計算機科學與技術導論課感悟

1、計算機科學與技術導論課感悟 在計算機科學與技術導論課中,我們主要學習了C語言簡潔, 計算機網(wǎng)絡體系結構,數(shù)據(jù)結構,操作系統(tǒng)等知識，而且在其中也感受到了計算機科學與技術這門課程的魅力。C語言的祖先是BCPL語言。1967年，劍橋大學的 Martin Richards 對CPL語言進行了簡化，于是產生了BCPL（Basic Combined Programming Language)語言。1970年，美國貝爾實驗室的 Ken Thompson。以BCPL語言為基礎，設計出很簡單且很接近硬件的B語言（取BCPL的首字母）。并且他用B語言寫了第一個UNIX操作系統(tǒng)。在1972年，美國貝爾實驗室的 D.

2、M.Ritchie 在B語言的基礎上最終設計出了一種新的語言，他取了BCPL的第二個字母作為這種語言的名字，這就是C語言。C語言是一種高級語言，它把高級語言的基本結構和語句與低級語言的實用性結合起來。C 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作，而這三者是計算機最基本的工作單元。C語言也是一種結構式語言。結構式語言的顯著特點是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結構化方式可使程序層次清晰，便于使用、維護以及調試。C 語言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調用，并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結構化。C語言的功能十分齊全，它具有

3、各種各樣的數(shù)據(jù)類型，并引入了指針概念，可使程序效率更高。而且計算功能、邏輯判斷功能也比較強大，可以實現(xiàn)決策目的的游戲。C語言適用范圍非常大。它適合于多種操作系統(tǒng)，如Windows、DOS、UNIX等等；也適用于多種機型。C語言對編寫需要硬件進行操作的場合，明顯優(yōu)于其它高級語言，有一些大型應用軟件也是用C語言編寫的。計算機的網(wǎng)絡結構可以從網(wǎng)絡體系結構,網(wǎng)絡組織和網(wǎng)絡配置三個方面來描述,網(wǎng)絡組織是從網(wǎng)絡的物理結構和網(wǎng)絡的實現(xiàn)兩方面來描述計算機網(wǎng)絡;網(wǎng)絡配置是從網(wǎng)絡應用方面來描述計算機網(wǎng)絡的布局,硬件,軟件和和通信線路來描述計算機網(wǎng)絡;網(wǎng)絡體系結構是從功能讓來描述計算機網(wǎng)絡結構。計算機網(wǎng)絡由多個互連

4、的結點組成,結點之間要不斷地交換數(shù)據(jù)和控制信息,要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù),每個結點就必須遵守一整套合理而嚴謹?shù)慕Y構化管理體系。計算機網(wǎng)絡就是按照高度結構化設計方法采用功能分層原理來實現(xiàn)的,即計算機網(wǎng)絡體系結構的內容。ISO將整個通信功能劃分為7個層次,分層原則如下:網(wǎng)絡中各結點都有相同的層次；不同結點的同等層具有相同的功能；同一結點內相鄰層之間通過接口通信；每一層使用下層提供的服務,并向其上層提供服務；不同結點的同等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間的通信。第七層:應用層,第六層:表示層, 第五層:會話層，第四層：傳輸層，第三層:網(wǎng)絡層,第二層: 數(shù)據(jù)鏈路層,第一層 物理層。OSI/RM的配置管理主要目

5、標就是網(wǎng)絡適應系統(tǒng)的要求。各層原理和作用：低三層可看作是傳輸控制層,負責有關通信子網(wǎng)的工作,解決網(wǎng)絡中的通信問題;高三層為應用控制層,負責有關資源子網(wǎng)的工作,解決應用進程的通信問題;傳輸層為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口,起到連接傳輸和應用的作用。ISO/RM的最高層為應用層,面向用戶提供應用的服務;最低層為物理層,連接通信媒體實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。層與層之間的聯(lián)系是通過各層之間的接口來進行的,上層通過接口向下層提供服務請求,而下層通過接口向上層提供服務。兩個計算機通過網(wǎng)絡進行通信時,除了物理層之外(說明了只有物理層才有直接連接),其余各對等層之間均不存在直接的通信關系,而是通過各對等層的協(xié)議來進行通信,如

6、兩個對等的網(wǎng)絡層使用網(wǎng)絡層協(xié)議通信。只有兩個物理層之間才通過媒體進行真正的數(shù)據(jù)通信。當通信實體通過一個通信子網(wǎng)進行通信時,必然會經過一些中間節(jié)點,通信子網(wǎng)中的節(jié)點只涉及到低三層的結構。數(shù)據(jù)結構是計算機存儲、組織數(shù)據(jù)的方式。“數(shù)據(jù)結構”作為一門獨立的課程在國外是從1968年才開始設立的。 1968年美國唐歐克努特教授開創(chuàng)了數(shù)據(jù)結構的最初體系，他所著的計算機程序設計技巧第一卷基本算法是第一本較系統(tǒng)地闡述數(shù)據(jù)的邏輯結構和存儲結構及其操作的著作。“數(shù)據(jù)結構”在計算機科學中是一門綜合性的專業(yè)基礎課。數(shù)據(jù)結構是介于數(shù)學、計算機硬件和計算機軟件三者之間的一門核心課程。數(shù)據(jù)結構這一門課的內容不僅是一般程序設計

7、（特別是非數(shù)值性程序設計）的基礎，而且是設計和實現(xiàn)編譯程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其他系統(tǒng)程序的重要基礎。數(shù)據(jù)結構是指相互之間存在一種或多種特定關系的數(shù)據(jù)元素的集合。通常情況下，精心選擇的數(shù)據(jù)結構可以帶來更高的運行或者存儲效率。數(shù)據(jù)結構往往同高效的檢索算法和索引技術有關。一般認為，一個數(shù)據(jù)結構是由數(shù)據(jù)元素依據(jù)某種邏輯聯(lián)系組織起來的。對數(shù)據(jù)元素間邏輯關系的描述稱為數(shù)據(jù)的邏輯結構；數(shù)據(jù)必須在計算機內存儲，數(shù)據(jù)的存儲結構是數(shù)據(jù)結構的實現(xiàn)形式，是其在計算機內的表示；此外討論一個數(shù)據(jù)結構必須同時討論在該類數(shù)據(jù)上執(zhí)行的運算才有意義。在許多類型的程序的設計中，數(shù)據(jù)結構的選擇是一個基本的設計考慮因素。許多大型

8、系統(tǒng)的構造經驗表明，系統(tǒng)實現(xiàn)的困難程度和系統(tǒng)構造的質量都嚴重的依賴于是否選擇了最優(yōu)的數(shù)據(jù)結構。許多時候，確定了數(shù)據(jù)結構后，算法就容易得到了。有些時候事情也會反過來，我們根據(jù)特定算法來選擇數(shù)據(jù)結構與之適應。不論哪種情況，選擇合適的數(shù)據(jù)結構都是非常重要的。選擇了數(shù)據(jù)結構，算法也隨之確定，是數(shù)據(jù)而不是算法是系統(tǒng)構造的關鍵因素。這種洞見導致了許多種軟件設計方法和程序設計語言的出現(xiàn)，面向對象的程序設計語言就是其中之一。操作系統(tǒng)（Operating System，簡稱OS）是管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時也是計算機系統(tǒng)的內核與基石。操作系統(tǒng)是控制其他程序運行，管理系統(tǒng)資源并為用戶提供操作界面的系統(tǒng)軟件

9、的集合。操作系統(tǒng)身負諸如管理與配置內存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設備、操作網(wǎng)絡與管理文件系統(tǒng)等基本事務。操作系統(tǒng)的型態(tài)非常多樣，不同機器安裝的OS可從簡單到復雜，可從手機的嵌入式系統(tǒng)到超級電腦的大型操作系統(tǒng)。目前微機上常見的操作系統(tǒng)有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。操作系統(tǒng)主要由四部分組成: 驅動程序,內核，支承庫，外圍。操作系統(tǒng)的主要功能是資源管理，程序控制和人機交互等。計算機系統(tǒng)的資源可分為設備資源和信息資源兩大類。設備資源指的是組成計算機的硬件設備，如中央處理器，主存儲器，磁盤存儲器，打印機，磁帶存儲器，顯示器，鍵盤輸入設備和鼠標等。信息資源指的是存放于計算機內的各種數(shù)據(jù)，如文件，程序庫，知識庫，系統(tǒng)軟件和應用軟件等。操作系統(tǒng)位于底層硬件與用戶之間，是兩者溝通的橋梁。用戶可以通過操作系統(tǒng)的用戶界面，輸入命令。操作系統(tǒng)則對命令進行解釋，驅動硬件設備，實現(xiàn)用戶要求。以現(xiàn)代觀點而言，一個標準個人電腦的OS應該提供以下的功能：進程管理（Processing management），記憶空間管理（Memory management），文件系統(tǒng)（File system），網(wǎng)絡通訊（Networkin