Введение в компьютерные науки

Содержание курса
Введение
Архитектура машин
Программное обеспечение
Организация данных
Потенциал алгоритмических машин
Лекции - 36 ч.
Лабораторные – 18 ч.
Итоговый контроль – зачёт с оценкой
0-

Раздел 0: Введение
0.1 Роль алгоритмов
0.2 Происхождение вычислительных машин
0.3 Наука об алгоритмах
0.4 Роль абстракции
0.5 Этические и правовые вопросы
0.6 Социальные и общественные вопросы
0-

Терминология
Алгоритм: Последовательность действий, которая определяет способ решения некоторой задачи
Программа: представление алгоритма
Программирование: процесс разработки программы
Software: программы и алгоритмы
Hardware: оборудование
0-

Рисунок 0.1 Алгоритм для выполнения карточного фокуса
0-

Знакомство с алгоритмами
Исследование алгоритмов было изначально разделом в математике.
Ранние примеры алгоритмов
алгоритм деления в столбик
алгоритм Евклида
Теорема Курта Гёделя о неполноте: В любой математической теории, которая охватывает традиционную арифметическую систему, существуют утверждения, которые невозможно ни доказать, ни опровергнуть (т.е. некоторые проблемы не могут быть решены с помощью алгоритмов).
0-

Рисунок 0.2 Алгоритм Евклида
0-

Происхождение вычислительных машин
Ранние вычислительные устройства
Абак: позиции бисера представляют число
Машины на основе зубчатых колёс (1600-1800 гг.)
Положение колёс представляет число
Блез Паскаль, Вильгельм Лейбниц, Чарльз Бэббидж
0-

Рисунок 0.3 Абак (счёты)
0-

Ранние устройства хранения данных
Перфорированные карточки
Первым использовал Джозеф Жаккард в ткацком станке (Франция, 1801 г.) для хранения узоров плетения ткани
Хранилище программ в аналитической машине Чарльза Бэббиджа
Популярность в 1970-е гг.
Положение рычагов переключения
0-

Ранние компьютеры
Созданные на основе механических реле
1940 г.: Джорджем Стибицем в лабораториях компании Bell
1944 г.: Горвардом Айкеном и инженерами IBM в Гарвардском университете (Mark I)
Созданные на основе элктровакуумных трубок
1937-1941: Атанасовым-Бэрри в колледже шт. Айова
1940s: англичанами, для расшифровки перехватываемых немецких сообщений (Colossus)
1940s: Джоном Молчи и Дж. Преспером Эккертом в электротехнической школе Мура шт.Пнсильвания(ENIAC – электронный цифровой интегратор и калькулятор).
0-

Рисунок 0.4 Компьютер Mark I
0-

Персональные компьютеры
Первый созданный любителями для персонального применения (1976 г.)
Представленный компанией IBM в 1981 г.
Принят для производства
Стал стандартом аппаратного дизайна для большинства настольных компьютеровs
Большинство ПК используют программное обеспечение от Microsoft
0-

Веяния нового тысячелетия
Интернет внёс революционные изменения в коммуникации
World Wide Web
Поисковые машины (Google, Yahoo, and Microsoft)
Миниатюризация вычислительных машин
Встроенные (GPS, в автомобильные двигатели)
Смартфоны
0-

Компьютерные науки
Наука об алгоритмах
Применение знаний из других дисциплин
Математика
Инжиниринг
Психология
Бизнес-администрирование
Психология
0-

Ключевые вопросы компьютерных наук
Какие проблемы могут быть решены с помощью алгоритмических процессов?
Как можно упростить задачу поиска требуемого алгоритма?
Каким образом можно усовершенствовать технологию представления и передачи алгоритмов?
Как наше знание алгоритмов и технологий может быть использовано для создания лучших вычислительных машин?
Как можно анализировать и сравнивать свойства различных алгоритмов?
0-

Рисунок 0.5 Центральная роль алгоритмов в информатике
0-

Абстракция
Абстракция: Разграничение внешних свойств компонента и внутренних деталей его конструкции
Абстрактный инструмент: Компонент может быть использован без понимания внутренних свойств компонента
0-

Главы для изучения
Глава 1: Хранение данных
Глава 2: Обработка данных
Глава 3: Операционные системы
Глава 4: Сети и и Интернет
Глава 5: Алгоритмы
Глава 6: Языки программирования
0-

Главы для изучения (окончание)
Глава 7: Технология разработки программного обеспечения
Глава 8: Структуры данных
Глава 9: Структуры баз данных
Глава 10: Компьютерная графика
Глава 11: Искусственный интеллект
Глава 12: Теория вычислений
0-

Социальные последствия
Достижения в области компьютерных наук формирует новые вопросы
В законодательстве: Вопросы прав и обязанностей
В управлении государством: Вопросы регулирования
На рабочем месте: Вопросы профессионализма
В обществе: Вопросы социального поведения
0-