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1、IntroductionComputerTalentsComputerScienceandTechnologyTheCourseAboutComputingEssentialsComputerTalents1generalpeople2computeruser3applicationprogrammer4systemsdeveloperprogrammerseniorprogrammersystemanalyst5computerscientistAbouttheCourseFoundationsofComputerScience（计计算机科学基础算机科学基础）FoundationandEss
2、entialsOperationandPracticeLecturesExaminationAboutTeachers杨谊（杨谊（PARTIChap14，PARTIII9）E-mail:Tel:62789313新科研楼新科研楼6楼楼6-3-13陈浩（陈浩（PARTIIChap56）傅蓉（傅蓉（PARTIIIChap78）吕庆文（吕庆文（PARTIIIChap10）曹蕾（曹蕾（PARTIVChap1114）张煜（张煜（PARTVChap15）杨小燕、席卫文（上机）杨小燕、席卫文（上机）AboutTeachingPlanlChap1Chap15Lectures80%lFourPractice20%
3、（教室楼机房（教室楼机房205、206、305、306）AboutReferences1 Computer science An overview,SixthEdition,J.GleenBrookshear,人人民民邮邮电电出出版版社社，影印影印,2002.12ComputingEssentials，TimothyJ.OLeary(高等教育出版社影印高等教育出版社影印),2000.73计算科学导论，赵致琢，科学出版社计算科学导论，赵致琢，科学出版社,2000.84计计算算机机导导论论，王王玉玉龙龙，电电子子工工业业出出版版社社，2001.85.计算机导论双语课程网站（学校主页计算机导论双语课
4、程网站（学校主页/教学资源）教学资源）课程特点和学习方法课程特点和学习方法v读懂英文，用英文理解读懂英文，用英文理解v重视课堂重视课堂v课后通读课文课后通读课文v完成布置的练习，查阅完成布置的练习，查阅资料资料v英文教程英文教程v中英文讲课中英文讲课v内容广泛，进度快内容广泛，进度快v有一定的难度有一定的难度PARTONE:MACHINEARCHITECTUREvChapter1:IntroductionvChapter2:DataRepresentationvChapter3:NumberRepresentationvChapter4:OperationsonBitsChapter 1Int
5、roductionChapter1:Introduction1.1.TheComputerasaBlackBox1.2.vonNeumannModel1.3.ComputerHardware1.4.Data1.5.ComputerSoftware1.6.History1.7.Keyterms1.8.Summary1.1.TheComputerasaBlackBoxvTwocommoncomputermodels:v(1)dataprocessorComputerInputDataOutputDataProblems:uToogeneraluNotspecifythetypeofprocessi
6、ng:Isatemperaturecontrolleracomputer?1.1.TheComputerasaBlackBoxvTwocommoncomputermodels:v(2)programmabledataprocessoruProgram:uAsetofinstructionsthattellsthecomputerwhattodowithdata.uwritteninacomputerlanguage.ComputerInputDataOutputDataProgramvTheoutputdatadependontheinputdataandtheprogram.vExample
7、:Sorting1.1.TheComputerasaBlackBoxComputerInputData13,36,24,8OutputData8,13,24,36SortingProgramFigure 1-3Same program,different dataFigure 1-4Same data,different programsvComputerisbasedonthevonNeumannmodel.1.2.vonNeumannModelComputerInputDataOutputDataProgramBlackboxvFoursubsystems:1.2.vonNeumannMo
8、delInputDataOutputDataProgramBlackboxControl UnitArithmetic Logic UnitMemoryInput/OutputvonNeumannModelMemoryvThestoragearea.vProgramsanddataarestoredduringprocessing.ArithmeticLogicUnitvALUvCalculationandlogicaloperationsControlUnitvControlstheoperationsofthememory,ALU,andtheinput/outputsubsystems.
9、Input/OutputvTheinputsubsystemacceptsdataandtheprogramfromoutsidethecomputer.Input/OutputvTheoutputsubsystemsendstheresultofprocessingtotheoutside.计算机系统计算机系统 硬件系统硬件系统软件系统软件系统系系统统软软件件应应用用软软件件 主机主机 外围设备外围设备电源电源内存内存 CPU 运运算算器器 控控制制器器 输输入入设设备备 输输出出设设备备 外外 存存StoredprogramconceptvTheprogrammustbestoredinm
10、emory.vEarlycomputersonlystoreddata.vBoththeprogramandthedatahavethesameformatbinarypatterns.SequentialexecutionofinstructionsvThecontrolunitfetchesoneinstructionfrommemoryvinterpretsitvandthenexecutesit1.3.ComputerHardwarevVonNuemannmodelisthestandardofcomputercomponents.vDetailsinChapter51.4DatavS
11、toringDatalElectronicdeviceelectricalsignal0and1lNumber,text,image,audio,video:mustbechangedto0sand1s文字文字12345-67.891023e634*691.4DatavOrganizingDatalDataareorganizedintosmallunits,lSmallunitsareorganizedintolargerunits,lChap2、Chap3、Chap41.5.ComputerSoftwarevProgramsmustbestored.programdataMemory1.5
12、.ComputerSoftwarevProgramisasequenceofinstructions.vreusabilityvChapter7101.5.ComputerSoftwarevAlgorithmvHowtocombinetheinstructionstodoatask?vStep-by-stepsolution:algorithmvChapter8语言文字表示的算法语言文字表示的算法vv例例1 1：给出一个所有正整数的列表：给出一个所有正整数的列表vv例例2 2：步骤步骤1 1：从你的口袋里取出一个硬币，把：从你的口袋里取出一个硬币，把它放到桌子上它放到桌子上步骤步骤2 2：返回
13、第一步，直到口袋为空：返回第一步，直到口袋为空不可终止不可终止图形语言表示用正方形纸折出小鸟的算法图形语言表示用正方形纸折出小鸟的算法计算机的算法表示计算机的算法表示v定义：一组规定一个任务如何完成的步骤。定义：一组规定一个任务如何完成的步骤。vCPUCPU一个机器周期内遵循的算法：一个机器周期内遵循的算法：取一条指令取一条指令译码该指令译码该指令执行该指令执行该指令v算法的表示算法的表示原语原语伪代码伪代码流程图流程图1.5.ComputerSoftwarevLanguagesvAtfirst,nocomputerlanguage.vInstructions(0sand1s)werediff
14、icultandtedious.vSymbols(words)takeplaceof0sand1svChapter91.5.ComputerSoftwarevSoftwareengineeringvThedesignandwritingofstructuredprogramsmustfollowstrictprinciplesandrulesvChapter101.5.ComputerSoftwarevOperatingsystemsvThereareaseriesofinstructionscommontoallprograms.vWritetheseinstructionsoncefort
15、heuseofallprograms.vOperatingsystems:amanagertofacilitateaccessofthecomputercomponentsandmuchmore.(Chapter7)人类追求的计算工具人类追求的计算工具1642BlaisePascal加法器加法器加法器加法器CharlesBabbageCharlesBabbage1822 1822 差分机差分机1833 1833 分析机分析机MARKIMARKIENIACENIAC电子计算机时代电子计算机时代计算机产生与发展计算机产生与发展1.6History 第一台电子计算机（第一台电子计算机（ENIACEN
16、IAC）计算机产生与发展计算机产生与发展E Electronic lectronic N Numerical umerical I Integrator ntegrator A And nd C Calculatoralculator5000次加法次加法/秒秒体重体重28吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器功率功率150KW继电器计算机的继电器计算机的10001000倍倍手工计算的手工计算的2020万倍万倍晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾4420,000,0002,300将电脑浓缩在一颗芯片上将电脑浓缩在一颗芯片上0.18微米芯片微米芯片10微米芯片微米
17、芯片计算机产生与发展计算机产生与发展晶晶体体管管数数单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百百万万条条/每每秒秒每每18个月芯片能力增长一倍。个月芯片能力增长一倍。计算机第一定律计算机第一定律摩尔定律摩尔定律计算机产生与发展计算机产生与发展第一代第一代（19461956）电子管电子管5千千4万（次万（次/秒）秒）第二代第二代（19571964）晶体管晶体管几十万几十万百万（次百万（次/秒）秒）第三代第三代（19651970）集成电路集成电路百万百万几百万（次几百万（次/秒）秒）第四代第四代（197190年代）年代）大规模集成电路大规模集成电路几百万几百万几亿（次几亿（次/秒）秒）计算机发展的
18、几个阶段计算机发展的几个阶段计算机产生与发展计算机产生与发展香侬香侬1938年，首次用布尔代数进行开年，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来逻辑运算可以通过继电器电路来实现。实现。是现代信息论的著名创始人。是现代信息论的著名创始人。1948年，发表年，发表通信的数学理论通信的数学理论信息论诞生。信息论诞生。奠定现代计算机发展的重要人物和思想奠定现代计算机发展的重要人物和思想ClaudeShannon计算机产生与发展计算机产生与发展图灵图灵与图灵机与图灵机图灵奖图灵奖姚期智姚期智计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。计算
19、机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。TuringTuring(1912(19121954)1954)，英国数学家英国数学家英国数学家英国数学家19361936理想计算机的数学模型理想计算机的数学模型理想计算机的数学模型理想计算机的数学模型图灵机图灵机图灵机图灵机Church-TuringChurch-Turing命题命题命题命题19501950年，年，年，年，“计算机与智能计算机与智能计算机与智能计算机与智能”EnigmaEnigma破译破译破译破译计算机产生与发展计算机产生与发展TuringJohnvonNeumann冯冯 诺依曼诺依曼1949EDVAC冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机存储
20、程序工作原理存储程序工作原理计算机的两个基本能力：计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。二是能够自动地执行程序。计算机产生与发展计算机产生与发展1.7KeytermsvAlgorithmvALUvBlackboxvComputerlanguagevComputersciencevControlunitvDataprocessorvInputdatavInstructionvIntegratedcircuitvMemoryvMicrocomputervOperatingsystemvOutputdatavProgramvProgrammabledata
21、processorvSoftwarevSoftwareengineeringvVonNeumannmodel1.8SummaryvComputerscience:issuesrelatedtoacomputer.vAcomputer:programmabledataprocessorthatacceptsinputdataandprogramsandoutputsdata.vAprogram:asetofinstructionsexecutedsequentially.vEverycomputertodayisbasedonvonNeumannmodel.1.8SummaryvVonNeumannmodelincludesfoursubsystems:memory,ALU,controlunit,I/O.vDataandprogramsarestoredinmemory.vProgramsarewrittenincomputerlanguage.vSoftwareengineeringisthedesignandwritingofprogramsinastructuredform.HomeworkvP11p12NO.1226vOthersareselective.v学习完学习完第第4章后章后提问、对答案。提问、对答案。