信息技術(shù)導(dǎo)論

華商學(xué)院信息工程系信息技術(shù)導(dǎo)論1課程內(nèi)容計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)硬件組成、軟件系統(tǒng)、發(fā)展簡(jiǎn)史信息的表示與處理、信息的輸入與輸出、信息的存儲(chǔ)操作系統(tǒng)初步、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)軟件開(kāi)發(fā)與程序語(yǔ)言、文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)初步上機(jī)操作Windows操作系統(tǒng)和常用軟件工具VC++語(yǔ)言編程環(huán)境和C語(yǔ)言編程課程內(nèi)容計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)2課程結(jié)束需要掌握的知識(shí)理論個(gè)人計(jì)算機(jī)的基本組成及各部件的功能操作系統(tǒng)的引導(dǎo)及其主要功能信息的表示、處理、存儲(chǔ)的基本原理互聯(lián)網(wǎng)的基本功能和原理計(jì)算機(jī)程序的工作原理及開(kāi)發(fā)過(guò)程實(shí)踐Windows操作系統(tǒng)的使用常用軟件的操作–收發(fā)電子郵件、搜索引擎的使用、

office（Word,Excel,Powerpoint）VC++編程環(huán)境及C語(yǔ)言編程課程結(jié)束需要掌握的知識(shí)理論3授課方式與成績(jī)?cè)u(píng)定課上講授和演示復(fù)習(xí)、自學(xué)和書(shū)面作業(yè)上機(jī)實(shí)習(xí)并完成上機(jī)作業(yè)考試成績(jī)?cè)u(píng)測(cè)期中考試 20%期末考試 40%平時(shí)成績(jī)(作業(yè)、課堂表現(xiàn))40%授課方式與成績(jī)?cè)u(píng)定課上講授和演示4第1章信息、信息科學(xué)與信息技術(shù)第1章信息、信息科學(xué)與信息技術(shù)5內(nèi)容提要本章介紹信息的基本概念，討論了信息的定義、信息的基本性質(zhì)；信息科學(xué)與信息技術(shù)的內(nèi)容；信息技術(shù)與與計(jì)算學(xué)科之間的關(guān)系；計(jì)算學(xué)科的專業(yè)方向與理論、抽象、設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)方法。內(nèi)容提要本章介紹信息的基本概念，討論了信息的定義、信息的基本61.1信息的基本概念1.1.1信息的定義1.1.2信息的特性1.1.3信息論的產(chǎn)生

1.1信息的基本概念1.1.1信息的定義71.1.1信息的定義就一般意義而言，信息可以理解成消息、情報(bào)、知識(shí)、見(jiàn)聞、通知、報(bào)告、事實(shí)、數(shù)據(jù)等等。1.1.1信息的定義就一般意義而言，信息可以理解成消息、情8中國(guó)首次涉及“信息”的詩(shī)兩葉愁眉愁不開(kāi)，獨(dú)含惆悵上層臺(tái)。碧云空斷雁行處，紅葉已雕人未來(lái)。塞外音書(shū)無(wú)信息，道傍車(chē)馬起塵埃。功名待寄凌煙閣，力盡遼城不肯回。——杜牧《寄遠(yuǎn)》

中國(guó)首次涉及“信息”的詩(shī)9李中《碧云集·暮春懷故人》池館寂寥三月盡，落花重疊蓋莓苔。惜春眷戀不忍掃，感悟心情無(wú)計(jì)開(kāi)。夢(mèng)斷美人沉信息，目穿長(zhǎng)路倚樓臺(tái)?，樮幚C瑕安可得，流水浮云共不還。

——唐代詩(shī)人李中《碧云集·暮春懷故人》李中《碧云集·暮春懷故人》池館寂寥三月盡，落花重疊蓋莓苔。10在國(guó)外，據(jù)說(shuō)最早討論數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)與智慧之間關(guān)系的，不是數(shù)學(xué)家，也不是計(jì)算機(jī)科學(xué)家，而是詩(shī)人T.S.Eliot。他說(shuō)：

信息迷失在數(shù)據(jù)中，知識(shí)迷失在信息中，而智慧迷失在知識(shí)中。在國(guó)外，據(jù)說(shuō)最早討論數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)與智慧之間關(guān)系的，不是數(shù)11他的原話出現(xiàn)于1934年的“TheRock”中，下面的后三句話是他的，前一句話是好事者加上去的：

WhereistheLifewehavelostinliving?Whereisthewisdomwehavelostinknowledge?Whereistheknowledgewehavelostininformation?"Whereistheinformationwehavelostindata?

有人譯為：

生活中啊，我們消逝的生命在哪里？知識(shí)中啊，我們失去的智慧在哪里？信息中啊，我們遺漏的知識(shí)在哪里？數(shù)據(jù)中啊，我們丟失的信息在哪里？

他的原話出現(xiàn)于1934年的“TheRock”中，下面的后三12“信息”的一些定義下面是對(duì)于“信息”的一些定義：“信息是事物之間的差別?！薄靶畔⑹墙邮照呤孪炔恢赖臇|西?！薄靶畔⑹鞘挛锛捌鋵傩詷?biāo)識(shí)的集合”“信息就是信息，信息是物質(zhì)、能量、信息及其屬性的標(biāo)示?！薄靶畔⑹谴_定性的增加。即肯定性的確認(rèn)?！毕戕r(nóng)（ClaudeElwoodShannon，1916-2001）給出的定義是：“狹義地說(shuō)，信息是用來(lái)消除不確定性的東西。”“信息”的一些定義下面是對(duì)于“信息”的一些定義：13廣義地說(shuō)，信息是認(rèn)識(shí)主體（人、生物、機(jī)器））所所感受感受的事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變換方式的事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變換方式。廣義信息的三個(gè)層次：語(yǔ)法（（SyntacticSyntactic））信息語(yǔ)義（Semantic）信息語(yǔ)用（Pragmatic）消息廣義地說(shuō)，信息是認(rèn)識(shí)主體（人、生物、機(jī)器））所所感141.1.2信息的特性信息雖然似乎非常抽象，卻可以被觀察者（人以及人造的機(jī)器、儀器、生物等）所感知、識(shí)別、提取、檢測(cè)、存儲(chǔ)、顯示、檢索、傳遞、分析、變換處理和利用。信息是知識(shí)的來(lái)源、決策的依據(jù)、思維的材料、控制的基礎(chǔ)和管理的保證。1.信息的非消費(fèi)性2.共享性3.積累效果性4.信用價(jià)值性5.信息與能量息息相關(guān)當(dāng)然，信息還有其他一些屬性，如事實(shí)性，滯后性，不完全性，時(shí)效性，替代性，擴(kuò)散性等等。1.1.2信息的特性信息雖然似乎非常抽象，卻可以被觀察者（151.1.3信息論的產(chǎn)生信息論是應(yīng)用近代概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法研究信息傳輸和信息處理系統(tǒng)中一般規(guī)律的新興學(xué)科，核心問(wèn)題是信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃砸约皟烧唛g的關(guān)系。。信息論是研究信息的基本性質(zhì)及度量方法，研究信息的獲取、傳輸、存儲(chǔ)和處理的一般規(guī)律的科學(xué)。1.1.3信息論的產(chǎn)生信息論是應(yīng)用近代概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法16信息的重要性現(xiàn)代化學(xué)者認(rèn)為，人類(lèi)文明經(jīng)歷了四次意義深遠(yuǎn)的革命：

時(shí)間意義工具的制造 約250萬(wàn)年前 人類(lèi)區(qū)別于動(dòng)物農(nóng)業(yè)革命 約1萬(wàn)年前年前 原始社會(huì)——農(nóng)業(yè)社會(huì)工業(yè)革命 約200年前 農(nóng)業(yè)社會(huì)——工業(yè)社會(huì)信息革命 約20多年前 工業(yè)社會(huì)——信息社會(huì)信息的重要性現(xiàn)代化學(xué)者認(rèn)為，人類(lèi)文明經(jīng)歷了四次意義深遠(yuǎn)的革17信息的重要性客觀世界三大基本要素：物質(zhì)——材料科學(xué)能量——能源科學(xué)信息——信息科學(xué)Withoutmaterialnothingexists,Withoutenergynothinghappens,withoutinformationnothingmakessense.信息的重要性客觀世界三大基本要素：181.信息論的研究范疇信息論作為一門(mén)科學(xué)理論，發(fā)端于通信工程。它具有廣義和狹義兩個(gè)概念：狹義信息論是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法研究通訊系統(tǒng)中信息傳遞和信息處理的共同規(guī)律的科學(xué)，即研究概率性語(yǔ)法信息的科學(xué)；廣義信息論是應(yīng)用數(shù)學(xué)和其他有關(guān)科學(xué)方法研究一切現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中信息傳遞和處理、信息識(shí)別和利用的共同規(guī)律的科學(xué)，即研究語(yǔ)法信息、語(yǔ)義信息和語(yǔ)用信息的科學(xué)。

1.信息論的研究范疇信息論作為一門(mén)科學(xué)理論，發(fā)端于通信工19信息的概念物質(zhì)、能量和信息是構(gòu)成客觀世界的三大要素。信息是物質(zhì)和能量在空間和時(shí)間上分布的不均勻程度，或者說(shuō)信息是關(guān)于事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和規(guī)律通信系統(tǒng)中形式上傳輸?shù)氖窍?，?shí)質(zhì)上傳輸?shù)氖切畔?，消息中包含信息，消息是信息的載體。信息的概念物質(zhì)、能量和信息是構(gòu)成客觀世界的三大要素。信息是物20對(duì)于信息論的研究，一般劃分為三個(gè)不同的范疇：廣義信息論，包括信息論在自然和社會(huì)中的新的應(yīng)用，如模式識(shí)別、機(jī)器翻譯、自學(xué)習(xí)自組織系統(tǒng)、心理學(xué)、生物學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等一切與信息問(wèn)題有關(guān)的領(lǐng)域。實(shí)用信息論，研究信息傳輸和處理問(wèn)題，也就是狹義信息論方法在調(diào)制解調(diào)、編碼譯碼以及檢測(cè)理論等領(lǐng)域的應(yīng)用。狹義信息論，即通信的數(shù)學(xué)理論，主要研究狹義信息的度量方法，研究各種信源、信道的描述和信源、信道的編碼定理。對(duì)于信息論的研究，一般劃分為三個(gè)不同的范疇：212.通信系統(tǒng)模型香農(nóng)提出：信息的傳播過(guò)程是“信源”（信息的發(fā)送者）把要提供的信息經(jīng)過(guò)“信道”傳遞給“信宿”（信息的接收者），信宿接收這些經(jīng)過(guò)“譯碼”（即解釋符號(hào)）的信息符號(hào)的過(guò)程。并由此建立了通信系統(tǒng)模型。通信系統(tǒng)模型2.通信系統(tǒng)模型香農(nóng)提出：信息的傳播過(guò)程是“信源”（信息的22這個(gè)模型包括以下五個(gè)部分：3.信道信道是信息傳輸和存儲(chǔ)的媒介。4.譯碼器譯碼是編碼的逆變換，分為信道譯碼和信源譯碼。5.信宿信宿是消息的接收者。2.編碼器編碼器是將消息變成適合于信道傳送的信號(hào)的設(shè)備。1.信源信源是產(chǎn)生消息的源。編碼器信源編碼器，提高傳輸效率信道編碼器，提高傳輸可靠性6.干擾源（噪聲）：是指信息傳遞中的干擾，它對(duì)信息的發(fā)送與接受產(chǎn)生影響，使兩者的信息意義發(fā)生改變。這個(gè)模型包括以下五個(gè)部分：3.信道信道是信息傳輸和存儲(chǔ)的233.香農(nóng)對(duì)信息的定義和度量“信息論”，又稱為“通信的數(shù)學(xué)理論”，是研究信息的傳輸、存儲(chǔ)、處理的科學(xué)。信息論的中心問(wèn)題：為設(shè)計(jì)有效而可靠的通信系統(tǒng)提供理論依據(jù)。通信系統(tǒng)所要解決的具體問(wèn)題是：?jiǎn)栴}一：信源消息常常不能夠完全發(fā)送。（否則發(fā)送量巨大，如：無(wú)盡的天空。因此優(yōu)先撿有用的發(fā)送）問(wèn)題二：信道因干擾而出現(xiàn)差錯(cuò)，如何進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。具體實(shí)現(xiàn)是進(jìn)行信源編碼和信道編碼。3.香農(nóng)對(duì)信息的定義和度量24Shannon信息論的中心問(wèn)題香農(nóng)認(rèn)為：信息是人們對(duì)事物了解的不確定性(Uncertainty)的消除或減少。為了通訊實(shí)踐的需要，哈特萊提出應(yīng)該用對(duì)數(shù)單位來(lái)度量信息，單位是比特。而香農(nóng)用概率論來(lái)測(cè)量信息的量。Shannon信息論的中心問(wèn)題香農(nóng)認(rèn)為：信息是人們對(duì)事物了解25信息的直觀認(rèn)識(shí)（一）概率：計(jì)算隨機(jī)時(shí)間發(fā)生的可能性大小的量。事件發(fā)生的概率越小，此事件含有的信息量就越大

例：事件“中國(guó)足球隊(duì)3:0力克韓國(guó)足球隊(duì)”

小概率事件發(fā)生了，事件信息量大例：事件“中國(guó)足球隊(duì)0:1負(fù)于韓國(guó)足球隊(duì)”

大概率事件發(fā)生了，事件信息量小信息的直觀認(rèn)識(shí)（一）概率：計(jì)算隨機(jī)時(shí)間發(fā)生的可能性大小的量26概率概率27連續(xù)打出六個(gè)雙蛋黃概率萬(wàn)億分之一

連續(xù)打出六個(gè)雙蛋黃概率萬(wàn)億分之一28信息的直觀認(rèn)識(shí)（二）表示信息的隨機(jī)變量的隨機(jī)性越大，此隨機(jī)變量含有的信息量就越大量含有的信息量就越大。例：X=“中國(guó)足球隊(duì)與韓國(guó)足球隊(duì)比賽的結(jié)果”——X含有的信息量小（隨機(jī)性小，可預(yù)見(jiàn)性大，因此信息量?。├篨=“意大利足球隊(duì)與德國(guó)足球隊(duì)比賽的結(jié)果”——X含有的信息量大（隨機(jī)性大，可預(yù)見(jiàn)性小，因此信息量大）信息的直觀認(rèn)識(shí)（二）表示信息的隨機(jī)變量的隨機(jī)性越大，此隨機(jī)變29信息的直觀認(rèn)識(shí)（三）兩個(gè)隨機(jī)變量的相互依賴性越大，它們的互信息就越大（這里指的是絕對(duì)值大）。例：X=深圳明天的平均氣溫,Y=廣州明天的平均氣溫，Z=哈爾濱明天的平均氣溫，W=紐約明天的平均氣溫。X與Y互信息量大，X與與Z互信息量小得多，X與W互信息量幾乎為0。信息的直觀認(rèn)識(shí)（三）兩個(gè)隨機(jī)變量的相互依賴性越大，它們的互信30信息的度量（信息量）和不確定性消除的程度有關(guān)，消除了多少不確定性，就獲得了多少信息量；不確定性就是隨機(jī)性，可以用概率論和隨機(jī)過(guò)程來(lái)測(cè)度不確定性的大小，出現(xiàn)概率小的事件，其不確定性大，反之，不確定性?。挥梢陨蟽牲c(diǎn)可知：概率小——>信息量大，即信息量是概率的單調(diào)遞減函數(shù)；此外，信息量應(yīng)該具有可加性；信息的度量（信息量）和不確定性消除的程度有關(guān)，消除了多少不確31香農(nóng)把“熵”這個(gè)概念引入信息的度量。熵是一個(gè)系統(tǒng)的不確定性或無(wú)序的程度，系統(tǒng)的紊亂程度越高，熵就越大；反之，系統(tǒng)越有序，熵就越小?？刂普搫?chuàng)始人維納說(shuō)：“一個(gè)系統(tǒng)的熵就是它的無(wú)組織程度的度量?！膘剡@個(gè)概念與信息聯(lián)系在一起后，獲得這樣的思路：信息的獲得意味著熵的減少，要使紊亂的系統(tǒng)（熵大的系統(tǒng)）有序化（減少熵）就需要有信息，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)獲得信息后，無(wú)序狀態(tài)減少或消除（熵減少）；而如果信息丟失了，則系統(tǒng)的紊亂程度增加。一個(gè)系統(tǒng)有序程度越高，則熵就越小，所含信息量就越大，反之無(wú)序程度越高，則熵越大，信息量就越小，信息與熵是互補(bǔ)的，信息就是負(fù)熵，兩者互為負(fù)值。信息量=系統(tǒng)狀態(tài)原有的熵-系統(tǒng)狀態(tài)確定后的熵香農(nóng)把“熵”這個(gè)概念引入信息的度量。321.2信息科學(xué)與信息技術(shù)信息和控制是信息科學(xué)的基礎(chǔ)和核心?！翱茖W(xué)”是指探知事物的本質(zhì)、特征、內(nèi)在規(guī)律以及與其他事物的聯(lián)系,是關(guān)于自然、社會(huì)和思維的發(fā)展與變化規(guī)律的知識(shí)體系?！凹夹g(shù)”則是運(yùn)用科學(xué)規(guī)律解決實(shí)現(xiàn)某一目的的手段和方法,泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)原理而發(fā)展形成的各種工藝操作方法、技能和技巧。工程是指將科學(xué)原理應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)部門(mén)中去而形成的各門(mén)學(xué)科的總稱。1.2信息科學(xué)與信息技術(shù)信息和控制是信息科學(xué)的基礎(chǔ)和核心。33科學(xué)就是整理事實(shí)，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，做出結(jié)論?？茖W(xué)要發(fā)現(xiàn)人所未知的事實(shí)，并以此為依據(jù)，實(shí)事求是，而不是脫離現(xiàn)實(shí)的純思維的空想。規(guī)律，則是指客觀事物之間內(nèi)在的本質(zhì)的必然聯(lián)系。因此，科學(xué)是建立在實(shí)踐基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)和嚴(yán)密邏輯論證的，關(guān)于客觀世界各種事物的本質(zhì)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的知識(shí)體系。科學(xué)就是整理事實(shí)，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，做出結(jié)論。341.2.1信息科學(xué)關(guān)于什么是信息科學(xué)（Informationscience），有著不同的定義：定義1：信息科學(xué)是研究信息的產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、存儲(chǔ)、處理、顯示、識(shí)別和利用的科學(xué)，是一門(mén)結(jié)合了數(shù)學(xué)、物理、天文、生物和人文等基礎(chǔ)學(xué)科的新興與綜合性學(xué)科”。定義2：以信息為主要研究對(duì)象，以信息的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和應(yīng)用方法為主要研究?jī)?nèi)容，以計(jì)算機(jī)等技術(shù)為主要研究工具，以擴(kuò)展人類(lèi)的信息功能為主要目標(biāo)的一門(mén)新興的綜合性學(xué)科。1.2.1信息科學(xué)關(guān)于什么是信息科學(xué)（Informatio35信息科學(xué)研究的基本內(nèi)容可歸納為五個(gè)方面：(1)探討信息的基本概念和本質(zhì)。(2)研究信息的數(shù)值度量方法。(3)闡明信息感知、識(shí)別、變換、傳遞、存儲(chǔ)、檢索、處理、再生、表示、施效(控制)等過(guò)程的一般規(guī)律。(4)揭示利用信息來(lái)描述系統(tǒng)和優(yōu)化系統(tǒng)的方法和原理(5)尋求通過(guò)加工信息來(lái)生成智能的機(jī)制和途徑。信息科學(xué)研究的基本內(nèi)容可歸納為五個(gè)方面：36從信息科學(xué)的研究?jī)?nèi)容來(lái)劃分，我們可以將信息科學(xué)的基本科學(xué)體系分為三個(gè)層次：信息科學(xué)的哲學(xué)層次，其中包括信息的哲學(xué)本質(zhì)、智能的哲學(xué)本質(zhì)、信息與反映的關(guān)系、信息與認(rèn)識(shí)的關(guān)系、人工智能與人類(lèi)智能的關(guān)系等等。信息科學(xué)的基礎(chǔ)理論層次，它的主要任務(wù)是研究信息的一般理論。信息科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用層次，主要研究如何應(yīng)用信息科學(xué)理論在技術(shù)上拓展人類(lèi)的信息功能（特別是其中的智力功能）的問(wèn)題。從信息科學(xué)的研究?jī)?nèi)容來(lái)劃分，我們可以將信息科學(xué)的基本科學(xué)體系371.2.2信息技術(shù)信息作為—種資源，它的無(wú)限性，共享性和開(kāi)發(fā)性，使它對(duì)于人類(lèi)具有特別重要的意義。迄今為止，人類(lèi)社會(huì)已發(fā)生過(guò)四次信息技術(shù)革命：第一次革命是人類(lèi)創(chuàng)造了語(yǔ)言和文字，接著現(xiàn)出了文獻(xiàn)；第二次革命是造紙和印刷術(shù)的出現(xiàn)；第三次革命是電報(bào)、電話、電視及其他通信技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用；第四次革命是電子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信技術(shù)在信息工作中的應(yīng)用。1.2.2信息技術(shù)信息作為—種資源，它的無(wú)限性，共享性和開(kāi)381.信息技術(shù)的定義對(duì)信息技術(shù)的定義，因人們使用的目的、范圍、層次不同而有不同的表述：定義1：信息技術(shù)是指有關(guān)信息的收集、識(shí)別、提取、變換、存貯、傳遞、處理、檢索、檢測(cè)、分析和利用等的技術(shù)。定義2：現(xiàn)代信息技術(shù)“以計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)為特征”。定義3：信息技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)支持下用以獲取、加工、存儲(chǔ)、變換、顯示和傳輸文字、數(shù)值、圖像以及聲音信息，包括提供設(shè)備和提供信息服務(wù)兩大方面的方法與設(shè)備的總稱。可以認(rèn)為：信息技術(shù)是指開(kāi)發(fā)和利用，采集，傳輸控制和處理信息的技術(shù)手段。也可以把信息技術(shù)直接定義為獲取，傳遞，處理，再生和使用信息的技術(shù)。1.信息技術(shù)的定義對(duì)信息技術(shù)的定義，因人們使用的目的、范圍392.信息技術(shù)的“四基元”（1）傳感技術(shù)——信息的采集技術(shù)，對(duì)應(yīng)于人的感覺(jué)器官功能的延長(zhǎng)。（2）通信技術(shù)——信息的傳遞技術(shù)，對(duì)應(yīng)于人的傳導(dǎo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能的延長(zhǎng)。（3）計(jì)算機(jī)和智能技術(shù)——信息的處理和存儲(chǔ)技術(shù)，對(duì)應(yīng)于人的思維器官功能的延長(zhǎng)。（4）控制技術(shù)——信息的使用技術(shù)，對(duì)應(yīng)于人的效應(yīng)器官功能的延長(zhǎng)。2.信息技術(shù)的“四基元”（1）傳感技術(shù)——信息的采集技術(shù)，403.信息技術(shù)主要支撐技術(shù)──微電子技術(shù)當(dāng)代的信息技術(shù)，主要是指采用電子技術(shù)來(lái)采集，傳遞，控制和處理信息的技術(shù)，所以也可稱作電子信息技術(shù)，即與電子計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備的設(shè)計(jì)制造以及信息的設(shè)計(jì)，處理，傳輸，變換，存取有關(guān)的技術(shù)。計(jì)算機(jī)是信息處理的工具，通信是信息傳播手段，微電子技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)。集成電路的高集成化，高密度化和高速度化，帶來(lái)了電子計(jì)算機(jī)的小型化，微型化，高性能化和價(jià)格低廉化。信息技術(shù)的發(fā)展速度非常迅速，五十年代，信息技術(shù)的主要標(biāo)志是編程計(jì)算，六十年代是數(shù)據(jù)處理，七十年代是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，八十年代是模式識(shí)別，到了九十年代，專家系統(tǒng)和人工智能便成為突出的代表。3.信息技術(shù)主要支撐技術(shù)──微電子技術(shù)當(dāng)代的信息技術(shù)，主要411.2.3信息化與社會(huì)信息化信息化是一種社會(huì)的經(jīng)濟(jì)形態(tài)，是指從事獲取，傳輸，處理，提供應(yīng)用信息的部門(mén)，以及其他各部門(mén)對(duì)信息的應(yīng)用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的貢獻(xiàn)和占用的勞動(dòng)力等超過(guò)了工業(yè)，農(nóng)業(yè)等物質(zhì)資料生產(chǎn)所占的比重。另一方面，信息化又是一個(gè)過(guò)程，即上述與信息有關(guān)的各部門(mén)相對(duì)信息的應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占比重不斷上升，最終超過(guò)工、農(nóng)業(yè)的全過(guò)程。信息技術(shù)的發(fā)展，為社會(huì)信息化提供了強(qiáng)有力的手段，社會(huì)信息化以電子計(jì)算機(jī)，通信，軟件為三大技術(shù)要素，以工廠自動(dòng)化，辦公室自動(dòng)化，農(nóng)業(yè)自動(dòng)化，家庭自動(dòng)化為重要應(yīng)用領(lǐng)域，正深刻地改變著社會(huì)面貌。1.2.3信息化與社會(huì)信息化信息化是一種社會(huì)的經(jīng)濟(jì)形態(tài)，是421.3計(jì)算與計(jì)算科學(xué)1.3.1計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí)歷史1.3.2現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生以及計(jì)算學(xué)科的定義1.3.3計(jì)算學(xué)科的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域1.3.4計(jì)算學(xué)科的新領(lǐng)域以及未來(lái)的展望1.3計(jì)算與計(jì)算科學(xué)1.3.1計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí)歷史431.3.1計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí)歷史計(jì)算學(xué)科根本問(wèn)題的認(rèn)識(shí)過(guò)程與人們對(duì)計(jì)算過(guò)程的認(rèn)識(shí)是緊密聯(lián)系在一起的。因此要分析計(jì)算學(xué)科的根本問(wèn)題，首先要分析人們對(duì)計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。1.3.1計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí)歷史計(jì)算學(xué)科根本問(wèn)題的認(rèn)識(shí)過(guò)程與人44史前文明：計(jì)數(shù)的開(kāi)端結(jié)繩記事（計(jì)數(shù)）是原始先民廣泛使用的以繩結(jié)形式反映客觀經(jīng)濟(jì)活動(dòng)及其數(shù)量關(guān)系的記錄方式。文獻(xiàn)記載：“上古結(jié)繩而治，后世圣人易以書(shū)契，百官以治，萬(wàn)民以察”（《易·系辭下》）。

進(jìn)制計(jì)數(shù)一般是10進(jìn)制，也有20進(jìn)制（古瑪雅人）12進(jìn)制（打）24進(jìn)制（時(shí)間）16進(jìn)制（中國(guó)古代的1斤=16兩）史前文明：計(jì)數(shù)的開(kāi)端結(jié)繩記事（計(jì)數(shù)）是原始先民廣泛使用的以45計(jì)算工具的出現(xiàn)中國(guó)最早的計(jì)算工具是算籌。算籌可認(rèn)為是世界上最古老的計(jì)算工具，最早可追溯到中國(guó)春秋時(shí)代，紅籌表示正數(shù)，黑籌表示負(fù)數(shù)計(jì)算工具的出現(xiàn)中國(guó)最早的計(jì)算工具是算籌。算籌可認(rèn)為是世界上最46新的計(jì)算工具——算盤(pán)一旦遇到復(fù)雜運(yùn)算，使用算籌常弄得繁雜混亂，讓人感到不便。公元600年左右，中國(guó)出現(xiàn)新的計(jì)算工具——算盤(pán)。算盤(pán)作為主要的計(jì)算工具流行了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。新的計(jì)算工具——算盤(pán)一旦遇到復(fù)雜運(yùn)算，使用算籌常弄得繁雜混亂47古代中國(guó)的算法化思想很早以前國(guó)的學(xué)者就認(rèn)為：對(duì)于一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題，只有當(dāng)確定了其可用算盤(pán)解算它的規(guī)則時(shí)，這個(gè)問(wèn)題才算可解。古代中國(guó)的算法化思想蘊(yùn)含著中國(guó)古代學(xué)者對(duì)計(jì)算的根本問(wèn)題即可計(jì)算性問(wèn)題的理解，這種理解對(duì)現(xiàn)代計(jì)算學(xué)科的研究仍具有重要的意義。古代中國(guó)的算法化思想很早以前國(guó)的學(xué)者就認(rèn)為：對(duì)于一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題48世界上第一臺(tái)加法計(jì)算機(jī)（1642）17世紀(jì)，歐洲出現(xiàn)了計(jì)算尺和機(jī)械式計(jì)算機(jī)。世界上第一臺(tái)加法計(jì)算機(jī)（1642）17世紀(jì)，歐洲出現(xiàn)了計(jì)算尺49通用計(jì)算機(jī)的基本設(shè)計(jì)思想19世紀(jì)英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇(1792-1871)提出通用計(jì)算機(jī)的基本設(shè)計(jì)思想。1834年：巴貝奇提出了分析機(jī)的概念，機(jī)器共分為三個(gè)部分：堆棧，運(yùn)算器，控制器。通用計(jì)算機(jī)的基本設(shè)計(jì)思想50巴貝奇1822年研制的差分機(jī)巴貝奇1822年研制的差分機(jī)51布爾和布爾代數(shù)19世紀(jì)中葉，英國(guó)杰出的數(shù)學(xué)家，哲學(xué)家布爾(1824-1898)和其它杰出的科學(xué)家一起，通過(guò)對(duì)人類(lèi)思維進(jìn)行數(shù)學(xué)化精確地刻畫(huà)，奠定了智慧機(jī)器的思維結(jié)構(gòu)與方法，今天計(jì)算機(jī)內(nèi)使用的邏輯基礎(chǔ)——布爾代數(shù)，正是他所創(chuàng)立的。布爾和布爾代數(shù)19世紀(jì)中葉，英國(guó)杰出的數(shù)學(xué)家，哲學(xué)家布爾(152圖靈24歲提出圖靈機(jī)理論31歲參與COLOSSUS（破譯德軍密碼的機(jī)器）的研制33歲設(shè)想仿真系統(tǒng)35歲提出自動(dòng)程序設(shè)計(jì)概念38歲設(shè)計(jì)“圖靈測(cè)驗(yàn)”圖靈獎(jiǎng)：美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)于1966年設(shè)立圖靈24歲提出圖靈機(jī)理論53圖靈機(jī)的藝術(shù)表示紙帶讀寫(xiě)頭程序（有窮控制器）3個(gè)部件：有窮控制器、無(wú)窮帶和讀寫(xiě)頭3個(gè)動(dòng)作：改寫(xiě)當(dāng)前格、左移或右移一格圖靈機(jī)的藝術(shù)表示紙帶讀寫(xiě)頭程序（有窮控制器）3個(gè)部件：有窮控54圖靈機(jī)可以讀入一系列的零和一，這些數(shù)字代表了解決某一問(wèn)題所需要的步驟，按這個(gè)步驟走下去，就可以解決某一特定的問(wèn)題。讀寫(xiě)頭有窮控制器存儲(chǔ)帶…………圖靈機(jī)模型圖靈機(jī)可以讀入一系列的零和一，這些數(shù)字代表了解決某一問(wèn)題所需55在圖靈看來(lái)，只需要保留一些最簡(jiǎn)單的指令，一個(gè)復(fù)雜的工作只用把它分解為這些最簡(jiǎn)單的操作就可以實(shí)現(xiàn)了，圖靈機(jī)理論上是通用機(jī)。他相信：有一個(gè)算法可以解決大部分問(wèn)題，困難的部分則是如何確定最簡(jiǎn)單的指令集，怎么樣的指令集才是最少的，而且又能頂用還有一個(gè)難點(diǎn)是如何將復(fù)雜問(wèn)題分解為這些指令。圖靈在理論上奠定了計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的基礎(chǔ)。在圖靈看來(lái)，只需要保留一些最簡(jiǎn)單的指令，一個(gè)復(fù)雜的工作只用把56圖靈機(jī)是一種可計(jì)算的用數(shù)學(xué)方法精確定義的計(jì)算模型，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)正是這種模型的具體實(shí)現(xiàn)。計(jì)算學(xué)科各分支領(lǐng)域中的抽象和理論兩個(gè)過(guò)程關(guān)心的是解決具有可計(jì)算性和有效性的模型問(wèn)題，設(shè)計(jì)過(guò)程關(guān)心的是模型的具體實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。計(jì)算學(xué)科中的3個(gè)過(guò)程是不可分割、密切相關(guān)的。由于圖靈對(duì)計(jì)算科學(xué)所作出的杰出貢獻(xiàn)，ACM于1966年設(shè)立了以圖靈名字命名的計(jì)算機(jī)科學(xué)大獎(jiǎng)——圖靈獎(jiǎng)，以紀(jì)念這位杰出的科學(xué)家。圖靈機(jī)被公認(rèn)為是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的原型。后人也將圖靈譽(yù)為計(jì)算機(jī)科學(xué)之父。圖靈機(jī)是一種可計(jì)算的用數(shù)學(xué)方法精確定義的計(jì)算模型，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)571.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的系統(tǒng)。1.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程581.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)兩大部分組成。1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)兩59(1)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是由一系列電子元器件按照一定邏輯關(guān)系聯(lián)接而成，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)的基本工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制。該原理最初是由匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼于1946年提出來(lái)的，故稱為馮·諾依曼原理。按照馮·諾依曼原理構(gòu)造的計(jì)算機(jī)又稱馮·諾依曼計(jì)算機(jī)，其體系結(jié)構(gòu)稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。目前計(jì)算機(jī)已發(fā)展到了第四代，基本上仍然遵循著馮·諾依曼原理和結(jié)構(gòu)。但是，為了提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)高度并行化，當(dāng)今的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已對(duì)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多變革，如指令流水線技術(shù)。(1)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是由一系列電子元器件按照60(2)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件的定義：軟件是指用來(lái)指揮計(jì)算機(jī)運(yùn)行的各種程序的總和以及開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)這些程序所需的技術(shù)資料。沒(méi)有配備任何軟件的硬件計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)。裸機(jī)向外部世界提供的界面只是機(jī)器指令。用戶及其他程序都通過(guò)系統(tǒng)軟件來(lái)使用計(jì)算機(jī)。

(2)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件的定義：軟件是指用來(lái)指揮計(jì)61計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用戶系統(tǒng)應(yīng)用程序操作系統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用戶系統(tǒng)應(yīng)用程序操作62一般把靠近內(nèi)層、為方便使用和管理計(jì)算機(jī)資源的軟件，稱為系統(tǒng)軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件由操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理系統(tǒng)、以及各種軟件工具等各種軟件程序組成。計(jì)算機(jī)軟件指揮、控制計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)按照預(yù)定的程序運(yùn)行、工作，從而達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，系統(tǒng)軟件的功能主要是簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)操作，擴(kuò)展計(jì)算機(jī)處理能力和提高計(jì)算機(jī)的效益。一般把靠近內(nèi)層、為方便使用和管理計(jì)算機(jī)資源的軟件，稱為系統(tǒng)軟63應(yīng)用軟件是用戶利用計(jì)算機(jī)軟、硬件資源為解決各類(lèi)應(yīng)用問(wèn)題而編寫(xiě)的軟件。應(yīng)用軟件一般包括用戶程序及其說(shuō)明性文件資料。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的推廣與普及，應(yīng)用軟件將會(huì)逐步地標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，并逐步地按功能組合成各種軟件包以方便用戶的使用。應(yīng)用軟件的存在與否并不影響整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)作，但它必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能工作。應(yīng)用軟件是用戶利用計(jì)算機(jī)軟、硬件資源為解決各類(lèi)應(yīng)用問(wèn)題而編寫(xiě)64（3）計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)作方式計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)作方式可概括為所謂的“IPOS循環(huán)”。即：輸入（Input）處理（Processing）輸出（Output）存儲(chǔ)（Storage）它反映了計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本步驟。（3）計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)作方式計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)作方式可概括為所謂65IPOS循環(huán)輸入。接受由輸入設(shè)備（如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器、掃描儀等）提供的數(shù)據(jù)。處理。對(duì)數(shù)值、邏輯、字符等各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，按指定的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。輸出。將處理所產(chǎn)生的結(jié)果等數(shù)據(jù)由輸出設(shè)備（如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等）進(jìn)行輸出。存儲(chǔ)。計(jì)算機(jī)可以存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。IPOS循環(huán)輸入。接受由輸入設(shè)備（如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器、掃描儀等）662.計(jì)算機(jī)的分類(lèi)根據(jù)計(jì)算機(jī)工作原理和運(yùn)算方式的不同，以及計(jì)算機(jī)中信息表示形式和處理方式的不同，計(jì)算機(jī)可分為數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)（digitalcomputer）、模擬式電子計(jì)算機(jī)（analogcomputer）和數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)（hybridcomputer）。當(dāng)今廣泛應(yīng)用的是數(shù)字計(jì)算機(jī)，因此，常把數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)(ElectronicDigitalComputer)簡(jiǎn)稱為電子計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)。2.計(jì)算機(jī)的分類(lèi)根據(jù)計(jì)算機(jī)工作原理和運(yùn)算方式的不同，以及67按計(jì)算機(jī)的用途可分為通用計(jì)算機(jī)（generalpurposecomputer）和專用計(jì)算機(jī)（specialpurposecomputer）兩大類(lèi)。通用計(jì)算機(jī)能解決多種類(lèi)型問(wèn)題，是具有較強(qiáng)通用性的計(jì)算機(jī)。一般的數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)多屬此類(lèi)。專用計(jì)算機(jī)是為解決某些特定問(wèn)題而專門(mén)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，如嵌入式系統(tǒng)。按計(jì)算機(jī)的用途可分為通用計(jì)算機(jī)（generalpurpos68根據(jù)計(jì)算機(jī)的總體規(guī)模(按照計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)、運(yùn)算速度、存儲(chǔ)量大小、功能強(qiáng)弱、配套設(shè)備多少、軟件系統(tǒng)的豐富程度)對(duì)計(jì)算機(jī)分類(lèi)，可分為巨型機(jī)（supercomputer）、大/中型計(jì)算機(jī)（mainframe）、小型計(jì)算機(jī)（minicomputer）、微型計(jì)算機(jī)（microcomputer）和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（networkcomputer）五大類(lèi)。常見(jiàn)的微型機(jī)還可以分為臺(tái)式機(jī)、便攜機(jī)、筆記本電腦、掌上型電腦等多種類(lèi)型。根據(jù)計(jì)算機(jī)的總體規(guī)模(按照計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)、運(yùn)算速度、存儲(chǔ)量大小693.計(jì)算機(jī)的發(fā)展3.計(jì)算機(jī)的發(fā)展70計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段按照電子器件劃分，計(jì)算機(jī)大致已經(jīng)歷了四代：第一代計(jì)算機(jī)（1946年～1957年）。邏輯器件使用電子管；用穿孔卡片機(jī)作為數(shù)據(jù)和指令的輸入設(shè)備；用磁鼓或磁帶作為外存儲(chǔ)器。在1949發(fā)明了可以存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)。這些計(jì)算機(jī)使用機(jī)器語(yǔ)言編程，可存儲(chǔ)信息和自動(dòng)處理信息。人類(lèi)存儲(chǔ)和處理信息的方法開(kāi)始發(fā)生革命性的變化。計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段按照電子器件劃分，計(jì)算機(jī)大致已經(jīng)歷了四代71第二代計(jì)算機(jī)（1958年～1964年）。使用晶體管代替了電子管；內(nèi)存儲(chǔ)器采用了磁芯體；引入了變址寄存器和浮點(diǎn)運(yùn)算硬件；利用I/O處理機(jī)提高了輸入輸出能力；在軟件方面配置了子程序庫(kù)和批處理管理程序，并且推出了Fortran、COBOL、ALGOL等高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及相應(yīng)的編譯程序。第二代計(jì)算機(jī)（1958年～1964年）。使用晶體管代替了電子72第三代計(jì)算機(jī)（1965年～1971年）。用小規(guī)模或中規(guī)模集成電路來(lái)代替晶體管等分立元件；用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器代替磁芯存儲(chǔ)器；使用微程序設(shè)計(jì)技術(shù)簡(jiǎn)化處理機(jī)的結(jié)構(gòu)；在軟件方面則廣泛地引入多道程序、并行處理、虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)和功能完備的操作系統(tǒng)，同時(shí)還提供了大量的面向用戶的應(yīng)用程序。第三代計(jì)算機(jī)（1965年～1971年）。用小規(guī)?；蛑幸?guī)模集成73第四代計(jì)算機(jī)（1972年～現(xiàn)在）。使用了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。微型計(jì)算機(jī)、筆記本型和掌上型等超微型計(jì)算機(jī)的誕生是超大規(guī)模集成電路應(yīng)用的直接結(jié)果。完善的系統(tǒng)軟件、豐富的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具和商品化的應(yīng)用程序的大量涌現(xiàn)，以及通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)進(jìn)入了一個(gè)大發(fā)展的階段。第四代計(jì)算機(jī)（1972年～現(xiàn)在）。使用了大規(guī)模集成電路和超大74計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一46-57電子管匯編語(yǔ)言科學(xué)計(jì)算二58-64晶體管高級(jí)語(yǔ)言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三65-71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四72年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一46-57電子管75計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)微型化巨型化網(wǎng)絡(luò)化智能化ENIAC計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)微型化巨型化網(wǎng)絡(luò)化智能化ENIAC76Altair8800計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)——微型化計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個(gè)人的信息機(jī)器。Altair8800計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)——微型化計(jì)算機(jī)不再是單77CRAY-Ⅱ計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)——巨型化中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)：國(guó)防科技大學(xué)研制的“銀河1號(hào)”、“銀河2號(hào)”和“銀河3號(hào)”國(guó)家智能計(jì)算機(jī)中心推出的“曙光1000”和“曙光200I”銀河Ⅱ運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)1975年世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“Cray-I”超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。CRAY-Ⅱ計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)——巨型化中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)：銀河Ⅱ運(yùn)78計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)——網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動(dòng)力：使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)——網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：79計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)——智能化“總有一天，人類(lèi)會(huì)造出一些舉止跟人一樣的‘沒(méi)有靈魂的機(jī)械’來(lái)”。

——笛卡爾（1637）人類(lèi)第一個(gè)“工業(yè)機(jī)器人”：

一頭在紡織機(jī)上挑紗的“驢”（1742年）第一代機(jī)器人

機(jī)械手（1962年出現(xiàn)）第二代機(jī)器人

具有“感覺(jué)”的機(jī)器人第三代機(jī)器人

裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的“智能機(jī)器人”計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)——智能化“總有一天，人類(lèi)會(huì)造出一些舉止跟人一80未來(lái)計(jì)算機(jī)的研究目標(biāo)是試圖打破計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)，使得計(jì)算機(jī)能夠具有像人那樣的思維、推理和判斷能力。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的非傳統(tǒng)計(jì)算技術(shù)有：超導(dǎo)計(jì)算、量子計(jì)算、生物計(jì)算、光計(jì)算等。未來(lái)的計(jì)算機(jī)可能是超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、光計(jì)算機(jī)或納米計(jì)算機(jī)、DNA計(jì)算機(jī)等。未來(lái)計(jì)算機(jī)的研究目標(biāo)是試圖打破計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)，使得計(jì)算814.計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)（1）運(yùn)算速度快、精度高現(xiàn)在世界上最快的計(jì)算機(jī)每秒可以運(yùn)算幾十億次以上。計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)越長(zhǎng)，其精度越高。對(duì)于氣象預(yù)報(bào)等精度要求高、時(shí)間性強(qiáng)的工作，沒(méi)有計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，靠手工已無(wú)法實(shí)現(xiàn)。（2）具有邏輯判斷和記憶能力計(jì)算機(jī)有準(zhǔn)確的邏輯判斷能力和高超的記憶能力?？梢园妖嫶蟮膰?guó)民經(jīng)濟(jì)信息或一個(gè)大圖書(shū)館的全部文獻(xiàn)資料目錄和索引存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，隨時(shí)提供情報(bào)檢索服務(wù)。計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力、邏輯判斷能力和記憶能力三者的結(jié)合，使之可以模仿人的某些智能活動(dòng)。因此，計(jì)算機(jī)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是計(jì)算的工具，而是人類(lèi)的腦力延伸。（3）高度的自動(dòng)化和靈活性計(jì)算機(jī)采取存儲(chǔ)程序方式工作，即把編好的程序輸入計(jì)算機(jī)，機(jī)器便可依次逐條執(zhí)行。這就使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化和靈活性。4.計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)（1）運(yùn)算速度快、精度高82每臺(tái)計(jì)算機(jī)提供的基本功能是有限的，這是在設(shè)計(jì)和制造時(shí)就決定了的。但計(jì)算機(jī)可以在人的精心編排設(shè)計(jì)下，用這些有限的功能，快速自動(dòng)地完成多種多樣的基本功能序列，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的通用性，達(dá)到計(jì)算機(jī)應(yīng)用的各種目的。計(jì)算機(jī)系列產(chǎn)品多，其外形、性能指標(biāo)及功能強(qiáng)弱差異很大，但基本工作原理都屬于科學(xué)家馮·諾依曼早年提出的“存儲(chǔ)程序、順序執(zhí)行指令”的原理，即所謂馮·諾依曼原理。計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的基本組成是根據(jù)馮·諾依曼原理設(shè)計(jì)的，因此計(jì)算機(jī)也稱為馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)。每臺(tái)計(jì)算機(jī)提供的基本功能是有限的，這是在設(shè)計(jì)和制造時(shí)就決定了831.3.3計(jì)算學(xué)科的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域大致可分為以下五個(gè)方面：1.科學(xué)計(jì)算和科學(xué)研究2.信息處理3實(shí)時(shí)控制（也稱過(guò)程控制）4CAD/CAM/CAI5人工智能1.3.3計(jì)算學(xué)科的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域大致841.科學(xué)計(jì)算和科學(xué)研究使用計(jì)算機(jī)來(lái)完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中的數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算稱為科學(xué)計(jì)算，也稱為數(shù)值計(jì)算。(1)科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算是使用計(jì)算機(jī)完成在科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域中所提出的大量復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算問(wèn)題，是計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)應(yīng)用之一?？茖W(xué)計(jì)算通常的步驟為：構(gòu)造數(shù)學(xué)模型、選擇計(jì)算方法、編制計(jì)算機(jī)程序、上機(jī)計(jì)算、分析結(jié)果。專門(mén)從事計(jì)算方法研究的科技工作者研究出了許多高效率、高精度的用于科學(xué)計(jì)算的算法，積累了許多科學(xué)計(jì)算用的程序，并且將這些程序匯集成為軟件包，供科技工作者選用。

1.科學(xué)計(jì)算和科學(xué)研究使用計(jì)算機(jī)來(lái)完成科學(xué)研究和工程技術(shù)85(2)科技文獻(xiàn)的存儲(chǔ)與查詢?cè)诋?dāng)前信息化的社會(huì)中，科技文獻(xiàn)正在以爆炸性的速度急劇地增加，在這浩如煙海的信息世界，如果不使用計(jì)算機(jī)來(lái)存儲(chǔ)和檢索信息，將無(wú)法正常地進(jìn)行科學(xué)研究和科技成果的交流。電子圖書(shū)館是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將圖書(shū)、文獻(xiàn)、資料等信息以電子化和數(shù)字化的形式存儲(chǔ)和傳遞，建立信息采集、加工、存儲(chǔ)和提供的電子化信息環(huán)境，使信息的載體和服務(wù)方式都發(fā)生了重大的變化。(2)科技文獻(xiàn)的存儲(chǔ)與查詢86(3)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真是一門(mén)利用模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的技術(shù)，可以應(yīng)用于用其他方法需要進(jìn)行繁復(fù)的實(shí)際實(shí)驗(yàn)或者無(wú)法進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)合。例如，在汽車(chē)制造業(yè)中可對(duì)汽車(chē)的碰撞性能進(jìn)行仿真，從而大大節(jié)省了試驗(yàn)的成本。又如可對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施、控制方式、車(chē)輛運(yùn)行調(diào)度等進(jìn)行仿真，為交通基礎(chǔ)設(shè)施的改擴(kuò)建以及運(yùn)營(yíng)組織提供科學(xué)的決策支持。(3)計(jì)算機(jī)仿真872.信息處理所謂信息處理就是使用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、分類(lèi)、加工、整理、合并、統(tǒng)計(jì)、制表、檢索以及存儲(chǔ)等，又稱為數(shù)據(jù)處理。(1)座位預(yù)訂與售票系統(tǒng)(2)零售業(yè)中的應(yīng)用(3)辦公自動(dòng)化事務(wù)型辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。文字處理、日程安排、文檔管理、行文管理、郵件處理、排版與印刷、視頻會(huì)議。管理型辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)是既能支持各種辦公事務(wù)工作又能進(jìn)行信息管理的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。決策型辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)是辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的最高層次，它以事務(wù)處理和信息管理為基礎(chǔ)，主要是提供輔助決策支持的功能。2.信息處理所謂信息處理就是使用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、分類(lèi)883.實(shí)時(shí)控制（也稱過(guò)程控制）

實(shí)時(shí)控制能及時(shí)地采集檢測(cè)數(shù)據(jù)、使用計(jì)算機(jī)快速地進(jìn)行處理并自動(dòng)地控制被控對(duì)象的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。例如：(1)空中交通控制（ATC）系統(tǒng)(2)病員監(jiān)護(hù)與健康護(hù)理3.實(shí)時(shí)控制（也稱過(guò)程控制）實(shí)時(shí)控制能及時(shí)地采集檢測(cè)數(shù)據(jù)894.CAD/CAM/CAI(1)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD是使用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助人們完成產(chǎn)品或工程的設(shè)計(jì)任務(wù)的一種方法和技術(shù)。其主要技術(shù)：圖形處理技術(shù)、工程分析技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、軟件設(shè)計(jì)與接口技術(shù)等。(2)計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造CAM是使用計(jì)算機(jī)輔助人們完成工業(yè)產(chǎn)品的制造任務(wù)，能通過(guò)直接或間接地與工廠生產(chǎn)資源接口的計(jì)算機(jī)來(lái)完成制造系統(tǒng)的計(jì)劃、操作工序控制和管理工作的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。主要技術(shù)：數(shù)字控制、可編程序邏輯設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助編制加工、機(jī)器人工程學(xué)、制造質(zhì)量控制技術(shù)等。4.CAD/CAM/CAI(1)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)90(3)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)CAI是把計(jì)算機(jī)用作教學(xué)媒體，使它充當(dāng)指導(dǎo)者、工具和學(xué)習(xí)者角色，學(xué)生通過(guò)與計(jì)算機(jī)的對(duì)話進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種新型教學(xué)技術(shù)。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)由三部分組成：硬件系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件和課件。硬件系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)主機(jī)及其附屬外部設(shè)備，硬件提供了輔助教學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件是在硬件設(shè)備上運(yùn)行的各種程序及相關(guān)的文檔資料，包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。課件是為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件、有關(guān)教材、文檔資料等。(3)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)915.人工智能人工智能（AI）這個(gè)英文單詞最早是在1956年的一次會(huì)議上提出的。所謂人工智能，就是讓計(jì)算機(jī)能夠象人一樣思考，讓計(jì)算機(jī)代替人類(lèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單的智力活動(dòng)，把人類(lèi)解放用于其它更有益的工作。人工智能是包括十分廣泛的科學(xué)，它由不同的領(lǐng)域組成，如機(jī)器學(xué)習(xí)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自然語(yǔ)言理解、專家系統(tǒng)、機(jī)器翻譯、機(jī)器人、定理自動(dòng)證明等。AI是一門(mén)極富挑戰(zhàn)性的科學(xué)。從事人工智能工作的人必須懂得計(jì)算機(jī)知識(shí)，心理學(xué)和哲學(xué)。5.人工智能人工智能（AI）這個(gè)英文單詞最早是在1956年92在1963年，為了在冷戰(zhàn)中保持對(duì)蘇聯(lián)的均衡，美國(guó)政府和美國(guó)國(guó)防部資助麻省理工學(xué)院進(jìn)行人工智能的研究，使人工智能得到了巨大的發(fā)展。麻省理工大學(xué)開(kāi)發(fā)出了可以解決代數(shù)問(wèn)題的STUDENT系統(tǒng)；在70年代出現(xiàn)的專家系統(tǒng)使計(jì)算機(jī)可以代替人類(lèi)專家進(jìn)行一些工作。由于計(jì)算機(jī)硬件性能的提高，計(jì)算機(jī)開(kāi)始有了簡(jiǎn)單的思維和視覺(jué)，人工智能得以進(jìn)行一系列重要的活動(dòng)，如統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，參與醫(yī)療診斷等等，它作為生活的重要方面開(kāi)始改變?nèi)祟?lèi)生活。在理論方面，70年代也是大發(fā)展的一個(gè)時(shí)期，誕生了另一個(gè)人工智能語(yǔ)言Prolog，Prolog和LISP一起幾乎成了人工智能工作者不可缺少的工具。模糊控制，決策支持等等方面都有人工智能的影子?，F(xiàn)在已經(jīng)有軟件可以通過(guò)圖靈測(cè)試的子測(cè)試，可以解決一些人類(lèi)智力的問(wèn)題。在1963年，為了在冷戰(zhàn)中保持對(duì)蘇聯(lián)的均衡，美國(guó)政府和美國(guó)國(guó)931.3.4計(jì)算學(xué)科新的應(yīng)用領(lǐng)域及未來(lái)的展望近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)不斷地拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和Internet；衛(wèi)星通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），地理信息系統(tǒng)（GIS）；多媒體技術(shù)的發(fā)展更是如日中天，在音樂(lè)、舞蹈、電影、電視和娛樂(lè)、虛擬現(xiàn)實(shí)、輔助設(shè)計(jì)、輔助教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。1.3.4計(jì)算學(xué)科新的應(yīng)用領(lǐng)域及未來(lái)的展望近年來(lái)，由于計(jì)941.Internet帶來(lái)的深刻影響20世紀(jì)90年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，信息的處理和傳遞突破了時(shí)間和地域的限制，網(wǎng)絡(luò)化與全球化成為不可抗拒的世界潮流，Internet已進(jìn)入社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域和環(huán)節(jié)，并愈來(lái)愈成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。Internet最大的優(yōu)點(diǎn)是消除了地域上的障礙，大大促進(jìn)了現(xiàn)代社會(huì)信息化、全球化的進(jìn)程，對(duì)社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、生活帶來(lái)了深刻的影響。我國(guó)目前已經(jīng)實(shí)施的和正在實(shí)施的“金橋”、“金關(guān)”、“金卡”、“金稅”、“金企”、“金農(nóng)”、“金衛(wèi)”等“金系列”工程，大大地促進(jìn)了國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，加快了社會(huì)信息化的進(jìn)程。1.Internet帶來(lái)的深刻影響20世紀(jì)90年代以來(lái)，計(jì)952.多媒體技術(shù)帶來(lái)的新的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)不僅有計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)記憶、高速運(yùn)算、邏輯判斷、自動(dòng)運(yùn)行的功能，還能將符號(hào)、文本、聲音、圖形、動(dòng)畫(huà)和圖像等多種媒體信息有機(jī)地集成于一體，使人通過(guò)多個(gè)感官獲取相關(guān)信息，不僅提高信息的傳播效率，同時(shí)由于多媒體的圖形交互界面和窗口交互操作，使人機(jī)交互能力大大提高，實(shí)現(xiàn)信息雙向交流。多媒體系統(tǒng)最突出的領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。在制造業(yè)、科學(xué)研究中，多媒體可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)的可視化；在教育與培訓(xùn)、遙控操作、心理測(cè)試、通信與協(xié)同工作和藝術(shù)中，多媒體也得到了廣泛的應(yīng)用；多媒體還可以圖像與聲音的集成形式提供最新的娛樂(lè)和游戲的方式。2.多媒體技術(shù)帶來(lái)的新的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)不僅有計(jì)963.嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之中。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與系統(tǒng)的硬件一體化。它具有軟件代碼小，高度自動(dòng)化，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。特別適合于要求實(shí)時(shí)的和多任務(wù)的體系。當(dāng)今，計(jì)算機(jī)的速度越來(lái)越快，體積越來(lái)越小，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越擴(kuò)大。許多機(jī)器和設(shè)備上都裝上了嵌入式計(jì)算機(jī)。智能汽車(chē)、信息家電和數(shù)字儀器已經(jīng)成為人們工作和日常生活中不可缺少的助手。3.嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計(jì)算974.人工智能人工智能是由計(jì)算機(jī)來(lái)模擬或部分模擬人類(lèi)的智能，包括自然語(yǔ)言理解、專家系統(tǒng)、機(jī)器人、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法等。深藍(lán)是美國(guó)IBM公司研制的一臺(tái)高性能并行計(jì)算機(jī)，它由多個(gè)專為國(guó)際象棋比賽設(shè)計(jì)的微處理器組成，該系統(tǒng)每秒可計(jì)算2億步棋。1997年5月初，在美國(guó)紐約公平大廈，深藍(lán)與國(guó)際象棋冠軍卡斯帕羅夫交戰(zhàn)，深藍(lán)以兩勝一負(fù)三平戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫。4.人工智能人工智能是由計(jì)算機(jī)來(lái)模擬或部分模擬人類(lèi)的智能，98目前的機(jī)器人已經(jīng)具有一定的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和行走的能力，但其智能還十分有限。未來(lái)的機(jī)器人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、行走能力及其所具有的智能都將進(jìn)一步提高，在工業(yè)界、航天航空、宇宙探索乃至服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域?qū)⒌玫礁訌V泛的應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工智能領(lǐng)域的一個(gè)重要的分支，它用計(jì)算機(jī)處理單元來(lái)模擬人腦的神經(jīng)元，并將這些處理單元像人腦的神經(jīng)元那樣互相連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)的馮?諾依曼型的計(jì)算機(jī)截然不同。目前的機(jī)器人已經(jīng)具有一定的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和行走的能力，但其99遺傳算法（GI）是一種借鑒生物界自然選擇和進(jìn)化機(jī)制發(fā)展起來(lái)的高度并行、隨機(jī)、自適應(yīng)搜索算法。遺傳算法在單件生產(chǎn)車(chē)間調(diào)度、流水線生產(chǎn)車(chē)間調(diào)度、生產(chǎn)規(guī)劃、任務(wù)分配等方面已得到了有效的應(yīng)用。在自動(dòng)控制領(lǐng)域有許多與優(yōu)化相關(guān)的問(wèn)題（如航空控制系統(tǒng)、模糊控制器、參數(shù)辨識(shí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等）都顯示出遺傳算法應(yīng)用的可能性。如移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃、關(guān)節(jié)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和行動(dòng)協(xié)調(diào)等。其他在諸如圖像處理、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域也得到了成功的應(yīng)用。遺傳算法（GI）是一種借鑒生物界自然選擇和進(jìn)化機(jī)制發(fā)展起來(lái)的1001.4計(jì)算學(xué)科的專業(yè)方向與知識(shí)領(lǐng)域計(jì)算學(xué)科是從電子學(xué)、科學(xué)、數(shù)理邏輯和計(jì)算數(shù)學(xué)的交界處發(fā)展起來(lái)的。計(jì)算(Computing)學(xué)科長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為代表了兩個(gè)重要的領(lǐng)域，一個(gè)是計(jì)算機(jī)科學(xué)，另一個(gè)是計(jì)算機(jī)工程，兩者曾經(jīng)分別作為軟件和硬件領(lǐng)域的代名詞。1991年ACM/IEEE計(jì)算機(jī)課程體系CC91提出了計(jì)算機(jī)學(xué)科的九個(gè)子領(lǐng)域，每個(gè)子領(lǐng)域都有理論基礎(chǔ)、抽象和程序設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程，貫穿于九個(gè)子領(lǐng)域的始終；并提出計(jì)算機(jī)教育的重點(diǎn)應(yīng)放在用于開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的軟、硬件工具的開(kāi)發(fā)，而不是應(yīng)用的本身。1.4計(jì)算學(xué)科的專業(yè)方向與知識(shí)領(lǐng)域計(jì)算學(xué)科是從電子學(xué)、科學(xué)101ACM與IEEE聯(lián)合起草的CC2001課程標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)了技術(shù)的發(fā)展變化，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信和多媒體技術(shù)的發(fā)展。IEEE/ACM在CC2001中將計(jì)算學(xué)科分為四個(gè)領(lǐng)域，分別是計(jì)算機(jī)科學(xué)（ComputerScience-CS）、計(jì)算機(jī)工程（ComputerEngineering-CE）、軟件工程（SoftwareEngineering-SE）、信息系統(tǒng)(InformationSystem-IS)。CC2001中把學(xué)科所包含的教學(xué)內(nèi)容歸結(jié)為14個(gè)知識(shí)單元，在技術(shù)方面增加了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用、軟件安全和嵌入式系統(tǒng)等內(nèi)容，提煉出了更精簡(jiǎn)的核心知識(shí)單元。在課程方面，除了提出對(duì)算法、離散結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)外，還將計(jì)算機(jī)學(xué)科中許多以前的研究成果（如視覺(jué)、圖形學(xué)、模式識(shí)別等）也列入了本科課程。此外，在CC2001的14個(gè)子領(lǐng)域中還專門(mén)列有一個(gè)對(duì)學(xué)生人文知識(shí)和職業(yè)道德等方面內(nèi)容的傳授，包括貫徹愛(ài)國(guó)主義教育的研究、培養(yǎng)辯證唯物主義觀點(diǎn)的研究及培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良品德和科學(xué)態(tài)度的研究等。ACM與IEEE聯(lián)合起草的CC2001課程標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)了技術(shù)102近期的CC2004報(bào)告，在上述四個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)信息技術(shù)信息技術(shù)(InformationTechnology-IT)專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域，并預(yù)留了未來(lái)的新發(fā)展領(lǐng)域。各個(gè)專業(yè)都針對(duì)本科生的教育，提出了相應(yīng)的知識(shí)領(lǐng)域、知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)，并給出了相應(yīng)的參考教學(xué)計(jì)劃和課程設(shè)置。近期的CC2004報(bào)告，在上述四個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)信1031.4.1計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域01.離散結(jié)構(gòu)（Discrete

Structures-DS）02.程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（Programming

Fundamentals-PF）03.算法和復(fù)雜性（Algorithms

&

Complexity-AL）04.

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（Programming

Languages-PL）05.計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與組織（Architecture

&

Organization-AR）06.

操作系統(tǒng)（Operating

Systems-OS）07.人-機(jī)交互（Human-Computer

Interaction-HC）08.圖形學(xué)與可視計(jì)算（Graphics

&

Visual

Computing-GR）09.

智能系統(tǒng)（Intelligent

Systems-IS）10.

信息管理（Information

Management-IM）11.

以網(wǎng)絡(luò)為中心的計(jì)算（Net-Centric

Computing-NC）12.

軟件工程（Software

Engineering-SE）13.數(shù)值計(jì)算科學(xué)（Computational

Science-CN）14.社會(huì)道德和職業(yè)問(wèn)題（Social

&

Professional

Issues-SP）1.4.1計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域01.離散結(jié)構(gòu)（Di1041.4.2計(jì)算機(jī)工程學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域01.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和組織（ComputerArchitecture&Organization-CAO）02.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程（ComputerSystemEngineering-CSE）03.電路與信號(hào)（Circuit&Signals-CSG）04.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DatabaseSystem-DBS）05.數(shù)字邏輯（DigitalLogic-DIG）06.數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalProcessing-DSP）07.電子學(xué)（Electronics-ELE）08.嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystems-ESY）09.算法和復(fù)雜性（Algorithms&Complexity-ALG）10.人機(jī)交互（HumanComputerInteraction-HCI）11.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（ComputerNetworks-NWK）12.操作系統(tǒng)（OperatingSystems-OPS）13.程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（ProgrammingFundamentals-PRF）14.社會(huì)和職業(yè)問(wèn)題（Social&ProfessionalIssues-SPR）15.軟件工程（SoftwareEngineering-SWE）16.VLSI設(shè)計(jì)與構(gòu)造（VLSIDesign&Fabrication-VLS）17.離散結(jié)構(gòu)（DiscreteStructures-DSC）18.概率和統(tǒng)計(jì)（Probability&Statistics-PRS）1.4.2計(jì)算機(jī)工程學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域01.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和組1051.4.3軟件工程學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域針對(duì)CC2004報(bào)告，IEEE/ACM軟件工程學(xué)科組于2004年5月21日公布了軟件工程教育知識(shí)體系（SoftwareEngineeringEducationKnowledge-SEEK）的最終報(bào)告，這份報(bào)告針對(duì)軟件工程本科教育的課程知識(shí)領(lǐng)域，給出了相關(guān)的領(lǐng)域方向的課程知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)的配置，以及參考課程計(jì)劃。2004年6月23日，IEEE的另一個(gè)學(xué)科組，也公布了軟件工程知識(shí)體系（SoftwareEngineeringBodyofKnowledge-SWEBOK）的更新版，它被軟件行業(yè)稱為軟件工程教育的基本法。SEEK僅僅是針對(duì)本科生教育的知識(shí)領(lǐng)域，是SWEBOK在教育實(shí)施中的一個(gè)子集。這兩個(gè)知識(shí)體系分別面向本科軟件工程教育和軟件工程行業(yè)教育和從業(yè)要求。1.4.3軟件工程學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域針對(duì)CC2004報(bào)告，IE1061.SEEK（CCSE）的知識(shí)領(lǐng)域覆蓋點(diǎn)01.計(jì)算的本質(zhì)（ComputingEssentials-CMP）02.數(shù)學(xué)與工程基礎(chǔ)（Mathematical&EngineeringFundamentals-FND）03.職業(yè)訓(xùn)練（ProfessionalPractice）04.軟件建模與分析（SoftwareModeling&Analysis-MAA）05.軟件設(shè)計(jì)（SoftwareDesign-DES）06.軟件驗(yàn)證（SoftwareVerification&Validation-VAV）07.軟件進(jìn)化（SoftwareEvolution-EVL）08.軟件過(guò)程（SoftwareProcess-PRO）09.軟件質(zhì)量（SoftwareQuality-QUA）10.軟件管理（SoftwareManagement-MGT）11.系統(tǒng)與應(yīng)用專題（System&ApplicationSpecialties-SAS）1.SEEK（CCSE）的知識(shí)領(lǐng)域覆蓋點(diǎn)01.計(jì)算的本質(zhì)107IEEE/ACM強(qiáng)調(diào)了工程教育的基本要求，這些要求是：(1)系統(tǒng)觀點(diǎn)：要求學(xué)生熟悉系統(tǒng)設(shè)計(jì)、構(gòu)造和分析過(guò)程。(2)知識(shí)的深度和廣度：要求學(xué)生知識(shí)面寬，但應(yīng)當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)領(lǐng)域方向上能夠深入。(3)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：期望學(xué)生參與設(shè)計(jì)活動(dòng)，具有項(xiàng)目(尤其是大項(xiàng)目)開(kāi)發(fā)概念。(4)工具使用：要求學(xué)生能夠使用(軟硬件)工具，分析和解決實(shí)際問(wèn)題。(5)職業(yè)訓(xùn)練：要讓學(xué)生了解職業(yè)需求，具有“產(chǎn)品”的判斷力。這里，產(chǎn)品的概念是廣義的，包括軟件、系統(tǒng)、行業(yè)和應(yīng)用服務(wù)等方面的知識(shí)、技能與判斷力。(6)交流技巧：訓(xùn)練學(xué)生能夠以合適的形式(書(shū)面、口頭、圖形等)進(jìn)行交流與溝通。上述的基本要求，明顯地體現(xiàn)了工科學(xué)校對(duì)工程型人才培養(yǎng)的基本要求，它們不僅僅針對(duì)軟件工程領(lǐng)域，也針對(duì)計(jì)算機(jī)工程學(xué)科、信息系統(tǒng)學(xué)科和信息安全學(xué)科。

IEEE/ACM強(qiáng)調(diào)了工程教育的基本要求，這些要求是：1082．軟件工程知識(shí)體系(SWEBOK)IEEE公布的軟件工程知識(shí)體系(SWEBOK)2004更新版本是一個(gè)覆蓋整個(gè)軟件行業(yè)和領(lǐng)域的知識(shí)體系。SWEBOK-2004較SWEBOK-2001版本進(jìn)行了較大的修改和更新，這些變化和修改有助于了解國(guó)際上軟件工程領(lǐng)域的思維觀念、領(lǐng)域范疇、技術(shù)發(fā)展和相關(guān)聯(lián)系。01.軟件需求(SoftwareRequirements-SWR)02.軟件設(shè)計(jì)(SoftwareDesign-SWD)03.軟件構(gòu)造(SoftwareConstruction-SWC)04.軟件測(cè)試(SoftwareTesting-SWT)05.軟件維護(hù)(SoftwareMaintenance-SWM)06.軟件配置管理(SoftwareConfigurationManagement-SCM)07.軟件工程管理(SoftwareEngineeringManagement-SEM)08.軟件工程過(guò)程(SoftwareEngineeringProcess-SEP)09.軟件工程工具和方法(SoftwareEngineeringTools&Methods-STM)10.軟件質(zhì)量(SoftwareQuality-SWQ)11.相關(guān)學(xué)科知識(shí)(KnowledgeAreasofRelatedDisciplines)2．軟件工程知識(shí)體系(SWEBOK)IEEE公布的軟件工程知1091.4.4信息系統(tǒng)學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域1.4.4信息系統(tǒng)學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域1101.4.5信息技術(shù)學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域信息技術(shù)學(xué)科（IEEE/ACM-CCIT）的知識(shí)領(lǐng)域是：01.信息技術(shù)基礎(chǔ)02.人機(jī)交互03.程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)04.信息保障與安全05.信息管理06.集成程序設(shè)計(jì)技術(shù)07.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)08平臺(tái)技術(shù)09系統(tǒng)管理與維護(hù)10系統(tǒng)集成和體系結(jié)構(gòu)11.信息技術(shù)與社會(huì)環(huán)境12.系統(tǒng)和技術(shù)1.4.5信息技術(shù)學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域信息技術(shù)學(xué)科（IEEE/A1111.5計(jì)算學(xué)科的三個(gè)過(guò)程1.5.1《計(jì)算作為一門(mén)學(xué)科》報(bào)告對(duì)三個(gè)過(guò)程的論述1.5.2理論、抽象、設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)方法1.5計(jì)算學(xué)科的三個(gè)過(guò)程1.5.1《計(jì)算作為一門(mén)學(xué)科》1121.5.1《計(jì)算作為一門(mén)學(xué)科》報(bào)告對(duì)三個(gè)過(guò)程的論述《計(jì)算作為一門(mén)學(xué)科》報(bào)告的實(shí)質(zhì)是學(xué)科方法論的思想，其關(guān)鍵問(wèn)題是抽象、理論和設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程相互作用的問(wèn)題。（1）理論源于數(shù)學(xué)。應(yīng)用數(shù)學(xué)家們認(rèn)為科學(xué)的進(jìn)展都是建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上。它的研究?jī)?nèi)容表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是建立完整的理論體系，另一方面是在現(xiàn)有理論的指導(dǎo)下，建立具體問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)客觀世界的理性認(rèn)識(shí)。1.5.1《計(jì)算作為一門(mén)學(xué)科》報(bào)告對(duì)三個(gè)過(guò)程的論述《計(jì)算作113（2）抽象源于現(xiàn)實(shí)世界。抽象建模是自然科學(xué)的根本?？茖W(xué)家們認(rèn)為科學(xué)的進(jìn)展過(guò)程主要是通過(guò)形成假說(shuō)，然后系統(tǒng)地按照建模過(guò)程對(duì)假說(shuō)進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)取得的。它的研究?jī)?nèi)容表現(xiàn)在兩個(gè)方面；一方面是建立對(duì)客觀事物進(jìn)行抽象描述的方法，另一方面是要采用現(xiàn)有的抽象方法建立具體問(wèn)題的概念模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)客觀世界的感性認(rèn)識(shí)。（2）抽象源于現(xiàn)實(shí)世界。抽象建模是自然科學(xué)的根本?？茖W(xué)家們認(rèn)114（3）設(shè)計(jì)源于工程。設(shè)計(jì)是工程的根本。工程師們認(rèn)為工程的進(jìn)展主要是通過(guò)提出問(wèn)題并系統(tǒng)地按照設(shè)計(jì)過(guò)程通過(guò)建立模型而加以解決的。它的研究?jī)?nèi)容同抽象理論一樣也表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面是在對(duì)客觀世界的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，完成一個(gè)具體的任務(wù)。另一方面是要對(duì)工程設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，提出問(wèn)題，由理論界去解決它。同時(shí)也要將工程設(shè)計(jì)中所積累的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)，最后形成方法。如計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。（3）設(shè)計(jì)源于工程。設(shè)計(jì)是工程的根本。工程師們認(rèn)為工程的進(jìn)展115抽象理論和設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程的劃分，有助于正確地理解學(xué)科三個(gè)過(guò)程的地位和作用。在計(jì)算學(xué)科中，人們可以獨(dú)立地從理論、抽象和設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程出發(fā)，開(kāi)展工作。這種工作方式可以使研究人員將精力集中在所關(guān)心的過(guò)程中。計(jì)算機(jī)科學(xué)側(cè)重理論和抽象形態(tài)，計(jì)算機(jī)工程側(cè)重設(shè)計(jì)和抽象形態(tài)，它們都在促進(jìn)計(jì)算理論研究的深入和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。抽象理論和設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程的劃分，有助于正確地理解學(xué)科三個(gè)過(guò)程的1161.5.2理論、抽象、設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)方法

所謂學(xué)習(xí)方法通常是指人們?yōu)榱双@得或達(dá)到一定目標(biāo)或成果而進(jìn)行學(xué)習(xí)所采用的有意識(shí)的、合乎邏輯的一系列行動(dòng)。在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)習(xí)方法主要有以下幾個(gè)方面。1.5.2理論、抽象、設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)方法所謂學(xué)習(xí)方法1171.學(xué)習(xí)計(jì)劃的制定計(jì)劃是學(xué)習(xí)策略的具體化，學(xué)習(xí)策略決定后，就要通過(guò)制定計(jì)劃來(lái)體現(xiàn)。有計(jì)劃學(xué)習(xí)與無(wú)計(jì)劃學(xué)習(xí)的效果迥然不同。有效的學(xué)習(xí)計(jì)劃，能統(tǒng)籌兼顧地安排好各科學(xué)習(xí)，是優(yōu)秀生的共同點(diǎn)。目前，學(xué)生學(xué)習(xí)上的無(wú)計(jì)劃性、盲目性、隨意性十分嚴(yán)重。有的同學(xué)認(rèn)為，學(xué)校和老師的教育教學(xué)是有計(jì)劃的，自己不必再定學(xué)習(xí)計(jì)劃，跟著老師走、按學(xué)校要求就行了。這種想法不對(duì)。每個(gè)學(xué)生除了遵照?qǐng)?zhí)行學(xué)校和老師的教育教學(xué)計(jì)劃外，還應(yīng)該針對(duì)自己的學(xué)習(xí)情況和個(gè)性特點(diǎn)，更具體地制定個(gè)人學(xué)習(xí)計(jì)劃，與之相適應(yīng)配合，方能收到更好的學(xué)習(xí)效果，學(xué)習(xí)成績(jī)才能提高。1.學(xué)習(xí)計(jì)劃的制定計(jì)劃是學(xué)習(xí)策略的具體化，學(xué)習(xí)策略決定后，1182.常規(guī)學(xué)習(xí)方法常規(guī)學(xué)習(xí)方法就是依次地按照“預(yù)習(xí)→上課→復(fù)習(xí)→作業(yè)→小結(jié)”五個(gè)環(huán)節(jié)推進(jìn)。這五個(gè)環(huán)節(jié)形成一個(gè)周期，各個(gè)周期銜接交替，不斷地循環(huán)往復(fù)。一般說(shuō)來(lái)五個(gè)環(huán)節(jié)都不能缺少，先后次序也不能顛倒。2.常規(guī)學(xué)習(xí)方法常規(guī)學(xué)習(xí)方法就是依次地按照“預(yù)習(xí)→上課→復(fù)119預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)也叫預(yù)學(xué)，是上課前的一種準(zhǔn)備。上課：上課要全神貫注，做到：眼到、心到、耳到、手到。其中關(guān)鍵是心到，要積極開(kāi)動(dòng)腦筋，進(jìn)行思維活動(dòng)。復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)是溫習(xí)已經(jīng)學(xué)過(guò)的教材。作業(yè)與操作：作業(yè)和操作的基本目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)將知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能、技巧，由獲得知識(shí)進(jìn)而運(yùn)用知識(shí)，鍛煉分析和解決問(wèn)題的能力。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)課程是離不開(kāi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的課程。重視和加強(qiáng)上機(jī)操作能使學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)，切實(shí)掌握學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。開(kāi)拓視野：應(yīng)盡量開(kāi)拓視野，培養(yǎng)舉一反三的遷移能力和創(chuàng)新精神。小結(jié)：小結(jié)是指階段總結(jié)性的系統(tǒng)復(fù)習(xí)，亦即綜合性的總復(fù)習(xí)。預(yù)習(xí)：預(yù)習(xí)也叫預(yù)學(xué)，是上課前的一種準(zhǔn)備。1203.理論、抽象、設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)方法計(jì)算專業(yè)的學(xué)生如能在大學(xué)的學(xué)習(xí)中系統(tǒng)地接受學(xué)科方法論的指導(dǎo)，以了解懂得研究工作的一般程序、操作、技術(shù)與正確的思維方法，無(wú)疑有助于自己的成長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的學(xué)習(xí)是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。要把學(xué)習(xí)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地結(jié)合，以保證學(xué)習(xí)過(guò)程的統(tǒng)一性、完整性和高效性。概括起來(lái)就是理論、抽象、設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)方法。3.理論、抽象、設(shè)計(jì)三個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)方法計(jì)算專業(yè)的學(xué)生如能在121在以前，學(xué)習(xí)是指導(dǎo)的結(jié)果：這是一個(gè)線性的、分層的過(guò)程，作為專家的教師向順從的學(xué)生的大腦中灌輸知識(shí)。當(dāng)今是一個(gè)“知識(shí)爆炸”的的世界，所學(xué)習(xí)的“專業(yè)知識(shí)”很快就會(huì)過(guò)時(shí)；每個(gè)人必須迎接學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)。掌握學(xué)習(xí)的方法要比學(xué)習(xí)知識(shí)本身更為重要。計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生不僅要掌握某一方面的專業(yè)知識(shí)，更要求具有利用現(xiàn)代技術(shù)不斷學(xué)習(xí)、善于思考、積極探索、努力創(chuàng)新的能力。在以前，學(xué)習(xí)是指導(dǎo)的結(jié)果：這是一個(gè)線性的、分層的過(guò)程，作為專122(1)理論第一個(gè)過(guò)程叫作理論。它與數(shù)學(xué)的方法類(lèi)似。其主要要素是：定義和公理、定理、證明、結(jié)果的解釋。(1)理論123數(shù)學(xué)的三個(gè)基本特征數(shù)學(xué)具有以下三個(gè)基本特征：高度的抽象性。數(shù)學(xué)的抽象程度大大超過(guò)自然科學(xué)中一般的抽象。它最大的特點(diǎn)在于拋開(kāi)現(xiàn)實(shí)事物的物理、化學(xué)和生物學(xué)等特性而僅保留其量的關(guān)系和空間的形式。邏輯的嚴(yán)密性。數(shù)學(xué)高度的抽象性和邏輯的嚴(yán)密性是緊密相關(guān)的。若數(shù)學(xué)沒(méi)有邏輯的嚴(yán)密性，那么用數(shù)學(xué)方法對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象就失去了意義。正是由于數(shù)學(xué)的邏輯嚴(yán)密性，需要在運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決問(wèn)題時(shí)只有嚴(yán)格遵守形式邏輯的基本法則，充分保證邏輯的可靠性才能保證結(jié)論的正確性。普遍的適用性。數(shù)學(xué)的高度抽象性決定了它的普遍適用性。數(shù)學(xué)廣泛地應(yīng)用于其他科學(xué)與技術(shù)甚至人們的日常生活之中。數(shù)學(xué)的三個(gè)基本特征數(shù)學(xué)具有以下三個(gè)基本特征：124計(jì)算機(jī)學(xué)科本科生先在數(shù)學(xué)課中遇到理論，然后在算法（復(fù)雜性理論）、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（形式文法和自動(dòng)機(jī)）、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（邏輯）中進(jìn)一步遇到理論。對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和對(duì)純粹抽象的物體和結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)嚴(yán)格推演，完成嚴(yán)格的、數(shù)學(xué)化的“理論”過(guò)程，是提高自己思維能力的方法。在高度抽象的領(lǐng)域工作時(shí)，這種思維能力能讓抽象的東西開(kāi)始變得具體，因而變得比較容易對(duì)付。計(jì)算機(jī)學(xué)科本科生先在數(shù)學(xué)課中遇到理論，然后在算法（復(fù)雜性理論125(2)抽象第二個(gè)過(guò)程叫作抽象。它來(lái)源于實(shí)驗(yàn)科學(xué)。其主要要素是：數(shù)據(jù)采集法和假設(shè)的形式說(shuō)明、模型的構(gòu)造和預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果分析。在為可能的算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等構(gòu)造模型時(shí)，要有很好的算法和數(shù)學(xué)修養(yǎng)，還要善于使用歸納、演繹、綜合分析等思維方法，使用抽象過(guò)程，然后對(duì)所建模型的假設(shè)、不同的設(shè)計(jì)決策、所依據(jù)的理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如，馮·諾伊曼模型是計(jì)算機(jī)的基本抽象，可把這種模型與具體的計(jì)算機(jī)對(duì)照比較。強(qiáng)調(diào)抽象過(guò)程的實(shí)驗(yàn)應(yīng)著重分析和探索計(jì)算的局限性、新計(jì)算模型的特性，以及對(duì)未加證明理論預(yù)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證。(2)抽象第二個(gè)過(guò)程叫作抽象。它來(lái)源于實(shí)驗(yàn)科學(xué)。其主要要素126(3)設(shè)計(jì)第三個(gè)過(guò)程叫作設(shè)計(jì)。它來(lái)源于工程學(xué)。用來(lái)開(kāi)發(fā)求解給定問(wèn)題的系統(tǒng)或設(shè)備。其主要要素是：需求說(shuō)明、規(guī)格說(shuō)明、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法、測(cè)試和分析?！坝?jì)算機(jī)學(xué)科”的專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的概念受現(xiàn)實(shí)世界的制約，學(xué)生可以通過(guò)直接的實(shí)踐和研究別人的設(shè)計(jì)來(lái)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)課中很多實(shí)驗(yàn)是面向設(shè)計(jì)的，使學(xué)生具有開(kāi)發(fā)解決某個(gè)特定問(wèn)題的一個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)的某些成分的直接經(jīng)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目側(cè)重于問(wèn)題求解的綜合，要求學(xué)生按現(xiàn)實(shí)制約的情況來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)、成本和性能。學(xué)生通過(guò)閱讀和討論范例設(shè)計(jì)以及收集對(duì)自己設(shè)計(jì)的反饋意見(jiàn)來(lái)提高這種評(píng)估能力。(3)設(shè)計(jì)第三個(gè)過(guò)程叫作設(shè)計(jì)。它來(lái)源于工程學(xué)。用來(lái)開(kāi)發(fā)求解1274.確定有計(jì)劃的有效的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量

確定有計(jì)劃的有效的學(xué)習(xí)方法，對(duì)于提高學(xué)習(xí)成績(jī)是很重要的。學(xué)習(xí)方法應(yīng)該根據(jù)學(xué)習(xí)者掌握知識(shí)的深廣度和智能的發(fā)展水平而采取多樣化的方法，而不能千篇一律。學(xué)習(xí)方法應(yīng)根據(jù)本人特點(diǎn)，又借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)而有所創(chuàng)新，不能生搬硬套。例如學(xué)生在學(xué)習(xí)完某門(mén)課程的某一章以后，可寫(xiě)出知識(shí)的小結(jié)或知識(shí)的要點(diǎn)，以培養(yǎng)自己的文字概括能力。學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行練習(xí)，以提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)技能等。4.確定有計(jì)劃的有效的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量確定有計(jì)劃的128老師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，具有重要的作用，不容忽視。例如，老師指導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行聯(lián)想，把一個(gè)問(wèn)題的上下左右相關(guān)聯(lián)的知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，理成線、織成網(wǎng)，總結(jié)出規(guī)律性的東西，同時(shí)進(jìn)行相互間的討論。這樣既可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的積極性、促