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计算机科学导论 #43

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第一章、绪论

1. 图灵模型

1937年 Alan Turing(阿兰·图灵)提出通用计算设备的设想,他设想所有的计算都有可能在一种特殊的机器上执行,这就是现在所说的图灵机。

图灵模型主要由4个部分组成:输入数据、可执行通用程序的计算机、程序、输出数据。输出数据依赖输入数据和程序的结合作用。

2.冯·诺依曼模型

1944-1945年期间,冯·诺依曼指出,程序和数据在逻辑上是相同的,因此程序也能储存在计算机的存储器中。

冯诺依曼模型的计算机分为4个子系统:存储器、控制单元、算术逻辑单元、输入/输出单元。

在存储器中程序及其相应数据都是以位模式(0和1序列)存储在内存中的。

3.计算机组成部分

计算机由三大部分组成:计算机硬件、数据、计算机软件。

指令的序列:图灵模型和冯诺依曼模型通过仔细定义计算机可以使用的不同指令集(使用位模式),从而使得编程变得相对简单。程序员通过组合这些不同的指令来创建任意数量的程序。

算法:程序员不仅要了解每条指令所完成的任务,还要知道怎样将这些指令结合起来完成一些特定的任务。对于一些不同的问题,程序员首先应该以循序渐进的方式解决问题,接着尽量找到合适的指令来解决问题,这种按步骤解决问题的方法就是所谓的算法。

语言:计算机时代早期,只有一种被称为机器语言的计算机语言,计算机科学家们研究出利用符号来表示位模式,这样计算机语言的概念诞生了。

软件工程:软件工程是指结构化程序的设计和编写。包括程序设计中所要严格遵守的原理和规则。

操作系统:科学家们发现一系列指令对所有程序来说是公用的,如果这些指令只编写一次就可以用于所有程序,那么效率会大大提高。这样,就出现了操作系统的概念。计算机操作系统最初是为程序访问计算机部件提供方便的一种管理程序。

4.历史

计算和计算机的历史可以分为3个阶段: