①《计算机科学导论》之绪论

Posted 2020-06-08

1、图灵模型

  程序是用来告诉计算机对数据进行处理的指令集合。

  什么是数据处理器？

（1）可编程数据处理器

（2）通用图灵机

2、冯·诺依曼模型

  基于通用图灵机建造的计算机都是在存储器中存储数据。冯·诺依曼模型指出，鉴于程序和数据在逻辑上是相同的，因此程序也能存储在计算机的存储器中。

（1）4个子系统

  基于冯·诺依曼模型建造的计算机分为4个子系统：存储器、算术逻辑单元、控制单元和输入/输出单元。

（2）存储形式

  现代计算机的存储单元主要用来存储程序及响应数据。实际上它们都是以位模式存储在内存中。

（3）指令的顺序执行

  冯·诺依曼模型中的一段程序是由一组数量有限的指令组成。

3、计算机组成

  计算机由3大部分组成：计算机硬件、数据和计算机软件

（1）计算机硬件

  计算机硬件基于冯·诺依曼模型，且包含四个部分（第五章说计算机由3个部分组成是在硬件的角度说的，是否是指的还包含总线。）

（2）数据

  ①存储数据

  ②组织数据

（3）计算机软件

  ①冯·诺依曼模型指出必须存储程序。

  ②指令的序列：程序必须是有序的指令集。

  ③算法：按步骤解决问题的方法就是所谓的算法。

  ④语言：利用符号代表二进制模式来高效地解决越来越大的程序，导致计算机语言的诞生。

  ⑤软件工程：软件工程是指结构化程序的设计和编写。

  ⑥操作系统：是为了省掉对所有程序来说是公用的一系列指令的重复编写应用而产生的操作系统。

4、计算和计算机的历史（三个阶段）

（1） 机械计算机器（1930年以前）

（2）电子计算机的诞生（1930`1950年）

  ①早期的电子计算机

  ②基于冯·诺依曼模型的计算机

（3）计算机的诞生（1950年至今）

  1950年以后出现的计算机差不多都是基于冯·诺依曼模型。

  ①第一代计算机（真空管）

  ②第二代计算机（晶体管）

  ③第三代计算机（集成电路、小型计算机、软件包、软件行业）

  ④第四代计算机（微型计算机）

  ⑤第五代计算机（掌上电脑、台式电脑等）

5、社会问题和道德问题

（1）社会问题：依赖、社会公正、数字化分裂

（2）道德问题：隐私、版权、计算机犯罪

6、计算机科学作为一门学科

  随着计算机的发明，带来了新的学科：计算机科学。

  计算机科学现在划分成几个领域。这些领域归纳为两大类：系统领域和应用领域。

  ①系统领域涵盖与硬件和软件构成直接相关的领域，例如：计算机体系结构、计算机网络、安全问题、操作系统、算法、程序设计语言以及软件工程。

  ②应用领域涵盖了与计算机使用有关的领域，例如：数据库和人工智能。

7、课程纲要（5大部分）

本书对所有计算机科学的领域采用广度优先的方式介绍。学完本书之后，读者应该有足够的信息选择专业方向。本书绪论后分为5大部分。

（1）数据表示与运算：

2、数字系统：本章讨论数字系统，数量如何能使用符号来表示。

3、数据存储：本章讨论不同的数据如何存储在计算机中。

4、数据运算：本章讨论一些基本的位运算。

（2）计算机硬件:

5、计算机组成：本章给出计算机硬件的通用概念，讨论不同的计算机组成。

6、计算机网络：本章阐明不同的单个计算机是如何连接成计算机网络以及互联网的。该章还特别涉及了与因特网及其应用相关的话题。

（3）计算机软件:

7、操作系统：本章讨论操作系统，即一种用户（人或者应用程序）用来控制硬件访问的系统软件。

8、算法：本章说明问题求解是如何归结成为该问题编写算法的。

9、程序设计语言：本章是当今程序设计语言之旅。

10、软件工程：本章是软件工程的概述，这是软件开发的工程方法。

（4）数据组织与抽象：

  本部分是对数据表示与运算的补充。在计算机科学中，原子数据汇集成记录、文件和数据库。数据抽象使得程序员能创建关于数据的抽象概念。

11、数据结构：本章讨论数据结构，即集合相同或不同类型的数据到一个类属中。

12、抽象数据类型：本章讨论抽象数据类型。

13、文件结构：本章说明不同文件结构是如何用于不同的目的。

14、数据库：本章讨论数据库。

（5）高级论题:

  第五部分给出了高级论题的概要，这些论题是计算机科学专业学生在今后的学习中会遇到的。

15、数据压缩：本章讨论数据压缩，这在今天的数据通信中很普遍。

16、安全：本章探索与安全有关的问题，当我们通过不安全的信道通信时，安全问题变得越来越重要。

17、计算理论：本章讨论计算理论，即哪些是可计算的，哪些是不可计算的（针对计算机）。

18、人工智能：本章给出一些人工智能的观点，在计算机科学中，这是一个越来越富有挑战性的论题。

  

  

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