《计算机科学与技术》PPT课件.ppt

第五章 计算机科学与技术,电子信息技术导论,编制 沈俐娜 汪文,计算机科学与技术,一,二,三,四,五,提纲,一、概述,什么是信息技术？ 简单说，信息技术是关于语言、文字和图像的技术 1）信息感知、获取 2）信息存贮、传输 3）信息的处理 4）信息的利用,一、概述,？,功能,1、计算 2、模拟、思维、自适应反馈处理等,对各种数字化信息进行高速运算和处理,数值计算、数据处理 、自动控制 、辅助工程 、 辅助教学、人工智能 、计算机通信 、娱乐活动,用 途,通用机 专用机,巨型机：国防、科学计算 大/中：科学计算、数据处理 网络服务器 小型：工业控制、数据采集 微型：商业、服务业、办公 自动化、信息处理 单片机：控制 结构复杂性、性能、价格、依次递减,软件：程序和有关文档的总称,巨型机,微机,处理速度快 计算精度高 记忆能力强 可靠的逻辑判断能力 可靠性高，通用性强 ,（一） 计算机,一、概述,？,本机初步认识,（一） 计算机,二、发展历史,计算机的发展历史,世界上第一台电子计算机, 诞生于1946年2月14日,ENIAC,1943年，战火纷飞的二次大战 计算火炮和高射炮射击时的弹道 23岁 埃克特 庞然大物,2计算机科学的发展历史,（二）发展历史,世界上第一台电子计算机, 诞生于1946年2月14日,ENIAC,数学家：冯诺依曼,引入存储器, 冯诺依曼机,科学家：阿兰图灵,现代计算机,基本结构,理论模型,人工智能,（二）发展历史,第一代计算机（19511958）：,第二代计算机（19591964）：,第三代计算机（19651970）：,第四代计算机（1971现在）：,机器或汇编语言,操作系统和高级语言,网络,软件工程,目前，正在研究超导计算机、光学计算机、生物、量子计算机等,2计算机科学的发展历史,“计算机科学”这个术语,1963年Forsythe教授引入,创始人阿兰图灵,是计算机、计算机技术的升华 植根于电子工程、数学、语言学，是科学、工程和艺术的结晶,世界上第一个计算机科学系是由普渡大学在1962年设立,世界上第一个计算机学院于1980年由美国的东北大学设立,最高荣誉是图灵奖，被誉计算机科学的诺贝尔奖。,（三）研究领域,计算机系统结构 计算机软件与理论 计算机应用技术,什么是计算机学科？,Wikipedia(维基百科) 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. 计算机科学（或计算科学）是研究信息和计算的理论基础，以及它们在计算机系统上实现和应用的实践技术 1 http:/en.wikipedia.org/wiki/Computer_science,主要是采用计算机科学的方法与手段来研究信息科学与技术，具体一点，就是用计算机系统研究 信息感知、获取、存贮、传输、处理和利用,我国计算机专业人才的培养体系,四个专业方向,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、储存、处理、控制等的理论、原则、方法和技术的学科。 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。,小结,二、计算机中数据的表示,运算,1000101000111000111001110010001010010101000111001110010001,功能,第二章,算术运算,真值,八进制,十进制,(71)10,(01000111)2,(01110001)BCD,机器码,小数点、正负号,算术运算的表示,三种类型,码制：表示带有正、负号数的方法,y1101,真值：x 1101,表示带有小数点的方法,例：N11.01010.1101012100.001101012100,二、计算机的硬件系统,通过,1、冯诺依曼体系结构,冯诺依曼理论,现代计算机,冯诺依曼“计算机之父”,2、计算机的硬件组成框图,1、冯诺依曼体系结构,3、微型计算机的硬件结构,主板,3、微型计算机的硬件结构,CPU的基本功能：程序控制 操作控制 时间控制 数据处理,（二）性能指标,运算器能同时处理的二进制数据的位数。决定计算机的精度,内存中能存储信息的总字节数。 8个二进制位称为一个字节。,存储器连续两次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间。 单位是纳秒。,综合性指标。单位为MIPS（百万条指令/秒）,CPU在单位时间内输出的脉冲数。很大程度上决定了计算机的运行速度。单位是MHz。,（三）工作原理,数据信息,控制信息,就是存储程序和程序控制的原理,三、计算机的软件系统,!#%*&%tR:”*&%!”:&%$#&: !#%*&%tR:”&%!”:&,（一）计算机软件的基本知识,如何用计算机？,使用计算机来解决一个具体问题： 1）从具体问题抽象出一个适当的 数学模型 2）设计一个解该数学模型的算法 3) 编写程序进行测试、调试，得到 最终的解答,几个实际例子。,人事信息检索问题 计算机与人对弈问题 多叉路口交通灯的管理问题,1数学模型,离散数学 高等数学 线性代数 数理逻辑 数学模型 概率统计,2算法,数据算法指完成一个任务所需要的具体步骤和方法。,算法+数据结构=程序,讨 论,比较 逻辑判断,重复,程序就是用计算机语言描述的算法。,N-S流程图,传统流程图,数据结构,数据结构是指数据之间的相互关系，即数据的组织形式。,研究,数 据,几种典型的数据结构,(c)栈的示意图,（d）队列的示意图,（e）图的示意图,（f）树的示意图,数据结构与算法的关系,3程序设计,机器语言、汇编语言、高级语言,程序设计语言即计算机语言， 用来产生由计算机处理和执行的指令。,机器语言：用“0”、“1”代码组成，计算机能直接识别的低级语言。,汇编语言：用能帮助记忆的 英文缩写符号表示， 计算机不能直接识别。,高级语言：类似于 人类语言，其 源程序也不 能直接被 识别。,3程序设计,机器语言、汇编语言、高级语言,结构化程序设计即模块化设计，将待开发的 软件系统分为若干相互独立的模块， 这样使完成每一个模块的工作变 的单纯而明确，为设计一些较 大的软件打下了良好的基础。,顺序结构、选择结构、循环结构,3程序设计,机器语言、汇编语言、高级语言,顺序结构、选择结构、循环结构,一般有12个步骤,程序设计就是用计算机语言编写程序的过程。,一般有以下几个步骤： (1)问题定义 (2)划分模块 (3)确定数据结构 (4)确定算法 (5)画出框图或流程图 (6)完成设计计划文档 (7)编写代码 (8)语法检查 (9)运行调试 (10)反复修改调试 (11)系统测试 (12)完成其它文档,3程序设计,机器语言、汇编语言、高级语言,顺序结构、选择结构、循环结构,一般有12个步骤,程序设计风格是指一个人编制程序时所表现出 来的特点，习惯，逻辑思路等。,源程序文档化：标识符应按意 取名；程序应加注释。 数据说明：顺序应规范， 使数据的属性更 易于查找。 语句构造的原则 是：简单直接。 输入和输出 效率,（二）操作系统,裸机,操作系统,BIOS,应用程序,用户,硬件的组合 不能独立工作,basic input/output system 是一个基本软件系统,提供最基本的计算机操作功能，如接收键盘字符的输入等,操作系统是基于BIOS之上，用于运行应用软件的一套软件。,负责管理计算机的各种资源，提供操作计算机所需的工作界面。,分类,特 点,功能,（三）数据库系统,1000101000111000111001110010001010010101000111001110010001,一）数据库系统的基本概念,数据库系统是指具有管理数据库功能的计算机系统。,数据库系统,将数据组织成文件， 脱离程序而独立存在。 无法支持大规模的 数据管理任务,安全、有效,数据库系统的基本组成结构,系统核心,是对数据进行管理的 大型系统软件， 用户在数据库系统中的 一些操作都是由它来实现,二）数据库技术的发展及特点,扁平状,二维状,多元状,将数据库技术与其他技术相结合， 例如将数据库技术与面向对象 技术相结合的面向对象 数据库系统，等等。,二维表由行和列组成，概念清晰，结构非常单一，能够表达丰富的语义 描述现实世界的客观事物以及事物间的各种联系，用户比较容易理解， 关系模型具有较好的数据独立性和安全保密性。,数据仓库系统 是一个环境， 而不是一件产品。 提供当前、历史数 据，这在传统型数 据库中很难或根本 无法得到。 工程数据库系统 静态和动态数据并 存；数据类型多样， 数据之间的网状结 构关系复杂,数据描述语言 数据操纵语言 数据控制语言 它们是数据库管 理系统为用户维 护和操作数据库 中的数据提供的 工具,数据库管理系统 (DBMS)的作用： 数据库的定义 数据操纵 数据控制 数据库建立维护,信息检索,其含义是将信息按一定方式组织和存贮起来，并根据用户的需求查找所需要的信息内容。,Marketing Diagram,本章小结,达到以全局指导局部的目的,计算机科学与技术 一章阐述的主要内容,Thank You !,第五章 （完）,