封面
- 书名原文:Foundations of Computer Science, Third Edition
- 作者:佛罗赞
- 本书着重讲解基本概念而非数学模型和技术细节
- 通过大量图表和示例讲解计算机科学的基础知识
前言
- ACM:美国计算机学会,CS0课程
- 本书可以作为感兴趣的专业人士的自学指南
- 这本书由18章和8个附录构成
第1章:绪论
首先,我们将计算机看成一个图灵模型
1.1 图灵模型
Alan Turing在1937年首次提出了一个通用计算设备的设想,他设想所有的计算都可能在一种特殊的机器上执行,这就是现在所说的图灵机
1.1.1 数据处理器
- 它是专用机器,还是通用机器呢?
- 显然,今天的计算机是通用机器
1.1.2 可编程数据处理器
- 图灵模型添加一个额外的元素——程序
- 程序是用来告诉计算机对数据进行处理的指令集合
1.1.3 通用图灵机
通用图灵机是对现代计算机的首次描述,该机器只要提供了合适的程序就能做任何运算
1.2 冯·洛伊曼模型
- 程序也可以存储在存储器中
1.2.1 4个子系统
- 存储器
- 存储数据和程序
- 算术逻辑单元
- 算术运算
- 逻辑运算
- 控制单元
- 控制器,控制其它的部分
- 输入/输出
- 磁盘,纸带
1.2.2 存储程序概念
- 冯·洛伊曼模型中要求程序必须存储在内存中
1.2.3 指令的顺序执行
- 指令是顺序执行的
- 今天的计算机可以并行
1.3 计算机组成部分
- 硬件
- 数据
- 软件
1.3.1 计算机硬件
- 当今的计算机硬件基于冯·洛伊曼模型,且包含四个部分。
1.3.2 数据
- 存储数据
- 电子设备,最好的数据存储方式是电信号
- 电子信号的出现和消失,可以用0和1表示
- 计算机只识别二进制
- 组织数据
- 将二进制数据,组织为不同的实体和格式
1.3.3 计算机软件
- 程序必须是存储的
- 存储器中,不仅要存储数据,还要存储程序
- 指令的序列
- 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
- 按步骤解决问题的方法就是所谓的算法
- 语言
- 机器语言:直接写0和1
- 汇编语言:用符号
- 高级语言:用单词
- 软件工程
- 结构化程序的设计和编写,以及遵循的原理和规则
- 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
1.4 历史
1.4.1 机械计算机器(1930年以前)
1.4.2 电子计算机的诞生(1930~1950年)
- 早期的电子计算机
- 第一台通用的,完全电子的计算机:ENIAC 1946年 30吨
- 基于冯·洛伊曼模型的计算机
- 可以存储程序,修改程序,不用再重新布线
1.4.3 计算机的诞生(1950年至今)
- 第一代计算机
- 真空管
- 第二代计算机
- 晶体管
- 第三代计算机
- 集成电路
- 第四代计算机
- 微信计算机
- 第五代计算机
- 掌上计算机
1.5 社会问题和道德问题
1.5.1 社会问题
- 依赖
- 太过于依赖计算机,使得人们的生活更困难
- 社会公正
- 低收入群体负担不起计算机
- 数字化分裂
- 有人喜欢去电影院看电影,有人喜欢在家用Netflix
- 工业化国家没啥影响,发展中国家将持续较长时间
1.5.2 道德问题
- 隐私
- 网络安全问题
- 版权
- 电子版权,谁拥有数据?
- 计算机犯罪
- 病毒
1.6 计算机科学作为一门学科
- 系统领域
- 应用领域
1.7 课程纲要
1.7.1 第一部分:数据的表示与运算
- 不同数据如何存储在计算机中
1.7.2 第二部分:计算机硬件
- 计算机是如何连接成互联网
1.7.3 第三部分:计算机软件
- 问题求解如何归结为算法
1.7.4 第四部分:数据组织与抽象
- 原子数据汇集成记录,文件和数据库
1.7.5 高级话题
- 人工智能
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