第一章计算机语言的学科形态与发展历程 计算机语言在计算学科中占有特殊的地位 是计算学科中最富有智慧的成果之一,它深刻地影 响着计算学科各个领域的发展。不仅如此,计算机 语言还是程序员与计算机交流的主要工具。因此, 可以说如果不了解计算机语言,就谈不上对计算学 科的真正了解
1 第一章 计算机语言的学科形态与发展历程 计算机语言在计算学科中占有特殊的地位，它 是计算学科中最富有智慧的成果之一，它深刻地影 响着计算学科各个领域的发展。不仅如此，计算机 语言还是程序员与计算机交流的主要工具。因此， 可以说如果不了解计算机语言，就谈不上对计算学 科的真正了解
多计算学科中的抽象形态 《计算作为一门学科》报告认为:理论、抽象 和设计是我们从事本领域工作的3种主要形态 按人们对客观事物认识的先后次序,抽象列为 第一个学科形态,理论列为第二个学科形态。 抽象源于实验科学。按客观现象的研究过程, 抽象形态包括以下4个步骤的内容 (1)形成假设; (2)建造模型并作出预测; (3)设计实验并收集数据 (4)对结果进行分析。 第2页
第2页 计算学科中的抽象形态 • 《计算作为一门学科》报告认为：理论、抽象 和设计是我们从事本领域工作的3种主要形态。 • 按人们对客观事物认识的先后次序，抽象列为 第一个学科形态，理论列为第二个学科形态。 抽象源于实验科学。按客观现象的研究过程， 抽象形态包括以下4个步骤的内容： （1）形成假设； （2）建造模型并作出预测； （3）设计实验并收集数据； （4）对结果进行分析
多计算学科中的理论形态 °在计算学科中,从统一合理的理论发展 过程来看,理论形态包括以下4个步骤的 内容: (1)表述研究对象的特征(定义和公理); (2)假设对象之间的基本性质和对象之间 可能存在的关系(定理); (3)确定这些关系是否为真(证明); (4)结论。 第3页
第3页 计算学科中的理论形态 • 在计算学科中，从统一合理的理论发展 过程来看，理论形态包括以下4个步骤的 内容： （1）表述研究对象的特征（定义和公理）； （2）假设对象之间的基本性质和对象之间 可能存在的关系（定理）； （3）确定这些关系是否为真（证明）； （4）结论
计算学科中的设计形态 在计算学科中,从为解决某个问题而实 现系统或装置的过程来看,设计形态包 括以下4个步骤的内容: (1)需求分析; (2)建立规格说明; (3)设计并实现该系统; (4)对系统进行测试与分析。 第4页
第4页 计算学科中的设计形态 • 在计算学科中，从为解决某个问题而实 现系统或装置的过程来看，设计形态包 括以下4个步骤的内容： （1）需求分析； （2）建立规格说明； （3）设计并实现该系统； （4）对系统进行测试与分析
算学科中的3个学科形态内在联系 3个学科形态的内在联系 ·抽象源于现实世界。建立对客观事物进 行抽象描述的方法。建立具体问题的概 念模型,实现对客观世界的感性认识。 理论源于数学。建立完整的理论体系 建立具体问题的数学模型,从而实现对 客观世界的理性认识。 ·设计源于工程。对客观世界的感性认识 和理性认识的基础上,完成一个具体的 任务;对工程设计中所遇到的问题进行 总结,提出问题,由理论界去解决它。 第5页
第5页 计算学科中的3个学科形态内在联系 3个学科形态的内在联系 • 抽象源于现实世界。建立对客观事物进 行抽象描述的方法。建立具体问题的概 念模型，实现对客观世界的感性认识。 • 理论源于数学。建立完整的理论体系 建立具体问题的数学模型，从而实现对 客观世界的理性认识。 • 设计源于工程 。对客观世界的感性认识 和理性认识的基础上，完成一个具体的 任务；对工程设计中所遇到的问题进行 总结，提出问题，由理论界去解决它
信息旋术发展历程 现代信息技术的起源—数学原理 口伯特兰罗素:符号主义,为每一个数学事实都 给出证明,而且都是机械进行的 口悖论问题:贝里悖论、理发师悖论 口库尔特哥德尔:元数学、形式,是否只需要 些机械规则就能证明任何定理-不存在完全自治 的形式体系 口图灵计算机--阿兰图灵,论可计算数,说 了一个自动计算的机器,用于生成可计算数
第6页 伯特兰·罗素：符号主义，为每一个数学事实都 给出证明，而且都是机械进行的。 悖论问题：贝里悖论、理发师悖论 库尔特·哥德尔：元数学、形式，是否只需要一 些机械规则就能证明任何定理-不存在完全自治 的形式体系。 图灵计算机 --- 阿兰·图灵，论可计算数，设计 了一个自动计算的机器，用于生成可计算数 现代信息技术的起源—数学原理 信息技术 发展历程
信息旋术发展历程 现代信息技术的起源—二战后期 口电报、电话和无线电技术迅猛发展一密码挑战 1941年Z-1计算机:德国人发明。第一台采用 二进制和继电器的通用程序计算机。用于破译敌 人的密码,德国政府没有批准 口1943年, Colossus(巨人计算机)英国政府秘 密组建一个由科学家和工程师组成的绝密小组 使得英国军方能够窃取并破译德国的军事情报。 口阿兰图灵,设计了一个自动计算的机器,部分 参与了上述计算系统的研制。 第7页
第7页 电报、电话和无线电技术迅猛发展—密码挑战 1941年 Z-1计算机：德国人发明。第一台采用 二进制和继电器的通用程序计算机。用于破译敌 人的密码，德国政府没有批准 1943年，Colossus（巨人计算机） 英国政府秘 密组建一个由科学家和工程师组成的绝密小组， 使得英国军方能够窃取并破译德国的军事情报。 阿兰·图灵，设计了一个自动计算的机器，部分 参与了上述计算系统的研制。 现代信息技术的起源—二战后期 信息技术 发展历程
信息旋术发展历程 ng University 电子计算机 ENIAC 日 ENIAC:美国人发明。 口背景:军械部为计算弹道和射击 表启动的计划,宾夕法尼亚大学 口1946年宣告竣工。 口使用18000个电子管,占地167 1946年 平方米,重达30吨。 口每秒5000次加法,300次乘法。 口冯·诺依曼体系结构:来源于 EDVAO(101)方案 第一台真正运转的电子计算机,开启了电子计算机的序幕
第8页 电子计算机——ENIAC 1946 年 ENIAC：美国人发明。 背景：军械部为计算弹道和射击 表启动的计划，宾夕法尼亚大学。 1946年宣告竣工。 使用18 000个电子管，占地 167 平方米，重达 30 吨。 每秒5000次加法，300次乘法。 冯·诺依曼体系结构：来源于 EDVAC（101）方案 信息技术 发展历程 第一台真正运转的电子计算机，开启了电子计算机的序幕 存储器 运算器 控制器 输入设备 输出设备
信息旋术发展历程 ng University 现代信息技术的起源—二战后期 口信息论的诞生---克劳德香农,安全密码系统,通信 的数学理论:在一点精确地或近似地复现另一地点所选 取的讯息 信源 辆篇 信 码 信 送机 噪声源 接收机 口信息是熵,信息的量度是一种不确定性的度量 需要一个单位bit- Information的由来
第9页 信息论的诞生 ---- 克劳德·香农，安全密码系统，通信 的数学理论：在一点精确地或近似地复现另一地点所选 取的讯息。 信息是熵，信息的量度是一种不确定性的度量， 需要一个单位bit.---Information的由来。 现代信息技术的起源—二战后期 信息技术 发展历程
信息旋术发展历程 ng University 现代信息技术的起源—二战后期 口控制论-关于在动物和机器中控制和通信的科学。 创新:源自多学科的智慧碰撞 1948年:诞生了20世纪最伟大的科学成就之一《控制论》 1947年:维纳等创立“控制论”学科 1948年:《控制论》一书出版 ■那些年参加“方法论聚餐”的常客 (括号内为1948年时的年龄) 维纳(54岁):应用数学家,控制论创始人 罗森布卢斯(48岁):神经生理学家,哈佛研讨会召集人 香农(32岁):信息论的创始人 (B翻证 冯.诺伊曼(45岁):博奕论的奠基人,电子计算机创始人之 麦克卡洛(50岁)和匹茨(25岁):神经控制论和人工智能的奠基人 经验:年轻科学家在“已经建立的部门之间、被人忽视的无人区”里, 得到了最大收获,大大丰富和发展了科学
第10页 现代信息技术的起源—二战后期 信息技术 发展历程 控制论-- 关于在动物和机器中控制和通信的科学