1、,绪论,课前预习 将手机调到静音 认真做笔记 及时完成作业,上课要求,准备工作,1、认真学习的学习态度、靠前坐 2、课本 3、作业本 4、笔记本 5、笔,1、考勤、作业10%: 杜绝上课期间玩手机、打游戏、睡觉、聊天等不良行为。 2、期中考试20%。 3、期末考试70%。,总成绩构成,课程性质及目的,计算机导论是计算机专业先导课，主要解决以下几个问题：什么是计算机科学与技术学科？要学习哪些 专业知识？将来可以从事哪些工作？,课程性质及目的,了解学习计算机专业应掌握的知识体系和学习方法； 掌握计算机基础知识，计算机硬件系统、软件系统组成等； 了解计算机专业领域能解决的实际问题； 树立专业思想，初
2、步建立计算思维； 激发学习兴趣，为进一步深入学习专业知识，提高能力奠定良好的基础。,参考书籍,1. 计算机导论 ：奚李峰、李继芳， 清华大学出版社 2. 计算机导论 ：乔付，清华大学出版社 3.计算机导论： 刘云翔、马智娴，清华大学出版社 4. 计算机导论实验指导 ：柏海芸、马智娴，清华大学出版社 5. 计算机导论 ：冯裕忠，清华大学出版社,课程体系结构,计 算 机 导 论,计算机中信息的表示,操作系统,多媒体技术,基础,软件系统,计算机发展史、特点、应用,数据库技术,计算机系统组成,计算机网络,计算机系统安全知识,专业应用技术,专业、思想、方法、管理,程序设计及软件开发知识,计算机学科的方法
3、论,学习内容,第一节 计算机的基本概念,第二节 计算机科学与技术学科的定义,第三节 计算机科学与技术学科的教育,第四节 对毕业生的基本要求,第五节 信息化社会的挑战,第六节 计算机科学与技术学科的知识体系,第一节 计算机的基本概念,1、什么是计算机2、计算机的分类3、计算机的特点4、计算机的用途5、计算机的发展,什么是计算机,计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储的系统。计算机诞生初期主要是被用来进行科学计算的，所以被称为“计算机”。,计算机系统的构成: 硬件和软件硬件：指看得见、摸得着的器件，它是计算机的物理部分。（如：显示器、键盘、 打印机等）软件
4、：为了运行、管理、维护和开发计算 机而编制的各种程序及相关资料的总 和。 （如：Windows98、DOS、游戏等）,硬件与软件的关系硬件和软件相辅相存。硬件是软件的物质基础 。软件使硬件最终发挥功效。（好比：硬件是人的“躯体”，而软件是人的“灵魂”）,一、硬件系统：,计 算 机 硬 件 系 统,运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备,外存储器,主 机,外部设备,中央处理器(CPU),内存储器,二、软件系统,软件分为系统软件和应用软件：系统软件：控制计算机的运行、管理计算机的各种资源、为应用软件提供支持和服务的一类软件。包括：操作系统（如：Windows XP、DOS) ，程序设计语言（如
5、：C语言、Java语言）和语言处理程序（如：解释程序、编译程序）应用软件：为某种应用或解决某类问题所编制的各种应用程序。包括：通用程序和专用程序（如：文字处理软件：WPS、WORD；电子表格：EXCEL）,计算机能够完成的基本操作及其主要功能： 输入：接受由输入设备（如键盘、鼠标器、扫描仪等）提供的数据。 处理：对数值、逻辑、字符等各种类型的数据进行操作，按指定的方式进行转换。 输出：将处理所产生的的结果等数据送到相关输出设备。 存储：存储程序和数据。,计算机系统,硬件,主机,运 算 器,控 制 器,语 言 处 理 程 序,程 序 设 计 语 言,输 入 设 备,内 存 储 器,操 作 系 统
6、,外 存 储 器,输 出 设 备,外部设备,软件,应用软件,系统软件,通 用 软 件,专 用 软 件,按处理对象机器数据的表示分类数字计算机：数据均为数字量，在时间上是离散的。非数字量的数据（如字符、声音、图像等）经过编码后才可以处理。模拟计算机：数据是模拟量（如电压、电流、温度等），在事件上是连续的。数字模拟混合计算机：将数字技术和模拟技术结合，兼有数字计算机和模拟计算机的功能。,计算机的分类,按用途分类通用计算机：广泛应用专用计算机 ：应用于特殊的领域，如智能仪表、生产过程控制、军事装备的自动控制等。,按规模分类巨型计算机大/中型计算机小型计算机微型计算机工作站服务器网络计算机,1.巨型计
7、算机(超级机) 特点：体积大，运行速度快，功能强，存储容量大，用 于科研，国防 如：天河，银河I，II，曙光，神威太湖之光。,2015年11月16日，全球超级计算机500强榜单在美国公布，“天河二号”超级计算机以每秒3386千万亿次连续第六度称雄。2016年6月20日，新一期全球超级计算机500强榜单公布，使用中国自主芯片制造的“神威太湖之光”取代“天河二号”登上榜首。,2.大/中型计算机(超级机) 特点：较高的运算速度，较大的存储容量，较好的通用性，价格较贵。常被用来作为银行、铁路等大型应用系统中的计算机网络中的主机来使用。,3.工作站（超级微机） 特点：速度快，存储容量大，用于图像处理和辅
8、助设计。 “图形工作站”是一种专业从事图形、图像（静态）、图像（动态）与视频工作的高档次专用电脑的总称。可以完成三维动画、数据可视化处理乃至cad/cam等图形图像处理。,计算机的特点,运算速度快 计算精度高 存储容量大 具有逻辑判断能力 自动化程度高 支持人机交流 通用性强,计算机的用途,概括起来可以归纳为以下几个主要的应用领域： 1科学计算：使用计算机解决在科学研究和工程技术领域中提出的大量复杂的数值计算问题。 如宇宙飞船、火箭的发射与控制。2数据处理：使用计算机对数据进行输入、分类、加工、整理、合并、统计、制表、检索以及存储等。（1）办公自动化；（2）管理信息系统；（3）商业应用； （4
9、）文献检索。,计算机的用途,3自动控制：实时采集检测数据，使用计算机快速进行处理并自动控制被控对象的动作，实现生产过程的自动化。4计算机辅助系统：计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、 计算机辅助测试CAT和计算机辅助教学CAI。5人工智能：自然语言理解、专家系统、机器人、定理自动证明等。,从1946年美国宾夕法尼大学约翰.莫可莱博士和他的研究生普雷斯帕。艾克特研制出世界上第一台电子数字计算机ENIAC（电子数字积分计算机的英文缩写）至今，计算机系统和计算机应用得到了飞速发展。元件制作工艺水平的不断提高是计算机发展的物质基础，因此以计算机元器件的变革作为标志，将计算机的发展划分为四个阶段
10、，这四个阶段通常称为计算机发展的四个时代 。,计算机的发展,第一台电子数字计算机(ENIAC)计算机重28吨，耗电150千瓦，占地170平方米，用电子管18 800个，每秒计算5000次加法。最初专门用于火炮弹道计算，后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。,1第一代计算机（19461957年） 其主要特征是采用电子管作为主要元器件。2第二代计算机（19581964年） 其主要特征是由电子管改为晶体管，出现了高级程序设计语言及编译程序。3第三代计算计算机导论机（19651971年） 其主要特征是用半导体中小规模集成电路代替分立元件的晶体管。 4第四代计算机（1972年至今） 其主要特
11、征是以大规模和超大规模集成电路为计算机的主要功能部件。,2018/11/6,第二节 计算机科学与技术学科的定义,计算机科学技术是研究计算机的设计与制造和利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制等的理论、原则、方法和技术的学科。它包括科学与技术两方面。 科学侧重于研究现象、揭示规律；技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。 科学是技术的依据,技术是科学的体现；技术得益于科学,它又向科学提出新的课题。科学与技术相辅相成、互为作用,二者高度融合是计算机科学技术学科的突出特点。,2018/11/6,计算机科学与技术学科的根本问题是：什么能被有效地自动化。计算机科学技术
12、的迅猛发展，除了源于微电子学等相关学科的发展外,主要源于其应用的广泛性与强烈需求。数学是计算机科学与技术学科的重要基础之一，数学及其形式化描述、严密的表达和计算是计算机科学与技术学科所用的重要工具。,2018/11/6,计算机科学技术的研究范畴：计算机理论（数制、逻辑代数、基本结构与工作原理）硬件（体系结构、系统单元、I/O系统）软件（系统软件、应用软件）网络（体系结构，网络协议，Internet，web，局域网，物联网）应用CAD,CAM,CAI,OA,2018/11/6,计算机理论的研究范畴：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,2018/11/6,离散数
13、学,2018/11/6,算法分析理论 给出一个问题：计算1+2+3+98+99+100的和。 算法1：从前往后加 算法2:（1+100）+（2+99）+ 算法3：（1+99）+（2+98）+ 问：那个方法最优？,形式语言与自动机理论 文法以及它们与有限自动机、下推自动机、线性界限自动机和图灵机之间的关系。 程序设计语言理论 基本规律和计算语言学 程序设计方法学 程序设计的基本结构：顺序，选择，循环,A,B,A,B,Y,N,A,Y,N,计算机硬件的研究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,计算机软件的研究程序设计语言的设计:语法、词法规则，语义规则数据结构与算法：
14、线性、树、图、算法程序设计语言翻译系统：语法、词法分析、代码优化操作系统：进程、处理机、存储器、设备、文件管理数据库系统：SQL语言算法设计与分析：时间和空间复杂度软件工程学：软件的开发和维护软件、技术和工具可视化技术：使用图形和图像直观地表征数据,计算机网络的研究网络结构：网络拓扑结构、接入方式数据通信与网络协议：介质、原理、技术网络服务：远程登录、文件传输、电子邮件网络安全：设备安全、软件安全、信息安全、病毒防治,计算机应用的研究及人机工程计算机应用的研究软件开发工具：相关技术、数据库、多媒体开发技术完善既有的应用系统开拓新的应用领域人机工程研究人与计算机的交互和协同技术,2018/11/
15、6,第三节 计算机科学与技术学科的教育,计算机科学与技术学科的发展速度是非常快的,计算机软、硬件系统的不断更新，使得学科的教育已经完全不能通过跟踪流行系统的变化来跟踪学科的发展，更不能以流行的系统来确定我们的教学内容。,2018/11/6,技术的变化Intel公司创始人戈登摩尔在1965年预测：微处理器芯片的密度将每十八个月翻一番，称之为摩尔定律。网络技术、 图形学和多媒体技术、 嵌入式系统、数据库技术、面向对象程序设计等技术在不断发展变化中。,2018/11/6,文化的变化及教育观念的变化 新技术带来的教学法的改变 全世界计算机数量和用户直接可用的计算功能大幅增加,使得人们对计算机技术有了更
16、多更新的认识 计算机技术增长的经济影响 学科的拓宽 教育观念的变化,第四节 对毕业生的基本要求,2018/11/6,“知识”是基础、是载体、是表现形式。 “能力”是技能化的知识，是知识的综合体现，应强调运用知识发现问题、分析问题、解决问题的能力。“素质”是知识和能力的升华。只有将知识、能力、素质三者融会贯通于教育的全过程，才可能培养出高水平人才。爱因斯坦说过，想象力比知识更重要。,2018/11/6,毕业生的就业方向 计算机软件 ：软件工程师、数据库工程师/管理员、系统集成工程师、计算机辅助设计工程师、软件UI设计师； 计算机硬件 ：硬件工程师； 互联网开发及应用：互联网软件开发工程师、多媒体
17、/游戏开发工程师、网络工程师、系统管理员/网络管理员、网络信息安全工程师、网站编辑、网页设计/制作/美工、网站架构设计师、网站策划、网站维护工程师、 智能大厦/综合布线,第五节 信息化社会的挑战,2018/11/6,信息化社会的特征：建立完善的信息基础设施采用先进的信息技术建立广泛的信息产业拥有高素质的信息人才构建良好的信息环境信息化社会不仅是科学技术进步的产物，而且也是社会管理体制和政策激励的结果。如果没有现代化的市场体制和相关的政策、法规，信息化社会将无法正常运作。,Internet：译为因特网，也称国际互联网。通常指的是世界范围的计算机网络互连构成的交互网。Internet把全球各种计算
18、机网络连接起来，包含了难以计数的信息资源，向全世界提供信息服务。因特网和其他类似的由计算机相互连接而成的大型网络系统，都可算是“互联网”，因特网只是互联网中最大的一个。,Internet与信息化社会,Internet发展的第一阶段可划分自1969年ARPANET诞生到80年代中期，更主要是研究及技术成型阶段。Internet发展的第二阶段可划分自80年代中后期至90年代，这一阶段的Internet发展成型，但主要是学术性网络。Internet发展的第三阶段自90年代以来，这一阶段开始迅猛发展，其飞跃归功于Internet的商业化。,Internet的起源与发展,Internet的特点,2018
19、/11/6,灵活多样的入网方式。 ADSL接入方式：在普通电话线上传输高速数字信号的技术。 局域网接入方式：他用路由器通过数据通信网与ISP连接，然后通过ISP的线路接入Internet。 光纤入网的形式 无线接入方式 将网络技术、多媒体技术和超文本技术融为一体，体现了现代多种信息技术互相融合的发展趋势。,2018/11/6,采用了分布式网络中最为流行的客户机/服务器模式，大大提高了网络信息服务的灵活性。 方便易行。任何地方仅需通过电话线、普通计算机即可接入Internet. 向用户提供极其丰富的信息资源，包括大量免费使用的资源。 具有完善的服务功能和友好的用户界面，操作简便，无需用户掌握更多
20、的专业计算机知识。,我国的互联网络,2018/11/6,第一阶段：19861993年，电子邮件系统接入Internet。 第二阶段：19941996年，正式接入因特网提供全面功能服务，建设四大主干网。 第三阶段：1997年以后，快速增长阶段。,2018/11/6,四大主干网,全国性互联网络和“金字”工程,2018/11/6,中国教育科研网中国公用信息网中国科学技术网中国金桥信息网 “金桥工程”“金关工程”“金卡工程”,2018/11/6,中国教育科研网CERNET简介,中国教育和科研计算机网络CERNET是由国家投资建设、教育部负责管理、清华大学等高等院校承担建设和运行管理的全国性学术计算机互
21、联网络。 CERNET分为四级管理:全国网络中心、地区网络中心和地区主结点、省教育科研网、校园网。全国网络中心设在清华大学,负责全国主干网的运行管理。,2018/11/6,2018/11/6,2018/11/6,三金工程即“金桥工程”、“金关工程”、“金卡工程”。“三金工程”的目标，是建设中国的“信息准高速国道”。“金桥工程”首先建立国家共用经济信息网。具体目标是建立一个覆盖全国并与国务院各部委专用网连接的国家共用经济信息网。 “金关工程”是对国家外贸企业的信息系统实联网，推广电子数据交换技术（EDI），实行无纸交易的外贸信息管理工程。“金卡工程”则是以推广使用“信息卡”和“现金卡”为目标的货
22、币电子化工程。,2018/11/6,信息化社会对计算机人才的需求,在信息化社会中所需要的计算机人才是多方位的,不仅需要研究型、设计型的人才,而且需要应用型的人才:不仅需要开发型的人才，而且需要维护型、服务型、操作型的人才。由于信息技术发展日新月异，信息产业是国民经济中变化最快的产业，因此要求计算机人才具有较高的综合素质和创新能力，并对于新技术的发展具有良好的适应性。,第六节 知识体系,2018/11/6,学科知识体系一览（14个知识领域） 离散结构（DS） 程序设计基础（PF） 算法与复杂性（AL） 计算机组织与体系结构（AR） 操作系统（OS） 网络及其计算（NC） 程序设计语言(PL) 人
23、机交互（HC） 图形学和可视化计算(GV) 智能系统（IS） 信息管理(IM) 社会和职业问题(SP) 软件工程 (SE) 数值计算科学 (CN),知识体系的结构：知识领域（area）、知识单元(unit)、知识点(topic),本章小结,2018/11/6,本章在介绍计算机的定义、分类、特点、用途和发展等基本概念的基础上，分析了信息化社会的特征、Internet对信息化社会的影响以及信息化社会对计算机知识的需求，并概要地介绍计算机科学技术的研究范畴。,2018/11/6,通过本章的学习，应理解计算机的基本概念、信息化社会的特征以及信息化社会对计算机人才的需求，并初步了解计算机科学技术的研究范畴，明确今后学习的目标和内容。,P23-24,练习,1、计算机有哪些主要的用途？ 2、计算机发展中各个阶段的主要特点是什么？ 3、说明计算机科学与技术学科的知识体系及认识领域、知识单元和知识点的含义。,作业,
