第3章学科形态和内在联系2015.ppt

3.4 机器指令与汇编语言 机器指令 CPU能识别的二进制编码指令。 机器语言：指令集合以及编码系统。 在裸机级，计算机语言关于算法的描述采用的是机器指令，它的符号集是{ 0, 1 }。 汇编语言：符号化语言，采用字符和十进制数来代替二进制代码的思想。 裸机级计算机语言中三个形态 语言的符号集为：{0，1}；用机器指令对算法进行描述 抽象 理论 设计 计算机语言： 裸机级的主要内容和成果 ? 图灵机（过程语言的基础）、波斯特系统（字符串处理语言的基础）、λ-演算（函数式语言的基础）等计算模型 冯·诺依曼型计算机等实现技术；数字电子计算机产品 3.5 以虚拟机的观点划分计算机的层次结构 虚拟机：抽象的计算机 由软件实现，并与实际机器一样，都具有一个指令集并可以使用不同的存储区域。 一台机器上配有C语言和Pascal语言的编译程序，对C语言用户来说，这台机器就是以C语言为机器语言的虚拟机，对Pascal用户来说，这台机器就是以Pascal语言为机器语言的虚拟机。 虚拟机的层次之分 固件虚拟机 操作系统虚拟机 汇编语言虚拟机 高级语言虚拟机 应用语言虚拟机等 虚拟机的意义和作用 当机器（实际机器或虚拟机）确定下来后， 所识别的语言也随之确定；反之，当一种 语言形式化后，所需要支撑的机器也可以 确定下来。从计算机系统的层次结构图中 可以清晰地看到这种机器与语言的关系。 虚拟机是计算学科中抽象的重要内容。 有助于我们正确理解各种语言的实质和实现途径。 推动了计算机体系结构以及计算机语言的发展：Java语言，Java虚拟机。 有助于各层次计算机语言自身的完善。 高级语言中有关3个形态的主要内容 抽象 理论 设计 常用的符号; 用高级语言对算法进行的描述； 语言的分类方法； 各种数据类型的抽象实现模型； 词法分析、编译、解释和代码优化的方法； 词法分析器、扫描器、编译器组件和编译器的自动生成方法 形式语言和自动机理论； 形式语义学：操作、指称、公理、代数、并发和分布式程序的形式语义 特定语言：过程式的（FORTURN，ALGOL，Pascal，Ada，C），函数式的（LISP），数据流的，面向对象的（Smalltalk，C++），逻辑的（Prolog），并发的（Concurrent Pascal，Modula 2）等语言； 词法分析器和扫描器的产生器，编译器产生器(VC++)； 语法和语义检查，成型、调试和追踪程序 课堂作业：画出教师任课ER图。 作业：P90 3.2，3.9 * 当机器（实际机器或虚拟机）确定下来后，所识别的语言也随之确定；反之，当一种语言形式化后，所需要支撑的机器也可以确定下来。从计算机系统的层次结构图中可以清晰地看到这种机器与语言的关系。 第3章 学科形态和内在联系 内容提要 一个实例：感性认识、理性认识、设计 计算学科中的三个学科形态 三个学科形态的内在联系 计算机语言的发展 三个学科形态：抽象，理论，设计 认识过程 感性认识(抽象)—理性认识(理论)—实践(设计) 科学技术方法论 抽象、理论和设计 3个过程称为学科形态 抽象、理论和设计是其研究的主要内容 计算机科学与技术方法论 是对计算领域认识和实践过程中一般方法及其性质、特点、内在联系和变化发展进行系统研究的学问。 三个学科形态概括了计算学科的基本内容。 引 言 现实问题: 现给出“学生”和“课程”二个实体，它们的联系为：一个学生可以选修若干门课程，每门课程可以被任意学生所选修。建立一个信息管理系统，以实现对“学生选课”这一信息的管理。 解题步骤: 感性认识(抽象)：概念模型(E-R模型)，数据模型 理性认识（理论）：关系模型的形式化 实践（设计）：关系数据库、编程 1、一个关于“学生选课”的例子 概念模型 用于信息世界的建模，是客观世界到信息世界的抽象。 概念模型中的主要概念有：实体、属性、码、域、联系等。 实体：客观存在并可相互区别的事物。 属性：实体所具有的某一种特性。 码：能惟一标识实体的属性集。 域：属性的取值范围。 联系：指不同实体集之间的联系。 两个实体之间的联系分为：一对一（1:1）、一对 多（1:N）、多对多（N:M）3类。 E-R模型（Entity-Relationship） 1976年，美籍华人陈平山提出的实体-联系方法。 用E-R模型来描述客观世界并建立概念模型的抽象方法，从中抽取实体和实体间的联系。 实体用矩形表示，属性用椭圆形表示，联系用菱形表示，实体间的联系有3种：1:1，1:N，N:M 要实现对客观事物的感性认识，必须将客观世界（如“学生选课”）抽象为信息世界。 联系也可以有属性。 E-R模型是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更一般、更抽象、更现实世界。