计算科学导论论文

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1、计算科学导论论文摘要：为了巩固计算科学导论课程的学习，阅读了一些相关文献后，写下了该篇计算导论论文。该篇论文大致介绍了计算科学研究的内容及其相互关系和计算学科特点及其研究方法，以及该课程的特点和学习方法。关键字：计算科学,计算机硬件,计算机软件,数据表示1引言当今，在全球信息化大潮的推动下，我国的计算机产业发展迅猛，这对我们当代大学生来说既是机遇，也是挑战。所以这时候，了解并深入探索一些关于计算机科学方面的知识显得尤为重要。课堂上，沈老师向我们介绍的关于计算与哲学相结合的思想，简明的概念理论，实际问题的处理

2、方法等等无疑向我们打开了一扇启蒙的门，并为我们更好地学习计算机打下了良好的基础。2如何学好该课程要想学好该课程，首先要了解该课程的特点：一是内容丰富，自1946年第一台计算机诞生以来，计算机发展迅猛，由此衍生出来的相关知识极为丰富；二是涉及知识面广，由于计算机的计算特点，它已经渗入到其他许多领域如：生物，医学，数学等等；三是思维灵活，重视思致，计算机科学发展至今仍然算是一门年轻的学科，由此它需要的是创新型的思维与深刻的思考；四是理论相对难以理解。所以学好该课程就需要有一定的学习方法。一般方法有知识积累比如说

3、听课，自学，社会实践，观察等；知识加工比如说思考，消化等；知识应用；另一种方法就是掌握好先行知识如数学。3计算机问题求解的结构1)计算机求解问题的思想(1)计算机问题的求解是人工求解的机器模拟(2)要用计算机求解的问题，人必须先会解(3)计算机在问题求解中仅仅是工具，人是主体(4)目前的计算机没有智能的2）计算机求解问题的结构图人工求解（算盘）c算法离散化分析问题数学模型离散数值解形式结果知识以上结构图中，算法是对求解问题的步骤的精确描述，是编程的前提。其中精确的要求即精细确切，精细是指每一步对应计算机的一

4、个步骤；确切是指每一步应有确切的含义。该结构图中，从问题到算法的分析属于系统分析设计，而从算法到结果的完成属于代码设计即编程。4机器计算的思想，可计算性与计算模型1）机器计算的思想（1）计算是人类长期的重要活动。（2）机器计算是人类永远的追求。从中国古老的算盘工具到后来出现机械式的计算机，再到继电器式的计算机，直到今天的计算机，都是人类为了计算发明的计算机器。2）可计算性与计算模型（1）可计算性（1）计算模型是对可计算性的描述（2）两种计算模型i.波斯特计算模型：从计算的本质上描述可计算性，是纯代数的形式。

5、ii.图灵计算模型：从计算的过程上描述可计算性，是图形的形式。如图为一条带子。控制器规则读或写头5冯诺依曼模式与现代计算机的体系结构1）冯诺依曼模式冯诺依曼模式即存储程序程序控制，冯诺依曼制定出来的离散变量自动电子计算机，简称EDVAC.EDVAC具有新的逻辑系统和结构，具有一个可存储、可编程的存储器。EDVAC由计算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出五部分组成；而相对的非冯诺依曼模式是指存储知识程序控制。基于冯诺依曼模式的计算机的结构原理图如下：运算器输入设备输出结果输出设备存储器程序数据数据流控制流控

6、制器2）现代计算机的体系结构现代计算机的体系结构主要有硬件和软件两部分构成。（1）硬件系统CPU硬件系统是构成计算机系统的看得见摸得着的物理实体以及这些实体连接成一个有机的整体的连接方案。硬件由硬件设备和硬件结构组成，其中硬件设备是基础，硬件结构是关键。在此介绍几种硬件结构：第一种是面向CPU的单总线结构如图:内存内存此种结构的缺点是线路繁忙；对CPU的干扰性大。第二种结构是面向内存的单总线结构如图：内存此种结构与第一种相比线路简捷了很多，但是降低了内存和CPU之间的传递效率。第三种是面向内存的双总线结构如

7、图：CPU读写操作命令读写控制电路地址总线地址信息地址寄存器地址译码器数据信息存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元……存储单元存储单元存储单元数据总线数据寄存器此种结构固化成一个物理部件叫做主板。接下来介绍几种硬件设备：第一种为中央处理器，即CPU，它是整个计算机中的核心部件，是计算机的“大脑”。它控制了计算机的运算、处理、输入和输出等工作。它由运算器和控制器组成。运算器的功能是完成算术运算和逻辑运算。控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成，它的功能是从内存取指令和执行指令。CPU的

8、三种管理方法有循环测试、通道和中断（有工厂的管理概念而来）。第二种为内存，它在计算机主机内直接与运算器、控制器交换信息，容量虽小，但存取速度快，一般只存放那些正在运行的程序和待处理的数据。从使用功能来看内存可以分为断电后数据不会丢失的非易失性存储器称为只读存储器（ROM）和断电后数据会丢失的易失性存储器称为随机存取存储器（RAM）。内存储器的原理图如下：第三种为外存，为了扩大内存的容量，外存作为内存的延伸和后援，