《計算機科學導論》.doc

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《計算機科學導論》期末試卷 (考查) 院 系： 信息工程學院 年 級： 2011級 專 業(yè)： 計算機科學與技術(shù) 班 級： 計算機科學與技術(shù)一班 學 號： 201115210117 姓 名： 梁 博 寧 任課教師： 耿 強 2011年12月29日 一、對計算機學科發(fā)展的認識 在現(xiàn)今的信息時代，計算機的應用十分廣泛，計算機的誕生極大的增強了人類認識世界，改造世界的能力，對社會和生活的各個領(lǐng)域產(chǎn)生了極大的影響，即影響了醫(yī)學，自然科學，交通運輸，教育，娛樂，金融等許多學科或領(lǐng)域的發(fā)展，可以說我們已經(jīng)離不開計算機了。 計算機的發(fā)展速度是很快的，雖然它才誕生不過60多年，但是已經(jīng)進入千家萬戶。 作為一名以計算機學科為專業(yè)的學生來說，清楚地認識到什么是計算機學科，計算機學科都涉及什么，當今計算機發(fā)展的趨勢等許多問題很有必要。計算機學科，即計算機科學與技術(shù)，是研究計算機的設(shè)計，制造和利用進行信息獲取，表示，存儲，處理控制等的理論，原則，方法和技術(shù)的學科。 計算機誕生后，并不意味著計算機學科隨之產(chǎn)生，計算機學科的產(chǎn)生要追溯到上世紀70到80年代.當時，計算技術(shù)得到了快速發(fā)展，并且開始對其它學科或領(lǐng)域，與此同時，社會中也充滿了許多爭論，對于如何認知計算學科，存在很多爭論。比如: 計算機科學能否作為一門學科？ 計算機科學是理科還是工科？ 現(xiàn)在，這些都已不是問題，我們有了計算機科學這一學科。并且計算機學科并不能單純的就說它是理科還是工科，在統(tǒng)一認識后，ACM和IEEE-CS任務(wù)組將計算機科學、計算機工程、計算機科學和工程、計算機信息學以及其它類似名稱的專業(yè)及其研究范疇統(tǒng)稱為計算機學科。 計算機誕生之時主要是用于科學計算，因此得名計算機。但是，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，如今計算機已經(jīng)不僅僅用于科學計算了。我們平時日常生活都要用到計算機，我們在網(wǎng)上購物，通過網(wǎng)絡(luò)學習，現(xiàn)在看電影也不需要去電影院了，在家里就可以欣賞到上萬部影片，如今計算機的運算速度也是和當初的計算機不在一個級別，等等，計算機如今的變化是過去的人所想不到的。尤其是互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使得信息的傳遞更加快速，人與人之間的聯(lián)系更加緊密。 從第一臺公認的計算機被開發(fā)出來，經(jīng)過了近半個多世紀的發(fā)展。直到到今天，計算機科學已經(jīng)不知不覺的應用于14個分支領(lǐng)域： 離散結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計基礎(chǔ)，算法和復雜性，體系結(jié)構(gòu)和組織，操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)計算，程序設(shè)計語言，人機交互，圖形學和可視化計算，智能系統(tǒng)，信息系統(tǒng)，社會與職業(yè)問題，軟件工程，計算科學和數(shù)值計算方法。 在未來，計算機還會向著更高的層面發(fā)展——巨型化，微型化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化。 巨型化是指計算機的運算速度更高、存儲容量更大、功能更強。微型化是指計算機的體積將越來越小,被制作成各種微型設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)化是指在未來更多的信息與資源將被共享，人類所獲得的信息將再次發(fā)生革命性的變革。智能化是計算機的一個非常重要的研究方向，未來的計算機，有可能會模擬人的感覺行為和思維過程的機理，進行“看”、“聽”、“說”、“想”、“做”，還有邏輯推理的能力，甚至具有自主學習的能力，成為真正意義上的“電腦” ！ 二、對計算機學科主干課程的認識 由于學習了計算機科學導論這一課程，知道了計算機學科都由哪些課程是需要我們學的，知道了計算機學科是一門龐大的學科。 計算機學科既然作為一門龐大的學科，那么它必然有分支學科，計算機學科有四個分支學科知識體，它們分別是： 1) 計算機科學知識體 2) 計算機工程知識體 3) 軟件工程知識體 4) 信息技術(shù)知識體 每個分支學科的主干課程分別為： 計算機科學主干課程包括：計算機導論，程序設(shè)計基礎(chǔ)，離散結(jié)構(gòu)，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，計算機組成基礎(chǔ)，計算機體系結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理，編譯原理，軟件工程，計算機圖形學，計算機網(wǎng)絡(luò)，人工智能，數(shù)字邏輯，社會與職業(yè)道德。 計算機工程專業(yè)主干課程包括：計算機導論，程序設(shè)計基礎(chǔ)，離散結(jié)構(gòu)，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，電路與系統(tǒng)，模擬與數(shù)字電子技術(shù)，數(shù)字信息處理，數(shù)字邏輯，計算機組成結(jié)構(gòu)，計算機體系結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，計算機網(wǎng)絡(luò)，嵌入式系統(tǒng)，軟件工程，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理，社會與職業(yè)道德。 軟件工程專業(yè)主干課程包括：程序設(shè)計基礎(chǔ)，面向?qū)ο蠓椒▽W，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，離散結(jié)構(gòu)，計算機體系結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)庫，工程經(jīng)濟學，團隊激勵和溝通，軟件工程和職業(yè)實踐，軟件工程與計算，軟件工程導論，軟件代碼開發(fā)技術(shù)，人機交互的軟件工程方法，大型軟件系統(tǒng)設(shè)計與軟件體系結(jié)構(gòu)，軟件測試，軟件設(shè)計與體系結(jié)構(gòu)，軟件詳細設(shè)計，軟件工程的形式化方法，軟件質(zhì)量保證與測試，軟件需求分析，軟件項目管理，軟件過程與管理，軟件工程綜合實習。 信息技術(shù)專業(yè)主干課程包括：信息技術(shù)導論，信息技術(shù)應用數(shù)學入門，程序設(shè)計與問題求解，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，計算機系統(tǒng)平臺，應用集成原理與工具，Web系統(tǒng)與技術(shù)，計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)庫與信息管理技術(shù)，人機交互，面向?qū)ο蠓椒?，信息保障與安全，社會信息學，信息系統(tǒng)工程與實踐，系統(tǒng)管理與維護。 在這么多的課程中，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所有分支中都存在的，可見這門課程的重要性。現(xiàn)代計算機通過程序可以解決很多問題，而程序的功能是通過算法來描述的，算法描述了程序要執(zhí)行的操作以及操作的步驟和順序。可以這樣說，算法就是程序的靈魂。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機存儲、組織數(shù)據(jù)的方式，是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。 軟件測試是利用某些測試工具按照一定的標準和方法對產(chǎn)品進行功能和性能測試，甚至根據(jù)需要編寫不同的測試工具，設(shè)計和維護測試系統(tǒng)，對測試方案可能出現(xiàn)的問題進行分析和評估。執(zhí)行測試用例后，需要跟蹤故障，以確保開發(fā)的產(chǎn)品適合需求。 數(shù)據(jù)庫是為避免在進行數(shù)據(jù)管理時出現(xiàn)冗余等異常情況而被發(fā)明出來的，它提供了一個公用的平臺環(huán)境，來進行數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)整體性和數(shù)據(jù)共享性。 三、對計算機學科核心概念的認識 核心概念是CC1991報告首次提出的，是具有普遍性、持久性的重要思想、原則和方法，報告認為，熟練掌握和應用這些核心概念是一個成熟的計算機科學家和工程師的標志之一。 CC1991報告中的12個核心概念： 1. 綁定(Binding) 通過將一個對象或事物與其某種屬性相關(guān)聯(lián)，從而使抽象的概念具體化的過程。 2. 大問題的復雜性（Complexity of Large Problems） 指隨著問題規(guī)模的增長而使問題的復雜性呈線性增長的效應。 3. 概念與形式模型（Conceptual and Format Models） 概念和形式模型是對一個想法或問題進行形式化，特征化，可視化思維的方法。 概念模型：抽象數(shù)據(jù)類型，語義數(shù)據(jù)類型以及指定系統(tǒng)的圖形語言等。 形式模型：邏輯，開關(guān)理論和計算機理論中的模型等。 4. 一致性和完備性（Consistency and Completeness） 一致性包括用于形式說明的一組公理的一致性，以及這種語言或接口設(shè)計的內(nèi)部一致性。 完備性包括給出的一組公理，使其能獲得預期行為的充分性、軟件和硬件系統(tǒng)功能的充分性，以及系統(tǒng)處于出錯和非預期情況下保持正常行為的能力。 5. 效率（Efficiency） 關(guān)于空間，時間，人力，財力等資源消耗的度量。 6. 演化（Evolution） 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，狀態(tài)，特征，行為和功能等隨時間的推移而發(fā)生的更改。 7. 抽象層次（levels of Abstraction） 通過對不同層次的細節(jié)和指標的抽象對一個系統(tǒng)或?qū)嶓w進行表述。 在復雜系統(tǒng)的設(shè)計中，隱藏細節(jié)，對系統(tǒng)各層次進行描述（抽象），從而控制系統(tǒng)的復雜程度。 8. 按空間排序（Ordering in Space） 各種定位方式，如物理上的定位（如網(wǎng)絡(luò)和存儲中的定位），組織方式上的定位（如處理機進程、類型定義和有關(guān)操作的定位）以及概念上的定位（如軟件的轄域，耦合，內(nèi)聚等）。 9. 按時間排序（Ordering in Time） 事件的執(zhí)行對時間的依賴性。 10. 重用（Reuse） 在新的環(huán)境下，系統(tǒng)中各類實體，技術(shù)，概念等被再次使用的能力。 11. 安全性（Security） 計算機軟硬件系統(tǒng)對合法用戶的響應及對非法請求的抗拒，以保護自己不受外部影響和攻擊的能力。 12. 折衷和結(jié)論（Tradeoff and Consequences） 折衷指的是為滿足系統(tǒng)的可實施性而對系統(tǒng)設(shè)計中的技術(shù)、方案所做出的一種合理的取舍。結(jié)論是折衷的結(jié)論，即選擇一種方案代替另一種方案所產(chǎn)生的技術(shù)、經(jīng)濟、文化及其它方面的影響。 四、對與計算機相關(guān)職業(yè)的認識 計算機可以從事的職業(yè)很多，以下是一些計算機的相關(guān)職業(yè)： 軟件工程師，硬件工程師，測試工程師，系統(tǒng)工程師，網(wǎng)站策劃，架構(gòu)師，產(chǎn)品經(jīng)理，運營經(jīng)理，UI設(shè)計師，項目經(jīng)理，技術(shù)支持，數(shù)據(jù)庫工程師，網(wǎng)絡(luò)管理員，電子工程師，電氣工程師等。 軟件工程師主要負責研發(fā)公司軟件的模塊設(shè)計、開發(fā)和交付，還負責編碼、單元測試，按照功能組件的詳細設(shè)計，對其他軟件工程師的代碼進行審核，參與新知識的學習和培訓修復程序BUG，參與與其業(yè)務(wù)相關(guān)的需求變更評審，編寫技術(shù)設(shè)計文檔等工作。 另外，軟件工程師還是一個認證考試，對從事軟件職業(yè)人員的一種職業(yè)能力的認證，通過它說明了工程師的資格。另外，軟件工程師是中級職稱，考試的題目包括了計算機體系結(jié)構(gòu)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理等計算機學科的基礎(chǔ)課程。 在一級城市中（如北京、上海）初級到高級軟件工程師的待遇在4000到20000之間，而內(nèi)地其它省會城市一般在2000到9000之間，工作量大，繁瑣枯燥。 測試工程師在企業(yè)中一般稱為軟件開發(fā)測試工程師，一般為具有一到兩年經(jīng)驗的測試工程師或程序員。有良好經(jīng)驗的測試工程師可以成長為產(chǎn)品或項目組的測試組長或軟件質(zhì)量經(jīng)理，負責軟件質(zhì)量保證，進行測試管理和領(lǐng)導測試團隊。 測試工程師的工作職責為，編寫測試計劃、規(guī)劃詳細的測試方案、編寫測試用例。根據(jù)測試計劃搭建和維護測試環(huán)境。執(zhí)行測試工作，提交測試報告。包括編寫用于測試的自動測試腳本，完整地記錄測試結(jié)果，編寫完整的測試報告等相關(guān)的技術(shù)文檔。對測試中發(fā)現(xiàn)的問題進行詳細分析和準確的定位，與開發(fā)人員討論缺陷解決方案。提出對產(chǎn)品的進一步改進的建議，并評估改進方案是否合理，對測試結(jié)果進行總結(jié)與統(tǒng)計分析對測試進行跟蹤，并提出反饋意見。為業(yè)務(wù)部門提供相應技術(shù)支持，確保軟件質(zhì)量指標等工作。 測試工程師目前面臨著一個嚴峻的考驗，那就是人才緊缺。在國外，一般軟件測試人員與軟件開發(fā)人員的崗位設(shè)置比例為1：1，并且某些公司軟件測試人員所占比例更高，由此可見軟件測試崗位的重要性。但是，在國內(nèi)，軟件測試人員的比重卻嚴重不足，在國內(nèi)120多萬的軟件從業(yè)者中，真正能擔當測試職位的不足5萬，人才缺口已超過20萬，并隨需求逐年增長。 系統(tǒng)工程師是指具備較高專業(yè)技術(shù)水平，能夠分析商業(yè)需求，并使用各種系統(tǒng)平臺和服務(wù)器軟件來設(shè)計并實現(xiàn)商務(wù)解決方案的基礎(chǔ)架構(gòu)的技術(shù)人員。 五、總 結(jié) 通過學習計算機科學導論課程的學習，對計算機科學與技術(shù)這一專業(yè)有了一定的認識，對于未來的學習起到了不可磨滅的作用。 我還了解到在計算機的發(fā)展中，引發(fā)了許多社會問題。比如，應用計算機犯罪，有關(guān)計算機的知識產(chǎn)權(quán)問題等。到今天，雖然有關(guān)計算機的立法在一步步的完善，但還不是很完善，給了很多不法分子犯罪的機會。 如何來防止計算機犯罪呢，一般來說有以下幾種方案： 1. 加強教育，提高計算機安全意識，預防計算機犯罪。一方面，社會和計算機應用部門要提高對計算機安全和計算機犯罪的認識，從而加強管理，減少犯罪分子的可乘之機；另一方面，從一些計算機犯罪的案例中看到，不少人，特別是青少年常常出于好奇和逞強而在無意中觸犯了法律。應對這部分人進行計算機犯罪教育，提高對其行為后果的認識，預防犯罪的發(fā)生。 2. 健全懲治計算機犯罪的法律體系。健全的法律體系一方面使處罰計算機犯罪有法可依，另一方面能夠?qū)Ω鞣N計算機犯罪分子起到一定的威懾作用。 3. 發(fā)展先進的計算機安全技術(shù)，保障信息安全。比如使用防火墻、身份認證、數(shù)據(jù)加密、數(shù)字簽名和安全監(jiān)控技術(shù)、防范電磁輻射泄密等。 4. 實施嚴格的安全管理。計算機應用部門要建立適當?shù)男畔踩芾磙k法，確立計算機安全使用規(guī)則，明確用戶和管理人員職責；加強部門內(nèi)部管理，建立審計和跟蹤體系。 計算機帶給我們便利的同時，我們不能忘記任何東西都具有兩面性，避免計算機犯罪是我們每一個人的義務(wù)。