计算机科学与技术是硬件/软件结合,应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,培养能在科研部门、技术部门从事科学研究和技术学科开发的高级科学技术人才。
专业培养要求:本专业学生主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识,接受从事研究与应用计算机的基本训练,具有研究和开发计算机系统的基本能力。
本科毕业生应获得以下几方面的知识和能力:
1.掌握计算机科学与技术的基本理论、基本知识;
2.掌握计算机系统的分析和设计的基本方法;
3.具有研究开发计算机软、硬件的基本能力;
4.了解与计算机有关的法规;
5.了解计算机科学与技术的发展动态;
6.掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有获取信息的能力。
主干学科:计算机科学与技术
主要课程:电路原理、模拟电子技术、数字逻辑、数字分析、计算机原理、微型计算机技术、计算机系统结构、计算机网络、高级语言、汇编语言、数据结构、操作系统、计算方法、离散数学、概率统计、线性代数以及算法设计与分析等。
计算机的基本知识有操作系统原理、数据结构、网络原理是比较重要的计算机基础知识,另外还包括数据库原理、算法设计、编译原理、电子电路、编程语言等知识。
1、操作系统原理。
操作系统是学习计算机技术的重要基础,通过学习操作系统体系结构、操作指令、任务调度、并发管理、资源管理、权限管理、安全管理等内容,能够对计算机形成一个较为系统的理解,为后续的学习打下一个扎实的基础。
2、网络原理。
当今是互联网时代,计算机网络知识的重要程度不言而喻。网络原理涉及到网络体系结构、协议、数据通信管理、安全等内容,另外还涉及到如何操作交换机、路由器等网络设备。学习计算机网络要注重实验,通过实验能够建立数据通信过程等画面感。
3、编程语言和数据结构。
编程语言是操作计算机的重要工具,是一定要掌握的重点内容,程序设计本质上就是算法设计和数据结构的结合,所以在学习数据结构之前应该掌握编程语言的使用,对于初学者来说,C、Java、Python等语言都是不错的选择。
计算机中汉字的表示也是用二进制编码,同样是人为编码的。
根据应用目的的不 同,汉字编码分为外码、交换码、机内码和字形码。 1.外码(输入码)إ 外码也叫输入码,是用来将汉字输入到计算机中的一组键盘符号。
英文字母只有26个,可以把所有的字符都放到键盘上,而使用这种办法把所有的汉字都放到键盘上,是不可能的。所以汉字系统需要有自己的输入码体系,使汉字与键盘能建立对应关系。
目前常用的输入码有拼音码、五笔字型码、自然码、表形码、认知码、区位码和电报码等,一种好的编码应有编码规则简单、易学好记、操作方便、重码率低、输入速度快等优点,每个人可根据自己的需要进行选择。在后面的章节中,重点介绍智能全拼输入法和五笔字型输入法。
إ 2.交换码إ 计算机内部处理的信息,都是用二进制代码表示的,汉字也不例外。而二进制代码使用起来是不方便的,于是需要采用信息交换码。
我国标准总局1981年制定了中华人民共和国国家标准GB2312--80《信息交换用汉字编码字符集--基本集》,即国标码。国标码字符集中收集了常用汉字和图形符号7445个,其中图形符号682个,汉字6763个,按照汉字的使用频度分为两级,第一级为常用汉字3755个,第二级为次常用汉字3008个。
为了避开ASCII字符中的不可打印字符0100001--1111110(十六进制为21-7E),国标码表示汉字的范围为2121--7E7E(十六进制)。إ 区位码是国标码的另一种表现形式,把国标GB2312--80中的汉字、图形符号组成一个94*94的方阵,分为94个“区”,每区包含94个“位”,其中“区”的序号由01至94,“位”的序号也是从01至94。
94个区中位置总数=94*94=8836个,其中7445个汉字和图形字符中的每一个占一个位置后,还剩下1391个空位,这1391个位置空下来保留备用。所以给定“区”值和“位”值,用四位数字就可以确定一个汉字或图形符号,其中前两位是“区”号。
后两位是“位”号,如“普”字的区位码是“3853”,“通”字的区位码是“4508”。区位码编码的最大优点是没有重码,但由于编码缺少规律,很难记忆。
使用区位码的主要目的是为了输入一些中文符号或无法用其它输入法输入的汉字、制表符以及日语字母、俄语字母、希腊字母等。94个区可以分为五组:إ 01--15区:是各种图形符号、制表符和一些主要国家的语言字母,其中01--09区为标准符号区,共有682个常用符号。
إ 10--15区:为自定义符号区,可留作用户自己定义。إ 16--55区:是一级汉字区,共有3755个常用汉字,以拼音为序排列。
إ 56--87区:是二级汉字区,共有3008个次常用汉字,以部首为序排列。إ 88--94区:自定义汉字区,可留作用户自己定义。
إ 3.机内码إ 根据国标码的规定,每一个汉字都有了确定的二进制代码,但是这个代码在计算机内部处理时会与ASCII码发生冲突,为解决这个问题,把国标码的每一个字节的首位上加1。由于ASCII码只用7位,所以,这个首位上的“1”就可以作为识别汉字代码的标志,计算机在处理到首位是“1”的代码时把它理解为是汉字的信息,在处理到首位是“0”的代码时把它理解为是ASCII码。
经过这样处理后的国标码就是机内码。إ 汉字的机内码、国际码和区位码之间的关系是:إ (汉字机内码前两位)16=(国标码前两位)16+80H=(区码)16+A0Hإ (汉字机内码后两位)16=(国标码后两位)16+80H=(区码)16+A0Hإ 把用十六进制表示的机内码的前两位和机内码的后两位连起来,就得到完整的用十六进制表示的机内码。
在微机内部汉字代码都用机内码,在磁盘上记录汉字代码也使用机内码。إ 4.汉字的字形码إ 字形码是汉字的输出码,输出汉字时都采用图形方式,无论汉字的笔画多少,每个汉字都可以写在同样大小的方块中。
为了能准确地表达汉字的字形,对于每一个汉字都有相应的字形码,目前大多数汉字系统中都是以点阵的方式来存储和输出汉字的字形。所谓点阵就是将字符(包括汉字图形)看成一个矩形框内一些横竖排列的点的集合,有笔画的位置用黑点表示,没笔画的位置用白点表示。
在计算机中用一组二进制数表示点阵,用0表示白点,用1表示黑点。一般的汉字系统中汉字字形点阵有16*16、24*24、48*48几种,点阵越大对每个汉字的修饰作用就越强,打印质量也就越高。
通常用16*16点阵来显示汉字,每一行上的16个点需用两个字节表示,一个16*16点阵的汉字字形码需要2*16=32个字节表示,这32个字节中的信息是汉字的数字化信息,即汉字字模。下面以“口”为例看看16*16点阵字形是怎样存放的(如图3--1)。
إ 如果我们把这个“口”字图形的“.”处用“0”代替,就可以很形象地得到“口”的字形码:0000H 0004H 3FFAH 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 3FFAH 2004H 0000H 0000H。计算机要输出“口”时,先找到显示字库的首址,根据“口”的机内码经过计算,再去找到“口”的字形码,然后根据字形码(要用二进制)通过字符发生器的控制在屏幕上进行依次扫描,其中二进制代码中是“0”的地方空扫,是“1”的地方扫出亮点,于是就可以得到“口”的字符图。
软件方面:
1、硬件驱动程序;
有硬件,电脑是并不能工作的。必须要有能驱使硬件工作的软件才能让硬件工作,这种软件就是我们平常说的驱动程序。
任何电脑硬件都必须要有对应的驱动程序才能正常工作。驱动程序是电脑软件之中最基本的软件,也是保障电脑顺利工作的基础。
从WINOWS98以后的操作系统中,都收集了很多常见设备的驱动程序。比如USB鼠标,显卡等。不过有些设备必须单独装对应的驱动。各个驱动程序之间极有可能产生不兼容的情况。驱动版本也不是越新越好,稳定最重要。
2、操作系统;
操作系统是大家听的最多的一种软件,它为电脑中其他应用程序提供的操作平台,就像我们吃饭的桌子一样,为我们提供一种可以操作的平台。
目前最常见的系统为WINDOWS XP ,WIN7 ,LINUX,其中WIN7将逐渐变成主流。
3、应用软件;
应用软件就是我们日常用到的软件程序,这些程序可以帮助我们完成生活中的很多工作,也就是真正体现电脑用途的东西。如办公软件OFFICE。电脑发展到现在,应用软件业涉及到社会的各个行业领域,几乎在能用到电脑工作的地方,都能对应一种以上的应用软件。
硬件方面:
1、电脑的基本组成;
2、电脑设备的连接;
3、常见外设的使用;
4、常见硬件问题的判断与解决。
1、信息技术的内涵与外延 信息技术(Information Technology)是在信息科学的基本原理和方法的指导下扩展人类信息功能的技术。
一般说,信息技术是以电子计算机和现代通信为主要手段实现信息的获取,加工,传递和利用等功能的技术总和。人的信息功能包括:感觉器官承担的信息获取功能,神经网络承担的信息传递功能,思维器官承担的信息认知功能和信息再生功能,效应器官承担的信息执行功能。
按扩展人的信息器官功能分类,信息技术可分为以下几方面技术: ⑴ 传感技术——信息的采集技术,对应于人的感觉器官。 传感技术它的作用是扩展人获取信息的感觉器官功能。
它包括信息识别、信息提取、信息检测等技术。它几乎可以扩展人类所有感觉器官的传感功能。
信息识别包括文字识别、语音识别和图形识别等。通常是采用一种叫做“模式识别”的方法。
传感技术、测量技术与通信技术相结合而产生的遥感技术,更使人感知信息的能力得到进一步的加强。 ⑵ 通信技术——信息的传递技术,对应于人的神经系统的功能。
通信技术它的主要功能是实现信息快速、可靠、安全的转移。各种通信技术都属于这个范畴。
广播技术也是一种传递信息的技术。由于存储、记录可以看成是从“现在”向“未来”或从“过去”向“现在”传递信息的一种活动,因而也可将它看作是信息传递技术的一种。
⑶ 计算机技术——信息的处理和存储技术,对应于人的思维器官。 计算机信息处理技术主要包括对信息的编码、压缩、加密和再生等技术。
计算机存储技术主要包括着眼于计算机存储器的读写速度、存储容量及稳定性的内存储技术和外存储技术。 ⑷ 控制技术——信息的使用技术,对应于人的效应器官。
控制技术即信息施用技术是信息过程的最后环节。它包括调控技术、显示技术等。
由上可见,传感技术、通信技术、计算机技术和控制技术是信息技术的四大基本技术, 其主要支柱是通讯(Communication)技术、计算机(Computer)技术和控制(Control)技术,即“3C”技术。信息技术是实现信息化的核心手段。
信息技术是一门多学科交叉综合的技术,计算机技术、通信技术和多媒体技术、网络技术互相渗透、互相作用、互相融合,将形成以智能多媒体信息服务为特征的时空的大规模信息网。信息科学、生命科学和材料科学一起构成了当代三种前沿科学,信息技术是当代世界范围内新的技术革命的核心。
信息科学和技术是现代科学技术的先导,是人类进行高效率、高效益、高速度社会活动的理论、方法与技术,是国家现代化的一个重要标志。
计算机的诞生酝酿了很长一段时间。
1946年2月,第一台电子计算机ENIAC在美国加州问世,ENIAC用了18000个电子管和86000个其它电子元件,有两个教室那么大,运算速度却只有每秒300次各种运算或5000次加法,耗资100万美元以上。尽管ENIAC有许多不足之处,但它毕竟是计算机的始祖,揭开了计算机时代的序幕。
计算机的发展到目前为止共经历了四个时代,从1946年到1959年这段时期我们称之为“电子管计算机时代”。第一代计算机的内部元件使用的是电子管。
由于一部计算机需要几千个电子管,每个电子管都会散发大量的热量,因此,如何散热是一个令人头痛的问题。电子管的寿命最长只有3000小时,计算机运行时常常发生由于电子管被烧坏而使计算机死机的现象。
第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。 从1960年到1964年,由于在计算机中采用了比电子管更先进的晶体管,所以我们将这段时期称为“晶体管计算机时代”。
晶体管比电子管小得多,不需要暖机时间,消耗能量较少,处理更迅速、更可靠。第二代计算机的程序语言从机器语言发展到汇编语言。
接着,高级语言FORTRAN语言和cOBOL语言相继开发出来并被广泛使用。这时,开始使用磁盘和磁带作为辅助存储器。
第二代计算机的体积和价格都下降了,使用的人也多起来了,计算机工业迅速发展。第二代计算机主要用于商业、大学教学和政府机关。
从1965年到1970年,集成电路被应用到计算机中来,因此这段时期被称为“中小规模集成电路计算机时代”。集成电路(Integrated Circuit,简称r)是做在晶片上的一个完整的电子电路,这个晶片比手指甲还小,却包含了几千个晶体管元件。
第三代计算机的特点是体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快。第三代计算机的代表是IBM公司花了50亿美元开发的IBM 360系列。
从1971年到现在,被称之为“大规模集成电路计算机时代”。第四代计算机使用的元件依然是集成电路,不过,这种集成电路已经大大改善,它包含着几十万到上百万个晶体管,人们称之为大规模集成电路(LargeScale lntegrated Circuit,简称LSI)和超大规模集成电路(Very Large Scale lntegrated Circuit,简称VLSI)。
1975年,美国1BM公司推出了个人计算机PC(PersonaI Computer),从此,人们对计算机不再陌生,计算机开始深入到人类生活的各个方面。
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