引 言 关于 “ 计算机学科 ”

1. 引 言关于“计算机学科” 1 什么是计算机科学技术 2 本课程的介绍 3 计算机学科的五个层面

2. 任课教师介绍 • 窦万春 教授（第 1，2，3，4，5 章） • 电子邮件：douwc@nju.edu.cn • 主页：http://graphics.nju.edu.cn/douwanchun/index.htm • 办公室： 计算机科学楼407（8968-6399） • 研究方向：云计算、工作流 • 路通 副教授（第 0，6，7，8，9，10 章） • 电子邮件：lutong@nju.edu.cn • 主页：http://cs.nju.edu.cn/lutong/ • 办公室： 计算机科学楼1007（8968-2398） • 研究方向：计算机视觉与模式识别 • 助教：巫义锐、陆添超、王昊、邢润（研究生）

3. 1. 什么是计算机科学技术？(Computer Science& Technology)

4. 什么是计算机科学技术？ • 科学(science)： • 科学的目的是：探索未知、发现规律 • 计算机科学的核心问题是：什么可以被自动地计算？目的是创新和变革计算机系统 • 技术(technology)： • 技术的目的是：利用已发现的科学规律去设计和实现各种应用，满足人们的需求 • 计算机技术的核心问题是：“怎样才能有效地进行自动计算？” 目的是设计和实现更高性能、更低成本、更加安全可靠的计算机系统以满足应用的需要

5. Computer Science Computer Engineering Software Engineering Computing Discipline Information System Information Technology ······ Computing是一门年轻的学科 • 计算机科学技术作为一门学科（ Discipline ）还只有30多年的历史 • 30多年来 “Computing”学科发展非常迅速，当前美国的专业划分(Computing Curricula 2005) ：

6. 组织系统行为 应用技术 软件开发 系统平台结构 计算机硬件体系 开发 应用 部署 配置 理论 原理 创新 倾向应用 倾向理论 计算机学科的问题空间 工作对象 计算机学科的 问题空间 工作性质

7. 计算机科学 组织系统行为 应用技术 软件开发 系统平台结构 计算机硬件体系 开发 应用 部署 配置 理论 原理 创新 倾向应用 倾向理论 计算机科学 • 以软件开发为中心，从系统平台结构到应用技术，特别强调其中的理论和原理的创新 • 研究算法及其实现 • 进行系统软件、基本应用软件的研发

8. 计算机工程 组织系统行为 应用技术 软件开发 系统平台结构 计算机硬件体系 开发 应用 部署 配置 理论 原理 创新 倾向应用 倾向理论 计算机工程 • 从理论到应用全面涉及计算机硬件的基本原理、部件组成、集成电路、系统结构、性能评测、网络和嵌入式在内的各种应用等等 • 能够搭建基本的系统平台 • 进行系统软件和部分应用软件的研发

9. 软件工程 组织系统行为 应用技术 软件开发 系统平台结构 计算机硬件体系 开发 应用 部署 配置 理论 原理 创新 倾向应用 倾向理论 软件工程 • 从事各类软件系统的开发，特别强调以工程的规范进行大型复杂软件系统的生产、开发与维护

10. 信息技术 组织系统行为 应用技术 软件开发 系统平台结构 计算机硬件体系 开发 应用 部署 配置 理论 原理 创新 倾向应用 倾向理论 信息技术 • 构建以基本计算机系统为基础的应用系统，强调实现给定条件和要求下选择、创建、应用、集成、计算管理等方面的需要

11. 信息系统 组织系统行为 应用技术 软件开发 系统平台结构 计算机硬件体系 开发 应用 部署 配置 理论 原理 创新 倾向应用 倾向理论 信息系统 • 信息系统专业关注的是如何将信息技术解决方案与企业（这里的“企业”是广义的，也包括政府部门和事业单位）的业务过程相结合，以满足企业的信息需求，有效地达到企业的目标

12. 我国计算机科学技术的专业划分 • 我国“计算机科学与技术”学科专业的划分： （国务院学位办的学科专业目录） • 081201 计算机系统结构  • 081202 计算机软件与理论 • 081203 计算机应用技术 • 2005年教学指导委员会建议，以“培养规格分类”，不同学校根据社会的需求和自身情况，为学生提供3种类型(4个专业)的教学计划和培养方案： • 研究型（计算机科学） • 工程型（计算机工程和软件工程） • 应用型（信息技术）

13. 计算学科的特点 • 研究对象：信息、信息处理和信息处理机器——计算机(computers and phenomena that surround them） • 根本问题：What can be (efficiently) automated? 什么能被(有效地)自动进行计算？怎样···实现计算？ • 学科特点： • 实践性：把发现新的科学知识与应用这些知识解决实际问题紧密结合. • 工程性：不仅研究原理，更侧重于实现 • 多样性：与数学、电子、通信、管理等多种学科相关 • 发展变化的快速性

14. 计算机专业(本科) 学什么？ • 通修课（英语、数学、物理、政治、体育） • 学科核心课 ： • 计算机系统概论、程序设计、离散数学、数据结构、计算机组成原理、操作系统、数据库、编译原理、软件工程、 数字电路与数字系统、数据通信、计算机网络、算法设计与分析 • 专业选修课： • 管理信息系统 、程序设计语言概论 、数字图像处理 、JAVA程序设计 、 多媒体技术 、 面向对象技术 、 计算机图形学 、 并行处理技术 、专业英语 、 人工智能 、形式语言与自动机 、算法设计与分析 、 计算机系统结构 、电子商务 、网络应用开发技术 • 毕业论文（毕业设计） • 创新性的科研训练

15. 2. 课程介绍

16. 课程目的与要求 • 入门导引 • Roadmap：了解相关后续课程的主要内容 • 操作实践 • Learning by doing（使用；开发） • 培养学习方法与习惯 • 上课记笔记 • 阅读与自学 • 理论联系实际 • 逐步熟悉专业英语 • 查找资料

17. 计算机系统概论课程的重要性 • 美国德克萨斯大学Yale N. Patt教授“It is not very important, it is the most important”（2011.08，中国科技大学） • Yale N. Patt是与Donald E. Knuth齐名的美国计算机界泰斗

18. 课程主要内容(1) • 课堂教学环节 • 认知对象：计算机系统 • 分4个层面来认识计算机系统： • 大众常识层面（The ABC of Computers） • 操作使用层面（The end user`s view） • 系统实现层面（The system builder`s view） • 开发应用层面（The programmer`s view） • 科学创新层面（Creativer’s view）

19. 课程主要内容(2) • 实践教学环节（10次实验） • 认识和熟悉计算机的软硬件组成（2次） • 计算机硬件和网络的组成（1次） • 操作系统的使用、组网（1次） • 一个简单硬件系统的设计——表决器的实现（3次） • 操作系统原理实验——存储管理（2次） • B/S应用系统的设计与开发（3次） • 教学大纲2011版

20. 作业与考试 • 作业： • 实验；阅读: 教材和补充材料；习题 • 实验时间：每周五下午4:00-6:00，第一次实验从10月14日开始 • 考试： • 小测验（不定期） • 期中考试 • 期末考试 • 考试内容： • 课堂讲课内容 • 阅读和自学内容 • 实验内容 • 评分：习题+小测验+实验+期中考试+期末考试

21. 关于课程网站 • 网址：http://graphics.nju.edu.cn/ • 内容： • 课程介绍 • 授课计划 • 讲稿 • 阅读(補充)材料与DEMO • 实验及相关參考资料 • 通知 • 其它 • 使用方法 1 按网址访问网站 => 注册 => 等待批准 2 按网址访问网站 => 登录 => 点击 “计算机系统概论”=> 点击“课程资料”

22. 1 点击“新用户注册” 课程网站如何注册?

23. 2 填写“用户信息”表

24. 3 选择课程

25. 如何访问本课程的资料? 1 用户登录

26. 2 选择课程

27. 3 点击“课程资料”

28. 3. 课程结构

29. 软件工程 程序设计语言 算法与数据结构 软件开发工具与平台 Chap.8 & 10 Chap.9 计算机应用 操作系统 Chap.3 Chap.6 Chap.7 计算机组成 LAN & WAN Chap.5 Chap.7 二进制与数字编码 门电路与基本逻辑部件 数字通信原理 Chap.4 Chap.7 本课程知识结构 概念繁杂 包罗万象 囫囵吞枣 稀里糊涂 建议： 关注全局，落脚基础 理清头绪，抓住要点

30. 层面1：大众常识

31. 计算机应用模式的变化 • 集中计算模式 • 分散计算模式 • 网络计算模式 • 普适计算模式？ • “普适计算”(Pervasive Computing,Ubiquitous Computing)是一种新的计算模式，它使计算机融入人的生活空间，形成一个“无时不在、无处不在、 而又不可见”(Anytime, Anywhere, Invisible)的计算环境

32. 关于计算机发展的4个问题 1. 计算机是什么，为什么说计算机是一种通用的信息处理工具？ 2. 作为一种信息处理工具，计算机的主要特点有哪些？ 3. 计算机的发展过程大体是怎样的，未来的发展趋势如何？ 4. 计算机对社会的发展与进步有什么作用？它又有哪些负面影响？

33. 便携式(笔记本)个人计算机 CAD workstation Digital Filmmaking Workstation Apple Workstation 多种多样的个人计算机 台式个人计算机(立式) 台式个人计算机(卧式)

34. 个人数字助理（PDA） Tablet PC（平板式电脑） UMPC(超级移动PC) 诺基亚公司的新款LINUX设备N800 eBook（电子书） 多种多样的个人计算机（续）

35. 电子墨水和塑料显示器

36. 关于计算机硬件的10个问题 1. 计算机是如何分类的？当前计算机产品分成哪些类型？ 2. 有一种计算机称为服务器，它与上述几种计算机是什么关系？ 3. 从物理上看，计算机硬件由哪些部分组成？ 4. CPU是什么？它在计算机中起什么作用？ 5. 什么是PC的主板？什么是芯片组？

37. 关于计算机硬件的10个问题 6. 什么是存储器？什么是内存储器？什么是内存条？ 7. 有了内存为什么还需要使用外存储器？当前外存储器有哪些类型？ 8. 计算机输入设备的作用是什么？有哪些常用输入设备？ 9. 计算机输出设备的作用是什么？有哪些常用输出设备？ 10. 如何评价计算机的性能？

38. UNIX Red Hat Enterprise Linux. Mac OS X Embedded Operating Systems 各种不同的操作系统

39. 关于计算机软件的8个问题 1. 计算机中软件和硬件是什么关系？ 2. 什么是程序？什么是软件？两者一样吗？ 3. 软件产品与一般的工业产品相比有什么特点？ 4. 计算机中的软件有哪些类型？ 5. 系统软件中，操作系统是什么？它起什么作用？ 6. 常用操作系统有哪几种？他们分别有什么特点？ 7. 通用应用软件有哪些？他们能帮用户做什么？ 8. 什么是软件的知识产权？什么是自由软件？

40. 用 户 应用软件 操 作 系 统 BIOS 硬 件 Basic Input/Output System 软件与硬件的关系 • 计算机系统=硬件+软件 • 硬件是基础, 软件是灵魂 • 软件是用户与计算机硬件之间的桥梁

41. 层面2：操作使用A

42. 1 什 么 是 用 户 界 面 用户界面的发展与演变 笔输入、语音输入，···？ 2000? Beyond-WIMP 图形用户界面 1980-90’s GUI 命令行方式 1970’s Command Line 用户界面的每一次变化，都使得计算机的用户数目大幅度增加 批处理方式 1960’s Batch

43. GUI Stuart K. Card V.Bush Ivan Sutherland D. C. Engelbart Mark Weiser 1945年Vannevar Bush Memex 1964年Douglas C. Engelbart发明鼠标 1969年FLEX & Dynabook 图形化界面的思想 1980年Ben Shneiderman直接操作概念 1981年Xerox Star - 第一个GUI/PC 1987年MS Windows GUI成为工业标准 Donald A. Norman Ben Shneiderman

44. 学习内容 • 什么是用户界面？用户界面的重要性和发展阶段是怎样的？ • 什么是GUI？它的4个要素是什么？ • Windows XP用户界面的组成是什么？ • Windows操作系统的启动过程是怎样的？ • 应用程序的统一用户界面组成如何？ • 应用程序的对话框起什么作用？其组成元素有哪些？ • GUI有何不足？GUI发展趋势如何？下一个10年中，IT变革与UI有何关系？

45. 每启动一个应用程序就会打开一个相应的窗口，关闭窗口也就结束了该程序的运行每启动一个应用程序就会打开一个相应的窗口，关闭窗口也就结束了该程序的运行 每启动一个应用程序就会在任务栏上出现一个相应的任务按钮(程序按钮) 运行后的任务处理

46. 学习内容 • 什么是多任务处理？ • 如何获取当前正在运行的任务的信息？ • 什么是前台任务？什么是后台任务？ • 如何监控任务的运行状态？ • 区分任务、程序、进程和线程。

47. 计算机之间的互连——计算机网络 • 利用通信设备和网络软件，把位置分散的多台计算机连接起来的一个系统 • 性质： • 它是一种通信系统（与电话、电视系统不同，是一种数据通信系统） • 它是计算机系统的延伸与扩展（“网络就是计算机”——SUN公司） • 需要使用多种复杂的技术

48. 学习内容 • 熟练掌握计算机连网方法 • 理解如何实现计算机间的互联 • 什么是IP地址，它的作用是什么？分成哪几类？其二进制格式是怎样的？ “点分十进制”如何表示？ • 什么是域名？域名与IP地址的关系，如何相互转换？ • 了解路由器的基本特点

49. 层面2：操作使用B—熟悉计算机的六项应用

50. 自学 • 1汉字和符号输入 • 2文字处理与格式控制 • 3 图形绘制与图像编辑：图形与图像区别 • 4 表格制作与数据统计：宏的编写 • 5 网页浏览与信息检索：B/S原理与协议 • 6 使用因特网通信