《计算机学科概论》读书报告

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计算机1004班    晏霞    41050358

目 录

一．引言... 3

二．计算机基础... 3

1.计算机概述... 3

2.计算机中信息的表示... 3

三．计算机硬件系统... 3

四．计算机软件系统... 5

1.软件系统概述... 5

2.操作系统简介... 6

3.操作系统主要功能... 7

4.操作系统的结构... 7

计算机系统中操作系统的模块结构：... 8

几种常见的操作系统：... 9

5.DOS操作系统... 9

DOS操作系统的命令：... 10

DOS操作系统的文件：... 10

五．学后感想... 11

一．引言

在当今计算机应用非常普及，信息繁多的社会中，计算机系统已经成为人们不可缺少的工具，而学习计算机专业和拥有计算机技术是一个非常实用且时尚的立身之本。

计算机是一种能迅速而高效的自动完成信息处理的电子设备，它按照程序对信息进行处理，存储。在当今高速发展的信息社会中，计算机已经广泛应用到各个领域之中，几乎成了无处不在，无所不能的“宝贝”，成为信息社会中必不可少的工具。

学习并牢固掌握计算机基础知识，是更好使用计算机的前提。

二．计算机基础

1.计算机概述

世界上第一台电子计算机ENIAC的诞生，标志着电子计算机时代的到来，在短短的几十年内，电子计算机经历了电子管，晶体管，集成电路和超大规模集成电路四个阶段的发展，使计算机的体积越来越小，功能越来越强，价格越来越低，应用越来越广泛，目前正朝着智能化计算机和神经网络计算机方向发展。

电子计算机具有自动连续运算，运算速度快，运算精度高，具有记忆能力和逻辑判断能力，通用性强等特点。被广泛应用于工业，农业，国防，科研，文教，交通运输，商业，通信以及日常生活等各个领域。

2.计算机中信息的表示

在计算机内部一律采用二进制形式表示信息，除了二进制，人们在编程中还经常使用十进制，八进制和十六进制。带符号数可以用原码，反码和补码等不同方法表示。

计算机中，除了数值信息外，还有非数值信息，如图形，图像，符号，字母，汉字等，这些信息需要通过编码，用若干位按一定规则组合成的二进制编码来表示。计算机中常用的编码有二—十进制编码，可靠性编码，字符编码及汉字编码等。

三．计算机硬件系统

计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。计算机依靠硬件和软件的协同工作来完成指定的任务。“硬件”是指组成计算机的所有实体部件，例如键盘，显示器，主机，电源等。“软件”是指建立在硬件基础之上的所有程序和文档的集合。

硬件系统是计算机进行工作的物质基础，任何软件都是建立在硬件基础之上的。离开了硬件，软件将一事无成。如果把硬件系统比作计算机的躯体，那么软件系统就是计算机的头脑和灵魂。两者是互相依存，密不可分的。

 

  程序                                                             结果

 

图-1  计算机结构框图

计算机由五大基本部分组成（如图-1所示）：运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备。运算器用来实现算术逻辑等运算；存储器用来存放程序及参与运算的各种数据；控制器实现对整个运算过程的有规律的控制；输入设备用来输入程序和原始数据；输出设备用来输出运算的结果。

从外观看微机主要由以下几个部分组成：主机，显示器，键盘，鼠标。

主机是微机的核心部件，主要包括主板，中央处理器，内存条，I/O扩展槽和各种接口等。

主板上有中央处理器CPU，随机存储器RAM，只读存储器ROM，扩展槽，内存扩充插槽，内存条等。它们之间通过总线交换数据。

CPU由运算器和控制器组成。它是微机系统重要的部件。其主要功能有两个：一是完成算术运算（包括定点数运算，浮点数运算）和逻辑运算；二是读取并执行指令。CPU的主要性能指标有主频，字长，外频等。

微机中的存储器主要有高速缓存Cache，主存和外存（存储器系统结构如图-2所示）。主存用来存放临时的少量的数据和程序；外存用来存放要永久保存的，大量的数据和程序；Cache主要用于存放当前内存中使用最多的程序块和数据块。存储器按照读写方式不同可分为只读存储器ROM和随机存储器RAM。

ROM的特点是只能读取不能写入，断电后程序和数据不会丢失，通常用来存放固定不变的程序和数据。ROM按照工作原理不同可分为PROM，EPROM，EEPROM，Flash Memory等。RAM的特点是断电后程序和数据会全部丢失，常用于存放系统程序，用户程序以及相关数据。根据工作方式的不同可以分为动态DRAM和静态SRAM。

 

图-2   存储器系统的多层次结构图

显示器是微机常用的输出设备，键盘和鼠标是微机常用的输入设备。

微机中各个部件及外围设备之间都是通过总线进行信息交流的。微机中总线一般有内部总线，系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连；外部总线则是微机与外部设备之间的总线，用于设备一级的互连。

全面衡量一台计算机性能的主要指标有基本字长，运算速度，数据通路宽度与数据传输率，存储容量，软硬件配置，可靠性等。

四．计算机软件系统

1.软件系统概述

软件系统是指在硬件系统上运行的各种程序及相关资料。它是为了充分发挥硬件结构中各部分功能和方便用户使用计算机而编制的各种程序。计算机软件包括系统软件和应用软件。

系统软件是计算机正常运行必不可少的，是控制和维护计算机系统资源的程序集合。主要包括操作系统，语言处理程序，数据库管理系统和作为软件研究开发工具的编译程序，调试程序，装配程序和连接程序，测试程序等。

在当今信息社会时代，计算机的发展和应用给人们的生活，学习，工作带来了举足轻重的作用如果没有计算机的支持，在诸如银行，证券等行业就无法来完成日常的信息收集和数据处理。人们所说的计算机严格地讲应该是计算机系统，作为一个系统，它包含两部分：计算机硬件和计算机软件。软件又分为系统软件和应用软件。应用软件是人们平时用于管理和完成各种业务的程序，例如办公软件Office，银行业务管理程序和各种游戏程序等；系统软件是管理和控制计算机硬件，应用程序运行的程序，它是管理和控制计算机的核心，也称为计算机操作系统。常用的操作系统有Windows，UNIX等。Windows是供PC使用的多用户，多任务，分时操作系统；UNIX操作系统是在大型计算机系统中使用的单用户，多任务，分时操作系统。通常把计算机硬件称为裸机，它的功能非常弱，仅能完成简单“0”和“1”的二进制运算。将计算机操作系统运行在计算机硬件上，可以使计算机功能变得非常强大，服务质量非常高，使用非常方便，为人们使用计算机提供了一个安全可靠的应用环境以满足各种应用需求。同时，操作系统可以有效而合理地组织安排多个用户共享计算机系统的各种资源，最大限度地提高资源利用率。（硬件，软件，用户三者关系如图-3所示）

 

图-3   硬件，软件，用户三者间关系图

2.操作系统简介

操作系统是计算机系统中极为重要的系统软件，是对计算机系统的软硬件资源进行控制和管理，方便用户，提高系统利用率的程序系统。操作系统的概念有两层含义：一是资源管理，主要功能是监视，分配，回收和保护资源；二是方便用户服务，操作系统是用户与计算机系统之间的接口。

根据冯·诺依曼的指导思想，计算机是由运算器，控制器，存储器，输入输出等部件通过计算机主板连接构成了计算机硬件系统。要使硬件系统能够充分发挥其功能，尽可能地按人们预期的目的和要求来运行各类程序，就需要一套管理硬件和组织运行程序有序地完成的程序，通常把这个程序称作操作系统。可以形象的比喻为人们修建高速公路，其目的是提高运输和通行能力，但有了高速公路（硬件）还不行，还必须有一套管理高速公路运行的规章制度（操作系统），在高速公路上行驶车辆必须严格遵守规章制度，只有这样才能发挥高速公路的作用。

操作系统是由许多可供用户调用的程序（也称系统调用或完成各类工作的子程序）组成。这些程序可以分为三大类：

1.       信息管理：主要是提供对信息的存储，检索修改和删除等。

2.       进程管理：主要为程序的执行而创建进程，调度进程，挂起进程，终止进程和重启进程等。

3.       内存管理：主要为进程分配所需的内存和回收运行结束后所释放的内存。

操作系统的功能：

在计算机系统上配置操作系统，使硬件的功能得到大幅度提升。配置安装什么样的操作系统，这与计算机硬件的规模和用户使用计算机的用途密不可分（操作系统的性质如表-1所示）。办公室或家庭使用的个人计算机系统，一般安装小规模，单用户，多任务的分时操作系统，如DOS，Windows操作系统；而银行，证券企业由于需要处理大量的数据，需要与众多用户打交道，这样的大型系统就需要安装大规模，多用户，多任务的分时操作系统，如UNIX操作系统。

表-1   操作系统的性质

3.操作系统主要功能

1.       操作系统管理CPU。用于创建和撤销进程，对诸进程的运行进行协调，实现进程间的切换，并按一定的算法把CPU分配给具备条件的进程，即实现进程控制，进程同步，进程通信和进程调度。

2.       操作系统管理存储器。主要是实现为用户程序分配内存，内存的保护，地址映射和内存扩充。

3.       操作系统管理I/O设备。在计算机系统中，实现设备的管理主要是对缓冲存储器的管理，设备分配和设备处理等。

4.       操作系统管理文件。对文件的管理是对用户文件和系统文件进行管理，就是对文件的存储空间的管理，目录管理，文件的读写的管理和文件的共享保护的管理。

5.       操作系统为用户使用计算机系统提供接口。也就是人们通过操作系统提供的命令和系统调用使用计算机，以完成所需要的各种控制和计算。

4.操作系统的结构

操作系统是一个十分复杂而庞大的系统软件。为了控制该软件的复杂性，可以用软件工程的概念，原理，规范和定量的方法来开发，运行和维护软件。以杜绝开发软件的随意性，编程冗余和维护困难等问题。为此人们经过长期的探索，把工程的思路等应用到了软件的开发过程中。以下图-4阐释了计算机系统的层次结构：

 

图-4   计算机系统中软硬件的层次结构

计算机系统中操作系统的模块结构：

模块结构是指在开发软件尤其是像计算机操作系统这类大型软件时，由于其功能复杂，参加开发工作的人员众多，要做到每个人都能各负其责，有条不紊的完成开发任务，需要根据软件的大小，功能的强弱，结合参与开发人员的具体情况，把开发的软件按功能划分若干模块，分散开发，集中组合。不管是层次结构还是模块化结构的操作系统，都可以用下图-5和图-6构造体系表示：

 

图-5   操作系统的模块化结构

图-6   整个计算机系统的结构体系

几种常见的操作系统：

由于计算机硬件的不断发展，其功能越来越复杂。计算机硬件的构成部件经历了电子管，晶体管，小规模集成电路和中大规模集成电路时代，现在已经进入了超大规模集成电路时代。管理计算机硬件的操作系统也同样经历了近50年的时间。从20世纪50年代的简单批处理操作系统，到20世纪60年代的多道程序批处理分时操作系统，到20世纪80年代至90年代又有了用于PC，多处理机和计算机网络的单用户，多任务分时操作系统，多用户，多任务分时操作系统（操作系统分类如图-7所示）。

 

                                                                                                                                                                

 

图-7   操作系统分类

5.DOS操作系统

DOS（Disk Operation System）的含义就是磁盘操作系统。DOS操作系统是由Seattle Computer公司起源，微软公司取得专利后，改名为MS-DOS，并与IBM公司联合对DOS操作系统的功能进行了扩充。由于DOS是广泛运行在IBM PC及其兼容机上的单用户操作系统，所以又称为PC-DOS。

在20世纪80年代初，IBM公司开发了IBM PC。为了使该机能投入应用，占领微机市场，曾多方考察选择配给该机的操作系统。1980年11月，IBM公司和微软公司正式签约，今后的IBM PC均配备DOS操作系统作为该机的标准操作系统。由于IBM PC大获成功，当时IBM PC约占微机市场的80%左右，人们都以拥有正牌的IBM PC而荣耀。微软公司也随之得到飞跃发展，MS-DOS从此成为个人计算机操作系统的王牌和代名词。

为了适应计算机硬件和用户应用以及占领市场的需要，微软公司的DOS操作系统版本基本上是一年或是更短时间就更新一次。

MS-DOS操作系统的最早版本是1981年8月推出的DOS V1.0版，几经修改和扩充，从DOS V2.0，DOS V2.2到1993年6月推出的DOS V6.0版。微软公司推出的最后一个MS-DOS操作系统是DOS V6.22，以后不再推出新的DOS操作系统版本。自DOS V4.0版本开始具有多任务处理功能。DOS操作系统也由原来不支持中文逐步扩充为具有丰富的系统功能和应用软件，为人们迈进广泛的计算机应用领域和信息社会提供了极大的帮助。

由于DOS操作系统所具备的功能不能满足人们的应用需求和微型计算机发展的进程。例如DOS操作系统对内存的空间大小有限制，它只能寻址1MB的内存空间。它又把这1MB的内存空间分为两部分：0~640KB的基本内存，640KB~1MB的高端扩展内存。

通常，在DOS操作系统中从0~640KB的低地址部分用于安装操作系统，所以这部分也称为系统区。余下的部分称为用户区，用于存放用户程序。

在DOS的发展后期，操作系统除了驻留在低端内存以外，还可以利用扩展内存来存放系统的数据文件，驱动程序和库文件等，但用户不能对扩展存储器中的内容进行修改。

用户区则是用户程序所使用的区域，该区存放用户的程序和数据，用户程序不得大于640KB。这样就使大于640KB的用户程序不能在此环境下运行。用户区内只能存放一个用户程序，故当初的DOS操作系统只支持单道程序。

DOS操作系统的命令：

由于DOS操作系统基本上不支持鼠标，所以该系统提供了如下所示命令供用户通过键盘输入来操作计算机系统（如表-2所示）。

                                         

表-2   DOS操作系统命令

DOS操作系统的文件：

人们把存放在磁盘上的各种信息统称为文件。在一台计算机中有用户文件和操作系统文件，而管理这些文件的文件就被称为“文件系统”。文件系统是管理文件的文件和被管理的文件的集合。

在DOS操作系统中，把文件分成若干类型。

1.       文件名

文件名可以是ASCII，阿拉伯数字或符号，由这些字符组成文件名。其长度最多不超过11个字符。其中又分为：文件名前缀最多为8个字符，后缀（扩展名）最多为3个字符。文件名前缀与后缀之间用一小数点分隔，如myfile.txt。

2.       文件的类型

DOS操作系统中以文件的后缀来区分文件的类型。例如，myfile.txt说明此文件是一个文本文件。如果文件名为command.com，说明此文件是一个命令文件。Myfile.c是一个C语言编写的源程序。DOS操作系统中有数十种类型的文件。

3.       说明

在DOS操作系统中，文件名的组成是有限制的。用户不能在文件名中出现诸如“+”，“-”，“*”，“/”和括号字符等。这些符号已经在操作系统中给予了定义。

五．学后感想

刚计入大学，我心里充满着喜悦，因为我将开始全新的生活，迎接更加艰难的挑战，而我所学的专业——计算机，就是第一个。我上高中才正式接触电脑，可以说我是一个不折不扣的电脑盲。俗话说万事开头难，就在我迷茫不知所措时，《计算机学科概论》这本书出现了，它为我指明了方向。

通过一学期导论课的学习，我对计算机有了更深入的理解和认识。课上老师给我们讲了很多与计算机专业发展、就业等方面有关的知识，扩展我的眼界，给我很多启发和震撼。学了这本书之后，我也有许多感想和体会：   

一、实践比理论更重要：

我们学计算机关键在于动手操作，我觉得正如所有工作一样，只要掌握了规律，照芦葫画瓢准没有问题，那么只要学好理论知识，当一名出色的计算机人员，应该没问题了。现在才发现，计算机技术其实更讲究的是它的实际操作性和实践性。离开操作和实践，其它一切都为零！现在公司对计算机专业人员的需求也必须是有动手能力的人。对于还是在校生的我们应该更加重视实践，多动手上机操作，学会理论与实践相结合。为了顺应社会的要求，加强自己的社会竞争能力，应该严于自身的素质的提高，培养较强的计算机操作能力，学会独自思考和团队合作。

还记得大一刚编写程序时，总是习惯写在本子上，但是很少上机调试。结果等把写好的程序上机调试时才发现编写好的程序有很多错误，有时即使是在课本上照抄下来的程序也会存在错误。计算机导论课老师们都强调了自己动手上机实践的重要性，更加认识到自己动手的重要性，仅仅纸上谈兵是远远不够的，要真正的掌握知识还要靠实践。

二、计算机专业的发展前景：

通过半个学期对本专业的学习和了解，自己确实有时候对计算机专业失去了信心。现在学计算机的人太多了，所以很多人担心以后会找不到工作，担心所学的知识没有用武之地。

上了这门课之后，对计算机行业有了更深刻的认识，才明白一个国家的发展还要看计算机科学技术的发展，国家综合国力的发展还要看有多少计算机专业的高科技人才。而我们当代的大学生能够学好计算机不仅仅关系到个人还与祖国的利益息息相关。

三、学习永无止境

计算机学科概论课上老师强调了学习的重要性，我也深深领悟到，学习是永无止境的。计算机发展很快，知识更新的快，所以很多人说计算机专业是吃青春饭的。我想之所以产生这样的说法，是因为年轻人拥有新的知识，为了不被社会所淘汰，我们应该时时刻刻地学习，活到老学到老。

现在为止我们学习了c语言，很多人有疑问我们只要学好一种语言就行了啊，为什么学那么多种语言。其实，通过学习后我们才能发现每种语言都有自己的独特魅力，我们学得多了才会找到哪一种语言更适合自己当下的需要，通过学习我们的知识才能更加广泛，而不是仅仅局限于一种知识层面。

我们的专业是要求和其他专业相结合的，懂得更多的知识对自身的发展是有好处的。比如说编一些其他专业的软件，很多公司都需要的是专业人士，因为大家也都了解学校里对其他专业的学生也同样开设了C语言等计算机专业的课程，一些公司需要的是更加专业的人，而不是一个仅仅会编程序的人。所以为了使自己更具有竞争力我们必须多多学习知识，不仅是本专业的知识要精益求精，对于其他知识也要广泛涉猎。

四、选好方向，精益求精

课上老师给我们详细的介绍了开设的专业方向，给了我很多的帮助。大一大二我们要学好基础知识，大三我们可以选择自己感兴趣的方向，精益求精地学习知识，为以后的工作打好基础。

通过老师课上的介绍，我们了解到各个方向具体都应该学什么，和以后从事的工作是什么性质的。除此之外，老师还向我们介绍了各个方向需要的除专业知识外的一些需求。

以上是我上完计算机学科概论课的一些朴实的感想，总之，计算机学科概论课交给我们的东西要胜过一些课本所学的内容，给了我很大的帮助，为我今后的道路指明了方向！

参考文献

《计算机导论》——冯裕忠  卫朝霞 编著

《计算机学科概论》——胡明  王红梅 编著