《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》.doc

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《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》期末試卷 (考查) 院 系： 信息工程學(xué)院 年 級： 2011級 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一班 學(xué) 號： 201115210117 姓 名： 梁 博 寧 任課教師： 耿 強(qiáng) 2011年12月29日 一、對計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的認(rèn)識 在現(xiàn)今的信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，計(jì)算機(jī)的誕生極大的增強(qiáng)了人類認(rèn)識世界，改造世界的能力，對社會和生活的各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了極大的影響，即影響了醫(yī)學(xué)，自然科學(xué)，交通運(yùn)輸，教育，娛樂，金融等許多學(xué)科或領(lǐng)域的發(fā)展，可以說我們已經(jīng)離不開計(jì)算機(jī)了。 計(jì)算機(jī)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(jìn)入千家萬戶。 作為一名以計(jì)算機(jī)學(xué)科為專業(yè)的學(xué)生來說，清楚地認(rèn)識到什么是計(jì)算機(jī)學(xué)科，計(jì)算機(jī)學(xué)科都涉及什么，當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢等許多問題很有必要。計(jì)算機(jī)學(xué)科，即計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，是研究計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)，制造和利用進(jìn)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(xué)科。 計(jì)算機(jī)誕生后，并不意味著計(jì)算機(jī)學(xué)科隨之產(chǎn)生，計(jì)算機(jī)學(xué)科的產(chǎn)生要追溯到上世紀(jì)70到80年代.當(dāng)時(shí)，計(jì)算技術(shù)得到了快速發(fā)展，并且開始對其它學(xué)科或領(lǐng)域，與此同時(shí)，社會中也充滿了許多爭論，對于如何認(rèn)知計(jì)算學(xué)科，存在很多爭論。比如: 計(jì)算機(jī)科學(xué)能否作為一門學(xué)科？ 計(jì)算機(jī)科學(xué)是理科還是工科？ 現(xiàn)在，這些都已不是問題，我們有了計(jì)算機(jī)科學(xué)這一學(xué)科。并且計(jì)算機(jī)學(xué)科并不能單純的就說它是理科還是工科，在統(tǒng)一認(rèn)識后，ACM和IEEE-CS任務(wù)組將計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程、計(jì)算機(jī)信息學(xué)以及其它類似名稱的專業(yè)及其研究范疇統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)學(xué)科。 計(jì)算機(jī)誕生之時(shí)主要是用于科學(xué)計(jì)算，因此得名計(jì)算機(jī)。但是，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，如今計(jì)算機(jī)已經(jīng)不僅僅用于科學(xué)計(jì)算了。我們平時(shí)日常生活都要用到計(jì)算機(jī)，我們在網(wǎng)上購物，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，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(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度也是和當(dāng)初的計(jì)算機(jī)不在一個(gè)級別，等等，計(jì)算機(jī)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(rèn)的計(jì)算機(jī)被開發(fā)出來，經(jīng)過了近半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展。直到到今天，計(jì)算機(jī)科學(xué)已經(jīng)不知不覺的應(yīng)用于14個(gè)分支領(lǐng)域： 離散結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，算法和復(fù)雜性，體系結(jié)構(gòu)和組織，操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，程序設(shè)計(jì)語言，人機(jī)交互，圖形學(xué)和可視化計(jì)算，智能系統(tǒng)，信息系統(tǒng)，社會與職業(yè)問題，軟件工程，計(jì)算科學(xué)和數(shù)值計(jì)算方法。 在未來，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度更高、存儲容量更大、功能更強(qiáng)。微型化是指計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的一個(gè)非常重要的研究方向，未來的計(jì)算機(jī)，有可能會模擬人的感覺行為和思維過程的機(jī)理，進(jìn)行“看”、“聽”、“說”、“想”、“做”，還有邏輯推理的能力，甚至具有自主學(xué)習(xí)的能力，成為真正意義上的“電腦” ！ 二、對計(jì)算機(jī)學(xué)科主干課程的認(rèn)識 由于學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論這一課程，知道了計(jì)算機(jī)學(xué)科都由哪些課程是需要我們學(xué)的，知道了計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門龐大的學(xué)科。 計(jì)算機(jī)學(xué)科既然作為一門龐大的學(xué)科，那么它必然有分支學(xué)科，計(jì)算機(jī)學(xué)科有四個(gè)分支學(xué)科知識體，它們分別是： 1) 計(jì)算機(jī)科學(xué)知識體 2) 計(jì)算機(jī)工程知識體 3) 軟件工程知識體 4) 信息技術(shù)知識體 每個(gè)分支學(xué)科的主干課程分別為： 計(jì)算機(jī)科學(xué)主干課程包括：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，離散結(jié)構(gòu)，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)組成基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，人工智能，數(shù)字邏輯，社會與職業(yè)道德。 計(jì)算機(jī)工程專業(yè)主干課程包括：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論，程序設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)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(jì)基礎(chǔ)，面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，離散結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)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(jì)學(xué)，團(tuán)隊(duì)激勵(lì)和溝通，軟件工程和職業(yè)實(shí)踐，軟件工程與計(jì)算，軟件工程導(dǎo)論，軟件代碼開發(fā)技術(shù)，人機(jī)交互的軟件工程方法，大型軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件體系結(jié)構(gòu)，軟件測試，軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)，軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)，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(xiàng)目管理，軟件過程與管理，軟件工程綜合實(shí)習(xí)。 信息技術(shù)專業(yè)主干課程包括：信息技術(shù)導(dǎo)論，信息技術(shù)應(yīng)用數(shù)學(xué)入門，程序設(shè)計(jì)與問題求解，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺，應(yīng)用集成原理與工具，Web系統(tǒng)與技術(shù)，計(jì)算機(jī)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(jī)交互，面向?qū)ο蠓椒?，信息保障與安全，社會信息學(xué)，信息系統(tǒng)工程與實(shí)踐，系統(tǒng)管理與維護(hù)。 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?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)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?？梢赃@樣說，算法就是程序的靈魂。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)和方法對產(chǎn)品進(jìn)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(jì)和維護(hù)測試系統(tǒng)，對測試方案可能出現(xiàn)的問題進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)管理時(shí)出現(xiàn)冗余等異常情況而被發(fā)明出來的，它提供了一個(gè)公用的平臺環(huán)境，來進(jìn)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(jì)算機(jī)學(xué)科核心概念的認(rèn)識 核心概念是CC1991報(bào)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(bào)告認(rèn)為，熟練掌握和應(yīng)用這些核心概念是一個(gè)成熟的計(jì)算機(jī)科學(xué)家和工程師的標(biāo)志之一。 CC1991報(bào)告中的12個(gè)核心概念： 1. 綁定(Binding) 通過將一個(gè)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(fù)雜性（Complexity of Large Problems） 指隨著問題規(guī)模的增長而使問題的復(fù)雜性呈線性增長的效應(yīng)。 3. 概念與形式模型（Conceptual and Format Models） 概念和形式模型是對一個(gè)想法或問題進(jìn)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(jì)算機(jī)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(jì)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(yù)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(cuò)和非預(yù)期情況下保持正常行為的能力。 5. 效率（Efficiency） 關(guān)于空間，時(shí)間，人力，財(cái)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(shí)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(xì)節(jié)和指標(biāo)的抽象對一個(gè)系統(tǒng)或?qū)嶓w進(jìn)行表述。 在復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，隱藏細(xì)節(jié)，對系統(tǒng)各層次進(jìn)行描述（抽象），從而控制系統(tǒng)的復(fù)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(jī)進(jìn)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(shí)間排序（Ordering in Time） 事件的執(zhí)行對時(shí)間的依賴性。 10. 重用（Reuse） 在新的環(huán)境下，系統(tǒng)中各類實(shí)體，技術(shù)，概念等被再次使用的能力。 11. 安全性（Security） 計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)對合法用戶的響應(yīng)及對非法請求的抗拒，以保護(hù)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(shí)施性而對系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)、文化及其它方面的影響。 四、對與計(jì)算機(jī)相關(guān)職業(yè)的認(rèn)識 計(jì)算機(jī)可以從事的職業(yè)很多，以下是一些計(jì)算機(jī)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(yùn)營經(jīng)理，UI設(shè)計(jì)師，項(xiàng)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(fù)責(zé)研發(fā)公司軟件的模塊設(shè)計(jì)、開發(fā)和交付，還負(fù)責(zé)編碼、單元測試，按照功能組件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，對其他軟件工程師的代碼進(jìn)行審核，參與新知識的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)修復(fù)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(jì)文檔等工作。 另外，軟件工程師還是一個(gè)認(rèn)證考試，對從事軟件職業(yè)人員的一種職業(yè)能力的認(rèn)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)學(xué)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(yàn)的測試工程師或程序員。有良好經(jīng)驗(yàn)的測試工程師可以成長為產(chǎn)品或項(xiàng)目組的測試組長或軟件質(zhì)量經(jīng)理，負(fù)責(zé)軟件質(zhì)量保證，進(jìn)行測試管理和領(lǐng)導(dǎo)測試團(tuán)隊(duì)。 測試工程師的工作職責(zé)為，編寫測試計(jì)劃、規(guī)劃詳細(xì)的測試方案、編寫測試用例。根據(jù)測試計(jì)劃搭建和維護(hù)測試環(huán)境。執(zhí)行測試工作，提交測試報(bào)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(bào)告等相關(guān)的技術(shù)文檔。對測試中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行詳細(xì)分析和準(zhǔn)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(jìn)一步改進(jìn)的建議，并評估改進(jìn)方案是否合理，對測試結(jié)果進(jìn)行總結(jié)與統(tǒng)計(jì)分析對測試進(jìn)行跟蹤，并提出反饋意見。為業(yè)務(wù)部門提供相應(yīng)技術(shù)支持，確保軟件質(zhì)量指標(biāo)等工作。 測試工程師目前面臨著一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，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(yán)重不足，在國內(nèi)120多萬的軟件從業(yè)者中，真正能擔(dān)當(dāng)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(jì)并實(shí)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(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論課程的學(xué)習(xí)，對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)這一專業(yè)有了一定的認(rèn)識，對于未來的學(xué)習(xí)起到了不可磨滅的作用。 我還了解到在計(jì)算機(jī)的發(fā)展中，引發(fā)了許多社會問題。比如，應(yīng)用計(jì)算機(jī)犯罪，有關(guān)計(jì)算機(jī)的知識產(chǎn)權(quán)問題等。到今天，雖然有關(guān)計(jì)算機(jī)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(jī)會。 如何來防止計(jì)算機(jī)犯罪呢，一般來說有以下幾種方案： 1. 加強(qiáng)教育，提高計(jì)算機(jī)安全意識，預(yù)防計(jì)算機(jī)犯罪。一方面，社會和計(jì)算機(jī)應(yīng)用部門要提高對計(jì)算機(jī)安全和計(jì)算機(jī)犯罪的認(rèn)識，從而加強(qiáng)管理，減少犯罪分子的可乘之機(jī)；另一方面，從一些計(jì)算機(jī)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(qiáng)而在無意中觸犯了法律。應(yīng)對這部分人進(jìn)行計(jì)算機(jī)犯罪教育，提高對其行為后果的認(rèn)識，預(yù)防犯罪的發(fā)生。 2. 健全懲治計(jì)算機(jī)犯罪的法律體系。健全的法律體系一方面使處罰計(jì)算機(jī)犯罪有法可依，另一方面能夠?qū)Ω鞣N計(jì)算機(jī)犯罪分子起到一定的威懾作用。 3. 發(fā)展先進(jìn)的計(jì)算機(jī)安全技術(shù)，保障信息安全。比如使用防火墻、身份認(rèn)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(shí)施嚴(yán)格的安全管理。計(jì)算機(jī)應(yīng)用部門要建立適當(dāng)?shù)男畔踩芾磙k法，確立計(jì)算機(jī)安全使用規(guī)則，明確用戶和管理人員職責(zé)；加強(qiáng)部門內(nèi)部管理，建立審計(jì)和跟蹤體系。 計(jì)算機(jī)帶給我們便利的同時(shí)，我們不能忘記任何東西都具有兩面性，避免計(jì)算機(jī)犯罪是我們每一個(gè)人的義務(wù)。