《计算机科学》PPT课件.ppt

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1、第5章 计算机科学,5.1 概述,几十年来学科自身发展的实践表明，一方面，围绕着一些重大的背景问题，各分支学科取得了一系列重要的理论和技术成果，推动了计算机科学向深度和广度发展；另一方面，由于发展了一大批成熟的技术并成功地应用于各行各业，更多的人是把这门科学看成是一种技术。事实上，理论和技术是计算机科学两个互为依托的侧面。计算机科学的理论绝大多数属于技术理论。虽然，目前整体上理论研究滞后于技术开发，但随着学科研究和应用的不断深化，理论的重要性地位将愈来愈突出，而技术则渐渐退居为次要的位置。计算机科学并不完全排斥工程的方法。相反，计算机科学在发展中广泛采用了其他学科行之有效的工程方法。,5.2

2、计算机科学体系,计算机科学知识组织结构及演变,计算机科学的发展及其知识组织结构的演变在时间上可划成以下几个独立的阶段：30至50年代末为计算机科学发展的早期，计算机科学研究方向主要集中在计算模型、计算机设计、高级语言和科学计算等方面。应用主要是大量的科学计算，与数学关系密切，使大量从事数学研究的人员转行进入计算机科学领域。60、70年代是计算机科学蓬勃发展的时期，面对学科发展中遇到的许多重大问题，如怎样实现高级语言的编译系统，如何设计各种新语言，如何提高计算机运算速度和存贮容量，如何设计操作系统，如何设计和实现数据库管理系统，如何保证软件的质量等问题，发展了一大批理论、方法和技术。,从80年代

3、起，针对集成电路芯片可预见的设计极限和一些深入研究中所遇到的困难，如软件工程、计算模型、计算语言学、大规模复杂问题的计算与处理、大规模数据存贮与检索、人工智能、计算可视化等方面出现的问题，人们开始认识到学科正在走向深化。除了寄希望于物理学中光电子计算技术研究取得突破，成倍提高机器运算速度外，基于当前的条件，人们更加重视理论和技术的研究。如同50年代数学研究所需的核心专业基础知识从老三基（高等代数、数学分析（含几何、分析和函数论）与微分方程）向新三基（抽象代数、泛函分析与拓扑学）过渡转移发生变化一样，计算机科学未来发展所需要的核心专业基础也正在发生转移。这是一个不以人的意志转移的客观规律，是学科

4、发展的大趋势，应该引起计算科学教育界和师生严肃认真的对待。,总之自20世纪40年代电子计算机问世以来，计算机科学一直处于高速发展的过程中。而且，在可以预见的未来，这种发展速度还将会保持下去。今天的计算机科学与10年前相比，已经有了很大的差别。除了学科知识的变化外，近几年来，计算机学科方法论的内容也逐渐丰富并被人们重视。因此，计算机学科方法论的内容也需要在教学中给予充分的体现。,计算机科学的教育,1学科知识体系的演变发展 一方面，计算机学科的快速发展使得学科的教育已经完全不能通过跟踪流行系统的变化来跟踪学科的发展，更不能以流行的系统来确定教学内容，有限的在校学习时间与不断增长的知识的矛盾十分突出

5、。另一方面，经过几十年的发展，本学科正在逐步走向深入，这给计算机学科的教育既提出了新的要求，也提供了新的思路。,2.学科的课程体系 完整的计算机科学的课程由三部分组成：奠定基础的基础课程，涵盖知识体系大部分核心单元的主干课程，以及用来完备课程体系的特色课程。,5.3 计算机与人类社会,计算机技术革命在当今世界发展中发挥着重要的作用。在计算机产业带给人类巨大的效益和便利时，同时也带来了诸如环境保护、对人体的某些危害等问题，其相关问题也是应关注的问题。,计算机与环境,1.计算机与社会环境 计算机科学技术的发展，拉近了人类的距离，因特网已把人们连在了一起，人类共同拥有地球。因而保护地球，保护环境，也

6、是计算机产业的从业人员所必须重视的一个方面。计算机产业曾经被认为是一个洁净的工业，它在制造中产生相对较小的污染。但随着计算机数量的急剧增加，也给世界带来了许多问题。其中能源消耗是一个主要问题，,2.计算机与个人环境 计算机通常会从两个方面对健康产生负面影响，已被大部分人所认同。首先，计算机的显示器会产生辐射。其次，日复一日地使用计算机会有损健康，引起眼睛的疲劳和压迫损伤。但只要采取必要的预防措施，上述问题还是可以避免的。辐射的危险 计算机视觉综合症 其他损伤,图6.4 腕托,5.3.2 计算机与道德,1.计算机科学技术专业人员的道德准则 由计算机在人类的生活中发挥着越来越重要的作用，作为计算机

7、科学技术专业人员在本专业领域的处世行事中都会遇到由于计算机的使用而带来的一些特殊的道德问题。,2.计算机用户的道德 用户或许没有想到坐在一台个人电脑前会产生道德问题,但事实的确如此.比如,几乎每一个计算机用户迟早都会碰到关于软件盗版的道德困惑.其他的道德问题还包括色情内容和对计算机系统的未经授权的访问等,3.程序员的责任 即使最道德的程序员也会编写出有错误的程序。大多数复杂的程序有太多的条件组 合，要测试程序的每一种条件组合是不可行的。在有些情况下，这种测试需要花几年的时 间；其他情况下，没有人会考虑测试所有可能性。所有有经验的程序员都知道程序无论大 小都会有错误。程序员的责任起于确定这些错误

8、是不可避免的还是程序员的疏忽。程序员的责任这个问题经常在出现法庭上。,5.3.3 计算机与法律,1新的法律问题 计算机已经开辟了一些原来不大可能的职业，比如涉及因特网和法律的律师。对于因特 特网商务交易及在线行销来说，数字签名(个人密码以及出于安全目的的不可破译的代 码)、第三方证明人(确认签名者的身份)以及电子水印(嵌入文件的电子代码)现在都是必要 的。这三项已成了依法判决的根据，因为常用的扫描签字很容易被复制、剪切和粘贴。,2知识产权 为保护计算机软件著作权人的利益，调整计算机软件的开发、传播和使用中发生的利益关系，鼓励计算机软件的开发与流通，促进计算机应用事业的发展，软件知识产权保护问题

9、变得越来越重要。,3发明专利权 很多有关地址定位、虚拟存储、文件管理、信息检索、程序编译、多重窗口、图像处理、数据压缩、多道运行控制、自然语言翻译、程序编写自动化等方面的发明创造已经获得了专利权。在我国，不少有关将汉字输入计算机的发明创造也已经获得了专利权 4不正当竞争行为的制止权 如果一项软件的技术设计没有获得专权，而且尚未公开，这种技术设计就是非专利的技术秘密，可以作为软件开发者的商业秘密而受到保护。一项软件的尚未公开的源程序清单通常被认为是开发者的商业秘密。有关一项软件的尚未公开的设计开发信息，如需求规格、开发计划、整体方案、算法模型、组织结构、处理流程、测试结果等都可被认为是开发者的商

10、业秘密。,5商标权 对商标的专用权也是软件拥有人的一项知识产权 6相关法律法规 近年来随着计算机产业的飞速发展，在这样的经济、技术和社会背景下我国也制定了一系列的法律法规,我国已加入了WTO，在知识产权保护方面进一步和国际接轨，相关的法规条例将进一步完善，从而加强知识产权意识，当然在尊重他人权利的同时，也要注意增强自我保护意识。,5.4 计算机文化与教育,1.计算机能力是未来生存的需要 2.计算机教育对思维的作用 3.计算机教育对其他学科的影响,5.4.1 计算机文化,5.4.2 计算机教育,5.5 计算机产业,目前多数大学都提供有高质量的计算机教育，全球超过1000亿美元的年收入使计算机产业

11、成为世界上最大和最成功的产业之一，在计算机产业中存在有大量的工作机会。在计算机硬件领域，可从事计算机通信设备与外设这样硬件产品的设计与制造。为从事这样的职业，最起码要求在电子、计算机或通信工程这样的专业拿到学士学位。为了能与行业的最新科技保持同步，通常还要有一定的工作经验，甚至要求拥有硕土学位。对计算机硬件领域的职业来说，最常见的头衔是电子工程师或者计算机工程师。这一行业的就业机会都会相当多。(1)电子工程师和计算机工程师 电子工程师和计算机工程师负责设计、构建、测试和评估新型计算机芯片、电路板、计算机系统以及外围设备。,计算机产业结构及职位,(2)网络管理员 企业中几乎所有的信息系统都可与网

12、络连接的。,软件开发业提供了许多就业机会，其中包括开发系统软件（比如操作系统）、通信软件以及应用程序软件等等。开发系统软件和个人效率软件。其重点是研究软件与硬件的相互关系，以及开发可充分利用硬件的软件，某些情况下，软件需与硬件产品联系在一起。如果想进入计算机软件业工作，通常至少需要计算机科学或信息系统专业的学士或硕士学位。但有些时候，实际工作经验也十分重要(1)程序员 计算机程序员，也叫“软件工程师”，需要负责程序代码的编写。,(2)界面设计员(3)数据库管理员(4)技术文档书写员,5.5.2 计算机产业人才的需求及特点,当您准备从事一份计算机职业时，要记住一件事情：您在将生命套在一匹野马身上。准则是改变而不是连续。新的技术发展会创造新的工作，并使旧的过时。在与计算机相关，的领域里，您在退休前可能从事多达五到六份不同的工作。谁将能够在计算机推动的信息经济中生存并处于旺盛?答案很简单。幸存者将是有如下三个特点的人：他们受过较高程度的教育，他们知道教育是终生过程，而且他们能迅速适应变化。,完,