《計算機導(dǎo)論》第1章：概述ppt課件.ppt

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1、第1章概述（時間：2次課，4學(xué)時）第1章概述1.1計算機簡史1.2計算科學(xué)基礎(chǔ)1.3計算機應(yīng)用領(lǐng)域1.4計算機發(fā)展趨勢1.5思考題1.1計算機簡史1.1.1人類處理信息方式的歷史變遷1.1.2計算機的發(fā)展歷程1.1.1人類處理信息方式的歷史變遷(1)電子計算機(ElectronicComputer)，簡稱為電腦(Computer)，誕生于20世紀(jì)40年代，它是人們采集、識別、轉(zhuǎn)換、處理信息的工具。人類社會最早使用手指、結(jié)繩、算籌等作為工具進行計算。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和交流的增加，又發(fā)明了更先進的計算工具——算盤。鐘表業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展，特別是齒輪傳動裝置技術(shù)的發(fā)展為機械傳動裝置計算機的產(chǎn)生提供了重

2、要的技術(shù)基礎(chǔ)。1.1.1人類處理信息方式的歷史變遷(2)法國人巴斯卡爾(B.Pascal)于1642年基于齒輪技術(shù)制造了一臺能夠進行加法和減法運算的計算器。為了紀(jì)念巴斯卡爾，語言大師沃斯(N.Wirth)把他設(shè)計的一種高級程序設(shè)計語言取名為Pascal。1672年，德國人萊布尼茲(G.W.Leibniz)提出了不用連續(xù)相加進行機械乘法的思想。提出用程序控制計算思想的第一人是英國數(shù)學(xué)家巴貝奇(C.Babbage)。19世紀(jì)的英國，產(chǎn)生了一位杰出的數(shù)學(xué)家布爾(G.Bool)。布爾代數(shù)實現(xiàn)了從一組邏輯公理出發(fā)，依靠代數(shù)演算來推導(dǎo)邏輯定律或定理。1.1.1人類處理信息方式的歷史變遷(3)20世紀(jì)3

3、0年代，英國數(shù)學(xué)家圖靈發(fā)表了關(guān)于可計算數(shù)的論文，通過引入機器狀態(tài)使用了本質(zhì)上具有指令特點的運算操作，這種機器被稱為“圖靈機”。在圖靈1935年寫出關(guān)于可計算數(shù)的論文之后不到十年，世界上第一臺通用程序控制計算機就誕生了。第二次世界大戰(zhàn)的需求，使美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電工學(xué)院的莫克萊(J.W.Mauchly)等人在1946年2月設(shè)計制造出了ENIAC(電子數(shù)字積分計算機)。EDVAC方案的主要內(nèi)容是確定了計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入、輸出等5部分組成。1952年，馮·諾依曼等人完成了EDVAC機的建造工作。1.1.1人類處理信息方式的歷史變遷(4)1948年發(fā)明的晶體管改變了計算機的建

4、造方式。采用晶體管研制第二代電子計算機的工作就在美國的一些著名實驗室進行了。1958年，當(dāng)?shù)诙嬎銠C還處于剛剛準(zhǔn)備批量生產(chǎn)的時候，美國得克薩斯州儀器公司制成了第一塊半導(dǎo)體集成電路。三年后，得克薩斯州儀器公司在軍方的支持下，研制成功了第一臺試驗性的集成電路計算機。1967年，由于大量的編程語言得到應(yīng)用，IBM公司決定該公司的計算機系統(tǒng)成為“非捆綁式”。即以前，用戶需要購買計算機及其系統(tǒng)上運行的各種語言的翻譯程序，而現(xiàn)在可只購買需要的翻譯程序。由此形成了語言翻譯程序的競爭，開創(chuàng)了軟件產(chǎn)業(yè)。1.1.1人類處理信息方式的歷史變遷(5)60年代后期，出現(xiàn)高級語言的發(fā)展、出現(xiàn)了進程的概念和分時操作系

5、統(tǒng)。70年代初，半導(dǎo)體集成電路技術(shù)取得了飛速進步。體積不斷地縮小，價格逐年下降，采用大規(guī)模集成電路的計算機系統(tǒng)，電子計算機的發(fā)展進入了第四代。從80年代起，網(wǎng)絡(luò)計算機系統(tǒng)的出現(xiàn)，支持了分布式信息處理。在計算機網(wǎng)絡(luò)上進行信息處理的計算活動被稱作分布式計算。目前，支持高性能計算的計算機體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、并行與分布式算法、計算機網(wǎng)絡(luò)與通信等成為發(fā)展方向。1.1.2計算機的發(fā)展歷程1.2計算機科學(xué)1.2.1什么是計算科學(xué)1.2.2計算機與計算科學(xué)1.2.3計算科學(xué)的學(xué)科體系1.2.1什么是計算科學(xué)一般說來，計算科學(xué)是描述和變換信息的算法過程，包括其理論分析、設(shè)計，效率分析、實現(xiàn)和應(yīng)用系統(tǒng)的研究。綜觀計

6、算科學(xué)的基本問題就是：什么能(有效地)自動進行，什么不能(有效地)自動進行。長期以來，國內(nèi)外計算機科學(xué)界一直對計算機科學(xué)與技術(shù)究竟屬于科學(xué)還是屬于工程的范疇這一問題存在著爭議。學(xué)術(shù)團體有ACM、IEEE/CS、IFIP，AAAI、國際人工智能聯(lián)合會議(ICAI)，中國計算機學(xué)會等。1.2.2計算機與計算科學(xué)當(dāng)?shù)谝慌_電子數(shù)字計算機誕生后，人們就想把各種各樣的事情都讓計算機來完成，這樣就使計算機的應(yīng)用日益擴展。任何學(xué)科都有其基本的研究范疇和支持整個學(xué)科賴以發(fā)展的核心內(nèi)容，計算科學(xué)也一樣，支持計算科學(xué)向各個學(xué)科滲透、應(yīng)用和發(fā)展的正是一些最基本的共性理論、方法和技術(shù)。人們將計算機在各行各業(yè)的具體應(yīng)

7、用與研究計算機應(yīng)用與具體領(lǐng)域的共性理論、方法和技術(shù)的研究區(qū)分開來。前者叫計算機具體應(yīng)用，后者稱為計算機應(yīng)用或計算機基本應(yīng)用技術(shù)，屬于計算科學(xué)范疇。1.2.3計算科學(xué)的學(xué)科體系(1)離散結(jié)構(gòu)：主要內(nèi)容包括：集合論、數(shù)理邏輯、近似代數(shù)、圖論和組合數(shù)學(xué)等。程序設(shè)計基礎(chǔ)：主要內(nèi)容包括：程序設(shè)計結(jié)構(gòu)、算法、問題求解和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。算法與復(fù)雜性：主要內(nèi)容包括：算法的復(fù)雜度分析、典型的算法策略、分布式算法、并行算法、可計算理論、P類和N