計算機科學與技術是硬件/軟件結合,應用的基本理論、基本知識和基本技能與方法,培養(yǎng)能在科研部門、技術部門從事科學研究和技術學科開發(fā)的高級科學技術人才。
專業(yè)培養(yǎng)要求:本專業(yè)學生主要學習計算機科學與技術方面的基本理論和基本知識,接受從事研究與應用計算機的基本訓練,具有研究和開發(fā)計算機系統(tǒng)的基本能力。
本科畢業(yè)生應獲得以下幾方面的知識和能力:
1.掌握計算機科學與技術的基本理論、基本知識;
2.掌握計算機系統(tǒng)的分析和設計的基本方法;
3.具有研究開發(fā)計算機軟、硬件的基本能力;
4.了解與計算機有關的法規(guī);
5.了解計算機科學與技術的發(fā)展動態(tài);
6.掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有獲取信息的能力。
主干學科:計算機科學與技術
主要課程:電路原理、模擬電子技術、數字邏輯、數字分析、計算機原理、微型計算機技術、計算機系統(tǒng)結構、計算機網絡、高級語言、匯編語言、數據結構、操作系統(tǒng)、計算方法、離散數學、概率統(tǒng)計、線性代數以及算法設計與分析等。
計算機的基本知識有操作系統(tǒng)原理、數據結構、網絡原理是比較重要的計算機基礎知識,另外還包括數據庫原理、算法設計、編譯原理、電子電路、編程語言等知識。
1、操作系統(tǒng)原理。
操作系統(tǒng)是學習計算機技術的重要基礎,通過學習操作系統(tǒng)體系結構、操作指令、任務調度、并發(fā)管理、資源管理、權限管理、安全管理等內容,能夠對計算機形成一個較為系統(tǒng)的理解,為后續(xù)的學習打下一個扎實的基礎。
2、網絡原理。
當今是互聯(lián)網時代,計算機網絡知識的重要程度不言而喻。網絡原理涉及到網絡體系結構、協(xié)議、數據通信管理、安全等內容,另外還涉及到如何操作交換機、路由器等網絡設備。學習計算機網絡要注重實驗,通過實驗能夠建立數據通信過程等畫面感。
3、編程語言和數據結構。
編程語言是操作計算機的重要工具,是一定要掌握的重點內容,程序設計本質上就是算法設計和數據結構的結合,所以在學習數據結構之前應該掌握編程語言的使用,對于初學者來說,C、Java、Python等語言都是不錯的選擇。
計算機中漢字的表示也是用二進制編碼,同樣是人為編碼的。
根據應用目的的不 同,漢字編碼分為外碼、交換碼、機內碼和字形碼。 1.外碼(輸入碼)? 外碼也叫輸入碼,是用來將漢字輸入到計算機中的一組鍵盤符號。
英文字母只有26個,可以把所有的字符都放到鍵盤上,而使用這種辦法把所有的漢字都放到鍵盤上,是不可能的。所以漢字系統(tǒng)需要有自己的輸入碼體系,使?jié)h字與鍵盤能建立對應關系。
目前常用的輸入碼有拼音碼、五筆字型碼、自然碼、表形碼、認知碼、區(qū)位碼和電報碼等,一種好的編碼應有編碼規(guī)則簡單、易學好記、操作方便、重碼率低、輸入速度快等優(yōu)點,每個人可根據自己的需要進行選擇。在后面的章節(jié)中,重點介紹智能全拼輸入法和五筆字型輸入法。
? 2.交換碼? 計算機內部處理的信息,都是用二進制代碼表示的,漢字也不例外。而二進制代碼使用起來是不方便的,于是需要采用信息交換碼。
我國標準總局1981年制定了中華人民共和國國家標準GB2312--80《信息交換用漢字編碼字符集--基本集》,即國標碼。國標碼字符集中收集了常用漢字和圖形符號7445個,其中圖形符號682個,漢字6763個,按照漢字的使用頻度分為兩級,第一級為常用漢字3755個,第二級為次常用漢字3008個。
為了避開ASCII字符中的不可打印字符0100001--1111110(十六進制為21-7E),國標碼表示漢字的范圍為2121--7E7E(十六進制)。? 區(qū)位碼是國標碼的另一種表現(xiàn)形式,把國標GB2312--80中的漢字、圖形符號組成一個94*94的方陣,分為94個“區(qū)”,每區(qū)包含94個“位”,其中“區(qū)”的序號由01至94,“位”的序號也是從01至94。
94個區(qū)中位置總數=94*94=8836個,其中7445個漢字和圖形字符中的每一個占一個位置后,還剩下1391個空位,這1391個位置空下來保留備用。所以給定“區(qū)”值和“位”值,用四位數字就可以確定一個漢字或圖形符號,其中前兩位是“區(qū)”號。
后兩位是“位”號,如“普”字的區(qū)位碼是“3853”,“通”字的區(qū)位碼是“4508”。區(qū)位碼編碼的最大優(yōu)點是沒有重碼,但由于編碼缺少規(guī)律,很難記憶。
使用區(qū)位碼的主要目的是為了輸入一些中文符號或無法用其它輸入法輸入的漢字、制表符以及日語字母、俄語字母、希臘字母等。94個區(qū)可以分為五組:? 01--15區(qū):是各種圖形符號、制表符和一些主要國家的語言字母,其中01--09區(qū)為標準符號區(qū),共有682個常用符號。
? 10--15區(qū):為自定義符號區(qū),可留作用戶自己定義。? 16--55區(qū):是一級漢字區(qū),共有3755個常用漢字,以拼音為序排列。
? 56--87區(qū):是二級漢字區(qū),共有3008個次常用漢字,以部首為序排列。? 88--94區(qū):自定義漢字區(qū),可留作用戶自己定義。
? 3.機內碼? 根據國標碼的規(guī)定,每一個漢字都有了確定的二進制代碼,但是這個代碼在計算機內部處理時會與ASCII碼發(fā)生沖突,為解決這個問題,把國標碼的每一個字節(jié)的首位上加1。由于ASCII碼只用7位,所以,這個首位上的“1”就可以作為識別漢字代碼的標志,計算機在處理到首位是“1”的代碼時把它理解為是漢字的信息,在處理到首位是“0”的代碼時把它理解為是ASCII碼。
經過這樣處理后的國標碼就是機內碼。? 漢字的機內碼、國際碼和區(qū)位碼之間的關系是:? (漢字機內碼前兩位)16=(國標碼前兩位)16+80H=(區(qū)碼)16+A0H? (漢字機內碼后兩位)16=(國標碼后兩位)16+80H=(區(qū)碼)16+A0H? 把用十六進制表示的機內碼的前兩位和機內碼的后兩位連起來,就得到完整的用十六進制表示的機內碼。
在微機內部漢字代碼都用機內碼,在磁盤上記錄漢字代碼也使用機內碼。? 4.漢字的字形碼? 字形碼是漢字的輸出碼,輸出漢字時都采用圖形方式,無論漢字的筆畫多少,每個漢字都可以寫在同樣大小的方塊中。
為了能準確地表達漢字的字形,對于每一個漢字都有相應的字形碼,目前大多數漢字系統(tǒng)中都是以點陣的方式來存儲和輸出漢字的字形。所謂點陣就是將字符(包括漢字圖形)看成一個矩形框內一些橫豎排列的點的集合,有筆畫的位置用黑點表示,沒筆畫的位置用白點表示。
在計算機中用一組二進制數表示點陣,用0表示白點,用1表示黑點。一般的漢字系統(tǒng)中漢字字形點陣有16*16、24*24、48*48幾種,點陣越大對每個漢字的修飾作用就越強,打印質量也就越高。
通常用16*16點陣來顯示漢字,每一行上的16個點需用兩個字節(jié)表示,一個16*16點陣的漢字字形碼需要2*16=32個字節(jié)表示,這32個字節(jié)中的信息是漢字的數字化信息,即漢字字模。下面以“口”為例看看16*16點陣字形是怎樣存放的(如圖3--1)。
? 如果我們把這個“口”字圖形的“.”處用“0”代替,就可以很形象地得到“口”的字形碼:0000H 0004H 3FFAH 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 3FFAH 2004H 0000H 0000H。計算機要輸出“口”時,先找到顯示字庫的首址,根據“口”的機內碼經過計算,再去找到“口”的字形碼,然后根據字形碼(要用二進制)通過字符發(fā)生器的控制在屏幕上進行依次掃描,其中二進制代碼中是“0”的地方空掃,是“1”的地方掃出亮點,于是就可以得到“口”的字符圖。
軟件方面:
1、硬件驅動程序;
有硬件,電腦是并不能工作的。必須要有能驅使硬件工作的軟件才能讓硬件工作,這種軟件就是我們平常說的驅動程序。
任何電腦硬件都必須要有對應的驅動程序才能正常工作。驅動程序是電腦軟件之中最基本的軟件,也是保障電腦順利工作的基礎。
從WINOWS98以后的操作系統(tǒng)中,都收集了很多常見設備的驅動程序。比如USB鼠標,顯卡等。不過有些設備必須單獨裝對應的驅動。各個驅動程序之間極有可能產生不兼容的情況。驅動版本也不是越新越好,穩(wěn)定最重要。
2、操作系統(tǒng);
操作系統(tǒng)是大家聽的最多的一種軟件,它為電腦中其他應用程序提供的操作平臺,就像我們吃飯的桌子一樣,為我們提供一種可以操作的平臺。
目前最常見的系統(tǒng)為WINDOWS XP ,WIN7 ,LINUX,其中WIN7將逐漸變成主流。
3、應用軟件;
應用軟件就是我們日常用到的軟件程序,這些程序可以幫助我們完成生活中的很多工作,也就是真正體現(xiàn)電腦用途的東西。如辦公軟件OFFICE。電腦發(fā)展到現(xiàn)在,應用軟件業(yè)涉及到社會的各個行業(yè)領域,幾乎在能用到電腦工作的地方,都能對應一種以上的應用軟件。
硬件方面:
1、電腦的基本組成;
2、電腦設備的連接;
3、常見外設的使用;
4、常見硬件問題的判斷與解決。
1、信息技術的內涵與外延 信息技術(Information Technology)是在信息科學的基本原理和方法的指導下擴展人類信息功能的技術。
一般說,信息技術是以電子計算機和現(xiàn)代通信為主要手段實現(xiàn)信息的獲取,加工,傳遞和利用等功能的技術總和。人的信息功能包括:感覺器官承擔的信息獲取功能,神經網絡承擔的信息傳遞功能,思維器官承擔的信息認知功能和信息再生功能,效應器官承擔的信息執(zhí)行功能。
按擴展人的信息器官功能分類,信息技術可分為以下幾方面技術: ⑴ 傳感技術——信息的采集技術,對應于人的感覺器官。 傳感技術它的作用是擴展人獲取信息的感覺器官功能。
它包括信息識別、信息提取、信息檢測等技術。它幾乎可以擴展人類所有感覺器官的傳感功能。
信息識別包括文字識別、語音識別和圖形識別等。通常是采用一種叫做“模式識別”的方法。
傳感技術、測量技術與通信技術相結合而產生的遙感技術,更使人感知信息的能力得到進一步的加強。 ⑵ 通信技術——信息的傳遞技術,對應于人的神經系統(tǒng)的功能。
通信技術它的主要功能是實現(xiàn)信息快速、可靠、安全的轉移。各種通信技術都屬于這個范疇。
廣播技術也是一種傳遞信息的技術。由于存儲、記錄可以看成是從“現(xiàn)在”向“未來”或從“過去”向“現(xiàn)在”傳遞信息的一種活動,因而也可將它看作是信息傳遞技術的一種。
⑶ 計算機技術——信息的處理和存儲技術,對應于人的思維器官。 計算機信息處理技術主要包括對信息的編碼、壓縮、加密和再生等技術。
計算機存儲技術主要包括著眼于計算機存儲器的讀寫速度、存儲容量及穩(wěn)定性的內存儲技術和外存儲技術。 ⑷ 控制技術——信息的使用技術,對應于人的效應器官。
控制技術即信息施用技術是信息過程的最后環(huán)節(jié)。它包括調控技術、顯示技術等。
由上可見,傳感技術、通信技術、計算機技術和控制技術是信息技術的四大基本技術, 其主要支柱是通訊(Communication)技術、計算機(Computer)技術和控制(Control)技術,即“3C”技術。信息技術是實現(xiàn)信息化的核心手段。
信息技術是一門多學科交叉綜合的技術,計算機技術、通信技術和多媒體技術、網絡技術互相滲透、互相作用、互相融合,將形成以智能多媒體信息服務為特征的時空的大規(guī)模信息網。信息科學、生命科學和材料科學一起構成了當代三種前沿科學,信息技術是當代世界范圍內新的技術革命的核心。
信息科學和技術是現(xiàn)代科學技術的先導,是人類進行高效率、高效益、高速度社會活動的理論、方法與技術,是國家現(xiàn)代化的一個重要標志。
計算機的誕生醞釀了很長一段時間。
1946年2月,第一臺電子計算機ENIAC在美國加州問世,ENIAC用了18000個電子管和86000個其它電子元件,有兩個教室那么大,運算速度卻只有每秒300次各種運算或5000次加法,耗資100萬美元以上。盡管ENIAC有許多不足之處,但它畢竟是計算機的始祖,揭開了計算機時代的序幕。
計算機的發(fā)展到目前為止共經歷了四個時代,從1946年到1959年這段時期我們稱之為“電子管計算機時代”。第一代計算機的內部元件使用的是電子管。
由于一部計算機需要幾千個電子管,每個電子管都會散發(fā)大量的熱量,因此,如何散熱是一個令人頭痛的問題。電子管的壽命最長只有3000小時,計算機運行時常常發(fā)生由于電子管被燒壞而使計算機死機的現(xiàn)象。
第一代計算機主要用于科學研究和工程計算。 從1960年到1964年,由于在計算機中采用了比電子管更先進的晶體管,所以我們將這段時期稱為“晶體管計算機時代”。
晶體管比電子管小得多,不需要暖機時間,消耗能量較少,處理更迅速、更可靠。第二代計算機的程序語言從機器語言發(fā)展到匯編語言。
接著,高級語言FORTRAN語言和cOBOL語言相繼開發(fā)出來并被廣泛使用。這時,開始使用磁盤和磁帶作為輔助存儲器。
第二代計算機的體積和價格都下降了,使用的人也多起來了,計算機工業(yè)迅速發(fā)展。第二代計算機主要用于商業(yè)、大學教學和政府機關。
從1965年到1970年,集成電路被應用到計算機中來,因此這段時期被稱為“中小規(guī)模集成電路計算機時代”。集成電路(Integrated Circuit,簡稱r)是做在晶片上的一個完整的電子電路,這個晶片比手指甲還小,卻包含了幾千個晶體管元件。
第三代計算機的特點是體積更小、價格更低、可靠性更高、計算速度更快。第三代計算機的代表是IBM公司花了50億美元開發(fā)的IBM 360系列。
從1971年到現(xiàn)在,被稱之為“大規(guī)模集成電路計算機時代”。第四代計算機使用的元件依然是集成電路,不過,這種集成電路已經大大改善,它包含著幾十萬到上百萬個晶體管,人們稱之為大規(guī)模集成電路(LargeScale lntegrated Circuit,簡稱LSI)和超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale lntegrated Circuit,簡稱VLSI)。
1975年,美國1BM公司推出了個人計算機PC(PersonaI Computer),從此,人們對計算機不再陌生,計算機開始深入到人類生活的各個方面。

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