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清华大学出版社计算机导论配套讲义课件

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计算机科学导论-概述 ppt课件

计算机科学导论-概述 ppt课件

程序（存储在存储器中）
输入 8,12,22,3
输3,出8,12,22
冯•诺依曼模型（John Von Neumann1903－1957）
现代计算机都是基于冯•诺依曼模型
1. 4个子系统 2. 程序存储 3. 指令顺序执行
计算机硬件 计算机软件
12
计算机概述——计算机系统分层结构
通信
程序
网络，多台计算机联接在一起，实现信息交换和资 源共享
2
《计算机科学导论》教材
教材 《计算机科学导论》 机械工业出版社 刘艺等译 参考书：
➢ 计算机科学导论，王玲，宋斌编著，清华大学出版社， 2008
➢ 计算机科学导论（第2版），瞿中 等编著，清华大学 出版社， 2007
➢ 计算机科学导论（第7版）（影印版），布鲁克希尔 著，清华大学出版社 ，2004
第10讲：数据库
（第14章）
第11讲：人工智能与计算理论 （第17，18章）
学习建议
内容多，用系统的思想学习，掌握基本概念、 基本原理、基本操作；
听讲与自学相结合，可以快速浏览几本书，有 针对性的上网查阅或图书查阅；
多上机，多实践，提高动手能力
本讲内容
1.1．计算机系统分层结构 1.2．计算机的发展历史 1.3．计算机的分类 1.4．计算机应用
计算机科学导论
第一讲 概述
课程简介
《计算机科学导论》是计算机类各专业全程教学内容的导 引课程，介绍计算机硬件、软件、数据组织和计算理论等方面的 内容，包括编码及计算机体系结构的基本原理、操作系统、计算 机网络、算法、程序设计语言、数据结构和数据库、人工智能以 及计算理论等专业知识的知识点以及与信息技术有关的社会人文 等知识，力求使学生对计算机科学有比较全面的了解。与此同时， 使读者对后续课程的学习有一个概括的了解，为今后的学习打下 良好的基础。

第6章-软件开发知识-计算机导论(第4版)(微课版)-袁方-清华大学出版社

第6章-软件开发知识-计算机导论(第4版)(微课版)-袁方-清华大学出版社
➢ 到2012 年为止，Farecast系统用了将近10万亿条价格记录来 帮助预测美国国内航班的票价。Farecast票价预测的准确度已 经高达75％，使用Farecast 票价预测工具购买机票的旅客， 平均每张机票可节省50 美元。
关系数据库语言
➢ 关系数据库语言的特点
➢ 非过程化：只要提出做什么，而不必指明如何做 。 ➢ 功能一体化：数据定义与数据操纵格式统一。 ➢ 一种语法两种使用方式：人机交互方式与嵌入主语言方式。 ➢ 面向集合操作。 ➢ 语法简捷、易学易用。
计算机导论
关系数据库语言
➢ 关系数据库语言的特点
➢ 非过程化：只要提出做什么，而不必指明如何做 。 ➢ 功能一体化：数据定义与数据操纵格式统一。 ➢ 一种语法两种使用方式：人机交互方式与嵌入主语言方式。 ➢ 面向集合操作。 ➢ 语法简捷、易学易用。
计算机导论
袁方/王兵编写 清华大学出版社出版 《 计算机导论（第4版）》 配 套 课 件
计算机导论
第6章:软件开发知识
目录 CONTENTS
01 数 据 库 原 理 及 应 用 02 软 件 工 程
6.1 数据库原理及应用
01 关 系 数 据 库
02 关 系 数 据 库 语 言
03 常用关系数据库管理系统 04 数据库应用系统开发工具
计算机导论
关系数据库
➢ 数据库系统的组成
➢计算机硬件、数据库。 ➢操作系统、数据库管理系统、
应用开发工具和应用系统。 ➢数据库管理员、系统分析员、
数据库设计人员、应用程序 开发人员和用户。
计算机导论
关系数据库
➢数据库的主要特点
➢数据冗余度小：重复数据少，节省存储空间并有利于保 持数据的一致性。

《计算机导论》清华大学版本第一课时

《计算机导论》清华大学版本第一课时
的计算器 帕斯卡计算器 1642年德国人帕斯卡发明 Pascal语言 莱布尼茨计算器 1673年德国人莱布尼茨发明 逻辑演示器 织布机 第一台能够实际应用的机械计算机 1820年 手摇计算机
第四页，编辑于星期六：十点 四十四分。
机械计算机
拆分机 1822年 巴贝奇 “程序自动控制”思想的萌芽 爱达 第一位程序员 第一台全操作性拆分机 1854年 乔治.舒尔茨
MARK I
1833 分析机
第七页，编辑于星期六：十点 四十四分。
电子计算机
计算机的诞生
20世纪40年代中期，由于导弹、火箭、原子弹等现代科学的发展， 出现了大量极其复杂的数学问题，原有的计算工具已无法满足 要求；而电子学和自动控制技术的迅速发展，也为研制新的计 算工具提供了物质技术条件。
1946年，在美国宾夕法尼亚大学，由John Mauchly和J.P.Eckert 领导的研制小组为精确测算炮弹的弹道特性而制成了ENIAC 计 算机，这是世界上第一台真正能自动运行的电子数字计算机。 它使用了18800只电子管，1500 多个继电器，耗电150KW,占地 面积150,重量达30,每秒钟能完成5000次加法运算。尽管存在着 许多缺点，但是它为电子计算机的发展奠定了技术基础。它的 问世，标志着电子计算机时代的到来。
1.2计算机的发展
1.2.5第五代计算机 （20世纪80年代） 第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能
计算机系统。它能进行数值计算或处理一般的信息，主要能面向知识处理，具 有形式化推理、联想、学习和解释的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开 拓未知领域和获得新的知识。人-机之间可以直接通过自然语言（声音、文字） 或图形图象交换信息。第五代计算机又称新一代计算机。

《计算机导论》PPT课件 (2)

《计算机导论》PPT课件 (2)
（5）1925年左右，美国马萨诸塞理工学院制成了一台大型的 模拟计算机，他们用齿轮的旋转角度来表示所要计算的量。
（6）1936年，英国科学家图灵(A1an M.Turing)，提出了可计 算计算机的概念，后来人们称他描述的计算机为“图灵机”。
（7）1943年1月，霍华德·艾肯（Howard H. Aiken）在哈佛大 学研制成功名为“ASCC Mark I”的世界上第一台通用计算机。
§2.1 从历史走向未来——计算机的发展史
（3）1812年，为现代计算机的发明做出过重要贡献的英国数 学家查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage，1792—1871)开始考虑 设计机械操纵的计算机。
（4）1847年，英国科学家乔治·布尔(George·Boole)创立了逻 辑代数，亦称布尔代数。
§2.1 从历史走向未来——计算机的发展史
冯·诺依曼型计算机的基本结构
冯·诺依曼提出计算机工作原理可概括为：“存储程 序，顺序控制”。其基本思想是：
(1)计算机可以使用二进制； (2)计算机的指令和数据都可以存储在机内。
冯·诺依曼提出的“存储程序原理”，导致现代意义 的计算机的诞生。主要由5部分组成：存储器、运算 器、控制器、输入设备、输出设备。
现代计算机发展的四个阶段
1.采用电子管计算机的第一代计算机（1946—1957）
第一代计算机的特点是操作指令是为特定任务而编制的，每种 机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度也慢。
图2-5 1904年，世界上第一只电子管 图2-6 电子芯片、晶体管和LED 在英国物理学家弗莱明的手下诞生 都是由半导体材料制成
（8）1943年，美国宾夕法尼亚大学的工程师普雷斯珀·埃克 特 (J.Prespcr Eckert ） 博 士 和 物 理 学 家 约 翰 ·莫 克 利 (John Mauchly) 博 士 开 始 着 手 研 制 “ 埃 尼 阿 克 ” （ Electronic Numerical Integrator and Calculator, ENIAC）。

计算机导论课件

计算机导论课件
软件学院 张奕韬 6



2013-11-2
计算机发展史-计算的机械时代

17世纪初，英国数学家纳皮尔提出了对数 的概念，并制作了“纳皮尔算筹”，它只 需要做简单的加法就能计算出乘积，从而 大大简化了数值计算的过程。
英国牧师奥锲得创造了原始的对数计算尺，它不
仅能做加减乘除，乘方，开方运算，甚至可以计算 三角函数、指数函数和对数函数，它一直使用到袖 珍电子计算器面世为止。
（清华大学出版社）
周肆清、曹岳辉、李利明 编著
计算机导论
（人民邮电出版社）
2013-11-2
甘岚 等 编著
软件学院 张奕韬 2
总评成绩构成
总评成绩由学习过程中的各项考核指标综合评定。

上课考勤：20% 平时作业及平时表现：20% 上机实验：30% 测试：30%
记 住
关于考勤： 旷课一次-5， 迟到、早退每次-2，请假次数 多者酌情扣分，扣完为止。 缺勤3次及以上，成绩为0。
2013-11-2
软件学院 张奕韬
4
计算机发展史-发展篇


自从1946年世界上第一台电子数字计算机 诞生以来，计算机得到了迅速的发展和应 用，著名的摩尔定理很好地说明了这一点： 平均每18个月计算机的性能要提高一倍， 而价格要下降一半。 ..\materials\计算机的产生和发展320x240.Flv
软件学院 张奕韬 24
2013-11-2
计算机发展史-阿兰•图林

8岁时，他开始尝试写作了一部科学著作，题名 《关于一种显微镜》。1931年，他考入剑桥皇家 学院。



1936年，图林发表了一篇划时代的论文--《论可计算数及其 在判定问题中的应用》，后来被改称《理想计算机》。论文 里论述了一种“图林机”，只要为它编好程序，它就可以承 担其他机器能做的任何工作。 1950年10月，图林的一篇论文《机器能思考吗》首次提出检 验机器智能的“图林试验”，从而奠定了人工智能的基础， 使他再次荣膺“人工智能之父”称号。 1954年，42岁的阿兰· 图林英年早逝。为了纪念他在计算机 领域奠基性的贡献，美国计算机学会决定设立“图林奖”， 从1956年开始颁发给最优秀的电脑科学家，它就像科学界的 诺贝尔奖那样，是电脑领域的最高荣誉。

第2章 计算机硬件-计算机导论(第2版)-微课版-吕云翔-清华大学出版社

第2章 计算机硬件-计算机导论(第2版)-微课版-吕云翔-清华大学出版社

总线
• 总线速度是指前端总线的频率。前端总线 是用来与微处理器交换数据的电路，其频 率的高低直接影响着微处理器访问内存的 速度，进而影响着微处理器的性能。目前 前端总线的频率在1000MHz到2100MHz之 间。频率越高代表速度越快。
字长
• 字长是指微处理器能够同时处理的二进制 数的位数。字长取决于ALU中寄存器的大小 以及与之相连接的线路的容量。例如32位 处理器ALU中的寄存器是32位的，可以同时 处理32位数据。字长越长，意味着处理器 在相同的周期可以处理更多的数据。当前 的计算机系统通常使用32位或64位处理器。
指令集
• 有些指令集中包含有需要几个时钟周期才 能完成的复杂指令，拥有这种指令集的微 处理器使用了复杂指令计算机（Complex Instruction Set Computer，简称CISC）技术。 而拥有数量有限且较简单指令集的微处理 器使用了精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，简称RISC）技术。 RISC微处理器执行大部分指令的速度相比 CISC微处理器要快，但完成同样的任务需 要更多的简单指令。目前大多数个人计算 机都采用了CISC处理器，而手持设备大多 数采用的是ARM（Advanced RISC Machines， 高级RISC机器）处理器。
• 只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM） • CMOS • EEPROM
随机访问存储器（RAM）
• RAM中存放了等待CPU处理的原始数据、程 序指令，以及临时存放CPU处理后的结果。 除此之外，RAM中还存储着操作系统的指 令，以控制整个计算机系统的基本功能。
• RAM是易失存的，即需要电来存放、维持 数据。一旦计算机失去电力供应，存放在 RAM中的数据就会立刻永久性消失。

《计算机导论》PPT课件


8-22
8.3 网络安全技术
由器集成式防火墙和分布式防火墙。 • （4）按防火墙的应用部署位置分：有边界防火
墙、个人防火墙和混合防火墙。 • （5）按防火墙性能分：有百兆级防火墙和千兆
级防火墙。 8-18
8.3 网络安全技术
•
下面给出从防火墙技术划分的包过滤型防火墙、应
用级网关防火墙和应用代理型防火墙的基本原理和主要
特性。
• 1. 包过滤型防火墙
统完全可以不必分散在各个主机上，而集中在防火墙一身上。
8-15
8.3 网络安全技术
• （3）对网络存取和访问进行监控。
•
如果所有的访问都经过防火墙，那么，防火墙就能记录下这些访问并做出日志记
录，同时也能提供网络使用情况的统计数据。当发生可疑动作时，防火墙能进行适当
的报警，并提供网络是否受到监测和攻击的详细信息。另外，网络使用情况统计对网
• 在逻辑上，防火墙既是一个分离器和限制器 ，也是一个分析器。防火墙既能有效地监控内部 网和 Internet外部网之间的任何活动，保证内 部网络的8-1安2 全；又能对网络中来往的通讯数据进 行分析，为网络管理人员提供网络运行的基础数
8.3 网络安全技术
• （三）防火墙的设计目的和功能 • 1. 防火墙的设计目的 • 设计防火墙的目的主要有： • （1）限制外部人员进入内部网络，过滤掉不安全服务和非法用户。 • （2）防止入侵者接触内部网络中的设施。 • （3）限定用户访问特殊站点。 • （4）为监视Internet安全提供方便。 • 防火墙具有很好的保护作用。入侵者必须首先穿越防火墙的安全防线，才能接触目标
建立直接联系，防火墙外部的用户便有可能直接了解防火墙内部的网络结构和运行状

《计算机导论》清华大学版本第四课时


3位数
4位数
二进制
3.4.2数值型数据的表示
机器数的范围
二进制机器数
机器数的符号
机器数中小数点的位置
1.机器数的范围——CPU的寄存器决定
位数 8位 16位
无符号数 0~（255）10 0~（65535）10
有符号数 （-127）10~（128）10 （-32768）10~（+32767）10
32位 64位
3.4 数据表示
3.4.1计算机中的数制
1、基本概念

基数 位权
二进制 0 和1
八进制0~7 十进制0~9 十六进制0~F
2.各种数制相互转换
二进制
乘以2的幂次方
4位数
十进制
3位数
十六进制
八进制
2.各种数制相互转换
十进制
ห้องสมุดไป่ตู้
八进制
十六进制
整数除以2要余数 小数乘以2要整数
负数
正码、反码、补码
正数 正码 反码 不变 不变
负数 不变 符号位不变，数制位求反
补码
不变
反码末尾+1
3、定点数和浮点数
定点数——小数点位置固定
定点整数 小数点在最右位
定点小数 小数点在左侧，符号位后面
3、定点数和浮点数
浮点数——小数点不固定（既有整数又有小数的数值）
阶符 阶码P 尾符 尾码S
1.机器数的范围——CPU的寄存器决定
位数 8位 16位
无符号数 0~（255）10 0~（65535）10
有符号数 （-127）10~（128）10 （-32768）10~（+32767）10
32位 64位

计算机导论 - [课件]第1章 计算机系统的基础知识


8080
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第1章 计算机系统的基础知识 *
3. 第三代微型计算机
特点
字 长：16位 芯片集成度（晶体管数目/片）：2万~7万 时钟频率：5~10MHz 基本指令执行时间：0.4~0.75μS 地址总线：20/24条
微处理器（CPU）举例：
Intel 8086、Intel 8088 、Intel 80286、M68000
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第1章 计算机系统的基础知识 *
1.1.3 计算机应用的发展趋势 P6~7
综合化、智能化 网络化、高速化、整体化、协同化 多样化、大众化 微小化、低能耗、低污染、缩微化、绿色化 商品化 集成化、 高效化
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第1章 计算机系统的基础知识
教学小结
第1台电子计算机的诞生； 现代计算机发展4阶段； 微型计算机发展4阶段——CPU的性能参数
常用逻辑运算（与、或、非、复合） （1. 5）逻辑电路（与门、或门、非门、复合）
7
第1章 计算机系统的基础知识 *
1.1 计算机发展概述
教学目的： 了解计算机的产生、发展和应用
教学重点： 计算机的发展
8
第1章 计算机系统的基础知识 *
教学 引入
现在，计算机在我们的日常生活中无处不 在，你了解计算机的发展史吗？
122122计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理p11p11122122计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理p11p11动画演示上一页下一页教学小结教学小结教学小结教学小结计算机系统的组成硬件各部分的功能cpu主机外设内存外存地址总线数据总线控制总线指令程序机器指令的概念cpu工作指令执行的三阶段冯诺依曼计算机的特点学习计算机中数据信息的表示方式和各种表示方式之间的内在联系二进制的定点与浮点表示及其原码反码补码表示计算机中非数值数据的编码使大家对数值数据的表示方式有所了解

计算机导论(全套课件466P)

巴贝基生于1791年的英国，当他在剑桥大学攻读博士时，即 为了解决计算等式间的差异数，于1812年首先设计出了一台名为 差分机（Difference Engine）的机器，并于1822年制成了差分机 样机。这是一台利用蒸汽为动力，以齿轮为基础所构成的机器， 由于齿轮的数量过于庞大（约四千），以至于差分机所计算的成 果并不精确。经历十年失败的尝试，1834年巴贝基在研制差分机 的工作中，看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计 算机的可能性，从而放弃了差分机转而构想出了名为分析机的自 动运算机器，由于这台机器具备有“输入”、“运算”、“输出” 及“储存”的四大现代计算机特征，最后因英国政府停止资助使 这项计划，直到巴贝基逝世，亦未能最终实现他所设计的计算机。
计算机导论
计算机发展——智能化
“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的 ‘没有灵魂的机械’来”。
——笛卡尔（1637）
人类第一个“工业机器人”： 一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）
计算机导论
计算机导论
第1章 计算机基础知识
本章导读：
本章从计算机的产生和发展出发，对计算机的特点和分类进行 了阐述；重点介绍了计算机中常用的数制及其转换、带符号数的 表示、字符编码和汉字编码的基本知识。要求读者了解微型计算 机的发展历史、工作特点、分类、应用领域等相关知识；熟悉数 制的基本概念、数制之间的相互转换。
CRAY-Ⅱ
中国超级计算机： 国防科技大学研制的 “银河1号”、 “银河2号”和“银河3号” 国家职能计算机中心推出的 “曙光1000” 、“曙光200I”和“曙光3000”
银河Ⅱ
计算机导论
计算机发展——网络化
计算机网络： 计算机技术与通信技术结合 的产物。 计算机网络的发展动力： 使用远程资源，共享程序、 数据和信息资源，网络用户 的通讯和合作。
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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。
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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。
第1 章
概
述
（时间：2次课，1 1.2 1.3 1.4 1.5
计算机简史 计算科学基础 计算机应用领域 计算机发展趋势 思考题
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1.1 计算机简史
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。
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1.1.1
人类处理信息方式的历史变迁(3)
20世纪30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 诺 年，冯· 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 1.1.2 计算机的发展历程
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1.1.1 人类处理信息方式的历史变迁(1)
电 子 计 算 机 (Electronic Computer) ， 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要的技术基 础。
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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。
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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。
计算机导论
清华大学出版社
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目录
第1章
第2章
概
述
第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章
信息表示与运算 计算机基本工作原理 计算机硬件系统 计算机软件系统 计算机网络系统 多媒体技术及应用 人工智能 计算机病毒与安全防范
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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。
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1.1.2 计算机的发展历程
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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
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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。