2013年南京航空航天大学计算机科学导论结业论文

2013年南京航空航天大学计算机科学导论结业论文 论文题目：计算机科学概论

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内容摘要：

计算机科学与技术学科涉及计算机硬、软件知识，派生出信息安全，软件工程，物联网工程等各门学科，同时又是对从事计算机学生而言的指导性学科。在现实中，计算机科学与技术又涉及金融、教育、法律等多项事物，对人们的生活，生产起着关键的作用。 关键字：计算机科学与计算 信息安全专业 软件工程 软件 硬件 操作系统 离散数学 数据库管理系统

一、引言

以图灵机为起点，计算机科学与技术迅猛发展，涉猎科学计算，事务处理，过程控制，辅助工程，人工智能，网络应用，多媒体应用等诸多应用领域，对人类的生产，生活等产生了深远的影响，同时，又作为一门学科，派生出信息安全，软件工程，物联网工程等各门学科，包罗万象。同样，在未来，计算机科学与技术也必将在不同的领域有更为深入的发展，但是，所谓“运筹帷幄之中，决胜千里之外”，没有对计算机科学与技术的整体了解，又如何让其在不同领域有更深入的发展。故而，只有对计算机导论掌握了，才能握住进入计算机科学领域的关键之匙。

二、对计算机科学与技术专业的认识，体会

1. 对本身专业的认识 计算机科学与技术专业学科代码：0812，下设有信息安全，软件工程，物联网工程三个二级学科，该专业培养具有良好的科学素养，系统地较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论，基本知识和基本技能与方法，能够在科研部门，教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级科学技术人才，并设有电路原理、模拟电子技术、数字逻辑、数字分析、计算机原理、微型计算机技术、计算机系统结构、计算机网络、高级语言、汇编语言、数据结构、操作系统、编译原理、系统分析与控制、信号处理原理、通信原理概论等课程，

以及编程与上机调试、电子线路、数字逻辑、微型计算机接口技术计算机组成等专业实验课程。同时，该专业本科毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

1．掌握计算机科学与技术的基本理论、基本知识；

2．掌握计算机系统的分析和设计的基本方法；

3．具有研究开发计算机软、硬件的基本能力；

4．了解与计算机有关的法规；

5．了解计算机科学与技术的发展动态；

6．掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有获取信息的能力。

就就业现状而言，网络工程、软件工程、通信、网络与信息安全等方向就业前景广阔，毕业后可为政府、国防、军队、电信、电力、金融、邮电、交通、铁路等部门工作。但是随着中国软件业规模不断扩大，软件人才、数控人才、电信业人才等结构性矛盾日益显得突出，人才结构呈两头小、中间大的橄榄型，且与此同时，截止2003年中国普通高等院校1683所，本科院校679所，其中505所开设有计算机科学与技术专业，是全国专业点数之首，这将势必导致计算机学科专业毕业生的就业竞争将更加激烈。所以，只有扎扎实实地学好计算机科学与技术知识，才能在IT界立足。

2. 与信息安全专业的关系

进入21世纪，随着信息技术的不断发展，信息安全问题也日益突出。特洛伊木马，蠕虫病毒，黑客攻击等问题不断涌现，计算机科学与技术在信息安全方面愈显重要，于是派生出了信息安全专业。信息安全专业作为计算机科学与技术的一支，自然建立在其之上。计算机科学概论、计算机软硬件知识、局域网组建与管理、操作系统分析与设计、数据库原理等等都少不了，可以说 ，没有计算机科学与技术专业基础知识的信息安全专业只不过是一纸空文，无源之水，无本之木。但是，信息安全专业毕竟是计算机科学与技术专业的安全方面的分化，自然有属于本身的深邃之处。譬如说密码学原理、信息安全体系结构、信息安全概论、信息对抗、防火墙技术等不同课程，都体现了其专业性。在应用领域，计算机科学与技术专业应用更广，信息安全专业针对性更强。

三、

1、离散数学、程序设计类课程在计算机科学学习中的重要性

离散数学作为有利的数学工具，对计算机的发展和计算机科学的研究起着重大的作用。正是离散数学的一些基本概念、基本思想、基本方法在计算机领域的应用，使得计算机科学越趋完善与成熟。譬如，利用自动机理论研究形式语言；利用谓词演算研究程序正确性问题；利用代数结构研究编码理论；利用能行性理论研究计算机中的可计算问题等等。由于数字电子计算机是一个离散结构，它只能处理离散的或离散化了的数量关系， 因此，无论计算机科学本身，还是与计算机科学及其应用密切相关的现代科学研究领域，都面临着如何对离散结构建立相应的数学模型；又如何将已用连续数量关系建立起来的数学模型离散化，从而可由计算机加以处理。因此，从科学计算到信息处理，从理论计算机科学到计算机应用技术，从计算机软件到计算机硬件，从人工智能到认知系统，无不与离散数学密切相关。

汇编语言和高级语言作为人们与计算机间的翻译官，只有越掌握各种语言，才能越利用好计算机，用计算机实现更多的事物。计算机的本质是“程序的机器”，程序和指令的思想是计算机系统中最基本的概念。而程序是软件开发人员的基本功。只有懂得程序设计，才能

进一步懂得计算机，真正了解计算机是如何工作的。只有通过学习程序设计，才能进一步了解计算机的工作原理，更加理解和应用计算机，掌握用计算机处理问题的方法，培养分析问题和解决问题的能力，形成编制程序的初步能力。

2、软件工程的模型、方法及文档的概念，如何培养软件开发能力

软件工程模型特指在软件的生产与使用、退役等各个过程中的参考模型的总称。诸如需求开发模型、架构设计模型等都属于软件工程模型的范畴。软件工程早期的方法强调以一个严格的顺序，按照需求分析、设计、实现和测试分阶段进行，结果产生了称为瀑布模型的软件开发过程，但是这又与“自由发挥”的“摸着石头过河”的开发过程产生了矛盾冲突，于是又产生了“增量模型”，就这样随着软件分析、设计、开发与实施的工程化，基于软件生命周期的软件分析、设计、开发与实施的过程模型逐渐丰富起来，又有了RUP、敏捷、以及传统的增量、迭代、等。软件工程方法是软件工程学科的核心内容，从60年代末以来，出现了许多软件工程方法，其中最具影响的是结构化方法、面向对象方法和形式化方法。而文档是软件开发使用和维护中的必备资料。文档能提高软件开发的效率，保证软件的质量，而且在软件的使用过程中有指导、帮助、解惑的作用，尤其在维护工作中，文档是不可或缺

的资料。

作为一个IT人，软件开发能力必需。1、熟知软件的生命周期，软件开发的不同阶段的要求，要明白在计划阶段、开发阶段、运行阶段我们到底要完成软件的哪一部分。

2、具备优秀的编程能力是软件开发的基本要求之一，因此，开发软件就需要全面掌握多种语言及其语法，同时养成良好的编程习惯：多上机，多编程，多看代码，多看别人写的代码等等。没有过硬的编程能力，开发软件也就无从谈起。3、软件开发也需要创新，不可满足于现行。曾经的手机塞班系统可谓独领风骚，给人的感觉是智能化的方便与快捷，但是得到满足的你何曾想到几年后给予你的是全新的更方便快捷的安卓系统，虽说硬件发展过快，“软件危机”盛行，但是开发软件的你还是要准备着下一次软件的全新变革，也就是真真意义上的“创新”。

3、操作系统、数据库管理系统、应用程序的协同并发运行过程

应用软件并不只直接操纵数据库，对数据库的实际操纵由DBMS来完成。应用软件确定了用户请求的操作以后就利用DBMS作为抽象工具来得到所需的结果。如果用户要求增加或删除数据，就由DBMS实际更改数据库。如果用户请求检索信息，就由DBMS实际完成所要求的信息搜索。在操作系统的控制下执行某个程序的活动称为进程。当某个应用程序要执行时，操作系统内核的调度程序就在主存中的进程表上创建一个新的表项。而这个表项就包含了分配给该进程的存储区，进程的优先级以及该进程的状态。操作系统内核中的分派程序确保被调度的进程能够被执行。每次分派程序给进程分配一个时间片，它就会产生一个中断来指示时间片的结束。之后cpu收到一个中断信号时，他会完成当前的机器周期，保存它在当前进程中的位置，然后就开始执行中断处理程序，该程序存放在主存的预先定义位置上。这样就完成了应用程序的进程管理。

4、计算机硬件系统的机构和指令工作过程

完整的计算机系统由硬件和软件两类资源组成的，在硬件层，普通pc（即冯·诺依曼

计算机模型）由存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备5部分构成。运算器部件是计算机中的执行部件，对二进制数据进行各种算数、逻辑运算，也是计算机中央处理器内部数据传送的重要通路。控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。输入设备是用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们变为计算机能识别的二进制存入到内存中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔等。存储器分为内存储器、外存储器，对文件进行读取，传送。而这五大部分又通过系统总线完成指令所传达的操作，当计算机在接受指令后，由控制器指挥，将数据从输入设备传送到存储器存放，再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器，由运算器进行处理，处理后的结果由输出设备输出其中。若进一步深入分析，还可以从数字逻辑层、微机系机构层、指令系统层、操作系统层、汇编语言层、高级语言层这六个方面来认识计算机。最下面的2层属于硬件层，最上面的3层属于软件内容，中间的指令系统层连接硬件和软件两部分，与两部分都有密切关系。指令系统是计算机硬件的语言系统，又叫机器语言，一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码，指令的基本格式如：操作码字段+地址码字段，其中操作码字段指明了指令的操作性质及功能，地址码则给出了操作数或操作数的地址，操作码告诉cpu所要进行的操作类型，如取数、存数、做乘法、打印停机等，地址码告诉cpu所要操作的数据在哪里，典型的数据可以存储在运算器中，也可以存储在存储器中。

5、信息化进程中计算机的可用性、易用性与安全性的矛盾性，如何学好信息安全，职业规划

从世界上的第一台计算机到现如今的普通pc，我们看见的是计算机外形越来越精致小巧，存储量越来越大，运算速度越来越快，显示效果越发生动。而在软件方面，从用汇编语言编写的用于处理数值数据的软件，到用高级语言写的软件，再到现在如嵌入式应用及其软件等的软件，软件的发展更是直接地给人们带来了方便。同时，互联网基础上的技术进步促进了各种物体的可感知、可联网，形成了可实现物-物相联的物联网。互联网体现的虚拟网络也在不断发展，与现实生活中的网络不断交融，相互补充、相互影响、相互结合，小到家庭日常财务支出管理，大到导弹轨道计算。但正是信息化进程中计算机的可用性——由原来的罕见物到现在的普及物，易用性—方便，快捷，诞生了计算机的安全性。网络谣言、网络欺骗、电子商务盗窃、个人信息盗窃等安全问题比比皆是。故计算机又要发展自身的又一分支—信息安全，来弥补本身的不足。信息安全专业基于计算机科学与技术专业，要学好信息安全，就要：1、掌握过硬的编程能力2、培养良好的软件开发能力。防火墙技术，杀毒软件的开发都少不了这二者。3、打好专业基础。密码学原理，电子电路都要为信息安全保驾护航。4、法律。信息安全是计算机、物理、法律等学科交汇的产物，不懂法律，既不能真正的捍卫信息的安全。

职业规划：1、大学四年，养成良好的编程习惯，培养优秀的编程、软件开发能力，拿到学士学位。2、大学毕业后，攻读西安电子科技大学的信息安全方向的研究生，进一步拓展知识面，拿到硕士学位。3、进入军工单位。军队集中了最前沿，最先进的技术，在军工单位会得到更深的造就，专门致力于我国信息化国防。

四、总结

以上即是为深入研究计算机所做的提前工作，知己知彼，方能百战百胜，只有掌握了计算机科学的概论，才能真正开启从事、研究计算机科学与技术，而通过了计算机科学概论课程的学习，我也已做好准备，向计算机的更深的领域迸发前进。

参考文献

【1】 战德臣 聂兰顺 《大学计算机---计算思维导论》 电子工业出版社 2013

【2】 王诚 宋佳兴 《计算机组成与体系结构》 清华大学出版社 2011

【3】 J.Glenn Brookshear 《计算机科学概论》人民邮电出版社 2011

【4】 百度百科词条：计算机科学与技术专业

【5】 百度百科词条：信息安全专业