《计算机导论》第1章：概述ppt课件.ppt

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1、第1章概述（时间：2次课，4学时）第1章概述1.1计算机简史1.2计算科学基础1.3计算机应用领域1.4计算机发展趋势1.5思考题1.1计算机简史1.1.1人类处理信息方式的历史变迁1.1.2计算机的发展历程1.1.1人类处理信息方式的历史变迁(1)电子计算机(ElectronicComputer)，简称为电脑(Computer)，诞生于20世纪40年代，它是人们采集、识别、转换、处理信息的工具。人类社会最早使用手指、结绳、算筹等作为工具进行计算。随着生产的发展和交流的增加，又发明了更先进的计算工具——算盘。钟表业的产生和发展，特别是齿轮传动装置技术的发展为机械传动装置计算机的产生提供了重

2、要的技术基础。1.1.1人类处理信息方式的历史变迁(2)法国人巴斯卡尔(B.Pascal)于1642年基于齿轮技术制造了一台能够进行加法和减法运算的计算器。为了纪念巴斯卡尔，语言大师沃斯(N.Wirth)把他设计的一种高级程序设计语言取名为Pascal。1672年，德国人莱布尼兹(G.W.Leibniz)提出了不用连续相加进行机械乘法的思想。提出用程序控制计算思想的第一人是英国数学家巴贝奇(C.Babbage)。19世纪的英国，产生了一位杰出的数学家布尔(G.Bool)。布尔代数实现了从一组逻辑公理出发，依靠代数演算来推导逻辑定律或定理。1.1.1人类处理信息方式的历史变迁(3)20世纪3

3、0年代，英国数学家图灵发表了关于可计算数的论文，通过引入机器状态使用了本质上具有指令特点的运算操作，这种机器被称为“图灵机”。在图灵1935年写出关于可计算数的论文之后不到十年，世界上第一台通用程序控制计算机就诞生了。第二次世界大战的需求，使美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院的莫克莱(J.W.Mauchly)等人在1946年2月设计制造出了ENIAC(电子数字积分计算机)。EDVAC方案的主要内容是确定了计算机由运算器、控制器、存储器、输入、输出等5部分组成。1952年，冯·诺依曼等人完成了EDVAC机的建造工作。1.1.1人类处理信息方式的历史变迁(4)1948年发明的晶体管改变了计算机的建

4、造方式。采用晶体管研制第二代电子计算机的工作就在美国的一些著名实验室进行了。1958年，当第二代计算机还处于刚刚准备批量生产的时候，美国得克萨斯州仪器公司制成了第一块半导体集成电路。三年后，得克萨斯州仪器公司在军方的支持下，研制成功了第一台试验性的集成电路计算机。1967年，由于大量的编程语言得到应用，IBM公司决定该公司的计算机系统成为“非捆绑式”。即以前，用户需要购买计算机及其系统上运行的各种语言的翻译程序，而现在可只购买需要的翻译程序。由此形成了语言翻译程序的竞争，开创了软件产业。1.1.1人类处理信息方式的历史变迁(5)60年代后期，出现高级语言的发展、出现了进程的概念和分时操作系

5、统。70年代初，半导体集成电路技术取得了飞速进步。体积不断地缩小，价格逐年下降，采用大规模集成电路的计算机系统，电子计算机的发展进入了第四代。从80年代起，网络计算机系统的出现，支持了分布式信息处理。在计算机网络上进行信息处理的计算活动被称作分布式计算。目前，支持高性能计算的计算机体系结构技术、并行与分布式算法、计算机网络与通信等成为发展方向。1.1.2计算机的发展历程1.2计算机科学1.2.1什么是计算科学1.2.2计算机与计算科学1.2.3计算科学的学科体系1.2.1什么是计算科学一般说来，计算科学是描述和变换信息的算法过程，包括其理论分析、设计，效率分析、实现和应用系统的研究。综观计

6、算科学的基本问题就是：什么能(有效地)自动进行，什么不能(有效地)自动进行。长期以来，国内外计算机科学界一直对计算机科学与技术究竟属于科学还是属于工程的范畴这一问题存在着争议。学术团体有ACM、IEEE/CS、IFIP，AAAI、国际人工智能联合会议(ICAI)，中国计算机学会等。1.2.2计算机与计算科学当第一台电子数字计算机诞生后，人们就想把各种各样的事情都让计算机来完成，这样就使计算机的应用日益扩展。任何学科都有其基本的研究范畴和支持整个学科赖以发展的核心内容，计算科学也一样，支持计算科学向各个学科渗透、应用和发展的正是一些最基本的共性理论、方法和技术。人们将计算机在各行各业的具体应

7、用与研究计算机应用与具体领域的共性理论、方法和技术的研究区分开来。前者叫计算机具体应用，后者称为计算机应用或计算机基本应用技术，属于计算科学范畴。1.2.3计算科学的学科体系(1)离散结构：主要内容包括：集合论、数理逻辑、近似代数、图论和组合数学等。程序设计基础：主要内容包括：程序设计结构、算法、问题求解和数据结构等。算法与复杂性：主要内容包括：算法的复杂度分析、典型的算法策略、分布式算法、并行算法、可计算理论、P类和N