计算机科学导论论文

计算机科学导论论文

摘要：文中讨论了计算机的重要作用及其的发展历史，分析了计算

机系统的组成，阐述了计算机语言及其算法以及有关网络、数据库、信息安全方面的知识。

关键字：计算机历史；计算机系统；语言；算法；数据库；信息安

全；前景

引言：

如今，计算机在我们生活中扮演着越来越重要的角色，无疑，

它是强大的，高效的，多功能的。“计算机科学导论”这门课程以其通俗易懂的语言向我们全面系统地介绍了有关计算机的知识 ，通过各位教授的精彩讲解，使我们初步的认识了计算机，激发了我我们的学习兴趣和动力，也为我们后续课程的学习和研究打下了良好的基础。

1计算机的重要作用

计算机是20世纪的伟大发明之一，它的发明可以说具有划时代的意义，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。

计算机应用于生产和生活的各个方面，直接和显著地提高了生产、工作和生活的效率、节奏和水平，在软科学研究和应用中它也起着关键作用，因此它已被公认是现代技术的神经中枢，是未来信息社

会的心脏和录魂。应用于生产和生活的各个方面，直接和显著地提高了生产、工作和生活的效率、节奏和水平，在软科学研究和应用中它也起着关键作用，因此它已被公认是现代技术的神经中枢，是未来信息社会的心脏和录魂。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。

2电子计算机的历史

2.1早期的电子计算机

早期的计算机并不是将程序存储在存储器中，所有的计算机都是在外部进行编程的。第一台用来完成特定任务的计算机是通过将信息进行电子编码来实现的，它是由John V.Atanasoff和他的助手Clifford Berry于1939年发明的。它又被称为ABC，主要用于解决一些线性方程的系统。在同一时期，名为konrad zused的德国数学家设计出通用的计算机，并命名为“z1”。在20世纪30年代，美国海军和IBM公司在哈佛大学发起创建了一项工程，在Howard Aiken的直接领导下创建了一台巨型计算机名为Mark I。这台计算机即使用了电子部件，也使用了机械部件。在英国，Alan Turing发明了一台名为巨人的计算机，这台计算机是为了破译德国Engigma密码而设计的。第一台通用的、完全电子化的计算机是由John.Mauchly和J.Presper发明，这台计算机被称为ENIAC.它是在1946年完成设计的，利用了将近18000个真空管，有100英尺长，10英尺高，重达300吨。

2.2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。

3计算机系统

3.1硬件系统

计算机的硬件的基本功能是接受计算机程序的控制来实现数据输入、运算、数据输出等一系列根本性的操作。虽然计算机的制造技术已经发生了极大的变化，但在基本的硬件结构方面，一直沿袭着冯·诺伊曼的传统框架，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本构件组成。

运算器由算术逻辑部件（ALU）和寄存器等组成，是在控制器的控制下执行程序中指令，完成二进制运算的部件。

控制器是计算机的指挥中心，负责决定执行程序的顺序,给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令。

存储器是用来存储数据和程序的部件，分为内存储器（主存储器）和外存储器（辅助存储器）两部分。内存储器用来存放正在执行程序的指令和数据，存取速度快，但容量不大；外存储器用来存放长期保存的数据，存储量大，但存取速度比内存储器慢很多，现今的外存储器通常是磁性介质或光盘，像硬盘，软盘，磁带，CD等。

输入设备用于将数据、程序、文字符号、图象、声音等信息输送到计算机中。常用的输入设备有，键盘、鼠标、数字化仪器、光笔、光电阅读器和图象扫描器以及各种传感器等。

输出设备用于将计算机的运算结果或者中间结果打印或显示出

来。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。 3.2软件系统

程序设计的最终结果是软件。 软件是用户与硬件之间的接口界面，是计算机系统设计的重要依据。用户主要是通过软件与计算机进行交流。因此软件是计算机的灵魂。计算机软件可分为系统软件和应用软件两大类。

系统软件：系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成，其主要功能包括启动计算机，存储、加载和执行应用程序，对文件进行排序、检索，将程序语言翻译成机器语言等，是计算机系统中最接近硬件的一层软件。

应用软件：为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。它可以拓宽计算机系统的应用领域，放大硬件的功能。较常见的应用软件有： 行业管理软件、文字处理软件、信息管理软件、辅助设计软件、媒体播放软件、系统优化软件、杀毒软件等等。

4计算机语言及其算法

4.1计算机语言

计算机语言指用于人与计算机之间通讯的语言。计算机语言是人与计算机之间传递信息的媒介。计算机系统最大特征是指令通过一种语言传达给机器。为了使电子计算机进行各种工作，就需要有一套用以编写计算机程序的数字、字符和语法规划，由这些字符和语法规

则组成计算机各种指令(或各种语句)。

目前通用的编程语言有两种形式：汇编语言和高级语言。 汇编语言的实质和机器语言是相同的，都是直接对硬件操作，只不过指令采用了英文缩写的标识符，更容易识别和记忆。它同样需要编程者将每一步具体的操作用命令的形式写出来。

汇编程序的每一句指令只能对应实际操作过程中的一个很细微的动作，例如移动、自增，因此汇编源程序一般比较冗长、复杂、容易出错，而且使用汇编语言编程需要有更多的计算机专业知识，但汇编语言的优点也是显而易见的，用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能实现的，而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小，而且执行速度很快。

高级语言是目前绝大多数编程者的选择。和汇编语言相比，它不但将许多相关的机器指令合成为单条指令并且去掉了与具体操作有关但与完成工作无关的细节，例如使用堆栈、寄存器等，这样就大大简化了程序中的指令。

4.2算法

计算机算法是以一步接一步的方式来详细描述计算机如何将输入转化为所要求的输出的过程，或者说，算法是对计算机上执行的计算过程的具体描述。

在计算机解决问题的过程中，算法是核心。算法是一组明确步骤的有序集合，他产生结果并在有限的时间内终止。首先，算法必须

是一组定义完好且排列有序的指令集合，它的每一步定义必须非常的明确，而且还必须产生结果。如果一个算法没有任何的结果的输出或传递，那么算法不存在任何意义，并且算法必须在有限的时间内终止，否则就会无限制的运行，也就是死循环。

5对网络、数据库、信息安全的了解

5.1网络

计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。计算机网络的功能主要表现在硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换三个方面。计算机网络按其地理位置和分布范围分类可以分成局域网、广域网和城域网三类；按其传输介质分类可以分成有线网和无线网两大类；按其拓扑结构分类可以分为星型网、环形网和总线型网三类。

5.2数据库

数据库是依照某种数据模型组织起来并存放二级存储器中的数据集合。这种数据集合具有如下特点：尽可能不重复，以最优方式为某个特定组织的多种应用服务，其数据结构独立于使用它的应用程序，对数据的增、删、改和检索由统一软件进行管理和控制。数据库具有以下主要特点：1、实现数据共2、减少数据的冗余 3、数据的

独立4、数据实现集中控5、数据一致性和可维护性，以确保数据的安全性和可靠性。

5.3信息安全

随着互联网的广泛使用和电脑的日益普及，计算机安全问题迫在眉睫。信息安全就是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统可连续可靠正常地运行，网络服务不中断。信息安全的根本目的就是防止通过计算机网络传输的信息被非法使用。如果信息网络上的数据遭到窃取、更改或破坏，那么它必将引起一系列不堪设想的后果和问题。因而为了防止此类事情的发生，必须做好安全措施，如加强立法、安全管理队伍的建设和加强网络防护措施等。

6计算机研究、开发、发展的方向和前沿

现今科技高度发达、高速发展，没有谁会质疑计算机必将向着更高性能，更智能化，更人性化，更环保的方向发展，真真正正做到以人为本。与此同时，计算机也将会比现在更普及。

高性能毫无疑问是未来计算机的一大特点。结构更合理更完美，核心频率更高，运行速度更快，应用软件的可移植性更高，硬软件的兼容性更好，在生产生活方面的应用更广泛，

人工智能化是计算机发展的一个重要方向，因而，我坚定不移地相信，新一代计算机，将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，

进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。

随着技术不断地快速地更新换代，计算机的做工将会更加精细，制作工艺将会不断地缩小，生产成本也会随之降低，这也将导致计算机朝着微型化、轻巧化、廉价化的方向发展。届时，计算机也将会普及到世界的每一个角落，渗入到人们生活每一个细节当中，正可谓无处不在。

未来计算机的设计将处处以人文本，在各个方面都为人类使用的便捷，舒适做到十分到位的考虑，人们会发现自己对计算机的操控更加简便和随心所欲。

环保是当今人们十分关注的话题之一，它关系到子孙后代的健康和幸福生活。因此，我们有理由相信，将来的计算机设计者们将会在降低计算机功耗，噪音和污染的方面做出不懈努力，使用更加环保的材料和生产方法，给人们一个美丽的污染更少的环境。

结语：

我们都是大一的学生，初步接触计算机这个