一本章內(nèi)容本章講述了圖靈模型馮.諾依曼模型計(jì)算機(jī)組成部分歷史社會(huì)問題和道德問題等1.1圖靈模型AlanTuring（阿蘭-圖靈）1937年首次提出通用計(jì)算設(shè)備的設(shè)想：所有的計(jì)算都可能在一種特殊的機(jī)器上執(zhí)行。是一種數(shù)學(xué)上的描述不是一臺(tái)真實(shí)的機(jī)器通用圖靈機(jī)是對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的首次描述，該機(jī)器只要提供合適的程序就能做任何運(yùn)算1.1.1數(shù)據(jù)處理器首先，將計(jì)算機(jī)定義為數(shù)據(jù)處理器。也就是接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)的黑盒。輸入數(shù)據(jù)——> 計(jì)算機(jī) |一輸出數(shù)據(jù)圖1-1單任務(wù)計(jì)算機(jī)棉該模型存在一個(gè)問題，就是沒有說明基于該模型能夠完成處理類型和數(shù)量。1.1.2可編程數(shù)據(jù)處理器圖靈模型添加了一個(gè)額外元素，也就是程序。程序：就是告訴計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理的指令集合程序輸入數(shù)據(jù)一- 計(jì)算機(jī) 一-輸出數(shù)據(jù)圖1-2可編程數(shù)據(jù)處理器模型在該模型中，輸出數(shù)據(jù)是由兩個(gè)維度進(jìn)行控制--輸入數(shù)據(jù)和程序

相同數(shù)據(jù)，不同程序；輸出數(shù)據(jù)不同不同數(shù)據(jù)，相同程序；輸出數(shù)據(jù)不同相同輸入，相同程序；輸出數(shù)據(jù)相同1.2馮.洛伊曼模型? 由科學(xué)家馮-諾依曼提出的模型理論基于通用圖靈機(jī)建造的計(jì)算機(jī)都是在存儲(chǔ)器（內(nèi)存/寄存器）上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)鑒于程序和數(shù)據(jù)在邏輯上是相同的，因此程序也能存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中1.2.14個(gè)子系統(tǒng)存儲(chǔ)器:用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的區(qū)域算術(shù)邏輯單元（ALU）:用來計(jì)算和邏輯運(yùn)算的地方控制器:對(duì)存儲(chǔ)器、算術(shù)邏輯單元、輸入輸出等子系統(tǒng)進(jìn)行控制操作輸出/輸出單元：輸入子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從計(jì)算機(jī)外部接收輸入數(shù)據(jù)；輸出子單元負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果輸出到計(jì)算機(jī)外部1.2.2存儲(chǔ)程序概念馮.諾依曼模型要求程序也必須存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器（內(nèi)存）中現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)單元用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，這意味著程序和數(shù)據(jù)應(yīng)該有相同的格式，實(shí)際上它們都是以位模式（0和1序列）存儲(chǔ)在內(nèi)存中1.2.4指令執(zhí)行順序馮-諾依曼模型中的一段程序是由一組數(shù)量有限的指令組成?？刂茊卧獜膬?nèi)存中提取一條指令，解釋指令，接著執(zhí)行指令，也就是說指令是一條接著一條順序執(zhí)行的。1.3計(jì)算機(jī)組成部分計(jì)算機(jī)由計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)軟件三部分組成1.3.1計(jì)算機(jī)硬件1.3.2數(shù)據(jù)馮.諾依曼模型是基于通用圖靈模型進(jìn)行定義的，在圖靈模型中，計(jì)算機(jī)被定義為了一個(gè)數(shù)據(jù)處理機(jī)。它接收輸入數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，然后輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù):計(jì)算機(jī)是一臺(tái)電子設(shè)備，最好的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方式是電子信號(hào)以電子信號(hào)的出現(xiàn)與消失（位模式）來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也就是以兩種狀態(tài)之一來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。日常生活中的數(shù)據(jù)，都不是以位模式存儲(chǔ)，要存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中需要將其轉(zhuǎn)換為位模式來存儲(chǔ)。組織數(shù)據(jù):在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)之前，需要合理有序的組織成不同的格式。將數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)中輸出也需要表現(xiàn)不同的形式。圖靈或馮?諾依曼模型的主要特征是程序的概念。在早期的計(jì)算機(jī)并沒有在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)程序，但它們還是使用了程序的概念。編程在早期的計(jì)算機(jī)中體現(xiàn)為一系列開關(guān)的打開或閉合以及配線的改變。編程在數(shù)據(jù)實(shí)際開始處理之前是由操作員或工程師完成的一項(xiàng)工作。程序必須是存儲(chǔ)的在馮?諾依曼模型中，這些程序被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)器中不僅要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還要存儲(chǔ)程序指令有序這個(gè)模型還要求程序必須是有序的指令集。每一條指令操作一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。因此，一條指令可以改變它前面指令的作用算法程序要求包含一系列指令使得編程變得可能，程序員不僅要了解每條指令所完成的任務(wù)，還要知道怎樣將這些指令結(jié)合起來完成一些特定的任務(wù)。對(duì)于一些不同的問題，程序員首先應(yīng)該以循序漸進(jìn)的方式來解決問題，接著盡量找到合適的指令（指令序列）來解決問題。這種按步驟解決問題的方法就是所謂的算法。語言機(jī)器語言:程序員依靠寫指令的方式（使用位模式）來解決問題。但是隨著程序越來越大，采用這種模式來編寫很長(zhǎng)的程序變得單調(diào)乏味。符號(hào)語言：隨著任務(wù)的復(fù)雜性越來越高，科學(xué)家研究使用符號(hào)來表示位模式指令，這樣計(jì)算機(jī)編程語言就誕生了軟件工程軟件工程指結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計(jì)和編寫，為高效的程序開發(fā)而誕生的一門理論體系6.操作系統(tǒng)1.4歷史機(jī)械計(jì)算機(jī)器電子計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)誕生第1代：電子曾融字機(jī)（194 958年）既件方面.蹣同4采用的是真安龜子舍主苻楮器采用汞延退推、明極礎(chǔ)示雎E＞電有憎噩.瞄L(zhǎng)密落；^TrttSiS用的是磁帶.故神方面采用的提機(jī)宣晶.理瞎商應(yīng)用袍以軍事卻科學(xué)計(jì)料為圭.特!點(diǎn)盡律（fl大.功耗麻.可IMS?.速度慢Lf為每郵千猝現(xiàn)萬次）.沂艷湍St但力以后時(shí)汁IWJU瞄撰走了解KL家代：晶體管數(shù)字機(jī)（195&-1964年）小件右的操怕冏,血螂酷艮言編碑程序■:應(yīng)用我域以科學(xué)計(jì)^和事務(wù)泗為主.件開岫k工雌^成,特點(diǎn)足咨積期，恥院耗陣保.司II性13播.運(yùn)蛙曲是高（一岫毓嫩M萬次.可寇達(dá)3頃萬次）,性HEt既1代計(jì)些嘰朋大的提高.弟3代：集成昭路教字機(jī)（1964—1370年）■醉方面.iS和讒用中.小翔模Hr成電路［M￡LSSI）.主育椅蹄采用瞄芯.5S怦方面土珂了分時(shí)M累氟以朋培構(gòu)化.規(guī)投4t程原識(shí)評(píng)方匪尚點(diǎn)fiiXARM 至舞王萬和）.而且可靠性有了界蜘高.tnlfcfl一步下席，產(chǎn)靠正何了調(diào)用依.軍列化和杼批化尊，匝牌蛔滸始既*3［字姓理和圜帶網(wǎng)瓚處理顧￡、第4代：大規(guī)模集成電路玖｛1570年至今）■件方面，唳iE件采田大雌皿超大期棧琵氏電庭1L5IKVUI）.戴林方面出職了窗瓶皿首R(shí)籍，困緡E怦枷H面向同錄語言*.待值是1”1年世界上篦一自截蹈眼畫蹈歪生，開創(chuàng)了循型計(jì)管牝明而時(shí)!％應(yīng)用缺取科學(xué)計(jì)點(diǎn)朝孕疆過程瞄漫步粉I家庭.1.5社會(huì)問題和道德問題1.5.1社會(huì)問題依賴:對(duì)計(jì)算機(jī)的過渡依賴，離開計(jì)算機(jī)什么事也做不了。社會(huì)公正：作者從計(jì)算機(jī)的設(shè)備花費(fèi)昂貴等，說明只有有錢人能使用計(jì)算機(jī)，但是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)越來越便宜，計(jì)算機(jī)使用的公正問題正在減小。數(shù)字化分裂:導(dǎo)致的信息分裂，作者把使用計(jì)算機(jī)和不使用計(jì)算機(jī)分為兩類人群，一部分人通計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，一部分使用傳統(tǒng)通信方式。1.5.2道德問題?隱私版權(quán)計(jì)算機(jī)犯罪1.6計(jì)算機(jī)作為一門學(xué)科隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)明，帶來了新的學(xué)科:計(jì)算機(jī)科學(xué)。如同其他任何學(xué)科一樣，計(jì)算機(jī)科學(xué)現(xiàn)在被劃分成幾個(gè)領(lǐng)域。我們可以把這些領(lǐng)域歸納為兩大類:系統(tǒng)領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域。系統(tǒng)領(lǐng)域涵蓋