計算機(jī)學(xué)科專業(yè)及人才培養(yǎng)課件

1、第7講 計算機(jī)學(xué)科專業(yè)及人才培養(yǎng)1計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論本次專題安排part1 計算機(jī)學(xué)科及專業(yè)part2 人才培養(yǎng)2計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論part1 計算機(jī)學(xué)科專業(yè)計算工具的發(fā)展學(xué)科奠基人學(xué)科領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)置3計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.計算工具的發(fā)展計算工具的發(fā)展 從結(jié)繩記事到算盤，從計算尺到計算器，從機(jī)械計算機(jī)到電子計算機(jī)。4計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.1 從結(jié)繩記事到算盤公元前3000年的古埃及人用結(jié)繩來記錄土地面積和收獲的谷物公元前2000年的美索不達(dá)米亞人用泥板計數(shù)，這塊泥板上的契形文字代表25。公元429年-公元500年古代數(shù)學(xué)家祖沖之就是用算籌計算出圓周率值介于3.1415926和3.1415927之間。5計算機(jī)應(yīng)用

2、導(dǎo)論1.1 從結(jié)繩記事到算盤珠算被稱為我國“第五大發(fā)明”，最早記錄于漢朝人徐岳撰寫的數(shù)術(shù)記遺一書里。約公元130210算圣劉洪及其發(fā)明的珠算盤。6計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.2 從計算尺到計算器John Napier(1550-1617)約翰納皮爾納皮爾算籌(Napiers bones)1612年發(fā)明7計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.3.1 契卡德計算機(jī)威廉契克卡德德國圖賓根大學(xué)教授，于1623年制造了第一臺計算機(jī)。1960年，契克卡德家鄉(xiāng)人根據(jù)示意圖重新制作的契克卡德計算機(jī)：能做6位數(shù)加減法，設(shè)置了某種“溢出”響鈴裝置；機(jī)器上部附加一套圓柱型“納皮爾算籌”，因此也能進(jìn)行乘除運(yùn)算。Wilhelm Schickard(

3、1592-1635)1.3 從機(jī)械式計算機(jī)到電子計算機(jī)10計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.3.2 帕斯卡加法機(jī)Blaise Pascal(16231662)保存在巴黎國立工藝博物館的帕斯卡加法機(jī)，1642年發(fā)明：由系列齒輪組成的裝置，外殼用黃銅材料制作，長20英寸、寬4英寸、高3英寸，面板上有一列顯示數(shù)字的小窗口，旋緊發(fā)條后才能轉(zhuǎn)動，用專用的鐵筆來撥動轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。布萊斯帕斯卡 法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、思想家1.3 從機(jī)械式計算機(jī)到電子計算機(jī)11計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.3.3 萊布尼茲乘法機(jī)Gottfried Leibniz(16461716) 1674年，萊布尼茨發(fā)明乘法機(jī)。這是第一臺可以運(yùn)行完整四則運(yùn)算的計算

4、機(jī)，長100厘米、寬30厘米、高25厘米，主要由不動的計數(shù)器和可動的定位機(jī)構(gòu)兩部分組成，整個機(jī)器由一套齒輪系統(tǒng)傳動?！竟?700年左右，萊布尼茨從一位友人送給他的中國“易圖”（八卦）里受到啟發(fā)，悟出了二進(jìn)制數(shù)之真諦，率先提出了二進(jìn)制的運(yùn)算法則。】戈特費里德萊布尼茲 德國數(shù)學(xué)家、微積分獨立發(fā)明人1.3 從機(jī)械式計算機(jī)到電子計算機(jī)12計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.3.5 手搖計算機(jī)鮑德溫發(fā)明的手搖計算機(jī)，1873年弗蘭克鮑德溫(Frank Baldwin)1.3 從機(jī)械式計算機(jī)到電子計算機(jī)16計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.3.6 穿孔制表機(jī)Herman Hollerith (1860-1929)美國著名統(tǒng)計專家赫爾曼霍

5、列瑞斯霍列瑞斯發(fā)明的自動制表機(jī)1.3 從機(jī)械式計算機(jī)到電子計算機(jī)17計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.3.7 電子文明的曙光電子二極管、三極管John Fleming (1848-1945)1904年，英國青年工程師約翰弗萊明發(fā)明真空二極管Lee De Forest (1873-1961)1906年美國人李德福雷斯特發(fā)明能起放大作用的真空三極管。1.3 從機(jī)械式計算機(jī)到電子計算機(jī)18計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論ENIAC兩位設(shè)計者莫契利和?？颂谽NIAC博物館中的部分器件1.4 第一臺電子計算機(jī)19計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.5 那些被遺忘的計算機(jī)1.5.2 英國巨人計算機(jī)23計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.5 那些被遺忘的計算機(jī)1.5.2 英國

6、巨人計算機(jī)24計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.5 那些被遺忘的計算機(jī)1.5.2 英國巨人計算機(jī)25計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論Howard Aiken (1900-1973)MARK系列計算機(jī)發(fā)明人霍華德艾肯哈佛大學(xué)的MARK-I-19441.5 那些被遺忘的計算機(jī)1.5.3 MARK系列計算機(jī)26計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論計算機(jī)軟件之母Grace Hopper (1906-1992)(a)一本介紹霍波博士的書(b)海軍軍官霍波攝于1984年保存在霍波筆記本中的第一個“bug”1.5 那些被遺忘的計算機(jī)1.5.3 MARK系列計算機(jī)27計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論被“遺忘”的電子計算機(jī)之父約翰阿塔納索夫（John Atanasoff，1903-1

7、995）存放在衣阿華州立大學(xué)的ABC計算機(jī)(Atanasoff-Berry Computer)28計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.學(xué)科奠基人計算機(jī)學(xué)科源于數(shù)學(xué)、物理 兩大學(xué)科的交叉學(xué)科物理學(xué)科又派生出電子學(xué)科、通信學(xué)科ICT 信息通信技術(shù)29計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論邏輯代數(shù)創(chuàng)始人，英國數(shù)學(xué)家喬治布爾(George Boole，1815-1864)2.130計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論信息論創(chuàng)始人，美國科學(xué)家克勞德香農(nóng)(Claude Shannon，1916-2001)2.231計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.3 圖靈、圖靈機(jī)及圖靈測試2. 圖靈測試 1950年10月，圖靈發(fā)表一篇題為“計算機(jī)器與智能”(Computing machinery a

8、nd intelligence)的論文，成為劃時代之作。 在這篇論文里，圖靈第一次提出“機(jī)器思維”的概念。他還對智能問題從行為主義的角度給出了定義，由此提出一假想：一個人在不接觸對方的情況下，通過一種特殊的方式，和對方進(jìn)行一系列的問答，如果在相當(dāng)長時間內(nèi)，他無法根據(jù)這些問題判斷對方是人還是計算機(jī)，那么，就可以認(rèn)為這個計算機(jī)具有同人相當(dāng)?shù)闹橇?，即這臺計算機(jī)是能思維的。這就是著名的“圖靈測試”（Turing Testing）。34計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.3 圖靈、圖靈機(jī)及圖靈測試3. 圖靈獎 為紀(jì)念圖靈對計算機(jī)領(lǐng)域做出的巨大貢獻(xiàn)，國際計算機(jī)協(xié)會(Association for Computing Mac

9、hinery，ACM)于1966年開始設(shè)立圖靈獎(Turing Award)，這是計算機(jī)界最負(fù)盛名的獎項，有“計算機(jī)界諾貝爾獎”之稱。 首位華人獲獎?wù)?000年圖靈獎得主，姚期智 首位女性獲獎?wù)?006年圖靈獎得主，法蘭西斯艾倫姚期智法蘭西斯艾倫(Frances Allen)35計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.4 維納及計算機(jī)設(shè)計五原則 不是模擬式，而是數(shù)字式； 由電子元件構(gòu)成，盡量減少機(jī)械部件； 采用二進(jìn)制，而不是十進(jìn)制； 內(nèi)部存放計算表； 在計算機(jī)內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)?？刂普搫?chuàng)始人諾伯特維納（Norbert Wiener，1894-1964）36計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.4 維納及計算機(jī)設(shè)計五原則 【維納1943年在所

10、發(fā)表的論文“行為、目的和目的論”（Behavior, purpose, and teleology. Phil. Sci. 10(1943).）中，首次提出了“控制論”這個概念。 1948年維納在麻省理工學(xué)院出版社（MIT Press）出版了里程碑式的著作控制論動物和機(jī)器中的通信與控制問題（Cybernetics: Or the Control and Communication in the Animal and the Machine. Cambridge），為控制論奠定了理論基礎(chǔ)，標(biāo)志著它的正式誕生。】37計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.5 馮諾伊曼及馮諾伊曼結(jié)構(gòu) 1945年6月30日，馮諾依曼發(fā)表“

11、101頁報告”First Draft of a Report on the EDVAC； 1946年7、8月間，馮諾依曼又提出了一個更加完善的設(shè)計報告“電子計算機(jī)邏輯設(shè)計初探”（Preliminary discussion of the the logical design of an electronic computing instrument）。現(xiàn)代電子計算機(jī)之父馮諾伊曼38計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.5 馮諾伊曼及馮諾伊曼結(jié)構(gòu) 這兩篇報告的綜合設(shè)計思想，便是著名的“馮諾依曼結(jié)構(gòu)（von Neumann Architecture）”。明確指出： 采用二進(jìn)制，不但數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制，指令也采用二進(jìn)制；

12、計算機(jī)由5部分構(gòu)成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入和輸出裝置； 程序由指令組成并和數(shù)據(jù)一起存放在存儲器中，機(jī)器按程序指定的邏輯順序，把指令從存儲器中讀出來并逐條執(zhí)行，從而自動完成程序描述的處理工作。(即，“存儲程序”思想)39計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.5 馮諾伊曼及馮諾伊曼結(jié)構(gòu)注意：ENIAC并不是基于“存儲程序”工作的計算機(jī)！第一臺“存儲程序”電子計算機(jī)EDSAC，英國劍橋大學(xué)教授威爾克斯主持。下面機(jī)器是較早實現(xiàn)“馮諾依曼結(jié)構(gòu)”、按照“存儲程序程序控制”工作的計算機(jī)： IAS馮諾依曼主持 EDVAC馮諾依曼主持 EDSAC莫里斯威爾克斯主持馮諾伊曼及IAS機(jī)EDVAC40計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論3.學(xué)科領(lǐng)域計算

13、機(jī)學(xué)科涉及硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等多個領(lǐng)域國務(wù)院學(xué)位委員會 教育部 2011學(xué)科目錄13學(xué)科門類 哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、軍事學(xué)、管理學(xué)、藝術(shù)學(xué)41計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論3.學(xué)科領(lǐng)域08工學(xué)0809 電子科學(xué)與技術(shù)（可授工學(xué)、理學(xué)學(xué)位）0810 信息與通信工程0811 控制科學(xué)與工程0812 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（可授工學(xué)、理學(xué)學(xué)位）0835 軟件工程42計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論3.學(xué)科領(lǐng)域一級學(xué)科 0812 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 0835 軟件工程二級學(xué)科 081201 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)081202 計算機(jī)軟件與理論081203 計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)43計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論3.學(xué)科領(lǐng)域研究內(nèi)容計

14、算機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu) CPU、存儲、指令、外設(shè)計算機(jī)軟件開發(fā)理論及技術(shù) 軟件工程、程序語言、工具計算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)、多媒體、數(shù)據(jù)庫、安全44計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論4.專業(yè)設(shè)置教育部 2012本科專業(yè)目錄0809 計算機(jī)類080901 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（注：可授工學(xué)或理學(xué)學(xué)士學(xué)位）080902 軟件工程080903 網(wǎng)絡(luò)工程45計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論4.專業(yè)設(shè)置教育部 2012本科專業(yè)目錄0809 計算機(jī)類080904K 信息安全（注：可授工學(xué)或理學(xué)或管理學(xué)學(xué)士學(xué)位）080905 物聯(lián)網(wǎng)工程080906 數(shù)字媒體技術(shù)46計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論part2 人才培養(yǎng)人才培養(yǎng)定位人才培養(yǎng)方案崗位及職業(yè)規(guī)劃47計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.

15、人才培養(yǎng)定位專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)本專業(yè)面向計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程及網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、管理等環(huán)節(jié)，將計算機(jī)科學(xué)理論與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工程技術(shù)相結(jié)合，培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，具有扎實的基礎(chǔ)理論，較強(qiáng)的實踐能力，系統(tǒng)掌握計算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工程和網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)相關(guān)的理論、方法與技術(shù)，具有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計施工、管理維護(hù)能力，以及網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)能力，具有一定創(chuàng)新意識的復(fù)合型工程應(yīng)用人才。畢業(yè)后可在企事業(yè)單位、政府機(jī)構(gòu)及相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)從事計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)及研究應(yīng)用工作。48計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論1.人才培養(yǎng)定位具有一定創(chuàng)新意識的復(fù)合型工程應(yīng)用人才?？?技術(shù)員 操作及應(yīng)用能力，不強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)本科 工程師 工程應(yīng)用能力，具有一定理論基礎(chǔ)碩士 高級工程師 復(fù)雜工程應(yīng)用，具有深厚理論基礎(chǔ)博士 研究者 理論研究及高精尖技術(shù)創(chuàng)新49計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.人才培養(yǎng)方案具有一定創(chuàng)新意識的復(fù)合型工程應(yīng)用人才專科 技術(shù)員 操作及應(yīng)用能力，不強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)本科 工程師 工程應(yīng)用能力，具有一定理論基礎(chǔ)碩士 高級工程師 復(fù)雜工程應(yīng)用，具有深厚理論基礎(chǔ)博士 研究者 理論研究及高精尖技術(shù)創(chuàng)新50計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論2.人才培養(yǎng)方案網(wǎng)絡(luò)工程課程體系及畢業(yè)要求2014專業(yè)培養(yǎng)方案51計算機(jī)應(yīng)用導(dǎo)論3.崗位及職業(yè)規(guī)劃開發(fā)類 Java、安卓、iOS、C+、Web（前端、后端）運(yùn)維類 網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)庫管理、安全管理