计算机科学课件第0章学案.ppt

计算机科学概论 理解计算机科学的发展及其含义 了解计算机科学涵盖的内容 了解计算机的发展及现代计算机的分类 理解计算机与社会问题的联系 熟悉计算机的发展历史 掌握计算机科学的基本概念 计算机科学 (Computer Science) 国际计算机组织 (ACM) 定义： 计算机科学（计算学科）是对描述和变换信息的算法过程的系统研究，包括它的理论、分析、设计、有效性、实现和应用。 计算机科学研究的主要内容： 计算机信息的转换与表示技术 计算机系统的理论与实现技术 计算机软件的开发与维护技术 计算机科学涉及的主要领域： 数值和符号计算 体系结构 操作系统 数据结构和算法 程序设计 软件工程 数据库和信息检索 人工智能和计算理论 艾伦?图灵通用机模型的设想 “它可以表达成一台单一的特殊 机器，这种形式的机器可以被塑造成 去做到所有工作。事实上，它可以被 塑造成如同任何其他机器的模型般工 作。这种特殊机器或许可以被称呼为 通用机器。” ──1947年的艾伦?图灵 冯?诺依曼计算机模型 程序、数据、存储理论 计算机系统的组成： 存储器（Memory ）（存储） 算术/逻辑单元（Computer Unit) (计算） 控制单元（Control Unit）（控制） 输入/输出单元（Input/Output Unit)（传输） 哥尼斯堡七桥问题 梵天塔问题 哲学家共餐问题 1946年之前 古典计算机器时代 1946～至今 现代计算机时代 1985年以后 计算机发展的新方向——个人计算机与智能计算机 2 计算机的发展历史－－第一阶段 第1阶段－古典计算机器时代 计算设备还不是科学，而是工具。 出现一些具备计算和存储信息能力的设备。 辅助计算的基本手段出现，主要针对的是数字。 主要特点：计算设备作为人脑计算的辅助工具，不具备自动计算能力。 2 计算机的发展历史－－第一阶段 算盘时代 这一阶段出现了表示语言和数字的文字及其书写工具，最主要的计算工具是算盘。 机械时代 这一时期计算装置的特点是借助于各种机械装置齿轮杠杆等自动传送（十进位），而机械装置的动力则来自计算人员的手。 机电时代 使用电力作为计算机器动力，但计算机构本身还是机械式的。 第2阶段 1946-至今 现代计算机时代 第一代计算机 1946年~1957年 第二代计算机 1958年~1964年 第三代计算机 1965年~1975年 第四代计算机 1972年至今 第一代计算机 1946年~1957年： 1944年到1945年间，冯?诺依曼主持设计了 EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)方案，它明确了计算机由五个部分组 成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输 入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互 关系。 1946年，冯?诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯等人 在EDVAC方案的基础上，提出了《电子计算机 逻辑设计初探》的设计报告，标志着电子计算机 时代的真正开始。 第一代计算机 1946年-1957年： 1946年世界上第一台电子计算机 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，读作“埃尼阿克”）在美国宾夕法尼亚大学研制成功。 第一代电子计算机主要特点： 利用真空管制造电子元件 利用穿孔卡作为主要的存储介质 体积庞大，重量惊人，耗电量大 第二代计算机 1958年~1964年： 使用用晶体管的计算机被称作第二代计算机。和真空管计算机相比，晶体管计算机无论是耗电量还是产生的热能都大大降低，而可靠性和计算能力则大为提高。 主存储器均采用磁心存储器，磁鼓和磁盘开始用作主要的辅助存储器。 1953年 ~1963年期间，IBM 相继推出IBM 701、IBM 650、等经典机型，成为市场领导者。并于1964年研制成功IBM 360，开启了第三代计算机的设计时代。 第三代计算机 1965年~1975年： 使用集成电路代替晶体管，使用硅半导体制造存储器。 广泛使用微程序技术，简化处理机设计。 系列化通用化和标准