计算机导论第1章.ppt

1.3 计算机科学技术的研究范畴 计算机科学是以计算机为研究对象的一门科学，研究领域十分广泛，发展极其迅速 。 计算机科学的研究领域包括：计算机理论、硬件、软件、网络和应用等。 1. 计算机理论的研究内容 离散数学 算法分析理论 形式语言与自动机理论 程序设计语言理论 程序设计方法学 2. 计算机硬件的研究内容 元器件与存储介质 微电子技术 计算机组成原理 微型计算机技术 计算机体系结构 3. 计算机软件的研究内容 程序设计语言的设计 数据结构与算法 程序设计语言的翻译系统 操作系统 数据库系统 算法设计与分析 软件工程学 可视化技术 4. 计算机网络的研究内容 网络结构 数据通信与网络协议 网络服务 网络安全 5. 计算机应用的研究内容 软件开发工具 已有应用系统的完善 开拓新的应用领域 人-机工程等 法国数学家、物理学家、哲学家、散文家。 * * 运算速度快； 运算精度高； 具有记忆能力； 具有逻辑判断能力； 存储程序，自动完成各种操作。 　　 计算机的工作特点： 4 计算机的巨大作用 （1）开拓了人类认识自然、改造自然的新资源 （2）增添了人类发展科学技术的新手段 （3）提供了人类创造文化的新工具 （4）引起了人类的工作与生活方式的变化 科学计算； 数据处理； 实时控制； 人工智能； 计算机辅助工程：CAD、CAM、CIMS、CAI等； 娱乐与游戏。 计算机的应用领域 布莱士·帕斯卡(Blaise Pascal )1623-1662年设计了加法器 中国的算盘 5 计算机的发展 电驱动计算机 COLOSSUS： 二次大战时英国人为破译德国的密码而设计，英国数学家Turing协助设计，1934年开始使用。由于属于军事秘密，三十年后才公开。 对计算机的诞生和发展做出重大贡献的两个人： 阿伦·图灵（Alan Turing） 冯·诺依曼（John Von Neumman ） 阿伦.图灵 英国数学家、哲学家、密码破译家 30年代初，发表了一篇著名的论文《论数字计算在决断难题中的应用》，他提出了一种十分简单但运算能力极强的理想计算装置，用它来计算所有能想象得到的可计算函数。图灵的思想奠定了现代计算机科学的理论基础。 图灵机——有限状态自动机 .uk/turing/ /S-Z/details~z/Turning.htm MARK1： 1944年，美国哈佛大学的霍华德·艾肯教授（Howard Hathaway Aiken；1900～1973）完成，研制成功世界第一台通用自动计算机——自动程控计算机，大部分学者认为它是第一台电脑。 第一台电子计算机诞生 ENIAC ：电子数字积分机与计算机 （Electronic Numerical Integrator And Computer） 时 间：1946年2月 地 点：美国宾夕法尼亚大学 用 途：军事计算 运算速度：5000次/秒 体积价格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元 1943年由 John Brainered领导ENIAC开始研究。图为 John Mauchly 及J. Presper Eckert负责这计划的执行者 1945年Von Neuuman、H.H.Goldstin、A.W.Burks 发表了一篇论文《电子计算机装置逻辑结构初探》 提出了两个主要论点: 使用二进制 存储程序和程序控制 奠定了当代计算机硬件 由控制器、运算器、存 储器、输入设备、输出 设备等组成的结构体系。 冯·诺依曼教授（John Von Neumman）和他设计的“存储程序式”计算机EDVAC（埃德瓦克） 冯·诺伊曼结构 此后，计算机速度提高、功能增加、体积缩小、成本降低、应用扩大，其发展之快，不断改写预测。 早期，8～10年其运算速度就提高十倍，而成本和体积却是原来的1/10。 1980s开始，几乎每三年计算机的性能就提高近四倍，成本却下降一半。 推动力：微电子技术的进展和计算机应用需求 为计算机划代：按主机所使用的元器件 以计算机使用的基本电子元件作为划分依据，计算机的发展经历了四个阶段。 基本电子元件的演变： 电子管 晶体管 中小规模集成电路芯片 大规模超大规模集成电路芯片 按主要元器件分代 第一代（约1946-1957） 电子管计算机 几十次/秒—几万次/秒， 水银延迟线内存，千字 外设：磁鼓、纸带、卡片、磁带 机器语言编程 第二代（约1957-1964） 晶体管计算机 几十万次/秒， 汇编语言或高级语言编程 1948年Bell发明晶体管，磁芯十万字，磁盘 图为美