《計算機科學與技術(shù)》PPT課件.ppt

第五章 計算機科學與技術(shù),電子信息技術(shù)導論,編制 沈俐娜 汪文,計算機科學與技術(shù),一,二,三,四,五,提綱,一、概述,什么是信息技術(shù)？ 簡單說，信息技術(shù)是關(guān)于語言、文字和圖像的技術(shù) 1）信息感知、獲取 2）信息存貯、傳輸 3）信息的處理 4）信息的利用,一、概述,？,功能,1、計算 2、模擬、思維、自適應(yīng)反饋處理等,對各種數(shù)字化信息進行高速運算和處理,數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理 、自動控制 、輔助工程 、 輔助教學、人工智能 、計算機通信 、娛樂活動,用 途,通用機 專用機,巨型機：國防、科學計算 大/中：科學計算、數(shù)據(jù)處理 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 小型：工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集 微型：商業(yè)、服務(wù)業(yè)、辦公 自動化、信息處理 單片機：控制 結(jié)構(gòu)復雜性、性能、價格、依次遞減,軟件：程序和有關(guān)文檔的總稱,巨型機,微機,處理速度快 計算精度高 記憶能力強 可靠的邏輯判斷能力 可靠性高，通用性強 ,（一） 計算機,一、概述,？,本機初步認識,（一） 計算機,二、發(fā)展歷史,計算機的發(fā)展歷史,世界上第一臺電子計算機, 誕生于1946年2月14日,ENIAC,1943年，戰(zhàn)火紛飛的二次大戰(zhàn) 計算火炮和高射炮射擊時的彈道 23歲 ?？颂?龐然大物,2計算機科學的發(fā)展歷史,（二）發(fā)展歷史,世界上第一臺電子計算機, 誕生于1946年2月14日,ENIAC,數(shù)學家：馮諾依曼,引入存儲器, 馮諾依曼機,科學家：阿蘭圖靈,現(xiàn)代計算機,基本結(jié)構(gòu),理論模型,人工智能,（二）發(fā)展歷史,第一代計算機（19511958）：,第二代計算機（19591964）：,第三代計算機（19651970）：,第四代計算機（1971現(xiàn)在）：,機器或匯編語言,操作系統(tǒng)和高級語言,網(wǎng)絡(luò),軟件工程,目前，正在研究超導計算機、光學計算機、生物、量子計算機等,2計算機科學的發(fā)展歷史,“計算機科學”這個術(shù)語,1963年Forsythe教授引入,創(chuàng)始人阿蘭圖靈,是計算機、計算機技術(shù)的升華 植根于電子工程、數(shù)學、語言學，是科學、工程和藝術(shù)的結(jié)晶,世界上第一個計算機科學系是由普渡大學在1962年設(shè)立,世界上第一個計算機學院于1980年由美國的東北大學設(shè)立,最高榮譽是圖靈獎，被譽計算機科學的諾貝爾獎。,（三）研究領(lǐng)域,計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 計算機軟件與理論 計算機應(yīng)用技術(shù),什么是計算機學科？,Wikipedia(維基百科) 1 Computer science (or computing science) is the study of the theoretical foundations of information and computation, and of practical techniques for their implementation and application in computer systems. 計算機科學（或計算科學）是研究信息和計算的理論基礎(chǔ)，以及它們在計算機系統(tǒng)上實現(xiàn)和應(yīng)用的實踐技術(shù) 1 http:/en.wikipedia.org/wiki/Computer_science,主要是采用計算機科學的方法與手段來研究信息科學與技術(shù)，具體一點，就是用計算機系統(tǒng)研究 信息感知、獲取、存貯、傳輸、處理和利用,我國計算機專業(yè)人才的培養(yǎng)體系,四個專業(yè)方向,計算機科學技術(shù)是研究計算機的設(shè)計與制造 利用計算機進行信息獲取、表示、儲存、處理、控制等的理論、原則、方法和技術(shù)的學科。 它是一門科學性與工程性并重的學科， 表現(xiàn)為理論性和實踐性緊密結(jié)合的特征。,小結(jié),二、計算機中數(shù)據(jù)的表示,運算,1000101000111000111001110010001010010101000111001110010001,功能,第二章,算術(shù)運算,真值,八進制,十進制,(71)10,(01000111)2,(01110001)BCD,機器碼,小數(shù)點、正負號,算術(shù)運算的表示,三種類型,碼制：表示帶有正、負號數(shù)的方法,y1101,真值：x 1101,表示帶有小數(shù)點的方法,例：N11.01010.1101012100.001101012100,二、計算機的硬件系統(tǒng),通過,1、馮諾依曼體系結(jié)構(gòu),馮諾依曼理論,現(xiàn)代計算機,馮諾依曼“計算機之父”,2、計算機的硬件組成框圖,1、馮諾依曼體系結(jié)構(gòu),3、微型計算機的硬件結(jié)構(gòu),主板,3、微型計算機的硬件結(jié)構(gòu),CPU的基本功能：程序控制 操作控制 時間控制 數(shù)據(jù)處理,（二）性能指標,運算器能同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。決定計算機的精度,內(nèi)存中能存儲信息的總字節(jié)數(shù)。 8個二進制位稱為一個字節(jié)。,存儲器連續(xù)兩次獨立的“讀”或“寫”操作所需的最短時間。 單位是納秒。,綜合性指標。單位為MIPS（百萬條指令/秒）,CPU在單位時間內(nèi)輸出的脈沖數(shù)。很大程度上決定了計算機的運行速度。單位是MHz。,（三）工作原理,數(shù)據(jù)信息,控制信息,就是存儲程序和程序控制的原理,三、計算機的軟件系統(tǒng),!#%*&%tR:”*&%!”:&%$#&: !#%*&%tR:”&%!”:&,（一）計算機軟件的基本知識,如何用計算機？,使用計算機來解決一個具體問題： 1）從具體問題抽象出一個適當?shù)?數(shù)學模型 2）設(shè)計一個解該數(shù)學模型的算法 3) 編寫程序進行測試、調(diào)試，得到 最終的解答,幾個實際例子。,人事信息檢索問題 計算機與人對弈問題 多叉路口交通燈的管理問題,1數(shù)學模型,離散數(shù)學 高等數(shù)學 線性代數(shù) 數(shù)理邏輯 數(shù)學模型 概率統(tǒng)計,2算法,數(shù)據(jù)算法指完成一個任務(wù)所需要的具體步驟和方法。,算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序,討 論,比較 邏輯判斷,重復,程序就是用計算機語言描述的算法。,N-S流程圖,傳統(tǒng)流程圖,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，即數(shù)據(jù)的組織形式。,研究,數(shù) 據(jù),幾種典型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),(c)棧的示意圖,（d）隊列的示意圖,（e）圖的示意圖,（f）樹的示意圖,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的關(guān)系,3程序設(shè)計,機器語言、匯編語言、高級語言,程序設(shè)計語言即計算機語言， 用來產(chǎn)生由計算機處理和執(zhí)行的指令。,機器語言：用“0”、“1”代碼組成，計算機能直接識別的低級語言。,匯編語言：用能幫助記憶的 英文縮寫符號表示， 計算機不能直接識別。,高級語言：類似于 人類語言，其 源程序也不 能直接被 識別。,3程序設(shè)計,機器語言、匯編語言、高級語言,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計即模塊化設(shè)計，將待開發(fā)的 軟件系統(tǒng)分為若干相互獨立的模塊， 這樣使完成每一個模塊的工作變 的單純而明確，為設(shè)計一些較 大的軟件打下了良好的基礎(chǔ)。,順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu),3程序設(shè)計,機器語言、匯編語言、高級語言,順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu),一般有12個步驟,程序設(shè)計就是用計算機語言編寫程序的過程。,一般有以下幾個步驟： (1)問題定義 (2)劃分模塊 (3)確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (4)確定算法 (5)畫出框圖或流程圖 (6)完成設(shè)計計劃文檔 (7)編寫代碼 (8)語法檢查 (9)運行調(diào)試 (10)反復修改調(diào)試 (11)系統(tǒng)測試 (12)完成其它文檔,3程序設(shè)計,機器語言、匯編語言、高級語言,順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu),一般有12個步驟,程序設(shè)計風格是指一個人編制程序時所表現(xiàn)出 來的特點，習慣，邏輯思路等。,源程序文檔化：標識符應(yīng)按意 取名；程序應(yīng)加注釋。 數(shù)據(jù)說明：順序應(yīng)規(guī)范， 使數(shù)據(jù)的屬性更 易于查找。 語句構(gòu)造的原則 是：簡單直接。 輸入和輸出 效率,（二）操作系統(tǒng),裸機,操作系統(tǒng),BIOS,應(yīng)用程序,用戶,硬件的組合 不能獨立工作,basic input/output system 是一個基本軟件系統(tǒng),提供最基本的計算機操作功能，如接收鍵盤字符的輸入等,操作系統(tǒng)是基于BIOS之上，用于運行應(yīng)用軟件的一套軟件。,負責管理計算機的各種資源，提供操作計算機所需的工作界面。,分類,特 點,功能,（三）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),1000101000111000111001110010001010010101000111001110010001,一）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指具有管理數(shù)據(jù)庫功能的計算機系統(tǒng)。,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),將數(shù)據(jù)組織成文件， 脫離程序而獨立存在。 無法支持大規(guī)模的 數(shù)據(jù)管理任務(wù),安全、有效,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu),系統(tǒng)核心,是對數(shù)據(jù)進行管理的 大型系統(tǒng)軟件， 用戶在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的 一些操作都是由它來實現(xiàn),二）數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展及特點,扁平狀,二維狀,多元狀,將數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合， 例如將數(shù)據(jù)庫技術(shù)與面向?qū)ο?技術(shù)相結(jié)合的面向?qū)ο?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，等等。,二維表由行和列組成，概念清晰，結(jié)構(gòu)非常單一，能夠表達豐富的語義 描述現(xiàn)實世界的客觀事物以及事物間的各種聯(lián)系，用戶比較容易理解， 關(guān)系模型具有較好的數(shù)據(jù)獨立性和安全保密性。,數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng) 是一個環(huán)境， 而不是一件產(chǎn)品。 提供當前、歷史數(shù) 據(jù)，這在傳統(tǒng)型數(shù) 據(jù)庫中很難或根本 無法得到。 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)并 存；數(shù)據(jù)類型多樣， 數(shù)據(jù)之間的網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)關(guān)系復雜,數(shù)據(jù)描述語言 數(shù)據(jù)操縱語言 數(shù)據(jù)控制語言 它們是數(shù)據(jù)庫管 理系統(tǒng)為用戶維 護和操作數(shù)據(jù)庫 中的數(shù)據(jù)提供的 工具,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS)的作用： 數(shù)據(jù)庫的定義 數(shù)據(jù)操縱 數(shù)據(jù)控制 數(shù)據(jù)庫建立維護,信息檢索,其含義是將信息按一定方式組織和存貯起來，并根據(jù)用戶的需求查找所需要的信息內(nèi)容。,Marketing Diagram,本章小結(jié),達到以全局指導局部的目的,計算機科學與技術(shù) 一章闡述的主要內(nèi)容,Thank You !,第五章 （完）,