计算学科导论计算科学的基本概念和基本知识.

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。

计算机科学与技术专业大一课程计算机科学与技术专业是现代高等教育体系中的一门应用学科，它主要研究计算机系统的原理、方法、技术和应用，是现代信息技术的基础与核心学科之一、在大一阶段，学生将学习一系列基础课程来帮助他们对这门学科有一个全面的了解和基础的技能。

以下是一些常见的大一课程，它们可能会因学校和课程设置而有所不同：1.计算机导论：这门课程主要介绍计算机科学与技术的基本概念、发展历程、相关技术和学科发展趋势。

学生将了解计算机科学与技术的基础知识，如计算机硬件、软件、计算机网络等。

2. 程序设计与算法：这门课程主要介绍计算机程序设计的基本原理和方法，以及算法设计与分析。

学生将学习一种或多种编程语言，如C、C++、Java等，并学习如何用程序解决实际问题。

3.数据结构与算法：这门课程主要介绍各种数据结构和算法的基本概念、特点和实现方法。

学生将学习如何选择和设计适合特定问题的数据结构和算法，并通过编程实现和应用。

4.计算机组成原理：这门课程主要介绍计算机硬件系统的组成和工作原理。

学生将学习计算机的运算原理、存储器层次结构、指令系统、中央处理器等相关知识。

5.操作系统原理：这门课程主要介绍操作系统的基本原理和功能。

学生将学习操作系统的概念、进程管理、内存管理、文件系统等内容，并通过实践了解操作系统的实现和应用。

6.数据库原理与应用：这门课程主要介绍数据库的基本原理和应用。

学生将学习数据库的概念、数据模型、设计和管理等知识，并通过实践掌握数据库系统的应用技术。

7.离散数学：这门课程主要介绍离散数学的基本概念和应用。

学生将学习集合论、图论、逻辑等相关理论和方法，为计算机科学与技术的理论基础打下基础。

8.网络技术与应用：这门课程主要介绍计算机网络的基本原理和应用。

学生将学习网络体系结构、协议、网络安全等知识，并通过实践了解网络技术的实现和应用。

在大一阶段，学生将通过这些课程建立起计算机科学与技术的基础，并培养计算思维、问题解决和团队合作能力。

大一新生计算机导论知识点计算机导论是大一新生必修的一门课程，它是介绍计算机科学基本概念和知识的入门课程。

通过学习计算机导论，可以帮助大一新生了解计算机的发展历程、计算机科学的基本原理以及计算机应用的重要性。

下面将介绍计算机导论的几个重要知识点。

一、计算机的发展历程计算机导论中首先会介绍计算机的发展历程。

计算机的历史可以追溯到几千年前的算盘，经过了人类历史上的多个阶段。

从最早的机械计算机到现代的电子计算机，计算机的发展经历了很多重要的里程碑。

在学习计算机导论的过程中，大一新生可以了解到计算机的演化过程，从而更好地理解计算机的现代应用。

二、计算机的基本组成和工作原理接着，计算机导论还会介绍计算机的基本组成和工作原理。

计算机主要由硬件和软件两部分组成。

硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘等，而软件则包括操作系统、应用程序等。

大一新生要了解计算机的基本组成和工作原理，可以更好地理解计算机的工作原理和运行机制。

三、计算机科学的基本原理在计算机导论的学习中，大一新生还会接触到计算机科学的基本原理。

计算机科学是一门研究计算机及其应用的学科，它包括了计算机的理论基础、算法设计和分析等内容。

通过学习计算机科学的基本原理，大一新生可以培养出良好的计算思维和问题解决能力。

四、计算机应用的重要性在现代社会中，计算机应用已经渗透到各个领域。

计算机导论的学习中，大一新生将会了解到计算机应用的重要性。

无论是教育、医疗、金融还是工业制造，计算机都起到了重要的作用。

大一新生可以通过学习计算机导论，了解到计算机在现代社会中的广泛应用，对未来的学习和职业发展有更好的规划。

五、计算机导论的实际应用最后，在计算机导论的学习中，大一新生还可以接触到一些计算机导论的实际应用。

计算机导论的知识点可以帮助大一新生更好地学习其他更高级的计算机科学课程。

例如，了解了计算机的基本组成和工作原理后，可以更好地理解操作系统、计算机网络等高级课程的内容。

计算机科学导论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知识的课程，也是计算机科学专业的入门课程。

计算机科学是现代科技中最重要的学科之一，涵盖了计算机硬件、软件和数据处理的方方面面。

本文将介绍计算机科学的基本概念、原则、算法、编程语言、操作系统和网络安全等方面的内容。

一、计算机科学的基本概念1.计算机的定义计算机是一种能够接收、存储、处理和输出数据的电子设备。

2.计算机的分类计算机可以分为以下几类：超级计算机、大型主机、小型机、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑和智能手机等。

3.计算机的基本构成计算机的基本构成包括：中央处理器（CPU）、内存、外部存储器、输入设备和输出设备。

4.计算机的基本原理计算机的基本原理包括：计算、存储和控制三个方面。

计算是指计算机对数据的处理和运算，存储是指计算机对数据的储存，控制是指计算机对计算过程的控制和管理。

5.计算机语言的分类计算机语言可以分为机器语言、汇编语言、高级语言和自然语言等。

二、计算机科学的基本原则1.良好的程序设计原则良好的程序设计原则包括：模块化、层次化、抽象化、规范化和可重用性等。

2.正确的算法设计思想正确的算法设计思想包括：分治法、动态规划法、贪心法、回溯法和分支限界法等。

3.合理的软件工程管理思想合理的软件工程管理思想包括：需求分析、设计、测试、评估和维护等。

三、计算机科学的基本算法1.排序算法排序算法包括：冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序、归并排序和基数排序等。

2.查找算法查找算法包括：顺序查找、折半查找和哈希查找等。

四、计算机科学的基本编程语言1.C语言C语言是一种高级编程语言，具有语法简单、易学易用、执行效率高、可移植性好等优点。

2.C++语言C++语言是在C语言基础上扩展而来，增加了面向对象的特性，具有高效性、灵活性和扩展性等优点。

3.Java语言Java语言是一种面向对象的高级编程语言，具有跨平台、可靠性、安全性和易用性等特点。

计算机导论复习要点一、复习要点1、计算机科学的基本思路P11 L5从理论研究、到模型抽象及工程设计是计算机科学的基本思路;理论研究是基础,是连接学科科学研究与工程应用开发研究的重要环节；模型抽象是对客观现象和规律的描述和刻划；工程设计是对科学理论的工程化实现;2、计算机理论研究的四个步骤P11 L8理论研究,基于计算机科学的数学基础和计算机科学理论,广泛采用数学的研究方法,包含以下四个步骤：对研究对象的概念抽象定义；假设对象的基本性质和对象之间可能存在的关系定理；确定这些性质和关系是否正确证明；解释结果;3、模型抽象的四个步骤P11 L12模型抽象,基于计算机科学的实验科学方法,广泛采用实验物理研究方法;按照对客观现象和规律的实验研究过程,包括以下四个步骤：确定可能世界环境并形成假设；构造模型并做出预言；设计实验并收集数据；分析结果;4、工程设计的四个步骤P11 L16工程设计,广泛采用工程科学的研究方法;按照为解决某一问题而构造系统或装置的过程,包括以下四个步骤：叙述要求；给定技术条件；设计并实现该系统或装置；测试和分析该系统;5、计算机科学的学科内容P13 L2计算机科学的学科内容是以的理工科基础科目,包括物理学主要是电子技术科学、基础数学含离散数学、线性代数等为基础理论支撑发展起来的,理论与实践相结合的学科;按照基础理论、基本开发技术、应用以及它们与硬件设备联系的紧密程度分成三个层次即理论基础层、专业基础层和应用层;6、决策系统P20 L120世纪60年代初,计算机处理突破了数值计算的框框,广泛用于非数值计算;需要解决的问题：数据的存储、加工和访问,导致了数据库理论和技术的出现;应用方向：信息管理系统MIS、决策系统DDS等;决策系统是针对各种各样的决策问题,以决策科学理论为指导,以信息系统为基础,开发的一类能进行某一方面自动或半自动决策,并进行相应的简单处理的系统7、实时系统P20 L9实时系统的开发是一个重要的方向;系统在运行过程中需要对数据进行实时响应和处理;实时系统由于存在数据通信的时间延迟引起系统的不确定性、系统调试的困难等多种因素,因此如何保证系统开发的正确性是一个大问题;实时系统是指这样一些系统,它们的运行及系统行为与时间有关,系统在运行过程中需要对数据进行实时响应和处理;8、虚拟现实P21 L30数据库技术、多媒体技术、图形学技术等的发展产生了两个新方向,即计算可视化技术与虚拟现实技术;所谓虚拟现实VR是用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、触觉等真实感觉形成的虚拟世界,集多媒体的表现技术于一体,使用户可以在这样一种虚拟环境中通过与计算机的交互感受真实的世界和活动过程;9、计算机的发展历史节MARK-1：人们一直认为艾肯制造的MARK-1是世界上第一台通用程序控制计算机;然而不幸的是,由于它的运算速度很慢,而且也不能进一步提高,因此,机电计算机一诞生就注定要很快地被电子计算机所取代;EDVAC：从1944年8月到1945年6月在冯·诺伊曼的带领下,计算机的设计工作获得了巨大的进展;存储程序通用电子计算机方案——EDVAC 方案就这样问世了;EDVAC 方案规定新型计算机有5个组成部分：①计算器CA；②逻辑控制装置CC；③存储器M；④输入I；⑤输出O;同ENIAC相比,EDVAC方案有两个重大改进：①为充分发挥电子元件的高速度而采用了二进制；②提出了“存储程序”,可以自动地从一个程序指令进到下一个程序指令,其作业顺序可以通过一种称为“条件转移”的指令而自动完成;UNIVACI：第一台用于商业数据处理的电子计算机;ENIAC：1946年2月15日是人类历史上第一台现代电子计算机揭幕典礼的日子;埃尼阿克是世界上第一台真正能运转的大型电子计算机;它同几年后研制的冯·诺伊曼机一起,奠定了现代计算机原型;10、存储程序式计算机P33 L7计算机中,要实现机器的自动计算,必须先根据题目的要求,编制出求解该问题的计算程序Computational Program,并通过输入设备将该程序存入计算机的存储器中,称为“程序存储”;存储程序式计算机由五部分组成,它们分别是：运算器Arithmetic Unit；控制器Control Unit；存储器Memory；输入设备Input Device；输出设备Output Device ;11、运算器P34 L8运算器Arithmetic Unit是计算机对各种数据和信息进行算术和逻辑运算的部件,由各种逻辑电路组成,它们包括寄存器、加法器、移位器、多路选择器和一些控制电路;通用寄存器组用于存放参加运算的数据;输入端的多路选择器用于通用寄存器组中选出一路数据送入加法器中参加运算;输出端的多路选择器对输出结果有移位输出的功能;加法器和控制电路组成的逻辑电路能完成加、减、乘、除及逻辑运算的功能;12、控制器P35 L6控制器Control Unit是统一指挥和控制计算机各个部件按时序协调操作的中心部件;它主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、地址产生器AGU、时间发生器TGU和微程序控制部件组成;程序计数器PC: Program Counter由若干位触发器及逻辑门电路所组成,用来存放将执行的指令在主存储器中的存储地址;指令译码器ID: Instruction Decode由门组合线路组成,用来对指令操作码部分θ进行译码,产生的译码信号识别了该指令要进行的操作,并传送给微控制部件,以产生相应的控制信号;指令寄存器IR: Instruction Register是由若干位触发器所组成,用来暂时存放从主存中取出的指令;由时间发生器TGU产生“时标”;而计算机执行一条指令则是按一定时间顺序执行一系列微操作实现的,这个“时间顺序”,就是所谓的“时标”;13、指令指令：让计算机执行某种操作的命令;14、指令系统指令系统是指计算机硬件语言的系统,也叫机器语言;15、位P45 L5当代计算机把信息表示成位的模式;一个二进制数的位bit是两个数字“0”和“1”中的一个,这里我们仅仅把它们看做是没有数字意义的符号;16、位运算P45 L14与AND、或OR和异或XOR的运算;布尔运算AND语句是由逻辑乘AND组合两个相类似的语句而形成,其通用形式：P AND Q表示：只有当成分语句P和Q都为真时,该语句才是真,除此之外的任何情况下,都为假;布尔运算OR语句的通用形式为：P OR Q表示：当至少有一个成分语句为真时,该语句就为真;布尔运算XOR语句的通用形式为：P XOR Q表示：要么P为真,要么Q为真,即P和Q不相同时,该语句就为真;布尔运算NOT是另一种形式的布尔运算;它由一个语句形成,其通用形式为：NOT P表示：如果语句P为真,该语句就为假；反之亦然;17、数制及转换十进制：八进制：二进制：二进制转十进制：十进制转二进制：18、数据压缩P68 L16通用数据压缩技术：为了存储和传输数据,减小数据的规1、模是很有帮助的;完成这项工作的技术叫做数据压缩;该方法有以下几种：2、扫描宽度编码是用一个指明重复的数值以及该数值在序列中出现的次数的代码替代这个序列的过程;3、关联编码法是记录连续的数据块之间的差别,而不是记录整个数据块,即每个数据块是以其与前一数据块的关系数据项的形式编码;4、频率相关编码法是指用不同长度的模式表示数据项;数据项的位模式的长度与数据项被使用的频率成反比;5、Lempel-ZivLZW编码系统是自适应字典编码法的实例;术语字典指的是构成压缩信息的标准组件的集合;在自适应字典编码系统中,在编码过程期间字典允许变化;影像压缩1、GIF系统通过把可能分配给一个像素的颜色数目减少到仅为256个的方法来研究问题,这意味着每个像素的值可以用一个字节而不是用三个字节表示;2、另一种彩色影像的压缩技术是JPEG,它已经成为一个表示彩色图像的有效标准;19、并行处理P84 L1并行性是指在同一时刻或在同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作,并行性是指时间上的重叠;它可分为同时性和并发性两种;1、同时性是指两个或多个事件在同一时刻发生;2、并发性则是两个或多个事件在同一时间间隔内发生;增加处理的并行性,主要采用“时间重叠” 和“资源重复”两种途径：1、时间重叠是指多个处理过程在时间上2、互相错开,轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分,以加速硬件周转,赢得时间,提高处理速度;3、资源重复是采用重复设置硬件设备的方法来提高计算机的处理速度;20、并行处理的四个级别P84 L14现有的并行计算机系统,可分别实现以下四个级别上的并行处理：①作业或程序级并行；②任务或过程级并行；③指令级并行；④指令内部级并行;21、根据指令流和数据流的多重性的计算机系统分类P84 L27根据指令流和数据流的多重性可将计算机系统分为下列四类：①单指令流单数据流SISD：只有一个指令部件,一次只对一条指令译码,并且只对一个操作部件分配数据;②单指令流多数据流SIMD：有多个处理单元,它们在同一个控制部件的管理下执行同一条指令,并向各个处理单元分配各自需要的不同数据;③多指令流单数据流MISD：包含多个处理单元,同时执行多条指令对同一数据及其中间结果进行不同的处理;④多指令流多数据流MIMD：这类计算机系统内有多个处理机,实际上是多个独立的SISD计算机的有机的集合,它们同时运行多个程序并对各自的数据进行处理;22、通道P85 L7通道是一个特殊功能的处理器,它有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制;在具有通道的计算机内有两类总线：①存储总线,它承担CPU与内存、通道与内存之间的数据传输任务；②通道总线,即I/O总线,它承担外部设备与通道之间的数据传输任务;通道的基本功能有：①接受CPU的I/O指令,按指令要求与指定的外部设备进行连接；②从内存选择属于该通道的通道指令,经译码后向设备控制器和设备发送各种命令；③组织外部设备和内存之间的数据传输,并根据需要提供数据中间缓存的空间,以及提供数据存入内存的地址和传送的数据量；④检查设备及设备控制器的工作状态,形成并保存通道本身的状态信息,并将这些状态信息送到内存指定单元,供CPU使用；⑤将外部设备的中断请求及通道本身的中断请求按顺序及时报告给CPU;23、通道的类型P86 L9通道的类型根据外设共享通道的情况及信息传送速度的要求,通道可分为多类：①选择通道：又称高速通道,可连接多台高速设备,但它们不能同时工作;选择通道主要用于连接高速外部设备,如磁盘机、磁带机等;②成组多路通道：规定多个设备以数据组块为单位交叉使用通道;当几个子通道同时请求为自己服务时,用优先级排队方法裁决;成组多路通道适用于中、高速设备,如磁带机、宽行打印机等;③字节多路通道：规定与其连接的各设备按字节为单位交叉使用通道;24、计算机软件P97 L1计算机软件是指用计算机指令和计算机算法语言编写的程序,以及运行程序所需的文档、数据;计算机软件包括：①程序,用算法语言描述计算机处理问题的算法；②文档,软件开发过程中的需求分析、方案设计、编程方法、维护等文档资料；③使用说明书、用户手册、操作手册、维护手册等；④使用计算机的人员的知识和能力25、软件的特点P97 L11软件实现的功能容易改变和修改；软件适宜选择多种方法和算法进行比较；软件适宜用在条件判别和控制转移多的情况；软件适宜进行复杂的算法处理；软件实现不如硬件实现速度快；软件不适宜用在对安全性要求高的情况,其原因是容易被篡改和破坏;26、系统软件及分类P98 L18管理计算机资源、提供用户使用界面的操作系统用于数据高效处理的输入输出程序通信传输、控制处理的程序计算机系统诊断、监控、故障处理程序计算机语言编辑、编译、链接程序数据库管理系统软件开发工具及支援程序27、应用软件及分类P99 L1应用软件是计算机用户在系统软件平台上开发的程序;应用软件适应信息社会各个领域的应用需求,每一领域的应用具有许多共同的属性和要求,具有普遍性;应用软件种类有：1 数值计算处理,包括：数值解析；统计解析；数理规则；预测、模拟；线性规划；日程计划;2 工程技术应用,包括：CAD、CAM；结构分析；数值控制;3 公用技术应用,包括：文档处理；图形处理；图像处理；信息检索；机械翻译；自然语言处理；模式识别；专家系统；决策支持；CAI;4 通用管理,包括：财务管理；人事管理；物资管理；图书资料管理;5 各类专业管理,包括：医疗、保健管理；学校、教育管理；公共交通管理；银行金融、交易管理；文化管理等;6 办公自动化,包括：报表处理；日程管理；文件汇总；文件收发、传送管理等;28、软件的开发过程P99 L18可行性讨论；需求分析；系统设计概要设计、详细设计；程序开发；编码,单元测试；系统测试；系统维护;29、软件开发技术的发展原因及趋势P101 L27及P106 L2软件开发技术的发展主要基于三个方面的原因：①信息化社会的需要,这是它得以发展的动力；②计算机硬件的性能越来越高,价格越来越便宜,这是它得以发展的基础；③使用计算机的人越来越多,计算机应用越来越广泛,这是软件开发技术得以发展的环境;发展的趋势主要表现在四个方面：①自动化程度的提高;②把需求分析包括到软件工作的范围内,使软件开发过程进一步向用户方面延伸,离用户更近了,避免了以往“你出算法,我编程序”的做法带来的种种问题；③把软件开发工作延伸到项目管理和版本管理,把软件开发从一次编程扩展到全过程,这是软件研制从个体的、手工作坊的方式向科学的、有组织的方式转变的重要表现；研究吸收了许多管理科学的内容和方法,如开发人员的组织,质量的控制、开发过程的协调等,这一变化把软件开发项目负责人的思想和方法摆在了更重要的位置,这是符合软件规模越来越大、软件开发工作越来越依赖组织与管理的发展趋势的;30、结构化程序设计P102 L8SD是功能分解的方法,采用模块化设计;SD方法采用的是自顶向下、逐步分解的方法,直到最低层的模块达到所要求的规模为止,一般采用HLPO图示,意思是分层结构加输入、输出处理;SD方法主要是为程序员服务的,是从程序员如何编程、测试及编写文档去考虑问题的;这种思想是早期的以手工方式、个人编写程序的工作环境下的想法;缺点：是增大了程序的工作量,程序的运行效率不高,不适合大型软件的研制过程和规律;31、软件工程的开发方法P102 L24软件的规模越来越大,复杂程度越来越高,把软件的质量和设计寄予各个程序员的技能、工作态度是靠不住的,这就要求软件生产成为有组织的、可以管理的工程项目;用工程项目实施的方法来组织软件的开发称为软件工程学Software Engineering,缩写SE;32、面向对象的开发方法P103 L13面向对象的程序设计方法Object Oriented Programming,缩写为OOP,是人们解决软件复杂性的一种新的软件开发技术;OOP的思想方法越来越接近人们的思维方式,它丢开了持续许久的“自顶向下”Top Down和“自底向上”Bottom Up方法的争论,把对于复杂系统的认识归结为对一批对象及其关系的认识;OOP使用户以更自然、更简便的方式进行软件开发;面向对象的基本思想可以归纳为以下四点：①客观世界的任何事物都是对象Object,它们都有一些静态属性相应于数据结构,也都有一些有关的操作相应于程序模块;作为一个整体,对外不必公开这些属性与操作,这称为“封装性”Encapsulation；②对象之间有抽象与具体、群体与个体、整体与部分等几种关系,这些关系构成对象的网络结构；③较大的对象所具有的性质自然地成为它的子类的性质,不必加以说明和规定,这称为“继承性”Inheritance；④对象之间可以互相传送“消息”Message并进行联系,一个消息可以是传送一个参数,也可以是使一个对象开始某个操作;33、算法P106 L21算法Algorithm是解题的步骤,可以把算法定义成解一确定类问题的任意一种特殊的方法;在计算机科学中,算法要用计算机算法语言描述,算法代表用计算机解一类问题的精确、有效的方法;算法+数据结构=程序算法是一组有穷的规则,它们规定了解决某一特定类型问题的一系列运算,是对解题方案的准确与完整的描述;制定一个算法,一般要经过设计、确认、分析、编码、测试、调试、计时等阶段;34、算法学习的五个方面P107 L3设计算法; 表示算法; 确认算法; 分析算法; 验证算法;35、算法的特性P107 L15确定性; 能行性; 输入; 输出; 有穷性;35、算法的描述方法P107 L56自然语言图形,如NS图、流程图,图的描述与算法语言的描述对应算法语言,即计算机语言、程序设计语言、伪代码形式语言,用数学的方法,可以避免自然语言的二义性36、算法的评价空间复杂性Sn：按算法所编制的程序在计算机中所占用的存储单元的总数;n 是问题的规模,显然Sn是随n的增长而增加;时间复杂性fn：按算法所编制的程序在计算机执行时所耗费的时间;显然fn随n的增长而增加;37、程序设计语言P112 L12机器语言汇编语言高级语言非过程化的语言38、计算机程序P114 L2计算机程序是用算法语言描述的解题步骤,或者讲是用程序设计语言实现的算法,程序是一串指令序列的集合,它能被计算机执行;39、程序流程图P114 L14数据流程图系统流程图程序流程图40、程序设计的过程P119 L13用高级语言编制程序的过程为：1 用编辑工具,如WORD、EDIT书写源程序,建立源程序文件,文件扩展名与所用的语言有关,例如C++语言的源程序文件扩展名为.cpp；2 编译源程序文件,生成目标文件,文件扩展名为.obj；3 链接目标文件,生成可执行文件,文件扩展名为.exe；4 在计算机上执行可执行程序文件,进一步调试和维护;41、汇编程序P120 L4汇编程序是把用汇编语言编写的汇编语言源程序翻译成机器语言的程序;汇编语言的指令与机器语言的指令基本上保持了一一对应关系,所以汇编的过程就是对汇编指令逐行进行处理,翻译成计算机可以理解的机器指令,处理步骤为：1 把指令的助记符操作码转换成相应的机器操作码；2 把符号操作数转换成相应的地址码；3 把操作码和操作数构造成机器指令;42、解释程序P120 L25解释程序的功能是对用高级语言编写的源程序按动态顺序进行逐句分析翻译,解释一句后立即得到执行结果;解释程序不产生目标代码;同编译程序相比,解释程序本身的编写比较容易;解释程序对源程序的解释执行比编译程序产生的目标代码程序的执行速度要慢;43、编译程序P121 L1编译程序也叫编译系统,是把用高级语言编写的面向过程的源程序翻译成目标程序的语言处理程序;编译程序把一个源程序翻译成目标程序的工作过程分为五个阶段：词法分析；语法分析；中间代码生成；代码优化；目标代码生成;主要是进行词法分析和语法分析,又称为源程序分析,分析过程中发现有语法错误,给出提示信息;44、良好的程序设计风格P122 L17良好的程序设计风格：(1)编码格式和编码约定在整个程序中应保持一致；(2)程序中应给出必要的注释,尤其在变量定义、调用接口、参数传递处,在修改程序时应注明修改人、时间、简要的修改原因；(3)对变量、函数标识等的命名,采用“匈牙利命名法”,避免含义不明确的缩写,从命名就可以一目了然读出命名标识的含义和数据类型；(4)采用缩进格式,突出程序的逻辑层次结构；(5)每一行只写一条语句,使用括号间隔表达式或语句的组成部分,使组成部分清晰；(6)使用结构化、面向对象的编程技术,提高程序可重用性、可扩充性；(7)除非完全必要,应尽量避免多任务和多重处理；(8)尽量避免使用复杂的算术和逻辑表达式；(9)提高程序健壮性,预防用户的操作错误,做到废进废出;45、操作系统P127 L15人们认识到必须找到某种方法将计算机硬件的复杂性与程序员分离开来,在计算机裸机上加载一层软件来管理整个系统,同时给用户提供一个更容易理解和编程的接口,这个接口称为虚拟机,这层软件是操作系统;操作系统是系统软件的基本部分;操作系统是计算机系统的核心,是用户和其他软件与计算机裸机之间的桥梁 ;46、OS的功用P128 L1三项主要作用：1为计算机中运行的程序管理和分配系统中的各种软硬件资源2为用户提供友善的人机界面图形用户界面3为开发和运行应用程序提供高效率的平台其它辅助功能：辅导用户操作帮助功能、显示系统状态、处理软硬件错误、保护系统安全47、OS的类型P128 L22操作系统有三种基本类型：批处理系统：又分为单道批处理和多道批处理分时系统：具有多路性、交互性、独占性特点实时系统：具有提供及时响应和高可靠性特点48、OS的结构P131 L13操作系统的结构有三种：整体式结构、核心结构和层次结构;整体式结构是指将整个操作系统作为一个整体运行操作系统时,不能响应其他中断;核心结构是指把操作系统分为外壳部分和核心部分;层次结构是把操作系统的功能分层,每层有明确的功能,提供接口与上下层联系,上层软件调用下层软件提供的服务;49、进程P132 L3进程是操作系统的基本单位;一个进程本质上是一个程序的执行,每个进程有其自己的地址空间,地址空间中包括可执行程序、程序用到的数据及堆栈,进程可以读写该空间中的内容;与每个进程相关的还包括一组寄存器、程序计。

教案大学一年级计算机科学导论教学大纲教案：大学一年级计算机科学导论教学大纲一、教学目标通过本课程的学习，学生应该能够：1. 理解计算机科学导论的基本概念和主要内容；2. 熟悉计算机科学的发展历程和重要里程碑；3. 掌握计算机科学领域的基本术语和常用工具；4. 了解计算机科学的应用领域，并探索未来的发展方向；5. 培养学生的科学研究思维和解决问题的能力；6. 培养学生的团队合作和沟通能力。

二、课程内容和安排1. 第一讲：计算机科学导论简介- 计算机科学的定义和意义- 计算机科学的基本概念和主要分支- 课程介绍和学习要求2. 第二讲：计算机科学的发展历程- 计算机的起源和发展- 重要的计算机科学里程碑- 计算机科学的现状和趋势3. 第三讲：计算机科学的基本术语和常用工具 - 硬件和软件的定义和分类- 操作系统和编程语言的基本概念- 常用的计算机科学工具和资源4. 第四讲：计算机科学的应用领域- 人工智能和机器学习- 数据科学和大数据分析- 计算机网络和信息安全5. 第五讲：计算机科学的未来发展- 边缘计算和物联网- 量子计算和量子通信- 生物计算和量子生物学6. 第六讲：科学研究思维和解决问题的能力培养 - 科学研究的基本方法和过程- 问题解决的思维模式和策略- 独立思考和创新能力的培养7. 第七讲：团队合作和沟通能力培养- 团队合作的优势和挑战- 有效沟通和协作的技巧- 小组项目和报告三、教学方法和手段1. 课堂讲授：通过讲解理论知识和实例分析，引导学生对计算机科学导论的理解；2. 实践演练：组织实验、项目和案例分析，培养学生的实际操作能力；3. 学生讨论：安排小组讨论和互动环节，促进学生的思考能力和团队合作能力；4. 独立学习：推荐学生阅读相关文献和参考资料，提高学生的自主学习能力；5. 学术报告：要求学生进行小组项目研究并展示成果，培养学术演讲和表达能力。

四、教材和参考资料主要教材：1. 计算机科学导论，作者：XXX参考资料：1. 《计算机科学导论教程》, 作者：XXX2. 《计算机科学导论实践指南》, 作者：XXX3. 《计算机科学导论案例分析》, 作者：XXX五、考核方式和评价标准1. 平时表现：包括出勤情况、课堂参与和作业完成情况等；2. 实验和项目：完成实验和项目任务，并提交实验报告和项目报告；3. 学术报告：小组举行学术报告，评估报告的内容和表达能力；4. 期末考试：闭卷考试，考察对课程内容的整体理解和掌握程度。

计算科学导论第1章计算科学的基本概念和基本知识计算科学：是对信息的描述和变换的算法过程包括：算法理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统的研究计算科学的基本问题：什么能自动进行，什么不能自动进行计算学科源于：对数理逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究，形成于20世纪30年代后期1.1计算模型与二进制计算模型：是刻划“计算”这个概念的一种抽象的形式系统或数学系统算法：是对计算过程的步骤的描述（或状态的一种刻划），是计算方法的一种实现方式1.1.1 计算模型与图林机20世纪30年代：计算模型研究取得突破性进展哥德尔（K.Godel）、丘奇（A.Church）、图林（A.M.Turing）、波斯特（E.L.Post）等人：受到数理逻辑发展中判定问题引起的计算模型研究和构造性数学学派的影响在研究中提出了一些计算模型：递归函数、λ演算、图林机、波斯特系统等并称这些模型是用算法方法解决问题的极限（即：凡是能用算法方法解决的问题，也一定能用这些计算模型解决；反之，这些计算模型解决不了的问题，任何算法也解决不了。

）由于观察“计算”的角度不同，产生了不同的计算模型。

例如：递归函数计算模型把可以计算的问题用函数来表示，从考察可以计算的函数应该具有怎样的构造入手研究计算。

被研究现代计算机的开发者所采纳图林机的基本概念：图林机由一条可无限延长的带子、一个读写头和一个控制读写头工作的控制器组成：每个图林机有一个状态集Q （包括开始、结束状态）和一个符号集S （0、1）。

图林机从开始状态启动，每次动作由控制器根据图林机所处的当前状态和读写头所对准的单元内的符号决定下一步的动作（或操作）。

一旦是结束状态，图林机就停机，此时带子上的内容就是计算结果。

其中每一步操作包含3件事：1，把某个符号写到读写头当前对准的格子内，取代原来的符号；2，读写头左、右移，或不移；3，根据控制器的命令用某个状态（可以是原状态）取代当前的状态，使图林机进入下一个新状态。

计算机科学导论计算机科学是研究计算机及其周围各种现象和规律的科学，亦即研究计算机系统结构、程序系统、以及计算本身的性质和问题的学科。

在过去的几十年里，计算机科学已经成为了科学技术领域中的一股强大力量，推动了社会的快速发展和进步。

如今，计算机科学已经渗透到了人类生活的各个领域，从改变人们的工作方式、学习方式，到提升医疗技术、推动科学研究，都发挥了重要作用。

计算机科学可以大致分为几个主要分支：计算机系统结构、计算机程序系统、人工智能和计算理论。

计算机系统结构：主要研究如何设计和构建计算机硬件和软件系统，以提高系统的性能和效率。

计算机程序系统：主要的是软件开发和程序设计，包括程序设计语言、程序设计和算法等。

人工智能：人工智能是研究如何让计算机能够像人一样思考、学习、推理和决策的学科。

计算理论：计算理论是研究计算的本质和性质的学科，包括算法理论、密码学、图灵机等。

计算机科学的应用已经深入到了各个领域。

在医疗领域，计算机科学的应用已经使得医疗诊断更加准确、治疗更加有效。

在教育领域，计算机科学的应用改变了传统的教学方式，使得学习更加高效、有趣。

在商业领域，计算机科学的应用提高了工作效率、降低了成本。

在科研领域，计算机科学的应用使得科研人员能够更加高效地进行科研工作。

随着技术的不断进步和发展，计算机科学也在不断发展和创新。

未来，计算机科学将会朝着更加智能化、网络化、安全化和绿色化的方向发展。

随着物联网、云计算、大数据等技术的不断发展，计算机科学将会在更多的领域发挥重要作用。

计算机科学是一门重要的学科，它已经改变了人们的生活方式和工作方式，成为了推动社会进步的重要力量。

未来，随着技术的不断发展和进步，计算机科学将会发挥更加重要的作用。

计算机科学导论是计算机科学的一门基础课程，它涵盖了计算机科学的各个方面，包括计算机体系结构、操作系统、编程语言、数据结构与算法、数据库系统等。

下面是对这门课程的一些重点内容的回答，以帮助读者更好地理解计算机科学的基本概念和知识。