《新编计算机科学概论》一第０章　绪　　论

0.1 什么是计算机科学 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.软件系统.人工智能以及计算本身的性质和问题的学科.计算机是一种由电能驱动,在一定控制下能够自动进行算术和逻辑运算的电子设备,通俗地说就是能够进行计算的机器.计算机处理的对象都是信息,因而也可以说,计算机科学是研究信息处理的科学. 0.1.1 计算机科学的提出 自计算机发明以来,曾经围绕着计算机科学能否独立地成为一门学科产生过许多争论.最早的计算机科学学位课程是由美国普度大学于1962年开设的,随

0.4 我国计算机科学的发展 在人类文明的发展历史上,我国曾经在早期计算工具的发明创造方面写过光辉的一页.远在商代,我国就创造了十进制记数方法,领先于世界千余年.到了周代,发明了当时最先进的计算工具--算筹,这是一种用竹.木或骨制成的颜色不同的小棍.在计算每一个数学问题时,人们通常编出一套歌诀形式的算法,一边计算一边不断地重新布棍.我国古代数学家祖冲之就是用算筹计算出圆周率在3.141 592 6和3.141 592 7之间,这一结果比西方早一千年. 珠算盘是我国的又一独创,也是计算工具发展史上

0.2 计算机的历史 虽然计算机的历史相对于人类的文明史只是短短的一瞬间,但其影响却是举足轻重的. 0.2.1 计算机前传 在1946年美国成功研制第一台现代意义上的电子数字计算机ENIAC之前,计算机器的发展经历了一个漫长的过程.根据计算机器的特点可以将其划分为3个时代:算盘时代.机械时代和机电时代. 1. 算盘时代 这是计算机器发展史上时间最长的一个阶段.这一阶段出现了表示语言和数字的文字及其书写工具.作为知识和信息载体的纸张和书籍,以及专门存储知识和信息的图书馆.这一时期最主要的计算工具是

0.3 计算机与社会 计算机的出现和迅猛发展给人类社会带来了很多新问题,在伦理上,人们面临着许多挑战传统社会行为准则的抉择.计算机技术及其应用应该规范到什么程度?在哲学上,人们开始了智能行为的存在与智能本身的争论.同时,整个社会也在讨论:新的计算机应用是代表新的自由还是新的控制? 尽管这些话题不属于计算机科学本身的一部分,但计算机技术的发展的确给人们提出了许多难题,而对于本领域的人也就显得格外重要.我们重点讨论以下几个话题. 0.3.1 计算机与生活 在人们的日常生活中,计算机通常是以电子产品的

本章习题 一.复习题 1. 试述数制的概念. 2. 列举出你所知道的数字系统. 3. 谈谈二进制.八进制和十六进制等数字表示方法各有什么优点和缺点. 4. 为什么使用二进制计算的时候会出现溢出? 5. 反码和补码相对于原码有什么优点?计算机中的数是用原码表示还是用反码.补码表示? 6. 汉字编码有哪几种?各自的特点是什么? 7. 图像是如何压缩存储的?哪一种图像占用空间最小,为什么? 8. ASCII码是什么编码?为什么国际上推行Unicode码? 9. 列举出你所知道的汉字输入码. 10. 尝

本章小结 虚拟机的概念有助于我们正确理解计算机的实质和计算机运算的实现途径,从而更好地进行计算机语言的研究和应用,包括了从基础的硬件层到应用层的不同层次结构的虚拟机. 计算机能直接执行用机器语言所编的程序.机器语言是由二进制代码表示的计算机器指令和数据组合而成.指令是用来指定计算机实现某种控制或执行某个运算的操作命令代码.一台计算机全部指令的集合,称为指令系统.不同的计算机有不同的指令系统. 从高级语言转换到真正可执行的机器语言有两类方法:编译和解释.这两种方式都能够将高级语言编写的源程序转换成

第2章 计算机体系结构 本章重点讨论计算机体系结构.从体系结构上看,计算机系统包括硬件和软件两大部分.硬件是计算机系统的物质基础,软件是系统运行的灵魂,两者相辅相成,缺一不可.本章先从系统结构的角度介绍了计算机系统的层次结构,在讨论层次结构时引入了虚拟机的概念,虚拟机的引入有助于我们正确理解各种计算机语言的实质和实现途径,从而更好地进行计算机语言的研究和应用.本章还从体系结构的角度分析了系统硬件的结构,并重点讨论了处理器体系结构.最后在分析硬件结构的基础上,介绍了计算机软件系统的结构. 硬件部分

第1章 数据的表示与编码 数据是计算机处理的对象,学习数据在计算机中的表示方法是了解计算机工作原理的基础,计算机只能对用特定方式表示的数据进行存储.加工等处理.本章我们讨论数据在计算机中的表示和运算,以及不同数据类型的编码和存储. 从根本上看,数据分为数值型数据和非数值型数据两大类.其中,数值型数据用于表示整数.实数等数值性数据的信息,其表示方式涉及数字系统的底(或基数).数码符号等方面:非数值型数据用于表示文字符号.声音.图形图像之类的信息.在计算机中,根据处理的不同要求,需要对数据采用不同的

1.2 计算的历史 计算的历史十分悠久,计算系统为什么成为今天这个样子是可以解释的.这一节讲述的故事中的人物和事件为我们开创了现在的天地,为开启激动人心的未来奠定了基础.我们分别描述了计算硬件和软件的历史,因为它们对计算系统进化为我们所用的层次模型有着不同的影响. 我们介绍历史时采用的是叙述性方式,没有正式地定义任何概念.在接下来的几章中,我们将定义这些概念,并且详细地研究它们.1.2.1 计算硬件简史 辅助人们进行各种计算的设备自古就有,迄今为止,它们还在不断进化中.让我们来简单浏览一下计算硬