机 美国微型仪器和遥感系统企业1972年推出MITS-816，是世界上第一台供个人使用数字微型计算机。 1977年苹果企业推出“苹果II型”，是世界上第一台有彩色图形界面个人计算机，使用摩托罗拉6502芯片，每秒50万次加法、48K基本内存。 1981年8月IBM推出IBM5150个人计算机，使用Intel8088芯片，4.77兆主频、64K内存、MS—DOS操作系统，售价单色显示器3000美元、彩色显示器6000美元。35/6135IBMPC（PersonalComputer)36/6136计算机概述——计算机分类

计算机分类：依据体积大小、计算速度、处理能力、价格等特征来分类。巨型计算机(Supercomputer)大型计算机(Mainframecomputer)小型计算机(Minicomputer)微型计算机(Microcomputer)37/6137计算机分类——巨型计算机最快速、最昂贵计算机，每秒能处理一万亿多条指令。巨型计算机经典应用包含世界范围天气预报、核爆炸仿真等。38/6138计算机分类——巨型计算机39/6139计算机分类——大型计算机

大型、快速、昂贵计算机，普通用来为商业或政府机构提供中心存放处理或大量数据管理。40/6140计算机分类——大型计算机41/6141计算机分类——小型计算机

中规模、较廉价、功耗小于大型计算机，能为小型商业提供适当计算能力。42/6142计算机分类——微型计算机计算机分类——微型计算机这些是什么???微型计算机!!!43/6143计算机分类——微型计算机

一个建立在单处理器芯片上计算机，也叫个人计算机或PC机。

桌面型计算机笔记本式计算机个人数字助理(PDA)44/6144计算机分类——微型计算机计算机分类——微型计算机桌面型计算机笔记本式计算机：膝上型计算机45/6145计算机分类——微型计算机计算机分类——微型计算机个人数字助理(Personaldigitalassistant)掌上型计算机46/6146计算机无处不在47/6147辅助教学（CAI）Computer-assistedinstruction经过教师、学生与计算机系统对话，实现教学技术。计算机概述——计算机应用48/6148远程教育49/6149远程健康护理50/6150网络交易51/615152/6152数值计算工程计算、地震预测、气象预报、火箭发射等要求高速度、高精度科学计算都需要计算机气象预报由什么工具来计算？

计算机改变了一些学科传统研究方法，促成了计算力学、计算物理、计算化学、生物控制论等新学科出现。计算机应用（续）53/6153数据处理这是数值计算吗？区别？

数据处理包含：信息搜集、转换、组织、存放、计算、检索、排序等多项内容。

数据处理应用于：人口统计、档案管理、银行业务、情报检索、企业管理。计算机应用（续）54/6154计算机对无人驾驶飞机做实时控制计算机越来越多地应用于生产自动化。它在计算复杂多变量控制问题和自动控制系统组织上都是必不可少基