《计算机科学概览》课件

《计算机科学概览》本课程旨在为学生提供计算机科学的基本概念、关键技术和发展趋势的全面概述计算机科学的定义和历史发展定义发展历程计算机科学是一门研究计算机及其应用的学科，涵盖了硬件、软从早期的机械计算器到现代的超级计算机，计算机科学经历了漫件、算法、数据结构、网络、人工智能等领域长的发展历程，并不断推动着科技进步计算机硬件基础中央处理器内存硬盘CPU RAMHDD负责执行计算机指令，是计算机的核心用于存储正在运行的程序和数据，速度用于存储长期数据，容量大但速度较慢部件快但容量有限主机和外围设备主机显示器包含CPU、内存、硬盘等核心部件，用于显示计算机输出的信息是计算机的核心部分键盘鼠标用于输入文本和指令用于控制光标和操作计算机界面存储器系统寄存器1速度最快，容量最小，用于存储CPU正在执行的指令和数据高速缓存Cache2介于寄存器和主存之间，用于存储常用数据，速度快，容量中等主存RAM3速度快，容量中等，用于存储正在运行的程序和数据辅助存储器硬盘4速度慢，容量最大，用于存储长期数据输入输出设备12键盘鼠标用于输入文本和指令用于控制光标和操作计算机界面34显示器打印机用于显示计算机输出的信息用于将计算机输出的信息打印到纸张上计算机软件基础系统软件1负责管理计算机硬件资源，为应用软件提供运行环境应用软件2用于执行特定的任务，例如文字处理、图像编辑、游戏等操作系统功能类型管理计算机硬件资源、提供用户界面、支持应用软件运行Windows、macOS、Linux、Android、iOS等编程语言高级语言低级语言更接近自然语言，易于理解和编更接近机器语言，执行效率高，写，例如Python、Java、C++例如汇编语言应用软件算法和数据结构算法是解决特定问题的步骤序列1数据结构是组织和存储数据的方式2算法与数据结构相辅相成，共同构成计算机科学的核心3算法的定义和特性定义特性12算法是解决特定问题的步骤序有限性、确定性、可行性、输列，由一系列指令组成，用于入和输出处理输入数据并生成输出结果常见数据结构数组链表树存储相同类型数据的线性结构，可以通过索存储数据的线性结构，通过指针链接，可以存储数据的非线性结构，具有层次关系，可引访问元素动态增长和缩减以高效地进行搜索和排序算法时间复杂度分析定义常见复杂度衡量算法执行时间随输入数据规模增长而变化的趋势O

1、Olog n、On、On logn、On^2等计算机网络基础网络定义相互连接的计算机系统的集合，用于共享资源和进行通信网络分类局域网LAN、广域网WAN、互联网Internet等网络的定义和分类定义分类由相互连接的计算机系统构成的根据地理范围和规模，可以分为集合，用于共享资源和进行通信局域网LAN、广域网WAN、互联网Internet等协议栈TCP/IP应用层1提供用户使用的网络服务，例如HTTP、FTP、SMTP等传输层2提供可靠的数据传输服务，例如TCP和UDP协议网络层3负责数据的路由和寻址，例如IP协议数据链路层4负责将数据帧封装成数据包，并进行物理层传输物理层5负责数据在物理媒介上的传输，例如电缆或无线信号网络安全数据安全网络安全保护数据免遭未经授权的访问、保护网络系统免遭攻击和入侵，使用、修改或破坏保证网络的正常运行人工智能概述人工智能AI是一门研究如何让计算机像人一样思考和1行动的学科2AI的发展目标是使计算机具备感知、学习、推理、决策、执行等能力人工智能的定义和发展历程定义发展历程人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、从早期的专家系统到现代的深度学习，人工智能经历了多个阶段，方法、技术及应用系统的一门新的技术科学不断取得突破机器学习算法监督学习无监督学习强化学习利用带标签的数据训练模型，预测新的数据利用无标签的数据训练模型，发现数据中的通过与环境交互，学习最佳策略，实现目标潜在模式和结构应用案例数据库基础数据库系统1用于存储、管理和访问大量数据的系统数据模型2描述数据结构和数据之间关系的模型数据库管理系统3用于创建、管理和维护数据库的软件数据库系统概念定义目标12数据库系统是由数据库、数据库管理系统DBMS和应用程提高数据一致性、完整性、安全性，提高数据的利用率，简序组成的系统，用于存储、管理和访问大量数据化数据管理工作关系数据模型定义特点将数据组织成二维表格形式，表中的每一行代表一个记录，每一结构清晰、易于理解，支持数据完整性约束，支持高效的数据检列代表一个属性索和更新数据库管理系统功能类型数据定义语言DDL、数据操纵MySQL、Oracle、SQL Server、语言DML、数据控制语言DCL PostgreSQL等等信息系统概论定义信息系统是将信息技术应用于信息管理和处理的系统，用于收集、存储、处理、传递和利用信息目标提高信息管理效率、优化业务流程、支持决策制定、促进组织发展系统分析与设计系统分析是分析现有系统，识别问题和需求，并提出解决方案12系统设计是设计新的系统，包括架构设计、数据库设计、界面设计等信息系统项目管理123项目计划项目执行项目监控制定项目范围、目标、时间表、预算等根据计划进行项目开发和实施跟踪项目进度、控制风险、确保项目目标达成信息系统应用实例计算机伦理与法律计算机伦理1探讨计算机技术应用中的道德问题，例如隐私保护、知识产权等相关法律法规2制定法律法规，规范计算机技术应用行为，维护社会秩序案例分析3通过分析具体案例，探讨计算机伦理和法律的应用实践计算机伦理准则尊重隐私保护知识产权保护个人信息，防止信息泄露和尊重他人版权，合法使用软件和滥用资源负责任使用将计算机技术应用于有益于社会的事业，防止技术滥用相关法律法规网络安全法个人信息保护法规范网络空间活动，维护网络安全保护个人信息，防止信息泄露和滥用案例分析数据泄露版权侵权分析数据泄露事件的起因、后果和法律责任分析版权侵权案件的判定标准和法律责任计算机科学发展趋势云计算和大数据1物联网和移动计算2量子计算和生物计算3云计算和大数据云计算大数据通过网络提供可扩展的计算资源海量数据的采集、存储、分析和和服务应用物联网和移动计算移动计算物联网利用移动设备进行数据处理和信息访将各种设备连接到互联网，实现智能问化控制和数据交互量子计算和生物计算量子计算生物计算利用量子力学原理进行计算，具有超高的计算能力，可用于解决利用生物系统进行计算，例如DNA计算，具有高效率、低能耗的传统计算机无法解决的问题特点。