系统科学理论ppt,电脑系统科学理论

2024-06-02 00:48:17

1.计算机学科大揭秘！

2.计算机科学的科学领域

3.计算机专业主要学什么？

4.计算机存储系统分级存储体系理论

5.计算机大概学什么？

6.计算机三大方向：应用、软件与理论、系统结构

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计算机学科大揭秘！

操作系统，简称为OS，是管理电脑硬件与软件资源的核心程序。它是电脑系统的核心与基石，承担着至关重要的任务。本文将深入探讨操作系统的职责和类型，帮助读者更好地了解这个核心程序。

管理电脑硬件与软件资源

操作系统是管理电脑硬件与软件资源的核心程序。它负责管理内存、决定资源优先次序，控制输入输出设备，操作网络和文件系统等任务。

提供操作接口

操作系统为用户与系统交互提供了一个操作接口，使得我们可以轻松地与电脑进行互动。这个接口可以参照为“壳”，或者图形用户界面，让操作变得更加直观和便捷。

类型丰富多样

操作系统的类型丰富多样。无论是在手机上运行的嵌入式系统，还是在超级电脑上运行的复杂操作系统，它们的差异之大令人惊叹。不同制造商对操作系统的定义也不尽相同，有些集成了图形化用户界面，使得操作更加直观；而有些仅提供文本接口，将图形界面视为一种附加的应用程序。

软件工业的核心基础

操作系统理论在计算机科学中拥有悠久而又活跃的历史。而操作系统的设计与实现更是软件工业的核心基础。

计算机科学的科学领域

计算机科学与技术是大学本科阶段的大一统专业，但到了研究生阶段，它可是分化成了三大热门方向！本文将为你揭秘计算机学科的三大方向和网络安全的重要性。

计算机系统结构

计算机系统结构涉及网络体系、嵌入式技术、CPU设计等领域。虽然听起来像硬件，但大部分毕业生还是选择了软件工程师之路。真正的硬件大神，往往是电子专业出身。

计算机软件理论

计算机软件理论涉及数据库、操作系统、网络软件等领域。这个方向出来的，无一不是软件工程师中的翘楚。

计算机应用

计算机应用是一个包罗万象的领域，涉及图象处理、计算机识别、专家系统等。当然，主要还是偏向软件。

网络安全

现在网络安全也成为了一个炙手可热的二级学科，可见技术安全的重要性。

计算机专业主要学什么？

作为一个学科，计算机科学涵盖了从算法的理论研究和计算的极限，到如何通过硬件和软件实现计算系统。CSAB（以前被叫做Computing Sciences Accreditation Board），由Association for Computing Machinery（ACM）和IEEE Computer Society（IEEE-CS）的代表组成，确立了计算机科学学科的4个主要领域：计算理论，算法与数据结构，编程方法与编程语言，以及计算机元素与架构。CSAB还确立了其它一些重要领域，如软件工程，人工智能，计算机网络与通信，数据库系统，并行计算，分布式计算，人机交互，机器翻译，计算机图形学，操作系统，以及数值和符号计算。主条目：理论计算机科学

广义的理论计算机科学包括经典的计算理论和其它专注于更抽象、逻辑与数学方面的计算。主条目：计算理论

按照Peter J. Denning的说法，计算机科学的最根本问题是“什么能够被有效地自动化？”计算理论的研究就是专注于回答这个根本问题，关于什么能够被计算，去实施这些计算又需要用到多少资源。为了试图回答第一个问题，递归论检验在多种理论计算模型中哪个计算问题是可解的。而计算复杂性理论则被用于回答第二个问题，研究解决一个不同目的的计算问题的时间与空间消耗。

著名的“P=NP?”问题，千禧年大奖难题之一，是计算理论的一个开放问题。主条目：信息论和编码理论

信息论与信息量化相关，由Claude E. Shannon创建，用于寻找信号处理操作的根本极限，比如压缩数据和可靠的数据存储与通讯。编码理论是对编码以及它们适用的特定应用性质的研究。编码（code）被用于数据压缩，密码学，前向纠错，也被用于网络编码。研究编码的目的在于设计更高效、可靠的数据传输方法。主条目：程序设计语言理论

程序设计语言理论是计算机科学的一个分支，主要处理程序设计语言的设计、实现、分析、描述和分类，以及它们的个体特性。它属于计算机科学学科，既受影响于也影响着数学、软件工程和语言学。它是公认的计算机科学分支，同时也是活跃的研究领域，研究成果被发表在众多学术期刊，计算机科学以及工程出版物。主条目：形式化方法

形式化方法是一种特别的基于数学的技术，用于软件和硬件系统的形式规范、开发以及形式验证。在软件和硬件设计方面，形式化方法的使用动机，如同其它工程学科，是通过适当的数学分析便有助于设计的可靠性和健壮性的期望。但是，使用形式化方法会带来很高的成本，意味着它们通常只用于高可靠性系统，这种系统中安全或保安（security）是最重要的。对于形式化方法的最佳形容是各种理论计算机科学基础种类的应用，特别是计算机逻辑演算，形式语言，自动机理论和形式语义学，此外还有类型系统、代数数据类型，以及软件和硬件规范和验证中的一些问题。主条目：并行性和分布式计算

并行性（concurrency）是系统的一种性质，这类系统可以同时执行多个可能互相交互的计算。一些数学模型，如Petri网、进程演算和PRAM模型，被创建以用于通用并发计算。分布式系统将并行性的思想扩展到了多台由网络连接的计算机。同一分布式系统中的计算机拥有自己的私有内存，它们之间经常交换信息以达到一个共同的目的。主条目：数据库和数据库管理系统

数据库是为了更容易地组织、存储和检索大量数据。数据库由数据库管理系统管理，通过数据库模型和查询语言来存储、创建、维护和搜索数据。尽管计算机科学（computer science）的名字里包含计算机这几个字，但实际上计算机科学相当数量的领域都不涉及计算机本身的研究。因此，一些新的名字被提议出来。某些重点大学的院系倾向于术语计算科学（computing science），以精确强调两者之间的不同。丹麦科学家Peter Naur建议使用术语datalogy，以反映这一事实，即科学学科是围绕着数据和数据处理，而不一定要涉及计算机。第一个使用这个术语的科学机构是哥本哈根大学Datalogy学院，该学院成立于1969年，Peter Naur便是第一任教授。这个术语主要被用于北欧国家。同时，在计算技术发展初期，《ACM通讯》建议了一些针对计算领域从业人员的术语：turingineer，turologist，flow-charts-man，applied meta-mathematician及applied epistemologist。三个月后在同样的期刊上，comptologist被提出，第二年又变成了hypologist。术语computics也曾经被提议过。在欧洲大陆，起源于信息（information）和数学或者自动（automatic）的名字比起源于计算机或者计算（computation）更常见，如informatique（法语），Informatik（德语），informatika（斯拉夫语族）。

著名计算机科学家Edsger Dijkstra曾经指出：“计算机科学并不只是关于计算机，就像天文学并不只是关于望远镜一样。”（Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes.）设计、部署计算机和计算机系统通常被认为是非计算机科学学科的领域。例如，研究计算机硬件被看作是计算机工程的一部分，而对于商业计算机系统的研究和部署被称为信息技术或者信息系统。然而，现如今也越来越多地融合了各类计算机相关学科的思想。计算机科学研究也经常与其它学科交叉，比如心理学，认知科学，语言学，数学，物理学，统计学和经济学。

计算机科学被认为比其它科学学科与数学的联系更加密切，一些观察者说计算就是一门数学科学。早期计算机科学受数学研究成果的影响很大，如Kurt Gödel和Alan Turing，这两个领域在某些学科，例如数理逻辑、范畴论、域理论和代数，也不断有有益的思想交流。

计算机科学和软件工程的关系是一个有争议的话题，随后关于什么是“软件工程”，计算机科学又该如何定义的争论使得情况更加混乱。David Parnas从其它工程和科学学科之间的关系得到启示，宣称计算机科学的主要重点总的来说是研究计算的性质，而软件工程的主要重点是具体的计算设计，以达到实用的目的，这样便构成了两个独立但又互补的学科。主条目：人工智能

这个计算机科学分支旨在创造可以解决计算问题，以及像动物和人类一样思考与交流的人造系统。无论是在理论还是应用上，都要求研究者在多个学科领域具备细致的、综合的专长，比如应用数学，逻辑，符号学，电机工程学，精神哲学，神经生理学和社会智力，用于推动智能研究领域，或者被应用到其它需要计算理解与建模的学科领域，如金融或是物理科学。人工智能领域开始变得正式源于Alan Turing这位人工智能先驱提出了图灵试验，以回答这样一个终极问题：“计算机能够思考吗？” 主条目：机器翻译

1947年，美国数学家、工程师沃伦·韦弗与英国物理学家、工程师安德鲁·布思提出了以计算机进行翻译（简称“机译”）的设想，机器翻译从此步入历史舞台，并走过了一条曲折而漫长的发展道路。机译被列为21世纪世界十大科技难题。与此同时，机译技术也拥有巨大的应用需求。

机译消除了不同文字和语言间的隔阂，堪称高科技造福人类之举。但机译的译文质量长期以来一直是个问题，离理想目标仍相差甚远。中国数学家、语言学家周海中教授认为，在人类尚未明了大脑是如何进行语言的模糊识别和逻辑判断的情况下，机译要想达到“信、达、雅”的程度是不可能的。这一观点恐怕道出了制约译文质量的瓶颈所在。主条目：计算机体系结构和计算机工程

计算机系统结构，或者数字计算机组织，是一个计算机系统的概念设计和根本运作结构。它主要侧重于CPU的内部执行和内存访问地址。这个领域经常涉及计算机工程和电子工程学科，选择和互连硬件组件以创造满足功能、性能和成本目标的计算机。主条目：计算机图形学

计算机图形学是对于数字视觉内容的研究，涉及图像数据的合成和操作。它跟计算机科学的许多其它领域密切相关，包括计算机视觉、图像处理和计算几何，同时也被大量运用在特效和电子游戏。主条目：计算机安全和密码学

计算机安全是计算机技术的一个分支，其目标包括保护信息免受未经授权的访问、中断和修改，同时为系统的预期用户保持系统的可访问性和可用性。密码学是对于隐藏（加密）和破译（解密）信息的实践与研究。现代密码学主要跟计算机科学相关，很多加密和解密算法都是基于它们的计算复杂性。主条目：软件工程

软件工程是对于设计、实现和修改软件的研究，以确保软件的高质量、适中的价格、可维护性，以及能够快速构建。它是一个系统的软件设计方法，涉及工程实践到软件的应用。

计算机存储系统分级存储体系理论

计算机相关的专业有很多，有计算机科学与技术、计算机网络技术、计算机信息管理等等。本科专科专业都有，但专业开设基础课程很相近，主要有电路原理、模拟电子技术、数字逻辑、数字分析、计算机原理等等。

计算机专业基本分为三大领域：设计、开发和网络。每一个领域内又可以细分为十几种不同的专业设置。主要都会学的有高等数学、线性代数、概率与数理统计、普通物理、离散数学、计算机科学导论、C语言及程序设计、汇编语言、计算机组成原理、算法与数据结构、操作系统原理、软件工程、计算机网络与通信、计算机专业英语、编译原理、数据库系统原理、面向对象编程技术(如：VB，c#，c++等)、JAVA、计算机维修技术、计算机系统维护技术、多媒体技术及其应用、算法分析与设计、网络操作系统。

还有些学校或者根据计算机专业方向的不同，还设置了数字电路与逻辑设计、CAD技术、图形图象处理技术、软件开发新环境、接口与通讯、人工智能及应用、信息系统工程、电子数据交换(EDI)、计算机图形学、决策支持系统、网络应用软件设计、单片机应用、计算方法等等。

C语言：C语言会被大部分也可以说极大一部分学员作为基础语言来教学，一般安排在大一上学期或下学期，C语言的入门是很容易的,用一句话来形容c语言,我觉得是易于上手,难于精通，C语言既可以作为编程语言类基础，也可以作为入门级语言。学好这科直接关系到你是否对编程感兴趣、是否有好的基础学习其他语言。

数据结构与算法：大部分会学校会用C++或者C来学习数据结构，有些程序员习惯列出这样的公式?程序=数据结构+算法?，这可能就能看明白数据结构的重要性。数据结构并不是一门语言，它是一种思想，一种方法，一种思维方式。数据结构就是教你怎样用最精简的语言，利用最少的资源(包括时间和空间)编写出最优秀最合理的程序。以后想从事编程方向工作，一定好学好数据结构。

计算机组成原理：计算机组成原理应该算是核心专业基础课程了，它主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理及设计方法。基本上它在先导课和后续课之间起着承上启下的作用。通过学习这门课程，对于建立整机概念，研究各功能部件的相互连接与相互作用，进行各功能部件的逻辑设计，都有着重要的意义。

数据库：可以说，只要生活在现代社会，谁都离不开数据库，例如，坐公交车刷卡，公交车系统里会有你的数据，你去超市买东西，超市也会有你的数据，每个大型企业都有自己的数据库。现在所有的机构，基本都会用到数据库，所以想学习软件开发的，一定要把数据库学好，而且不能只学个SQL语句就不学了，需要深入学习，这对以后的开发工作很有用。

这几个课程都是主要的课程，也是基础部分课程，而且相对能容易上手，难于精通的课程。对于不同方向的学生还要学好很多，例如计算机网络与通信、操作系统、软件理论基础、编译原理、概率论与数理统计等等课程。不同的领域有不同的课程，总的来说计算机专业要学习的课程还是很多的。

计算机大概学什么？

CPU访问存储器时，无论是取指令还是存取数据，所访问存储单元都趋于聚集在一个较小连续区域中。局部性分为两种，分别是时间局部性和空间局部性。

时间局部性

时间局部性是指如果一个信息项正在被访问，那么在近期它很可能还会被再次访问。程序循环、堆栈等是产生时间局部性原因。

空间局部性

空间局部性是指在最近将来将用到信息很可能与现在正在使用信息在空间地址上是临近。

三级存储体系

计算机系统中常用三级存储体系是指cache、主存、辅存，这三个级别容量越来越大，价格越来越低，速度越来越慢。

计算机三大方向：应用、软件与理论、系统结构

计算机专业大概可以分三个方向：

计算机科学与技术、网络工程、还有软件工程。好多课程这三个专业都要学习。