计算机科学导论-全套PPT课件.pptx

第一章 概述本章内容1. 1计算的历史1.2 电子计算机的由来1.3 计算机的发展与应用1.4 计算机学科知识图谱1.5 计算系统的层次框架1.6 计算机对社会发展的影响1.7 计算机与职业规划1.8 计算机职业道德1.1 计算的历史手工时代机械时代电子时代春秋 1612 1632 1642 1674 1834 1888 2ENIAC制表机(美国)巴贝奇分析机十指计数结绳算筹算盘莱布尼兹计算机(德)帕斯卡加法器(法)计算尺(英)纳皮尔筹机电式计算机《大学计算机—计算思维的视角》（第3版），郝兴伟编著. 北京：高等教育出版社符号是文明的载体 永乐大典(藏于国家图书馆)“兴”的数千年历史演变数字符号是当代文明的载体“兴”的Unicode编码：U+5174数字符号实例（算子也是数字符号）基本数字：3.14159, 260字符：中，3，t，@，??字符串：中国多媒体声音、图像、视频、课件科学数据（自然产生的）基因组编码、频谱人产生的条形码、二维码张旭草书生产生活过程所有数字符号可二进制表示1 算筹2 最早的计算机算盘：数位串行手动执行~2400 BC, 巴比伦一下五去四二下五去三三下五去二…………六去四进一七去三进一3 机械式计算机Blaise Pascal 1623-1662帕斯卡: 第一台机械式加法器 (1642)3 机械式计算机莱布尼兹：乘法自动计算机 （1673）Gottfried Leibniz1646-17164 自动提花编织机 中国的提花编织技术经丝绸之路传到西方后，法国机械师约瑟夫·杰卡德在1801年完成了“自动提花编织机”的设计制作，为提花编织机增加了一种装置，使其能够同时操纵1200个编织针，控制图案的穿孔纸带后来换成了穿孔卡片，这些穿孔卡片用来说明需要什么颜色的线。自动提花编织机被人们普遍接受后，还派生出一个新的工种——打孔工人，其可以视为最早的“程序录入员”。该方式后来成为最重要的一种输入形式。Babbage(1792—1871年)5 差分机和分析机英国剑桥大学著名科学家查理斯?巴贝奇(Charles Babbage：1792—1871年)在1822年研制出第一台差分机。 Ada(1815—1852年)5 差分机和分析机阿达?奥古斯塔(Ada Augusta：1815—1852年)是计算机领域著名的女程序员。 6 模拟计算机 模拟计算机是根据相似原理，用一种连续变化的模拟量作为被运算对象的计算机。模拟计算机以电子线路构成基本运算部件。由运算部件、控制部件、排题板、输入输出设备等组成。在用相似原理求解中，包含了模拟的概念，故称模拟计算机。它以并行计算为基础，计算速度快，把功能固定化的运算器适当组合起来，所以程序比较简单，但解题灵活性比较差。7 数字计算机 数字式电子计算机是当今世界电子计算机行业中的主流，其内部处理的是一种称为符号信号或数字信号的电信号。它的主要特点是“离散”，在相邻的两个符号之间不可能有第三种符号存在。由于这种处理信号的差异，使得它的组成结构和性能优于模拟式电子计算机。1.2 电子计算机的由来 现代计算机孕育于英国、诞生于美国、并成长遍布于全世界。所谓“现代”是指利用先进的电子技术代替机械或机电技术。现代计算机经历了70多年的发展（从1945年至今），其中最重要的代表人物是英国科学家阿兰·图灵（A. M. Turing）和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（Von Neumann），他们为现代计算机科学奠定了基础。1 图灵和图灵机 图灵对现代计算机的主要贡献有两个：（1）建立图灵机（Turing machine）理论模型；（2）提出定义机器智能的图灵测试(Turing test）。Alan Turing（阿兰.图灵） 1912.6.23-1954.6.7英国数学家、逻辑学家、密码破译专家、计算机之父、人工智能之父 1 图灵和图灵机图灵1936年，阿兰?图灵(Alan Turing：1912-1954)在他的一篇具有划时代意义的论文—《论可计算数及其在判定问题中的应用》(On Computer Numbers With an Application to the Entscheidungs Problem)中，论述了一种假想的通用计算器，也就是理想计算机，被后人称为“图灵机”(Turing Machine—TM)。 1 图灵和图灵机 图灵机不是一种具体的机器，而是一种思想模型，可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置，用来计算所有能想象得到的可计算函数。 图灵机就是指一个抽象的机器，它有一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。机器头