第1章绪论.ppt

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1、第0章 绪论n计算机科学与技术学科计算机科学与技术学科是研究计算机的设计、制造和利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制等的理论、原则、方法和技术的科学。计算机科学侧重研究现象、揭示规律；计算机技术则侧重于研制计算机和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。n信息技术信息技术一般是指运用计算机技术、微电子技术、通信技术对信息进行采集、加工、处理、存储、传输的综合技术，它的发展有赖于计算机、微电子、远程通信等高新科学与技术的发展和多学科的有机结合。要点n计算机科学特点：伴随计算机技术的飞速发展，计算学科现已成为一个内容极为广泛的学科，它涉及数学、物理学、甚至文学、法律；计算学科的理论与

2、实践密切联系，新社会需求或应用促进计算机技术的发展和理论研究。n计算机（数字电子计算机系统）是人手、脑的延伸工具。它已由主机、个人电脑发展成计算机网络，当它与多媒体技术、家用电器结合后，将完全融入人类社会生活。0.1 有关信息的基本概念 我们每天我们每天“看看”到多少信息？到多少信息？n人的视网膜有大约106个节细胞，而平均每个节细胞以100位/秒(bits/s)的速率传输信息。假设人眼每天睁开16小时，那么我们每天通过眼睛获得的信息量为：n106*100*3600*16=5.8*1012 位(bit)=670 吉字节(G-bytes)n这相当于一个长度为91小时，分辨率为1024*768的m

3、ov影像文件。n由此可以算出一个寿命为70岁的人一生共“看”到的信息量：n670*70*365=1.7*107吉字节（一千七百万吉字节）n如果用每本百万字的书去记载这些信息的话，总需这样的书约n1.7*107*(1024)3/(2*106)=90亿本n（2002.06 http:/potentialscience.org)n目前美国国会图书馆中文部的藏书量已达70万册，平均每年增加12000册左右。n侨报1993年2月9日n北京图书馆是中国国家图书馆，2,100多万冊（不包括期刊合訂本），平均每年22万冊的成長量，目前，其館藏居亚洲之冠，是世界第五大国家图书馆。定义n信息信息是事物属性的可转换

4、量和实际转换量的综合量度。0.2 什么是信息技术 n信息技术包括微电子技术、光通信技术、路由技术、ATM交换技术、宽带接入网技术、INTERNET 软件技术、VOD软件技术和应用软件技术（电子商务软件）等。n信息产业信息产业包括信息制造业和信息服务业。n信息制造业信息制造业包括制造信息技术的基础研究和开发、信息技术设备的生产和销售。n信息服务业信息服务业是指通过在基础通信网上建立的信息网络，为社会各行各业提供的信息服务。信息服务业又分两个层次，即信息网络接入服务和信息信息网络接入服务和信息应用服务应用服务。n我国信息产业基础设施（NII）包括五个部分，即：n信息产业发展社会环境社会环境n信息基

5、础技术基础技术的研制和设备的制造n基础通信网通信网的建设及运营n信息网信息网的建设及运营n信息源信息源和信息应用信息应用的开发及其运营。0.3 处理信息的工具计算机 n0.3.1 什么是数字计算机什么是数字计算机n功能：功能：数值计算数值计算 数据处理数据处理 信息加工信息加工自动控制自动控制 n特点特点：n数字数字 高速高速 自动自动n作用：作用：n提高效率提高效率 代替人脑（手）代替人脑（手）n硬件演进：硬件演进：n硬件（硬件（4代），规模（超大、微型），集成（网络）代），规模（超大、微型），集成（网络）0.3.2 计算机包括哪些硬件n五大部分：n运算器 控制器 存储器 输入器 输出器0.

6、3.3 计算机包括哪些软件0.4 计算机发展展望 n在中国计算机学会第七届理事会上，中国工程院院士汪成为汪成为作了一场特殊的学术报告，他报告的题目是：“请教关于我国计算机发展的12个问题”n一、有人认为：从图灵机的可计算理论可以得出“可计算”的三个前提：必须把问题形式化；必须有一个算法；必须有合理的复杂度。n请问：我们是否应尝试突破、并有可能(或部分地)突破这些前提？还是只能在这个前提下进行创新？n二、有人认为：人思考和处理问题的认知过程是并行的、开放的、多维的、归纳演示的；而计算机求解问题的处理过程是对有限种符号的有限长序列、按照事先编定的程序、对这一序列作有穷的变换，从而得到一组新的符号。

7、n请问：这两个过程的不一致是形成人与计算机间存在隔阂的主要原因吗？尽量使两者一致是否是未来计算机技术及人工智能技术的主要努力方向？n三、有人认为：软件的作用就是把人的认知过程翻译成某种特定的计算机所能接受的处理过程。随着计算机技术的发展，软件的关键技术已从60年代的编码、70年代的设计、80年代的需求规约，发展为90年代的“需求工程”时代。面向对象、软构件、分布处理、网络计算、可视化计算、并发工程等都是“需求工程”时代的产物。n请问：“需求工程”的最终目的是否是为用户提供“一揽子的解决方案”？如何判断下世纪软件技术和软件产品的发展趋势？n四、有人认为：数字计算机的发明是20世纪最大的科技成果，

8、对人类产生深远的影响。数字化生存(Being Digital)是21世纪的发展趋势，将全面和深刻地提高人类的生活质量。n请问：即插即用、最优化、自适应、沉浸化、人机和谐等都曾是模拟计算的优点。怎样判断在更高层次上的数模混合？是否在将来某时会提出Being Analog（模拟化生存）？我们为此应做哪些准备？n五、有人认为：以往的通信都是面向连接的，而Internet的最大优势是面向非连接的；电信网、电视网、计算机网的三网融合是21世纪初的发展趋势；实现全光通信后传输速度将大幅提高。n请问：未来的网络发展方向是什么？除了把面向连接和面向非连接的特性进行全面融合外，还有哪些主攻方向？它们将需要什么支

9、撑技术？产生多大影响？引发何种应用？带动哪些产业？n六、有人认为：为了能够独立自主地发展我国的信息业，我国必须具有研制高性能芯片的实力，但从高性能、通用的 CPU入手并非最佳途径，而应扬长补短，从System on Chip入手。n请问：如正确，我国应优选什么System入手？应优先加强哪些设施和支撑技术？如何确保科研、应用和产业的良性循环？n七、有人认为：计算机体系结构应面向网络计算的需求。目前，应研制“简约的Client”和“功能强大的Server”。Client应逐步实现Smart（轻巧），而Server应遵循SUMA准则(即Scalability、Usability、Manageabi

10、lity和Availability-可扩展、好用、可管理、可用)。未来，Client将是P3C(Personal Computing,Communication and Consumer Electronics)n或算通机(Compunicator)，而Server将最终发展成Virtual Server Environment（虚拟服务环境）。n请问：这样一个预测准确吗？如果基本准确，这种Client和Server将采用那种体系结构和基础软件？衡量它们性能优劣的指标又将是什么？n注：算通机，计算机通讯与家电结合，是后PC时代的终端设备。n八、有人认为：我们必须研制面向中国人的计算机系统，它应

11、包括“中国人好用”的主机、软件、输入输出、网络系统以及开发工具和环境。n请问：怎样才是“面向中国人”的计算机？与一般的计算机的本质区别在哪里？为研制这种计算机，应该优先突破哪些基础理论和关键技术？n九、有人认为：阻碍我国信息技术发展和信息建设增值效益(社会效益和经济效益)的瓶颈是对信息资源建设的轻视，这是“重硬轻软”最严重的反映。n请问：轻视信息资源建设的症结在哪里？是认识问题，管理问题，还是技术问题？在信息资源建议中，人们期盼的是由知识所增值的效益，为此应攻克哪些关键技术？如何由此分析未来信息产业的利润来源？n十、有人认为：信息安全是最迫切的问题，有巨大的产业前景。n为此，应研制自己的CPU

12、、操作系统、数据库、专用网络、网络软件，严格推行登录制度、身份认证、密码n请问：在充分发挥信息的共享优势的前提下，什么是信息安全的关键环节？什么是应优先突破的信息安全技术？n十一、有人认为：目前计算机技术发展迅猛，新概念、新技术、新产品日新月异。为了使学生毕业后能较快适应工作，大学里忙于向学生讲授新技术。于是教材成了“产品手册”，授者是“现学现卖”，学者是“忙于磨刀、很少宰鸡”。n请问：应当如何改进当前的计算机科学的教学状况？n十二、有人认为：对以上问题进行求解时，应考虑如下前提：必须能够继承以往积累的应用软件的成果；必须遵循国际上已经制定或流行的标准；预期能在一定时期内产生经济或社会效益。n

13、请问：这些前提条件是限制了创新，还是“继承发展”必须遵循的客观规律？我们应如何处理这个矛盾？n（摘自光明日报2000.4.26）n为了建立和谐的人机环境为了建立和谐的人机环境,在未来在未来,将将继续继续:n1）在已经取得的大规模并行处理和多媒体技术成果的基础上,继续提高高性能计算的能力,开展可视化计算和虚拟现实技术;n2）在功能强大的网络计算环境的条件下,开展对基于海量信息的内容处理(知识处理);n为了建立和谐的人机环境为了建立和谐的人机环境,在未来在未来,将将继续继续:n3）在面向对象技术的方法论和开发环境的基础上,发展面向Agent(智能体)技术,把它作为开发人工智能技术和应用的有力方法和工具;n4）在已有的嵌入式软硬件、软构件、固件、个人数字助理和手持计算机的基础上,进一步开发面向个人的计算、通信和家电产品。