计算机科学导论1
大学一年级计算机科学导论教案
大学一年级计算机科学导论教案一、教学目标本教案旨在帮助大学一年级计算机科学专业的学生全面了解计算机科学导论的基本概念和原理，掌握计算机科学的发展历程以及计算机科学在不同领域的应用，培养学生的科学思维能力和创新意识。
具体目标包括：1. 理解计算机科学的定义、发展历史和主要研究领域。
2. 掌握计算机科学导论的基本概念和原理，包括计算机的基本组成、运行原理和常见的计算机网络结构。
3. 了解计算机科学在各个领域中的应用，如人工智能、大数据、机器学习等。
4. 培养学生的科学思维能力和创新意识，培养学生的研究兴趣和解决问题的能力。
二、教学内容1. 计算机科学导论的定义和研究内容在本节课中，我们将介绍计算机科学导论的定义和研究内容。
计算机科学导论是计算机科学专业的入门课程，旨在为学生打下扎实的基础，理解计算机科学的核心概念和原理，为后续的学习和研究奠定基础。
2. 计算机科学的发展历程在本节课中，我们将回顾计算机科学的发展历程。
计算机科学是一门年轻而快速发展的学科，我们将介绍计算机科学的起源、发展过程以及目前的研究热点和趋势。
3. 计算机的基本组成和运行原理在本节课中，我们将介绍计算机的基本组成和运行原理。
计算机是由硬件和软件两部分组成的，我们将学习计算机的主要硬件组件和其功能，以及计算机的运行原理和基本的工作流程。
4. 计算机网络的基本概念和结构在本节课中，我们将介绍计算机网络的基本概念和结构。
计算机网络是现代计算机科学中的重要组成部分，我们将学习计算机网络的基本原理、网络拓扑结构以及常见的网络协议。
5. 计算机科学在各个领域的应用在本节课中，我们将了解计算机科学在各个领域中的应用。
计算机科学作为一门交叉学科，广泛应用于人工智能、大数据、机器学习等领域。
我们将探讨计算机科学在这些领域中的应用案例和未来的发展趋势。
6. 科学思维和创新意识的培养在本节课中，我们将讨论科学思维和创新意识的培养。
计算机科学是一门注重实践和创新的学科，培养学生的科学思维和创新能力对于他们未来的学习和研究至关重要。
计算机科学导论第一章
1.1.2 计算机的产生
计20算19/1机2/29 科学导论
1. 图灵 • 1936年，阿伦•图灵(Alan
Turing：1912—1954年)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)。
每年由美国计算机学会(Association for
Computing Machinery——ACM)颁发“图灵
奖”(Turing Award)给世界上最优秀的电脑科学
计20家算19/1。机2/29 科学导论
30
图灵纪念馆
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2. ENIAC和冯·诺依曼
• 1946年2月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出了 ENIAC，这是世界上第一台数字电子计算机。
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35
2. ENIAC和冯·诺依曼
• 1946年，英国剑桥大学威尔克斯(M.Wilkes)教授， 到宾夕法尼亚大学参加冯•诺依曼主持的培训班， 完全接受了冯•诺依曼存储程序的设计思想。
• 1949年5月，威尔克斯研制成来自一台由3000只电子管为主要元件的计算机，命名为电子储存程序计
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33
2. ENIAC和冯·诺依曼
这台名为 ENIAC (电子数字积分计 算机的缩写）的机 器，使用18800个 电子管，1500多 个继电器，耗电 150千瓦，占地 170平方米，重达 30吨，可谓“庞然 大物”也。
计算机科学导论第一学期第1章
课堂思考
• 在你成长的过程中，计算机起到了怎样的作用？ • 谁是第一位程序设计员？从他（她）的故事中你有何收获？
内容提要
• • • • • • • 课程基本情况 学习方法与技巧 计算机发展简史 中国计算机专业教育发展历史回顾 计算机科学与技术专业的知识体系 产业发展情况 计算机的基本概念和系统结构
中国计算机专业教育发展概况
2006 1956年 年 以前 1996
全国共有计算机本科专业 775个，本科以上在校生 个 达到了44万余人 达到了 万余人
没有计算机专业 数学、物理、 数学、物理、电 子等学科承担相 关研究工作
1956
全国共有计算机本科专业 410个，其他相关专业几百个 个
“计算装置与 仪器” 仪器”专业 计算数学” “计算数学” 专业
第一代计算机（1951~1959）
• 使用真空管存储信息
第二代计算机（1959~19管更小、更可靠、更快、更长寿、更便宜
• 新的存储设备
– 磁芯（即时存取存储器） – 磁盘（辅助存储设备）
第三代计算机（1965~1971）
• 摩尔定律 – 一个集成电路板上能够容纳的电路数量每年增长一倍。 • 键盘和屏幕
第六章 操作系统与数据库
• 操作系统 – 了解操作系统的概念和功能 – 初步掌握CPU调度、内存管理和进程管理的机制 – 了解文件和目录的管理机制 • 数据库 – 掌握数据库和数据库管理系统的概念 – 熟悉常用的数据模型 • 人机交互界面 – 了解人机交互的要素、设计方法和评价体系
各章节的层次关系
外围设备 网络
硬件体系
软件工程
人机交互
门和电路
数据结构
数据库
数据表示
算法设计
计算机科学导论(Lec01)
现代电子计算机 1/2
2
历史 11/12
1
ENIAC的主要任务是分析炮弹轨迹。 当ENIAC公开展出时，一条炮弹的轨道用20s就能算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。
2
计算机的历史和发展
3
历史 12/12
一般认为4个阶段：按电子器件划分
第一代
1946～1957
电子管
第二代
PART.03
1.什么是计算机系统？
二.计算机系统
一种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。由计算机硬件系统和计算机软件系统组成。
物质基础、电子器件组成
控制指挥硬件工作、指令/代码/程序
2.计算机硬件系统 1/6
冯•诺伊曼结构
基本工作原理：(2点)
冯•诺伊曼思想：(3点)
外延：
理论研究
工程设计
实验方法
计算学科
定义
三.计算学科概述
1
1.计算学科定义和本质 2/2
本质 计算学科概述 2
什么能被有效地自动计算 凡是与能行性有关的讨论都是处理离散对象的 连续问题 离散化
根本问题──能行性（或者可计算性）
01
思维即计算、认知即计算 计算视觉 计算语言学、计算哲学 ……
根本任务：计算
二.计算机系统
6
3.计算机软件系统
软件的定义
各种程序及其相关文档的集合 不仅仅是程序
一般分2类：
软件系统
驱动、控制硬件
解决应用问题
例如：操作系统（WindowsXP、Vista）、程序设计语言处理系统
例如：办公自动化软件（Word、WPS）、教务系统
二.计算机系统
计算机科学导论和计算机科学概论
计算机科学导论和计算机科学概论一、计算机科学导论1. 什么是计算机科学导论计算机科学导论是一门介绍计算机科学基本概念和原理的课程，旨在使学生对计算机科学有一个基本的了解。
它涉及到计算机科学的基本概念、发展历史、核心技术以及相关的伦理和社会问题。
2. 计算机科学导论的学习内容计算机科学导论的学习内容包括计算机系统的基本组成、计算机网络原理、操作系统的功能与原理、软件工程基础知识、数据结构与算法、数据库原理与技术、计算机组成原理等等。
通过这些学习内容，学生可以对计算机科学的基本知识有一个系统的了解。
3. 计算机科学导论的重要性计算机科学导论是计算机专业的入门课程，它为后续学习打下了坚实的基础。
通过学习计算机科学导论，学生可以对计算机领域有一个整体的认识，为以后的深入学习和研究奠定了基础。
计算机科学导论还可以帮助学生养成系统性思维和问题解决能力。
二、计算机科学概论1. 计算机科学概论的定义计算机科学概论是一门介绍计算机科学发展及相关技术应用的课程，旨在使学生对计算机科学有一个整体的认识。
它包括了计算机科学的发展历史、核心技术及其应用领域、未来发展趋势等内容。
2. 计算机科学概论的学习内容计算机科学概论的学习内容包括计算机科学的发展历程、计算机科学的基本理论、计算机科学的应用技术、计算机科学的未来发展趋势等内容。
通过这些学习内容，学生可以对计算机科学有一个更加全面的认识，了解计算机科学在不同领域的应用。
3. 计算机科学概论的重要性计算机科学概论是一门综合性强的课程，它不仅可以帮助学生了解计算机科学的基本概念和原理，还可以帮助学生了解计算机科学的发展趋势和应用领域。
通过学习计算机科学概论，学生可以更好地把握计算机科学的脉络，为将来在计算机科学领域的研究和发展奠定基础。
总结计算机科学导论和计算机科学概论是计算机专业的基础课程，它们为学生对计算机科学的整体认识和系统学习打下了坚实的基础。
通过学习这两门课程，学生可以对计算机科学有一个全面而深入的了解，为以后的学习和研究打下了基础。
计算机科学导论第一章绪 论ppt课件
Wilkes 制造产生.
28
国内第一台模拟电子计算机 1956年，东北大学教授李华天带领工作人员开发 研制出国内第一台模拟电子计算机。 全套设备占地面积 40 平方米，拥有 5 个 2.3 米高的
尽管可以有不同类型的存储器、不同类型的输入 / 输出 子系统等。在第5章我们将详细讨论计算机模型.
20
数据 Data
冯诺依曼模型将一台计算机定义为一台数据处理机。 它接收输入数据，处理并输出相应的结果。 存储数据：冯诺伊曼模型并没有清楚定义数据应如何 存储在计算机中。如果一台计算机是电子设备，最好的
Figure 1.5 冯.诺依曼模型
15
四个子系统 Four subsystems 存储器：用来存储的区域。在计算机的存储过程 中，用来存储程序和数据。 算术逻辑单元 : 进行计算和逻辑运算。 控制单元: 对存储器、ALU、I/O等子系统进行控 制操作。 输入输出单元 : 输入子系统负责从计算机外部接 收输入数据和程序。输出子系统负责将计算机的 处理结果输出到计算机外部。
16
存储的程序概念 The stored program concept
冯诺依曼模型要求程序必须存储在内存中.
与早期只有数据才存储在存储器中的计算机结构完全不同 :
完成某一任务的程序是通过操作一系列的开关或改变其配 线来实现的. 现代计算机的存储单元主要用来存储程序及其响应数据。 这意味着数据和程序应该具有相同的格式，这是因为它们
计算机科学导论 第一章_绪 论
计算机科学导论问答1
1.简述图灵模型和冯.诺依曼模型？答：图灵模型：Turing（图灵）1937年首次提出了一个通用计算设备的设想。
他设想所有的计算都可能在一种特殊的机器上执行，这就是现在所说的图灵机。
图灵机是一种抽象计算模型，即将人们使用纸笔进行数学运算的过程进行抽象，由一个虚拟的机器替代人们进行数学运算。
冯.诺伊曼模型：1944~1945年期间，冯.诺伊曼指出，鉴于程序和数据在逻辑上是相同的，因此程序也能存储在计算机的存储器中。
基于冯.诺伊曼模型建造的计算机分为4个子系统：存储器、算术逻辑单元、控制单元和输入/输出单元。
2、在基于冯.诺依曼模型的计算机中，程序的作用是什么？答：在基于冯.诺依曼模型的计算机中，程序是告诉计算机如何处理数据的一组数量有限的并且有序的指令集。
3、计算机中有哪些子系统答：控制单元是对存储器，算术逻辑运算单元，输入/输出子系统进行控制操作的单元。
4、计算机中控制单元子系统的功能是什么？答：控制单元是对存储器，算术逻辑运算单元，输入/输出子系统进行控制操作的单元。
5.简述5个时代的计算机？答：第一代计算机（大约1950~1959年）：采用电子管作基础元件；使用汞延迟线作存储设备，后来逐渐过渡到用磁芯存储器；输入、输出设备主要是用穿孔卡片，用户使用起来很不方便；系统软件还非常原始，用户必须掌握用类似于二进制机器语言进行编程的方法。
第二代计算机（大约1959~1965年）：采用晶体管，晶体管不仅能实现电子管的功能，又具有尺寸小、重量轻、寿命长、效率高、发热少、功耗低等优点。
出现高级语言中央处理单元，第二代计算机语言仍然是“面向机器”的语言，但它已注定要成为机器语言向更高级语言进化的桥梁。
第三代计算机（大约1965~1975年）：第三代集成电路计算机(1964-1971)。
特征是以大规模集成电路（每片上集成几百到几千个逻辑门）LSI（Large-Scale Integration）来构成计算机的主要功能部件；主存储器采用集成度很高的半导体存储器。
计算机科学与技术导论
04 数据结构与算法
数据结构概述
数据结构定义
数据结构是数据元素的集合以及定义在这些元素之间的相互关系。
数据结构分类
根据数据的组织方式，数据结构可分为线性结构、树形结构和图形 结构等。
数据结构应用
数据结构在计算机科学中广泛应用于解决各种问题，如排序、搜索、 图论等。
常见数据结构
线性数据结构：包括 数组、链表、队列、 栈等。
因特网与互联网技术
01
因特网概述
因特网是全球最大的、覆盖范围最广的计算机网络，由成千上万的局域
网和广域网互联而成。
02
互联网技术
互联网技术包括TCP/IP协议族、HTTP协议、FTP协议、SMTP协议等，
这些技术使得不同计算机系统之间能够进行可靠的数据传输和信息交换。
03
互联网的应用
互联网的应用非常广泛，包括万维网、电子邮件、文件传输、远程登录
通过传感器和网络技术 实现物体与物体之间的 连接和信息交换，可应 用于智能家居、智能交 通等领域。
研究软件开发和维护的 方法和技术，提高软件 质量和开发效率，可应 用于企业级应用开发等 领域。
02 计算机硬件基础
计算机硬件概述
计算机硬件
是指计算机系统中由电子、机械和光 电元件等组成的物理装置的总称，是 计算机系统中实现计算、存储、输入 输出等功能的基础部件。
常见程序设计语言
常见的程序设计语言有C、Java、Python和JavaScript等。
应用软件
应用软件定义
应用软件是指专门用于完成特定任务或提供特定服务的计算机软 件。
应用软件分类
应用软件可分为办公软件、图像处理软件、浏览器等。
应用软件发展
随着互联网和移动互联网的发展，应用软件的功能越来越丰富， 用户体验也越来越重要。
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1.
(4分)计算机的性能指标主要是（）。
• A. 操作系统、磁盘容量、内存容量、主频
• B. 字长、运算速度、存储容量、软硬件配置
• C. 运算速度、显示器分辨率、打印机的配置
• D. 配置语言、操作系统、外部设备、运算速度
纠错
得分： 4
知识点： 5.1 计算机硬件（三大子系统）
收起解析
答案 B
解析
2.
(4分)在计算机中，（）子系统存储数据和程序。
• A. 算术逻辑单元
• B. 输入/输出
• C. 存储器
• D. 控制单元
纠错
得分： 4
知识点： 1.1 计算机模型与组成
收起解析
答案 C
解析
3.
(4分)（）是文件传输协议。
• A. FTP
• B. SMTP
• C. TELNET
• D. HTTP
纠错
得分： 4
知识点： 6.2 网络模型
收起解析
答案 A
解析
4.
(4分)在计算机中表示图像的（）图像方法中，重新调整图像尺寸可能导致图像粗糙。
• A. 位图
• B. 矢量图
• C. 二进制
• D. 量化
纠错
得分： 4
知识点： 3.3 文字，音频图像，视频的存储
收起解析
答案 A
解析
5.
(4分)CPU中的寄存器可以保存（）。
• A. 数据
• B. 指令
• C. 程序计数值
• D. 以上都是
得分： 4
知识点： 5.1 计算机硬件（三大子系统）
收起解析
答案 D
解析
6.
(4分)二元运算符（）两个输入为0，输出也为0。
• A. AND
• B. OR
• C. XOR
• D. 前三项
纠错
得分： 4
知识点： 4.1 逻辑运算
收起解析
答案 D
解析
7.
(4分)在基于冯·诺依曼模型建造的计算机中用来进行计算和逻辑运算的地方是()。
• A. 存储器
• B. 算术逻辑单元
• C. 控制单元
• D. 输入/输出单元
纠错
得分： 4
知识点： 1.1 计算机模型与组成
收起解析
答案 B
解析
(4分)根据冯·诺伊曼模型，（）被存在存储器中。
• A. 只有数据
• B. 只有程序
• C. 数据和程序
• D. 以上都不是
纠错
得分： 4
知识点： 1.1 计算机模型与组成
收起解析
答案 C
解析
9.
(4分)当条件P成立时，则执行A语句，否则执行B语句。
这种程序结构被称为()。
• A. 顺序结构
• B. 跳转结构
• C. 判断结构
• D. 循环结构
纠错
得分： 4
知识点： 9.4 高级语言的共同概念
收起解析
答案 C
解析
10.
(4分)()是电子邮件服务的协议。
• A. HTTP
• B. FTP
• C. POP3
• D. Telnet
纠错
得分： 4
知识点： 6.3 因特网应用
收起解析
答案 C
解析
11.
(4分)（）存储设备可以进行多次擦写。
• A. CD-ROM
• B. CD-R
• C. CD-RW
• D. 以上都可以
纠错
得分： 0
知识点： 5.1 计算机硬件（三大子系统）收起解析
答案 C
解析
12.
(4分)网络操作系统的英文缩写是()。
• A. TSOS
• B. iOS
• C. RTOS
• D. NOS
纠错
得分： 4
知识点： 7.1 操作系统的定义及演化
收起解析
答案 D
解析
13.
(4分)E-R图是数据库设计的工具之一，它适用于建立数据库的()模型。
• A. 概念
• B. 逻辑
• C. 物理
• D. 结构
纠错
得分： 4
知识点： 11.4 数据库设计
收起解析
答案 A
解析
14.
(4分)目前使用的可移动硬盘是通过（）接口与主机相连。
• A. IDE
• B. RS-232
• C. SCSI
• D. USB
纠错
得分： 4
知识点： 5.2 子系统的互连
收起解析
答案 D
解析
15.
(4分)气象预报的计算问题主要利用了计算机的（）等特性。
• A. 运算速度快
• B. 计算精度高
• C. 存储能力强
• D. 具有逻辑判断能力
纠错
得分： 4
知识点： 1.1 计算机模型与组成
收起解析
答案 A
解析
二、多选题
1.
(4分)以下哪些属于CPU的组成部分？()
• A. 算术逻辑单元(ALU)
• B. 输入系统
• C. 控制单元
• D. 寄存器组(快速存储单元)
纠错
得分： 4
知识点： 5.1 计算机硬件（三大子系统）
收起解析
答案 A,C,D
解析
2.
(4分)以下哪些是常见的逻辑运算？()
• A. 非
• B. 与
• D. 异或
纠错
得分： 4
知识点： 4.1 逻辑运算
收起解析
答案 A,B,C,D
解析
3.
(4分)操作系统所具有的主要功能是（）。
• A. 进程管理
• B. 存储管理
• C. 设备管理
• D. 程序管理
• E. 文件管理
• F. 作业管理
纠错
得分： 4
知识点： 7.1 操作系统的定义及演化
收起解析
答案 A,B,C,E,F
解析
4.
(4分)软件可以被认为是以下哪些的集合体？()
• A. 输入设备
• B. 程序
• C. 输出设备
纠错
得分： 4
知识点： 1.1 计算机模型与组成
收起解析
答案 B,D
解析
5.
(4分)以下哪些是常用的数据库程序？()
• A. DB2
• B. Oracle
• C. Sybase
• D. FrontPage
纠错
得分： 4
知识点： 11.1 数据库管理系统
收起解析
答案 A,B,C
解析
三、判断题
1.
(4分)在TCP/IP的协议结构中，网络被划分为7层。
•
•
纠错
得分： 4
知识点： 6.2 网络模型
收起解析
答案错误
解析
2.
(4分)数据是信息表现的载体，信息是数据的内涵。
•
•
纠错
得分： 4
知识点： 3.1 数据类型
收起解析
答案正确
解析
3.
(4分)根据网络的覆盖范围，网络可以划分为局域网、城域网、全球网。
•
•
纠错
得分： 4
知识点： 6.1 引言
收起解析
答案错误
解析
4.
(4分)英特尔公司所开发的奔腾系列处理器便使用了RISC体系结构。
•
•
纠错
得分： 4
知识点： 5.4 计算机体系结构
收起解析
答案错误
解析
5.
(4分)每条语句都使程序执行一个相应的动作。
它被直接翻译成一条计算机可执行的指令。
•
•
纠错
得分： 4
实用文档
知识点： 9.4 高级语言的共同概念收起解析
答案错误
解析
标准。