计算机科学与技术专业的认识与思考
计算机科学与技术专业的认识与思考
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摘要：计算机在现如今的⽣活中愈发普遍，然⽽，⼈们对计算机的了解并不深。计算机是什么？计算机的发展史、计算机的应⽤、计算机的发展趋势等，这些问题，⼈们了解的还不是很清楚。⽽，计算机科学与技术这门学科，可谓是⼀门学习计算机的学科。它的容从制作计算机—硬件，到使⽤计算机—软件，讲授的知识犹如另⼀个世界。⽽针对时下的信息化时代的⾼速发展，这门学科也是有着不错的就业前景的。所以，我针对这门学科，特别进⾏了深⼊了解与思考，并制定了相关的学习规划，⽅便学习这门课程。
关键字：“计算机导论”；“计算机科学与技术”；“计算机应⽤领域”；“计算机发展趋势”；“软、硬件”
⼀、引⾔
计算机导论是计算机科学与技术、⽹络⼯程、软件⼯程、信息管理与信息系统等专业的⼀门通识课，也是必修的基础课程，旨在引导刚刚进⼊相关专业的新⽣对本学科基础知识及专业研究⽅向有⼀个整体、准确的了解，为系统地学习以后的专业课程打下坚实基础。
计算机导论从计算机发展史开始，带领我们⾛进这门学科。然后⼜从“计算”两个字来讲述计算机和数据。我们了解到“⼆进制”这个名词与计算机的旷世奇缘。
历史在刷新，时间在前进。计算机由当初的“庞然⼤物”变成了如今的“微型计算机”，我们在领略计算机硬件的魅⼒。如果说硬件是计算机的全部，那么软件就是硬件的全部。没有软件，计算机和⼀堆硬件没什么区别；但正因为有了软件，他才能叫做计算机。软件，可以说是⼈与计算机交流的关键。有⼈说，它其实就语⾔。没错，只不过是计算机的语⾔，我们⼈类或许很烦这种语⾔吧，竟然创造出⼈与计算机沟通的语⾔。我只能说：“这真是⽐翻译还厉害！”计算机硬件、软件基础可谓是重中之重。
从⼆进制到宇宙是什么概念呢?数据可以告诉你。⼆进制创造了计算机，但计算机它不仅仅能计算⼆进制，它还能演算整个宇宙。可以说，计算机实现了⽤⼀种简单的数据计算了⽆数的复杂的数据。数据结构、数据库给我们打开了⼀扇新的⼤门。
现代⼈使⽤计算机⽆⾮就⼏种⽤途，办公就是其中⼀种。要谈系统，少不了要谈谈微软。微软的windows, office等等，可谓是影响了⼀个世纪。Office中的word，excel，PowerPoint 更是⽿熟能详。这些操作系统的使⽤⽅法是现代⼈商业办公不可或缺的技能。
时代在进步，计算机也在进步。现在的计算机已不仅仅只⽤于计算了，它正在成长，它
会学习，它会判断，它还会思考，它就是⼈⼯智能。终有⼀天，⼈⼯智能也将会真正实现。60进制计算器
⼆、计算机和计算机学科
◆什么是计算机
计算机（computer）俗称电脑，是现代⼀种⽤于⾼速计算的电⼦计算机器，可以进⾏数值计算，⼜可以进⾏逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运⾏，⾃动、⾼速处理海量数据的现代化智能电⼦设备。由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、⼯业控制计算机、⽹络计算机、个⼈计算机、嵌⼊式计算机五类，较先进的计算机有⽣物计算机、光⼦计算机、量⼦计算机等。
计算机发明者约翰··诺依曼。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之⼀，对⼈类的⽣产活动和社会活动产⽣了极其重要的影响，并以强⼤的⽣命⼒飞速发展。它的应⽤领域从最初的军事科研应⽤扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨⼤的计算机产业，带动了全球围的技术进步，由此引发了深刻的社会变⾰，计算机已遍及⼀般学校、企事业单位，进⼊寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的⼯具。
◆从⽆到有——计算机的产⽣与发展
计算⼯具的演化经历了由简单到复杂、从低级到⾼级的不同阶段，例如从“结绳记事”中的绳结到算筹、
算盘计算尺、机械计算机等。它们在不同的历史时期发挥了各⾃的历史作⽤，同时也启发了现代电⼦计算机的研制思想。
1946年2⽉14⽇，由美国军⽅定制的世界上第⼀台电⼦计算机“电⼦数字积分计算机”（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美国宾⼣法尼亚⼤学问世了。ENIAC 是美国奥伯丁武器试验场为了满⾜计算弹道需要⽽研制成的，这台计算器使⽤了17840⽀电⼦管，⼤⼩为80英尺×8英尺，重达28t（吨），功耗为170kW，其运算速度为每秒5000次的加法运算，造价约为487000美元。ENIAC的问世具有划时代的意义，表明电⼦计算机时代的到来。在以后60多年⾥，计算机技术以惊⼈的速度发展，没有任何⼀门技术的性能价格⽐能在30年增长6个数量级。计算机科学与技术专业的知识、能⼒要求。
第1代：电⼦管数字机（1946—1958年）
硬件⽅⾯，逻辑元件采⽤的是真空电⼦管，主存储器采⽤汞延迟线、阴极射线⽰波管静电存储器、磁⿎、磁芯；外存储器采⽤的是磁带。软件⽅⾯采⽤的是机器语⾔、汇编语⾔。应⽤领域以军事和科学计算为主。
特点是体积⼤、功耗⾼、可靠性差。速度慢（⼀般为每秒数千次⾄数万次）、价格昂贵，但为以后的计算机发展奠定了基础。
第2代：晶体管数字机（1958—1964年）
硬件⽅的操作系统、⾼级语⾔及其编译程序。应⽤领域以科学计算和事务处理为主，并开始进⼊⼯业控制领域。特点是体积缩⼩、能耗降低、可靠性提⾼、运算速度提⾼（⼀般为每秒数10万次，可⾼达300万次）、性能⽐第1代计算机有很⼤的提⾼。
第3代：集成电路数字机（1964—1970年）
硬件⽅⾯，逻辑元件采⽤中、⼩规模集成电路（MSI、SSI），主存储器仍采⽤磁芯。软件⽅⾯出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计⽅法。特点是速度更快（⼀般为每秒数百万次⾄数千万次），⽽且可靠性有了显著提⾼，价格进⼀步下降，产品⾛向了通⽤化、系列化和标准化等。应⽤领域开始进⼊⽂字处理和图形图像处理领域。
第4代：⼤规模集成电路机（1970年⾄今）
硬件⽅⾯，逻辑元件采⽤⼤规模和超⼤规模集成电路（LSI和VLSI）。软件⽅⾯出现了数据库管理系统、⽹络管理系统和⾯向对象语⾔等。特点是1971年世界上第⼀台微处理器在美国硅⾕诞⽣，开创了微型计算机的新时代。应⽤领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步⾛向家庭。
由于集成技术的发展，半导体芯⽚的集成度更⾼，每块芯⽚可容纳数万乃⾄数百万个晶体管，并且可
以把运算器和控制器都集中在⼀个芯⽚上、从⽽出现了微处理器，并且可以⽤微处理器和⼤规模、超⼤规模集成电路组装成微型计算机，就是我们常说的微电脑或PC机。微型计算机体积⼩，价格便宜，使⽤⽅便，但它的功能和运算速度已经达到甚⾄超过了过去的⼤型计算机。另⼀⽅⾯，利⽤⼤规模、超⼤规模集成电路制造的各种逻辑芯⽚，已经制成了体积并不很⼤，但运算速度可达⼀亿甚⾄⼏⼗亿次的巨型计算机。我国继1983年研制成功每秒运算⼀亿次的银河Ⅰ这型巨型机以后，⼜于1993年研制成功每秒运算⼗亿次的银河Ⅱ型通⽤并⾏巨型计算机。这⼀时期还产⽣了新⼀代的程序设计语⾔以及数据库管理系统和⽹络软件等。
随着物理元、器件的变化，不仅计算机主机经历了更新换代，它的外部设备也在不断地变⾰。⽐如外存储器，由最初的阴极射线显⽰管发展到磁芯、磁⿎，以后⼜发展为通⽤的磁盘，现⼜出现了体积更⼩、容量更⼤、速度更快的只读光盘（CD—ROM）。
计算机学科——计算机科学与技术
计算机学科即计算机科学与技术，是研究计算机的设计与制造和利⽤计算机进⾏信息获取、表⽰、存储、处理、控制等的理论、原则、⽅法和技术的学科。⽅法论是对计算机领域认识和实践过程中的⼀般⽅法及其性质特点、在联系和变化规律进⾏系统研究的理论总结。
三、计算机科学与技术专业的知识、能⼒要求
1.培养⽬标
本专业培养和造就适应现代化建设需要，德智体全⾯发展、基础扎实、知识⾯宽能⼒强、素质⾼具有创新精神，具有较强的实践能⼒，能在企事业单位、政府机关、⾏政管理部门从事计算机技术研究和应⽤，硬件、软件和⽹络技术的开发，计算机管理和维护的应⽤型专门技术⼈才。
2.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，具有研发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)具有研发开发计算机软、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。
3.主要课程
主要课程：电路原理、模拟电⼦技术、数字逻辑、数值分析、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、数据库原理、编译原理、图形学、⼈⼯智能、计算⽅法、离散数学、概率统计、线性代数、算法设计及分析、⼈机交互、⾯向对象⽅法、计算机英语等。
主要实践性环节：计算机基础训练、硬件部件设计及调试、课程设计、计算机组成原理实践、计算机⽹络实践、⽣产实习、毕业设计（论⽂）。
修业年限：4年。
授予学位：⼯学或理学学⼠。
4.就业
计算机科学与技术类专业毕业⽣的职业发展基本上有两条路线。
（1）纯技术路线。信息产业是产业，对⼈才提出了更⾼的要求，因为这个⾏业的特点是技术更新快，这就要求从业⼈员不断补充新知识，同时对从业⼈员的学习能⼒的要求也⾮常⾼。
（2）由技术转型为管理，这种转型尤为常见于计算机⾏业。编写程序是⼀项脑⼒劳动强
度⾮常⼤的⼯作，随着年龄的增长，很多从事这个⾏业的专业⼈才往往会感到⼒不从⼼，因⽽由技术⼈才转型到管理类⼈才不失为⼀个很好的选择。
四、计算机应⽤领域及发展趋势
计算机应⽤领域
计算机应⽤分为数值计算和⾮数值应⽤两⼤领域。⾮数值应⽤⼜包括数据处理、知识处理，例如信息系统、⼯⼚⾃动化、办公室⾃动化、家庭⾃动化、专家系统、模式识别、机器翻译等领域。计算机的应⽤已渗透到社会的各个领域，正在⽇益改变着传统的⼯作、学习和⽣活的⽅式，推动着社会的科学计算。计算机⽤途⼴泛，归纳起来有以下⼏个⽅⾯。
1.科学计算
早期的计算机主要⽤于科学计算。科学计算仍然是计算机应⽤的⼀个重要领域。由于计算机具有⾼运算速度和精度以及逻辑判断能⼒，因此出现了计算⼒学、计算物理、计算化学、和⽣物控制论等新的学科。
科学计算是计算机最早的应⽤领域，是指利⽤计算机来完成科学研究和⼯程技术中提出的数值计算问题。在现代科学技术⼯作中，科学计算的任务是⼤量的和复杂的。利⽤计算机的运算速度⾼、存储容量⼤和连续运算的能⼒，可以解决⼈⼯⽆法完成的各种科学计算问题。例如，⾼能物理、⼯程设计、地震预测、⽓象预报、航天技术和⽕箭发射等都需要由计算机承担庞⼤⽽复杂的计算量。⽽计算机不但能求解这类⽅程，并且引起了弹性理论上的⼀次突破，出现了有线单元法。
2.信息管理
信息管理是⽬前计算机应⽤最⼴泛的⼀个领域。利⽤计算机来加⼯、管理与操作任何形式的数据资料，如企业管理、物资管理、报表统计、账⽬计算和信息情报检索等。国许多机构纷纷建设⾃⼰的管理信息系统，⽣产企业也开始采⽤制造资源规划软件，商业流通领域则逐步使⽤电⼦信息交换系统，即所谓⽆纸贸易。
信息管理是以数据库管理系统为基础，辅助管理者提⾼决策⽔平，改善运营策略的计算机技术。信息处理具体包括数据的采集、存储、加⼯、分类、排序、检索和发布等⼀系列⼯作。信息处理已成为当代计算机的主要任务。是现代化管理的基础。据统计，80%以上的计算机主要应⽤于信息管理，成为计算机应⽤的主导⽅向。信息管理已⼴泛应⽤与办公⾃动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书馆⾥、电影电视动画设计、会计电算化等各⾏各业。
3.过程控制
过程控制是利⽤计算机实时采集数据、分析数据，按最优值迅速地对控制对象进⾏⾃动调节或⾃动控制。采⽤计算机进⾏过程控制，不仅可以⼤⼤提⾼控制的⾃动化⽔平，⽽且可以提⾼控制的时效性和准确性，从⽽改善劳动条件、提⾼产量及合格率。因此，计算机过程控制已在机械、冶⾦、⽯油、化⼯、电⼒等部门得到⼴泛的应⽤。
4.辅助技术应⽤
计算机辅助技术包括CAD、CAM和CAI。
1)计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）
计算机辅助设计是利⽤计算机系统辅助设计⼈员进⾏⼯程或产品设计，以实现最佳设计效果的⼀种技术。CAD技术已应⽤于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、⼤规模集成电路设计等。采⽤计算机辅助设计，可缩短设计时间，提⾼⼯作效率，节省⼈⼒、物⼒和财⼒，更重要的是提⾼了设计质量。
2)计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）
计算机辅助制造是利⽤计算机系统进⾏产品的加⼯控制过程，输⼊的信息是零件的⼯艺路线和⼯程容，输出的信息是⼑具的运动轨迹。将CAD和CAM技术集成，可以实现设计产品⽣产的⾃动化，这种技术被成为计算机集成制造系统。有些国家已把
CAD和计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing）、计算机辅助测试（Computer Aided Test）及计算机辅助⼯程（Computer Aided Engineering）组成⼀个集成系统，使设计、制造、测试和管理有机地组成为⼀体，形成⾼度的⾃动化系统，因此产⽣了⾃动化⽣产线和“⽆⼈⼯⼚”。
3)计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，简称CAI）
计算机辅助教学是利⽤计算机系统进⾏课堂教学。教学课件可以⽤PowerPoint或Flash 等制作。CAI不仅能减轻教师的负担，还能使教学容⽣动、形象逼真，能够动态演⽰实验原理或操作过程激发学⽣的学习兴趣，提⾼教学质量，为培养现代化⾼质量⼈才提供了有效⽅法。
5.机译
1947年，美国数学家、⼯程师沃伦·韦弗与英国物理学家、⼯程师安德鲁·布思提出了以计算机进⾏翻译（简称“机译”）的设想，机译从此步⼊历史舞台，并⾛过了⼀条曲折⽽漫长的发展道路。机译被列为21世纪世界⼗⼤科技难题。与此同时，机译技术也拥有巨⼤的应⽤需求。
机译消除了不同⽂字和语⾔间的隔阂，堪称⾼科技造福⼈类之举。但机译的译⽂质量长
期以来⼀直是个问题，离理想⽬标仍相差甚远。中国数学家、语⾔学家周海中教授认为，在⼈类尚未明了⼤脑是如何进⾏语⾔的模糊识别和逻辑判断的情况下，机译要想达到“信、达、雅”的程度是不可能的。这⼀观点恐怕道出了制约译⽂质量的瓶颈所在。
6.⼈⼯智能
⼈⼯智能是开发⼀些具有⼈类某些智能的应⽤系统，⽤计算机来模拟⼈的思维判断、推理等智能活动，使计算机具有⾃学习适应和逻辑推理的功能，如计算机推理、智能学习系统、专家系统及机器⼈等，帮助⼈们学习和完成某些推理⼯作。
7.多媒体应⽤
随着电⼦技术特别是通信和计算机技术的发展，⼈们已经有能⼒把⽂本、⾳频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成⼀种全新的概念—“多媒体”（Multimedia）。在医疗、教育、商业、银⾏、保险、⾏政管理、军事、⼯业、⼴播、交流和出版等领域中，多媒体的应⽤发展很快。
8.⽹络应⽤
计算机⽹络是由⼀些独⽴的和具备信息交换能⼒的计算机互联构成，以实现资源共享的系统。计算机在⽹络⽅⾯的应⽤使⼈类之间的交流跨越了时间和空间障碍。计算机⽹络已成为⼈类建⽴信息社会的物质基础，它给我们的⼯作带来极⼤的⽅便和快捷，如在全国围的银⾏信⽤卡的使⽤，⽕车和飞机票系统的使⽤等。可以在全球最⼤的互联⽹络——Internet 上进⾏浏览、检索信息、收发电⼦、阅读书报、玩⽹络游戏、选购商品、参与众多问题的讨论、实现远程医疗服务等。
计算机的发展趋势
随着科技的进步，各种计算机技术、⽹络技术的飞速发展，计算机的发展已经进⼊了⼀个快速⽽⼜崭新的时代，计算机已经从功能单⼀、体积较⼤发展到了功能复杂、体积微⼩、资源⽹络化等。计算机的未来充满了变数，性能的⼤幅度提⾼是不可置疑的，⽽实现性能的飞跃却有多种途径。不过性能的⼤幅提升并不是计算机发展的唯⼀路线，计算机的发展还应当变得越来越⼈性化，同时也要注重环保等等。
计算机从出现⾄今，经历了机器语⾔、程序语⾔、简单操作系统和Linux、Macos、BSD、Windows等现代操作系统四代，运⾏速度也得到了极⼤的提升，第四代计算机的运算速度已经达到⼏⼗亿次每秒。计算机也由原来的仅供军事科研使⽤发展到⼈⼈拥有，计算机强⼤的应⽤功能，产⽣了巨⼤的市场需要，未来计算机性能应向着微型化、⽹络化、智能化和巨型化的⽅向发展。

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