對計算機專業(yè)的認識11203070314-李洋

1、2014-2015學年第二學期計算機專業(yè)教育及新技術(shù)講座實驗報告 學院（系）： 計算機科學與工程學院 班 級： 112030701 學 號： 11203070314 姓 名： 李 洋 時 間： 2015 年 6 月目 錄一、對計算機科學與技術(shù)的認識31.基本認識32. 就業(yè)前景33. 前沿科技4二、計算機技術(shù)的應用51.基本應用概括52.計算機技術(shù)在醫(yī)學上的應用53.計算機在教育中的應用64. 人工智能在無人飛行器上的應用6三、對面向?qū)ο蠹夹g(shù)的深入理解71. 面向?qū)ο蠹夹g(shù)72.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本思想73. 面向?qū)ο笈c面向過程的區(qū)別74.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的優(yōu)缺點8四、 對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的深入理解

2、及對大數(shù)據(jù)處理的認識101.數(shù)據(jù)庫技術(shù)及大數(shù)據(jù)處理概述102.發(fā)展趨勢與應用10五、對嵌入式技術(shù)的認識121.嵌入式概述122.生活中的嵌入式123.嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)124.嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)135.我的嵌入式創(chuàng)意構(gòu)思及軟硬件設(shè)計構(gòu)想14六、對計算機領(lǐng)域新技術(shù)的認識151.云計算概述152. 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)153.物聯(lián)網(wǎng)應用實例16一、對計算機科學與技術(shù)的認識1.基本認識本專業(yè)學生主要學習計算機科學與技術(shù)方面的基本理論和基本知識，接受從事研究與應用計算機的基本訓練，具有研究和開發(fā)計算機系統(tǒng)的基本能力。本專業(yè)培養(yǎng)和造就適應現(xiàn)代化建設(shè)需要。德智體全面發(fā)展、基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高具有創(chuàng)

3、新精神，系統(tǒng)掌握計算機硬件、軟件的基本理論與應用基本技能，具有較強的實踐能力，能在企事業(yè)單位、政府機關(guān)、行政管理部門從事計算機技術(shù)研究和應用，硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)，計算機管理和維護的應用型專門技術(shù)人才。2. 就業(yè)前景第一，短期內(nèi)社會需求仍然很大，計算機專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)市場前景廣闊。從全球IT行業(yè)的發(fā)展看，經(jīng)過幾年的低迷發(fā)展，IT行業(yè)已經(jīng)走出低谷、大有東山再起之勢，IT行業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中日益顯現(xiàn)出蓬勃生機。從中國情況看，從事計算機軟件開發(fā)的人才遠遠低于發(fā)達國家。美國從事計算機軟件開發(fā)的人才達到 180多萬，印度達到90萬，而中國從事計算機軟件開發(fā)的人才不足40萬。這就說明，中國計算機軟件

4、人才短缺，這將嚴重束縛中國IT行業(yè)的發(fā)展，特別是直接影響到中國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步。與此同時，由于中國經(jīng)濟社會發(fā)展的不平衡，導致中國東部與西部之間，城鄉(xiāng)之間出現(xiàn)很大的差距，特別是中國經(jīng)濟發(fā)展比較落后的地區(qū)，急需計算機方面的專業(yè)人才。因此，隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會在一定時間內(nèi)對計算機專業(yè)人才的需求仍將很大。第二，隨著計算機專業(yè)畢業(yè)生的增多，就業(yè)競爭將更為激烈。有關(guān)資料顯示，中國普通高?？倲?shù)為1683所，本科學校679所，其中505所開設(shè)有“計算機科學與技術(shù)”專業(yè)，是全國專業(yè)點數(shù)之首；2003年，計算機專業(yè)在校學生人數(shù)27萬，占理工科在校生總數(shù)的14.6%，加上信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)的在校生達到6

5、3萬人。也就是說，信息技術(shù)和計算機專業(yè)的學生數(shù)量占全國所有理工科學生總數(shù)的1/3。這樣勢必導致計算機學科專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)競爭將更加激烈。第三，用人單位對畢業(yè)生選擇余地增加，導致對畢業(yè)生的要求將越來越高。在今后的一段時間內(nèi)，由于中國經(jīng)濟發(fā)展可能會面臨不平衡，中國計算機專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)仍將存在結(jié)構(gòu)性的矛盾，最終導致計算機專業(yè)畢業(yè)生在職業(yè)選擇時會出現(xiàn)“冷熱”不均的現(xiàn)象。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)或工資待遇高的地區(qū)，仍將成為學生職業(yè)的首選，致使畢業(yè)生的需求顯得相對過剩。用人單位在選擇畢業(yè)生時有充分的選擇余地，致使用人單位對畢業(yè)生的要求會越來越高，不僅要求畢業(yè)生具有一定的專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，而且還要具備一定的職業(yè)能力

6、，包括核心技能、行業(yè)通用技能和職業(yè)專門技能。因此，提升計算機專業(yè)學生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)職業(yè)能力日顯突出和必要。3. 前沿科技1.巨磁電阻：微弱的磁場變化可以導致電阻大小的急劇變化，其變化的幅度比通常高十幾倍，這種現(xiàn)象就是巨磁電阻現(xiàn)象。2.超級計算機：具有非常高的運算速度，有非?？於萘坑址浅４蟮闹鞔鎯ζ骱洼o助存儲器，并充分使用并行結(jié)構(gòu)軟件的計算機3.量子計算機：量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。4.分子機器-納米技術(shù):納米技術(shù)(亦稱毫微技術(shù))就是用單個原子、分子制造物質(zhì)的科

7、學技術(shù)，即在單個原子、分子層次上對物質(zhì)存在的種類、數(shù)量和結(jié)構(gòu)形態(tài)等進行精確的觀測、識別與控制技術(shù)的研究與應用5.DNA計算機：DNA電腦的工作原理是：以瞬間發(fā)生的化學反應為基礎(chǔ)，通過和酶的相互作用，將發(fā)生過程進行分子編碼，把二進制數(shù)翻譯成遺傳密碼的片段，每一個片段就是著名的雙螺旋的一個鏈，然后對問題以新的DNA編碼形式加以解答。6.生物芯片:通過微加工和微電子技術(shù)在芯片表面構(gòu)建微型生物化學分析系統(tǒng),實現(xiàn)了對生命機體的組織、細胞、蛋白質(zhì)、核酸、糖類及其它生物組分進行準確、快速、大信息量的檢測。包括基因芯片(gene-chip)、蛋白質(zhì)芯片(protein-chip)、組織芯片( tissue-c

8、hip)和芯片實驗室(lab-on-chip)等。二、計算機技術(shù)的應用1.基本應用概括現(xiàn)今的社會科技發(fā)達，電腦的使用已經(jīng)非常普遍，加之微型計算機的進一步發(fā)展，操作運用的簡單化，電腦的應用也更為普遍，其應用也不僅僅局限于科研和高精密度的工作。資源的共享，通信，這兩種電腦最原始的功能首先在日常生活得到最普遍的應用。在普通的日常生活中，電腦扮演著越來越重要的作用。差不多每家每戶都有一臺電腦。電腦的用途廣泛，而且方便快捷，深受人們的歡迎。電腦的好處有很多，例如可以方便我們搜集資料。當我們想做一個專題習作，但又缺乏資料，只要我們上網(wǎng)瀏覽，就可以立刻找到很多與該專題習作有關(guān)的資料，非常方便。如果同學在功課

9、上遇到不懂的地方，只要一上網(wǎng)，就會有人為我們解決難題。甚至在很多時候，電腦完全可以替代傳統(tǒng)的信件。加之電腦在多媒體方面的應用，也讓相對機械的電視過于單調(diào)?？傊?，現(xiàn)代社會，網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，為電腦的普及提供了非常重要的外部條件。網(wǎng)絡(luò)電視、影視，網(wǎng)絡(luò)通信、聊天，網(wǎng)絡(luò)購物等等，電腦正在逐漸深入人們的日常生活。2.計算機技術(shù)在醫(yī)學上的應用通信技術(shù)、計算機技術(shù)、信息管理、電子地圖等隨著人們生活水平的提高，人們對健康水平的要求也越來越高，醫(yī)療急救水平也需要進一步規(guī)范化、標準化、現(xiàn)代化。近年來全國各地統(tǒng)一急救號碼、統(tǒng)一急救車調(diào)度、統(tǒng)一急救信息管理已是大勢所趨，建立一個現(xiàn)代化的急救網(wǎng)絡(luò)需要借助于現(xiàn)化的通信技術(shù)和

10、計算機技術(shù)。計算機信息管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時的記錄各種醫(yī)療急救信息，一方面為各種醫(yī)療糾紛及其它事務提供事實依據(jù)，另一方面完成對急救信息的分類統(tǒng)計、分析，為日后醫(yī)療急救策略制定提供數(shù)據(jù)支持。電子地圖在受理席上可實現(xiàn)一機雙屏功能，受理員可以很方便的利用電子地圖熟悉所轄急救范圍內(nèi)的地理信息，這樣在指揮調(diào)度工作中大大縮短了調(diào)度時間，為更好的搶救病人贏得時間?？傊?，急救網(wǎng)絡(luò)是日常急救和災害事故的緊急救援的反應中樞，是醫(yī)療急救、災害事故救護車調(diào)度、急救信息管理的工具。要想把急救網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的更好必須更好的借助先進的通訊技術(shù)和計算機技術(shù)，特別是對GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應用會使急救網(wǎng)絡(luò)更快捷、更準確、更科學。3.計算

11、機在教育中的應用目前，計算機輔助教學結(jié)合多媒體教學的方式已經(jīng)普遍在各學校和教育機構(gòu)中使用，是計算機技術(shù)在教學活動中最普遍的應用方式。計算機技術(shù)給老師的教學工作帶來了新的方法和途徑，為老師開展教學工作帶來了新的理念和更現(xiàn)代化的條件，方便了老師的教學活動開展。計算機管理教學也已經(jīng)在學校教學中初步形成，對學校行政工作和教學工作的管理和規(guī)劃都起到了一定的促進作用，目前還處于對學校教學管理的探索階段，還是一個不斷創(chuàng)新和完善的過程。計算機輔助教學和計算機管理教學兩個方面作為計算機輔助教育的兩個重要組成部分，他們之間既有相通的地方法，也相互區(qū)別而存在，只有做到教學內(nèi)容和和教學管理的雙相結(jié)合，才能使計算機技術(shù)

12、在輔助教育中的作用得以更好的發(fā)揮和實現(xiàn)，更好的促進教學活動的開展，提高學生的學習成果。4. 人工智能在無人飛行器上的應用 為使衛(wèi)星順利完成飛行任務,大幅度降低造價,人們在衛(wèi)星 上大 量地采用了自動化和機器人技術(shù). 早在 1967 年美國發(fā)射的勘測者 3 號飛行器上就裝有 機械臂,它在月球上完成了掘溝,地質(zhì)調(diào)查和采集標本等工作,1 9 7 0 年蘇聯(lián)發(fā)射了"月 球 "16 號和 17 號兩個飛行器,飛行器上裝有月球車,月球車在地面遙控下完成月面行走 和攝影任務,車上的掘巖機還完成了標本采集工作.1978 年美國海資號火星著陸飛船(一 種先進的空間機器人) ,通過搭載計算機不僅

13、成功地控制飛船安壘著陸,而且還在沒有地面 指令的情況下實現(xiàn)了長達 58 個火星日(每個火星日相當于 24 小時 37 分 26.4 秒)的探測; 1977-1986 年,美國在旅行者探測器上采用了人工智能技術(shù),完成了精密導航,科學觀測 任務,其上計算機收集和處理了木星和土星等各種不同數(shù)據(jù)。 三、對面向?qū)ο蠹夹g(shù)的深入理解1. 面向?qū)ο蠹夹g(shù)計算機程序開發(fā)的過程就是人們使用各種計算機語言將現(xiàn)實世界映射到計算機世界的過程。程序設(shè)計的發(fā)展目標之一是提高重用性，而提高重用性的方法是提高代碼抽象性。C語言提供的抽象機制是函數(shù)，這是過程化程序設(shè)計語言的特點，但這種抽象能力是很有限的，特別是在大型系統(tǒng)的設(shè)計中會

14、造成結(jié)構(gòu)復雜、管理困難的現(xiàn)象，同時代碼難以理解、難以維護、難以重用。為了解決這些問題，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計技術(shù)應運而生。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計技術(shù)的產(chǎn)生，是計算機軟件產(chǎn)業(yè)的一次重大的變革。2.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本思想面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計具有封裝、繼承、多態(tài)等特性，其基本思想是把組件的現(xiàn)和接口分開，并且讓組件具有多態(tài)性。類和對象是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的最基本的機制。類描述了一組有相同特性（屬性）和相同行為（方法）的對象，是對客觀事物的抽象。對象被定義為由屬性（數(shù)據(jù)）和操作這些數(shù)據(jù)的方法（函數(shù)）組成的軟件單元，客觀世界的一切事物都被看作是對象。對象只能借助消息傳遞機制才能同其他對象通信，每個消息必須發(fā)送給指定的接

15、受者，并且消息的解釋依賴于接受者。對象收到發(fā)送給它的消息后，或者執(zhí)行一個內(nèi)部操作，或者調(diào)用其他對象的操作3. 面向?qū)ο笈c面向過程的區(qū)別面向?qū)ο蠹夹g(shù)是一種以對象為基礎(chǔ)，以事件或消息來驅(qū)動對象執(zhí)行處理的程序設(shè)計技術(shù)。它以數(shù)據(jù)為中心而不是以功能為中心來描述系統(tǒng)，數(shù)據(jù)相對于功能而言具有更強的穩(wěn)定性。它將數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的操作封裝在一起，作為一個整體來處理，采用數(shù)據(jù)抽象和信息隱蔽技術(shù)，將這個整體抽象成一種新的數(shù)據(jù)類型類，并且考慮不同類之間的聯(lián)系和類的重用性。類的集成度越高，就越適合大型應用程序的開發(fā)。另一方面，面向?qū)ο蟪绦虻目刂屏鞒逃蛇\行時各種事件的實際發(fā)生來觸發(fā)，而不再由預定順序來決定，更符合實際。事件驅(qū)

16、動程序的執(zhí)行圍繞消息的產(chǎn)生與處理，靠消息循環(huán)機制來實現(xiàn)。在實際編程時可以采用搭積木的方式來組織程序，站在“巨人”的肩上實現(xiàn)自己的目標。面向?qū)ο蟪绦虻脑O(shè)計方法使得程序結(jié)構(gòu)清晰、簡單，提高了代碼的重用性，有效減少了程序的維護量，提高了軟件的開發(fā)效率。1 在結(jié)構(gòu)上，面向?qū)ο蟪绦蚺c面向過程程序有很大不同。面向?qū)ο蟪绦蛴深惖亩x和類的使用兩部分組成：在主程序中定義各對象并規(guī)定他們之間傳替消息的規(guī)律，程序中的一切操作都通過向?qū)ο蟀l(fā)送消息來實現(xiàn)；對象接到消息后，啟動消息處理函數(shù)完成相應的操作。1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（Object Oriented Programming,OOP）方法出現(xiàn)之前，程序員用面向過程

17、的方法開發(fā)程序。面向過程的方法把密切相關(guān)、相互依賴的數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的操作相互分離這種實質(zhì)上的依賴與形式上的分離使得大型程序不但難以編寫，而且難以調(diào)試和修改。4.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的優(yōu)缺點面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計使人們的編程與實際的世界更加接近，所有的對象被賦予屬性和方法，編程更加富有人性化。其主要優(yōu)點如下：(1)符合人們習慣的思維方法，便于分解大型的復雜多變的問題。由于對象對應于現(xiàn)實世界中的事務，因而可以很自然地按照現(xiàn)實世界中處理事務的方法來處理對象，軟件開發(fā)者可以很方便地與問題提出者進行溝通和交流。(2)易于軟件的維護和功能的增減。對象的封裝性及對象之間的松散組合，都給軟件的修改和維護帶來了方便。(3)

18、可重用性好。重復使用一個類，可以比較方便地構(gòu)造出軟件系統(tǒng)，加上繼承的方式，極大地提高了軟件開發(fā)的效率。(4)與可視化技術(shù)相結(jié)合，改善了工作界面。隨著基于圖形界面操作系統(tǒng)的流行，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法也將深入人心。它與可視化技術(shù)相結(jié)合，使人機界面進入GUI時代。其主要缺點如下： (1)運行效率問題面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計技術(shù)，它在提高編程效率方面所起的作用是顯而易見的，但是用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計技術(shù)開發(fā)的程序通常在運行時的效率相對來說要較低，雖然隨著CPU速度的提高、內(nèi)存容量的增加，對一般規(guī)模的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計系統(tǒng)其運行速度用戶是可以接受的，但當系統(tǒng)規(guī)模較大時，這一問題是不容忽視的。(2)類庫的簡化問題面向

19、對象程序設(shè)計語言通常都提供了一個具有豐富功能的類庫，要成為一名優(yōu)秀的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計程序員必須能熟練地運用類庫，掌握類庫中各個類提供的功能。但由于類庫都過于龐大，程序員對它們的掌握要有一個時間過程，從普及、推廣的角度看，類庫應在保證其功能的基礎(chǔ)上進行相應的化簡。(3)類庫的可靠性問題雖然類庫中提供的類都是經(jīng)過精心設(shè)計、測試過的，但如此龐大的系統(tǒng)誰也無法保證類庫中的每個類在各種環(huán)境中百分之百的正確，如果應用程序中使用了類庫中某個存在問題的類，當經(jīng)過幾層繼承后，錯誤才顯現(xiàn)出來，這時程序員對此將束手無策，有可能要推翻原來的全部工作四、 對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的深入理解及對大數(shù)據(jù)處理的認識1.數(shù)據(jù)庫技術(shù)及大數(shù)據(jù)

20、處理概述數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究和管理的對象是數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)庫技術(shù)所涉及的具體內(nèi)容主要包括：通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織和管理，按照指定的結(jié)構(gòu)建立相應的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫；利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)設(shè)計出能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行添加、修改、刪除、處理、分析、理解、報表和打印等多種功能的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)挖掘應用系統(tǒng)；并利用應用管理系統(tǒng)最終實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理、分析和理解。對于“大數(shù)據(jù)”（Big data）研究機構(gòu)Gartner給出了這樣的定義?！按髷?shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有

21、意義的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理。換言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)盈利的關(guān)鍵，在于提高對數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過“加工”實現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。圖1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)拓撲圖2.發(fā)展趨勢與應用未來數(shù)據(jù)庫技術(shù)及市場發(fā)展的兩大方向數(shù)據(jù)倉庫電子商務部分學者在對各個數(shù)據(jù)庫廠商的發(fā)展方向和應用需求的不斷擴展的現(xiàn)狀進行分析的基礎(chǔ)上，提出數(shù)據(jù)庫技術(shù)及市場在向數(shù)據(jù)倉庫和電子商務兩個方向不斷發(fā)展的觀點。他們指出 ：從上一年開始，許多行業(yè)如電信、金融、稅務等逐步認識到數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)對于企業(yè)宏觀發(fā)展所帶來的巨大經(jīng)濟效益，紛紛建立起數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)。在中國提供大型數(shù)據(jù)倉庫解決方案的廠商主要有Oracle、IBM、Sybase

22、、CA及Informix等廠商，已經(jīng)建設(shè)成功并已收回投資的項目主要有招商銀行系統(tǒng)和國信證券系統(tǒng)等。當前，國內(nèi)外學者對數(shù)據(jù)倉庫的研究正在繼續(xù)深入。與此同時，一些學者將數(shù)據(jù)庫技術(shù)及市場發(fā)展的視角瞄準電子商務領(lǐng)域，他們認為 ：如今的信息系統(tǒng)逐漸要求按照以客戶為中心的方式建立應用框架,因此勢必要求數(shù)據(jù)庫應用更加廣泛地接觸客戶，而Internet給了我們一個非常便捷的連接途徑，通過Internet我們可以實現(xiàn)所謂的One One Marketing和One One business，進而實現(xiàn)E business。因此，電子商務將成為未來數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的另一方向。面向?qū)ｉT應用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫技術(shù)許多研究者從實

23、踐的角度對數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行研究，提出了適合應用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫技術(shù)如工程數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、科學數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、地理數(shù)據(jù)庫等。這類數(shù)據(jù)庫在原理上也沒有多大的變化，但是它們卻與一定的應用相結(jié)合，從而加強了系統(tǒng)對有關(guān)應用的支撐能力，尤其表如今數(shù)據(jù)模型、語言、查詢方面。部分研究者認為，隨著研究工作的繼續(xù)深和數(shù)據(jù)庫技術(shù)在實踐工作中的應用，數(shù)據(jù)庫技術(shù)將會更多朝著專門應用領(lǐng)域發(fā)展。大數(shù)據(jù)可分成大數(shù)據(jù)技術(shù)、大數(shù)據(jù)工程、大數(shù)據(jù)科學和大數(shù)據(jù)應用等領(lǐng)域。目前人們談論最多的是大數(shù)據(jù)技術(shù)和大數(shù)據(jù)應用。工程和科學問題尚未被重視。大數(shù)據(jù)工程指大數(shù)據(jù)的規(guī)劃建設(shè)運營管理的系統(tǒng)工程；大數(shù)據(jù)科學關(guān)注大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和運營過程中發(fā)現(xiàn)和

24、驗證大數(shù)據(jù)的規(guī)律及其與自然和社會活動之間的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、手機、平板電腦、PC以及遍布地球各個角落的各種各樣的傳感器，無一不是數(shù)據(jù)來源或者承載的方式。五、對嵌入式技術(shù)的認識 1.嵌入式概述嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式計算機系統(tǒng)的出現(xiàn)，是現(xiàn)代計算機發(fā)展史上的里程碑事件。嵌入式系統(tǒng)誕生于微型計算機時代，與通用計算機的發(fā)展道路完全不

25、同，形成了獨立的單芯片的技術(shù)發(fā)展道路。由于嵌入式系統(tǒng)的誕生，現(xiàn)代計算機領(lǐng)域中出現(xiàn)了通用計算機與嵌入式計算機的兩大分支。不可兼顧的技術(shù)發(fā)展道路，形成了兩大分支的獨立發(fā)展道路：通用計算機按照高速、海量的技術(shù)發(fā)展；嵌入式計算機系統(tǒng)則為滿足對象系統(tǒng)嵌入式智能化控制要求發(fā)展。由于獨立的分工發(fā)展，現(xiàn)代計算機的兩大分支都得到了迅猛地發(fā)展。2.生活中的嵌入式嵌入式應用已經(jīng)使用在生活的方方面面，給我們的生活帶來了很多便捷。嵌入式已經(jīng)在很大程度改變了人們的生活、工作和娛樂方式，而且這些改變還在加速。嵌入式系統(tǒng)具有無數(shù)的種類，每類都具有自己獨特的個性。例如，MP3、數(shù)碼相機與打印機就有很大的不同。汽車中更是具有多個

26、嵌入式系統(tǒng)，使汽車更輕快、更干凈、更容易駕駛。事實上，幾乎所有帶有一點“智能”的家電（全自動洗衣機、電腦電飯煲）都是嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)廣泛的適應能力和多樣性，使得視聽、工作場所甚至健身設(shè)備中到處都有嵌入式系統(tǒng)。3.嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 馮.諾依曼結(jié)構(gòu)，有CPU，總線，外部存儲器組成。這種體系結(jié)構(gòu)采用程序代碼存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合并在同一存儲器里，但程序代碼存儲器地址與數(shù)據(jù)存儲器地址分別指向不同的物理地址。程序指令寬度與數(shù)據(jù)寬度一樣。數(shù)據(jù)總線和地址總線共用。哈佛結(jié)構(gòu)，采用數(shù)據(jù)存儲器與程序代碼存儲器分開，各自有自己的數(shù)據(jù)總線與地址總線。但這是需要CPU提供大量的數(shù)據(jù)線，因而很少使用哈佛結(jié)構(gòu)作為CP

27、U外部構(gòu)架來使用。但是對于CPU內(nèi)部，通過使用不同的數(shù)據(jù)和指令cache，可以有效的提高指令執(zhí)行的效率。4.嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)u 嵌入式軟件組成：初始化引導代碼；板級支持包；嵌入式操作系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧；圖形用戶界面；應用軟件。u BSP（板級支持包）功能：1. 系統(tǒng)上電時對硬件進行初始化；2.為操作系統(tǒng)訪問硬件驅(qū)動程序提供支持3.集成的硬件相關(guān)和無關(guān)的操作系統(tǒng)所需的引導模塊u BSP運行流程：1.復位向量入口2.設(shè)置處理器的工作模式，通常使用復位時的默認模式3.設(shè)置RAM和ROM的工作參數(shù)，包括DRAM的刷新參數(shù)、地址空間分配等，至于嵌入式系統(tǒng)的處理器和存儲器子系統(tǒng)達到運行狀態(tài)4.設(shè)置操作系統(tǒng)

28、運行所需要的數(shù)據(jù)段、堆?？臻g等5.設(shè)置中斷向量，終端響亮的設(shè)置根據(jù)需要進行，也可以在其他的時間設(shè)置，但是一定要在中斷允許之前完成6操作系統(tǒng)的初始化7.進入用戶的應用。u 嵌入式操作系統(tǒng)運行的必要條件：1.ROM空間;2.RAM空間;3.定時器;4.終端;5.堆棧u 軟件系統(tǒng)的設(shè)計方法：通用計算機的軟件開發(fā)中開發(fā)平臺和運行平臺相同，完成開發(fā)即可運行；嵌入式軟件開發(fā)不同大部分的開發(fā)平臺和運行平臺不同：需要模擬環(huán)境，交叉編譯環(huán)境等，開發(fā)的軟件需要經(jīng)過處理才能夠在目標平臺運行。u 嵌入式系統(tǒng)BSP與通用系統(tǒng)BIOS：BIOS:開機自檢，初始化DRAM、主板芯片組、顯卡等，記錄系統(tǒng)設(shè)置值并保存在CMOS

29、中，將常駐程序庫常駐于特定內(nèi)存供OS及應用程序調(diào)用；BIOS的目的是盡可能多通用語全面，是OS加載是可直接使用硬件；支持對主板上所有芯片的控制、讀寫，還為其他程序提供接口；BIOS還加入了對即插即用、電源管理、防病毒等功能的支持；且BIOS與OS無關(guān)；BSP不是獨立執(zhí)行的軟件，是一個支撐包；BSP中呃初始化代碼設(shè)置、檢測CPU、內(nèi)存等硬件，使后續(xù)程序在已知CPU狀態(tài)下運行；BSP和操作系統(tǒng)相關(guān)，包含了系統(tǒng)有關(guān)的基本驅(qū)動，部分工作與BIOS類似；程序員還可以編程修改BSP，在BSP中添加與本系統(tǒng)無關(guān)的驅(qū)動或程序。5.我的嵌入式創(chuàng)意構(gòu)思及軟硬件設(shè)計構(gòu)想通用計算機具有一般計算機的基本標準形態(tài)，通過裝

30、配不同的應用軟件，以基本雷同的的面目應用在社會的各種領(lǐng)域，其典型產(chǎn)品為PC機；而嵌入式計算機，則是非通用計算機形態(tài)的計算機應用，它以潛入系統(tǒng)核心部件的形式隱藏在各種裝置、設(shè)備、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。因此，嵌入式計算機是一種計算機的存在形式，是從計算機技術(shù)的發(fā)展中分離出來的。因此，可以用嵌入式做一個火災報警滅火系統(tǒng)硬件設(shè)計：最小系統(tǒng)應該具備晶振電路提供時鐘頻率、復位電路、電源電路、程序下載接口。還應該具有蜂鳴器裝置、傳感器裝置、嵌入式處理器、無線發(fā)送數(shù)據(jù)裝置等。軟件設(shè)計->驅(qū)動程序因為發(fā)生火災時，要開啟防火門和打開消防水，所以需要相應的驅(qū)動程序，防火門裝置是通過電機轉(zhuǎn)動而達到放下防火門的，所以需要

31、對電機編寫相應的電機驅(qū)動。打開消防水裝置同樣也需要驅(qū)動來讓管頭爆裂，從而出水。軟件設(shè)計->運行程序設(shè)置火災的臨界溫度值，當達到臨界溫度時，蜂鳴器響起并向屋主發(fā)送信息。實際的溫度需要通過傳感器來檢測，檢測的數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換交由處理器處理，處理器自動將數(shù)據(jù)通過UART串口通信傳送給屋主，屋主可以隨時查看信息，相應的，屋主也可以通過終端修改防火警報的數(shù)值等。六、對計算機領(lǐng)域新技術(shù)的認識1.云計算概述利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實現(xiàn)信息化、遠程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，它包括互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)上所

32、有的資源，兼容互聯(lián)網(wǎng)所有的應用，但物聯(lián)網(wǎng)中所有的元素（所有的設(shè)備、資源及通信等）都是個性化和私有化物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品與物品(Thing to Thing,T2T)，人與物品 (Human to Thing,H2T)，人與人(Human to Human,H2H)之間的互連。但是與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)不同的是,H2T是指人利用通用裝置與物品之間的連接,從而使得物品連接更加的簡化，而H2H是指人之間不依賴于PC而進行的互連。因為互聯(lián)網(wǎng)并沒有考慮到對于任何物品連接的問題，故我們使用物聯(lián)網(wǎng)來解決這個傳統(tǒng)意義上的問題。物聯(lián)網(wǎng)顧名思義就是連接物品的網(wǎng)絡(luò),許多學者討論物聯(lián)網(wǎng)中，經(jīng)常會引入一個M2M的概念,可以解釋成為人到人(Man to Man)、人到機器(Man to Machine)、機器 到機器從本質(zhì)上而言，在人與機器、機器與機器的交互，大部分是為了實現(xiàn)人與人之間的信息交互。2. 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)2.1傳感器技術(shù)：這也是計算機應用中的關(guān)鍵技術(shù)。大家都知道，到目前為止絕大部分計算機處理的都是數(shù)字信號。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號計算機才能處理。2.2RFID標簽：也是一種傳感器技術(shù)，RFID技術(shù)是融合了無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)為一體的綜合技術(shù)，RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景。2.3嵌入式系統(tǒng)技術(shù)：是綜合了計算