計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論市公開課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽優(yōu)質(zhì)課金獎(jiǎng)名師賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院第一講概述計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論1/61主講教師：

馬波講課對(duì)象：級(jí)計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué)生總課時(shí)數(shù)：100000課時(shí)理論教學(xué)課時(shí)數(shù)：11000課時(shí)上機(jī)課時(shí)數(shù)：1000課時(shí)322482/612《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》教材教材

《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》

機(jī)械工業(yè)出版社劉藝等譯3/613課程目標(biāo)展示計(jì)算機(jī)科學(xué)全景激發(fā)學(xué)習(xí)興趣為后續(xù)課程學(xué)習(xí)做好必要知識(shí)準(zhǔn)備4/614學(xué)習(xí)要求了解計(jì)算機(jī)科學(xué)內(nèi)涵與應(yīng)用領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)與組成原理、軟件工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全、多媒體技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域基本知識(shí)；初步掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)基本概念和術(shù)語(yǔ)、操作系統(tǒng)功效、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念和相關(guān)技術(shù)、計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用技能等。5/615課程安排講授內(nèi)容第1講：概論（第1章）

第2講：數(shù)據(jù)和數(shù)表示（第2、3、4章）第3講：計(jì)算機(jī)硬件（第5章）第4講：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（第7章）第5講：算法（第8章）第6講：計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第9章）第7講：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全（第6、16章）第8講：軟件工程（第10章）第9講：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（第11，12章）第10講：數(shù)據(jù)庫(kù)（第14章）第11講：人工智能與計(jì)算理論（第17，18章）6/616周次安排周課時(shí)2熟悉網(wǎng)絡(luò)教室使用機(jī)房2課時(shí)練習(xí)經(jīng)過Internet網(wǎng)檢索文件資料機(jī)房2課時(shí)練習(xí)Word/Excel/PowerPoint使用機(jī)房2課時(shí)撰寫專題匯報(bào)機(jī)房2課時(shí)上機(jī)練習(xí)（8課時(shí)），時(shí)間待通知7/617作業(yè)

按時(shí)完成并提交教師布置作業(yè)作業(yè)公布、提交和答疑均在“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺(tái)”進(jìn)行計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論教學(xué)網(wǎng)站：

/moodle/

“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺(tái)”使用方法也請(qǐng)登錄：

/moodle/8/618學(xué)習(xí)提議內(nèi)容多，用系統(tǒng)思想學(xué)習(xí)，掌握基本概念、基本原理、基本操作；聽講與自學(xué)相結(jié)合，能夠快速瀏覽幾本書，有針對(duì)性上網(wǎng)查閱或圖書查閱；多上機(jī)，多實(shí)踐，提升動(dòng)手能力9/619考評(píng)方法課程成績(jī)百分制：

1．計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)筆試成績(jī)（50%）

2．專題討論匯報(bào)（40%）

3.平時(shí)作業(yè)（10%）10/6110專題討論要求

1.專題討論題目分為兩大類：①計(jì)算機(jī)發(fā)展史方面②計(jì)算機(jī)軟、硬件組成方面2.每位學(xué)生在兩大類題目中各選擇一個(gè)小題目作為自己討論專題。3.相關(guān)資料經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)或其它媒體搜集，要確保資料正確和可靠。11/6111專題討論要求

4.寫專題匯報(bào)，匯報(bào)不少于字。WORD文檔，要求有一定格式（如標(biāo)題、正文、字體、行距等等）。5.做出專題匯報(bào)演講文稿，不少于10張幻燈片。PPT文檔，要求圖文并茂，并有一定動(dòng)畫和鏈接。6.對(duì)專題匯報(bào)中數(shù)據(jù)（假如有話）進(jìn)行處理，做出簡(jiǎn)單圖表，XLS文檔。7.專題匯報(bào)中必須要有個(gè)人分析和看法。12/6112本講內(nèi)容1.1．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)1.2．計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史1.3．計(jì)算機(jī)分類1.4．計(jì)算機(jī)應(yīng)用

13/6113什么是計(jì)算機(jī)科學(xué)Computerscienceisthestudyofthetheory,design,implementation,andperformanceofcomputersoftwareandcomputersystems,includingthestudyofcomputabilityandcomputationitself.UM-CS14/6114什么是計(jì)算機(jī)輸出計(jì)算機(jī)是數(shù)據(jù)處理器，它依據(jù)事先存放在存放器中一組指令要求，接收輸入數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、存放數(shù)據(jù)而且輸出數(shù)據(jù)。輸入8,12,22,33,8,12,22程序（存放在存放器中）15/6115馮.諾依曼模型（JohnVonNeumann1903－1957）當(dāng)代計(jì)算機(jī)都是基于馮.諾依曼模型4個(gè)子系統(tǒng)程序存放指令次序執(zhí)行計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)軟件16/6116計(jì)算機(jī)概述——計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息由原始事實(shí)和圖像等各種信息組成經(jīng)過指令完成計(jì)算和數(shù)據(jù)管理

由物理元器件組成網(wǎng)絡(luò)，多臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)接在一起，實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享硬件應(yīng)用操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)資源在不一樣領(lǐng)域充分利用計(jì)算機(jī)能力通信程序17/6117計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)——計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史機(jī)械計(jì)算器時(shí)期(1930以前)電子計(jì)算機(jī)時(shí)期(1930~1950)當(dāng)代計(jì)算機(jī)時(shí)期(1950~now)帕斯卡與機(jī)械計(jì)算機(jī)Pascaline，1642萊布尼茲與改進(jìn)Pascaline，1672巴貝奇與差分引擎，1823霍列瑞斯與卡片穿孔制表機(jī)，1890圖靈與圖靈機(jī)、巨人計(jì)算機(jī)Colossus，1943馮?諾依曼與IAS,1952莫奇利和?？颂嘏cENIAC,1946EDVAC,1950與UNIVAC,195118/6118帕斯卡與機(jī)械計(jì)算機(jī)Pascaline，1642早期最主要計(jì)算工具是算盤

(abacus)

計(jì)算工具最主要發(fā)展是帕斯卡機(jī)械計(jì)算機(jī)，也稱“Pascaline”，1642由法國(guó)數(shù)學(xué)家BlaisePascal創(chuàng)造。可對(duì)所以數(shù)字做加減法運(yùn)算。19/6119萊布尼茲與改進(jìn)Pascaline，1672德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲1672年對(duì)“Pascaline”進(jìn)行了改進(jìn)，可進(jìn)行四則運(yùn)算和開方。稱之為萊布尼茲輪。20/6120巴貝奇與差分引擎，1823

1823年,設(shè)計(jì)了一臺(tái)自動(dòng)機(jī)械計(jì)算器，也稱差分引擎“

(DifferenceEngine)”。1833,又開始設(shè)計(jì)可編程自動(dòng)機(jī)械數(shù)字計(jì)算機(jī)，也稱分析引擎“

(AnalyticalEngine)”。21/6121霍列瑞斯與卡片穿孔制表機(jī)，1890計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展主要一步是1890年制表機(jī)創(chuàng)造。由霍列瑞斯創(chuàng)造，首次用于全美人口普查。

1896年，霍列瑞斯組織了InternationalBusinessMachines(IBM)。

該組織以后在計(jì)算機(jī)發(fā)展中發(fā)揮了主要作用。22/6122圖靈與圖靈機(jī)、巨人計(jì)算機(jī)Colossus，1943圖靈在1936年發(fā)表論文中，提出了一個(gè)計(jì)算機(jī)抽象模型，利用這種計(jì)算機(jī)可用一些簡(jiǎn)單機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)推理。這種計(jì)算機(jī)也稱“圖靈機(jī)”。1943年，圖靈設(shè)計(jì)了“Colossus”(巨人計(jì)算機(jī))，主要用于第二次世界大戰(zhàn)破譯德國(guó)密碼。23/6123莫奇利、?？颂嘏cENIAC,1946第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator(ENIAC),誕生于1946年，由莫奇利與?？颂卦O(shè)計(jì)。24/6124編程:經(jīng)過插孔和開關(guān)實(shí)現(xiàn)

速度:5,000次/秒

輸入/輸出:卡片,指示燈,開關(guān),插孔

空間:1,000平方英尺25/6125EDVAC,1950與UNIVAC,1951EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)

是第一臺(tái)存放程序計(jì)算機(jī)，基于馮?諾依曼思想，誕生于1950年。UNIVAC(UniversalAutomaticComputer),

第一臺(tái)商業(yè)計(jì)算機(jī)，1951年由莫奇利與埃克特設(shè)計(jì)制造。26/6126馮?諾依曼與IAS,1952馮?諾依曼IAS

計(jì)算機(jī)誕生于1952。27/6127計(jì)算機(jī)概述——計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史1電子管時(shí)代（從ENIAC誕生到50年代后期）2晶體管時(shí)代（50年代中期到60年代中期）3集成電路時(shí)代（60年代中期到70年代前期）4大規(guī)模集成電路時(shí)代（70年代初到80年代初）5超大規(guī)模集成電路時(shí)代（80年代以后）6生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代（人工智能）28/6128第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)國(guó)際商用機(jī)器企業(yè)耗資50億美元?dú)v時(shí)5年IBM360系統(tǒng)計(jì)算機(jī)于1964年問世。器件為晶體管和集成電路混合。IBM360貢獻(xiàn)在于通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算、商業(yè)數(shù)據(jù)處理。內(nèi)部硬件和其它設(shè)置可適應(yīng)多方面應(yīng)用。同一程序可在機(jī)器語(yǔ)言一級(jí)上在不一樣計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。IBM360有大、中、小三大類六個(gè)型號(hào)。從IBM360開始有了計(jì)算機(jī)兼容概念。29/6129IBM360系列機(jī)30/6130IBM360/2031/6131第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī) Intel企業(yè)于1971年開發(fā)Intel4004微處理器，在3毫米×4毫米大規(guī)模集成電路芯片上有2250個(gè)晶體管，每秒運(yùn)算速度6萬(wàn)次。第一臺(tái)基于Intel微處理器微型計(jì)算機(jī)有以下說法：Intel企業(yè)MCS-4（1971年）約翰·布蘭肯貝克Kenbak1（1971年）加拿大自動(dòng)電器系統(tǒng)企業(yè)推出商用電腦(有顯示器、鍵盤、CPU（1972年）法國(guó)Micral企業(yè)Micral（1973年，首次在廣告中使用了Microcomputer一詞）32/6132Intel4004微處理器芯片33/6133微處理芯片和微型計(jì)算機(jī)34/6134第一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī) 美國(guó)微型儀器和遙感系統(tǒng)企業(yè)1972年推出MITS-816，是世界上第一臺(tái)供個(gè)人使用數(shù)字微型計(jì)算機(jī)。 1977年蘋果企業(yè)推出“蘋果II型”，是世界上第一臺(tái)有彩色圖形界面?zhèn)€人計(jì)算機(jī)，使用摩托羅拉6502芯片，每秒50萬(wàn)次加法、48K基本內(nèi)存。 1981年8月IBM推出IBM5150個(gè)人計(jì)算機(jī)，使用Intel8088芯片，4.77兆主頻、64K內(nèi)存、MS—DOS操作系統(tǒng)，售價(jià)單色顯示器3000美元、彩色顯示器6000美元。35/6135IBMPC（PersonalComputer)36/6136計(jì)算機(jī)概述——計(jì)算機(jī)分類

計(jì)算機(jī)分類：依據(jù)體積大小、計(jì)算速度、處理能力、價(jià)格等特征來(lái)分類。巨型計(jì)算機(jī)(Supercomputer)大型計(jì)算機(jī)(Mainframecomputer)小型計(jì)算機(jī)(Minicomputer)微型計(jì)算機(jī)(Microcomputer)37/6137計(jì)算機(jī)分類——巨型計(jì)算機(jī)最快速、最昂貴計(jì)算機(jī)，每秒能處理一萬(wàn)億多條指令。巨型計(jì)算機(jī)經(jīng)典應(yīng)用包含世界范圍天氣預(yù)報(bào)、核爆炸仿真等。38/6138計(jì)算機(jī)分類——巨型計(jì)算機(jī)39/6139計(jì)算機(jī)分類——大型計(jì)算機(jī)

大型、快速、昂貴計(jì)算機(jī)，普通用來(lái)為商業(yè)或政府機(jī)構(gòu)提供中心存放處理或大量數(shù)據(jù)管理。40/6140計(jì)算機(jī)分類——大型計(jì)算機(jī)41/6141計(jì)算機(jī)分類——小型計(jì)算機(jī)

中規(guī)模、較廉價(jià)、功耗小于大型計(jì)算機(jī)，能為小型商業(yè)提供適當(dāng)計(jì)算能力。42/6142計(jì)算機(jī)分類——微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)分類——微型計(jì)算機(jī)這些是什么???微型計(jì)算機(jī)!!!43/6143計(jì)算機(jī)分類——微型計(jì)算機(jī)

一個(gè)建立在單處理器芯片上計(jì)算機(jī)，也叫個(gè)人計(jì)算機(jī)或PC機(jī)。

桌面型計(jì)算機(jī)筆記本式計(jì)算機(jī)個(gè)人數(shù)字助理(PDA)44/6144計(jì)算機(jī)分類——微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)分類——微型計(jì)算機(jī)桌面型計(jì)算機(jī)筆記本式計(jì)算機(jī)：膝上型計(jì)算機(jī)45/6145計(jì)算機(jī)分類——微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)分類——微型計(jì)算機(jī)個(gè)人數(shù)字助理(Personaldigitalassistant)掌上型計(jì)算機(jī)46/6146計(jì)算機(jī)無(wú)處不在47/6147輔助教學(xué)（CAI）Computer-assistedinstruction經(jīng)過教師、學(xué)生與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)話，實(shí)現(xiàn)教學(xué)技術(shù)。計(jì)算機(jī)概述——計(jì)算機(jī)應(yīng)用48/6148遠(yuǎn)程教育49/6149遠(yuǎn)程健康護(hù)理50/6150網(wǎng)絡(luò)交易51/615152/6152數(shù)值計(jì)算工程計(jì)算、地震預(yù)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)、火箭發(fā)射等要求高速度、高精度科學(xué)計(jì)算都需要計(jì)算機(jī)氣象預(yù)報(bào)由什么工具來(lái)計(jì)算？

計(jì)算機(jī)改變了一些學(xué)科傳統(tǒng)研究方法，促成了計(jì)算力學(xué)、計(jì)算物理、計(jì)算化學(xué)、生物控制論等新學(xué)科出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用（續(xù)）53/6153數(shù)據(jù)處理這是數(shù)值計(jì)算嗎？區(qū)別？

數(shù)據(jù)處理包含：信息搜集、轉(zhuǎn)換、組織、存放、計(jì)算、檢索、排序等多項(xiàng)內(nèi)容。

數(shù)據(jù)處理應(yīng)用于：人口統(tǒng)計(jì)、檔案管理、銀行業(yè)務(wù)、情報(bào)檢索、企業(yè)管理。計(jì)算機(jī)應(yīng)用（續(xù)）54/6154計(jì)算機(jī)對(duì)無(wú)人駕駛飛機(jī)做實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)越來(lái)越多地應(yīng)用于生產(chǎn)自動(dòng)化。它在計(jì)算復(fù)雜多變量控制問題和自動(dòng)控制系統(tǒng)組織上都是必不可少基