第六章 计算机的研究方向和内容.ppt

第 六 章 计算机学科以及主要研究方向 科学领域的三个层次：基础理论、技术科学和应用技术 一级学科: 计算机科学与技术 0812 二级学科: 计算机系统结构 081201 计算机软件与理论 081202 计算机应用技术 081203 信息安全 081220 软件工程 081221 数字影视技术 081224 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、存储、处理、控制和传输等的理论、原则、方法和技术的学科。 ★ 包括科学与技术两方面：科学侧重于研究现象、揭示规律；技术则侧重于研制计算机,和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。科学是技术的依据，技术是科学的体现。科学与技术相辅相成、互为作用，二者高度融合是计算机科学与技术学科的突出特点。 ★ 计算机科学技术学科还具有较强的工程性，因此，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。 计算机学科概述 包含了计算机科学、计算机工程、软件工程、信息工程等领域，计算机科学技术的迅猛发展，除了源于微电子学等相关学科的发展外，主要源于其应用的广泛性与巨大的需求。它已逐渐渗透到人类社会的各个领域，成为经济发展的倍增器，科学文化与社会的催化剂。应用是计算机科学技术发展的动力、源泉和归宿，而计算机科学技术又不断为应用提供日益先进的方法、设备与环境。 计算机学科与电子科学、工程以及数学有很深地渊源。计算机科学家一向被认为是独立思考、富有创造性和想象力的。 数学是计算机科学与技术学科的重要基础之一，数学及其形式化描述、严密的表达和计算是计算机科学与技术学科所用的重要工具. 建立物理符号系统并对其实施变换是计算机科学与技术学科进行问题描述和求解的重要手段。 计算机科学技术的研究范畴 计算机科学技术的研究范畴包括计算机理论、硬件、软件、网络及应用等，按照研究的内容，也可以划分为基础理论、专业基础和应用3个层面。在这些研究领域中，有些方面已经研究得比较透彻，取得了许多成果；有些方面则还不够成熟和完备，需要进一步去研究、完善和发展。 计算机理论的研究内容 （1）离散数学 由于计算机所处理得对象是离散型的，所以离散数学是计算机科学的理论基础，主要研究数理逻辑、集合论、近世代数和图论等。 （2）算法设计与分析 主要研究算法设计与分析中的数学方法与理论，如组合数学、概率论、数理统计等，用于分析算法的时间复杂性和空间复杂性。 （3）形式语言与自动机 研究程序设计语言以及自然语言的形式化定义、分类、结构等有关理论以及识别各类语言的形式化模型（自动机模型）及其相互关系。 （4）程序设计语言理论 运用数学和计算机科学的理论研究程序设计语言的基本规律，包括形式语言文法理论、形式语义学（如代数语义、公理语义、操纵语义、指称语义等）和计算机语言学等。 （5）程序设计方法学 研究如何从好结构的程序定义出发，通过对构成程序的基本结构的分析，给出能保证高质量程序的各种程序设计规范化方法等。 计算机硬件的研究内容 （1）元器件与存储介质 研究构成计算机硬件的各类电子的、磁性的、机械的、超导的元器件和存储介质。 （2）微电子技术 研究构成计算机硬件的各类集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路芯片的结构和制造技术等。 （3）计算机组成原理 研究通用计算机的硬件组成结构以及运算器、控制器、存储器、输入和输出设备等各部件的构成和工作原理。 （4）微型计算机技术 研究目前使用最为广泛的微型计算机的组成原理、结构、芯片、接口及其应用技术。 （5）计算机体系结构 研究计算机硬件的总体结构、计算机的各种新型体系结构（如并行处理机系统、精简指令系统计算机、共享存储结构计算机、阵列计算机、集群计算机、网络计算机、容错计算机等）以及进一步提高计算机性能的各种新技术。 计算机软件的研究内容 （1）程序设计语言的设计 根据实际需要设计新颖的程序设计语言，即定义程序设计语言的词法规则、语法规则和语义规则。 （2）数据结构与运算 研究数据的逻辑结构和物理结构，以及它们之间的关系，并对这些结构定义相应的运算，设计出实现这些运算的算法，而且确保经过这些运算后所得到的新结构仍然是原来的结构类