计算机科学导论 综述

摘要：计算机科学与技术不仅是一门学科与技术，特别是internet 出现和广泛应用，它已经形成新型的人类社会的IT生态环境，全球的新型的文明形式。文中讨论了科学及其发展方向，并具体阐述了计算机部分分支的发展方向，并概括了学习计算机的方法。

关键词：冯•诺依曼数据程序算法信息操作系统

引言

计算机使当代社会的经济、政治、军事、科研、教育、服务等方面在概念和技术上发生了革命性的变化，对人类社会的进步已经并还将产生极为深刻的影响。目前，计算机是世界各发达国家激烈竞争的科学技术领域之一。随着信息时代的到来，计算机逐渐成为技术及科学领域的核心。随着计算机的普及，其应用领域逐渐广泛，深刻影响着我们的学习，工作及生活。因而，计算机的学习与我们的生活息息相关。经过学习，我对计算机方面的知识有了初步的了解

1计算机发展史

基于冯·诺依曼模式的计算机 1950年以后出现的计算机差不多都是基于冯·诺依曼模式。虽然计算机变得速度更快，体积更小，价格更便宜，但原理却基本上是相同的。历史学家把这一时期划分为几代，每一代计算机的改变主要体现在硬件或软件上。

第一代计算机以商用计算机的出现为主要特征。这以时期的计算机只有专家们才能使用。它们被锁在房子里，限制作者和计算机专家以外的人进入。计算机体积庞大，且使用真空管作为电子开关。

第二代计算机用晶体管代替真空管。这既减少了计算机的体积，也节省了开支，从而小型企业也可以负担的起。FORTRAN和COBOL两种高级计算机程序设计语言的发明使用使得编程更加容易。

第三代计算机。集成电路（晶体管、导线以及其它部件坐在一块单芯片上）的发明更加减少里计算机的体积。小型计算机出现在市场上。小公司也可以买到需要的软件包，而不用自己编写程序。一个新的工业，软件工业就此诞生了。

第四代计算机出现了微型计算机。第一台桌面计算机出现在1975年。电子工业的发展允许将整个计算机子系统做在单块电路板上。这一时代还出现了计算机网络。

第五代计算机。这个时期见证了掌上电脑和台式电脑的诞生，第二代存储媒体的改进，多媒体的应用，以及虚拟现实现象。

2计算机体系结构与组织

2.1数据

计算机只能识别二进制编码的指令和数据，其他的如数字、字符、声音、图形、图像等信息都必须转换成二进制的形式，才能提供给计算机进行识别和处理。

由于二进制只有两个状态即0和1，这正好与物理器件的两种状态相对应，如电压信号的高与低、门电路的导通与截止等；而十进制电路则需要用10种状态来描述，这将使得电路十分复杂，处理也非常困难。

因此，采用二进制将使得计算机在物理上实现简单，且具有可靠性高、处理简单、抗干扰能力强等优点。

2.2数的原码、反码和补码

一个数值数据要在计算机中进行表示，也应该与实际使用中的要求相同。数值数据在计算机中的表示必须明确指明符号表示方法和小数点的位置表示方法。

在计算机中，数值数据的符号表示方法简单，计算机中使用二进制0和1，正好与正号“＋”和负号“－”相对应。因此，在计算机中，表示一个数值数据的符号的方法是：占用一位二进制数位，用“0”表示正号，用“1”表示负号。为了区别符号和数值，二进制数值数据在计算机中有原码、反码和补码3种表示方法。

3程序设计基础

序设计是指用计算机语言对所要解决的问题中的数据以及处理问题的方法和步骤所做的完整而准确的描述的过程。程序设计步骤如下：

(1) 确定要解决的问题。

(2) 分析问题。在着手解决问题之前，应该通过分析，充分理解问题，明确原始数据、解题要求、需要输出的数据及形式等。

(3) 选择计算方法。

(4) 确定数据结构和算法。算法是解题的过程。首先集中精力于算法的总体规划，然后逐层降低问题的抽象性，逐步充实细节，直到最终把抽象的问题具体化成可用程序语句表达的算法。这是一个自上而下、逐步细化的过程。

(5) 绘制流程图。

(6) 编写程序。利用程序设计语言表示算法，编写代码。

(7) 调试并测试程序。调试程序包括编译和连接等操作。程序员还要对程序执行的结果进行分析，只有能够得到正确结果的程序才是所需的程序。

(8) 整理资料，交付使用。

4算法

算法（Algorithm）是指解题方案的准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令，算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。也就是说，能够对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷，或不适合于某个问题，执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。

算法中的指令描述的是一个计算，当其运行时能从一个初始状态和（可能为空的）初始输入开始，经过一系列有限而清晰定义的状态，最终产生输出并停止于一个终态。一个状态到另一个状态的转移不一定是确定的。随机化算法在内的一些算法，包含了一些随机输入。

5信息管理

计算机、全球通信和英特网等信息技术的飞速发展及广泛应用，使科技、经济、文化和社会正在经历一场深刻的变化。20世纪90年代以来，人类已经进入到以“信息化”、“网络化”和“全球化”为主要特征的经济发展的新时期，信息已成为支撑社会经济发展的继物质和能量之后的重要资源，它正在改变着社会资源的配置方式，改变着人们的价值观念及工作与生活方式。了解信息、信息科学、信息技术和信息社会，把握信息资源和信息管理，对于当代管理者来说，就像把握企业财务管理、人力资源管理和物流管理等一样重要。

6操作系统

操作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运行，改善人机界面，为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，提供了各种形式的用户界面，使用户有一个好的工作环境，为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口。实际上，用户是不用接触操作系统的，操作系统管理着计算机硬件资源，同时按着应用程序的资源请求，为其分配资源，如：划分CPU时间，内存空间的开辟，调用打印机等。

总结

在学了计算科学导论之后，让我更深入的了解了计算机学科。计算科学导论指导着我们该怎么学习计算机。让我更清楚的知道我们信息安全专业的方向。正如计算科学这座大楼一样，在不断的成长。信息安全也必将随着网络的进一步发展而更多的被人们重视。总之学习了这门课之后让我受益匪浅，也知道自己应该好好努力，争取在自己的专业领域上有所成就.