第1章 绪论

1.2 计算机学科的定义

研究计算机的设计与制造和利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制和传输等的理论、原则、方法和技术的学科。

1、计算机科学与技术学科

（1）包括科学与技术两方面：

• 科学侧重于研究现象、揭示规律；
• 技术侧重于研制计算机和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。
• 关系：科学是技术的依据，技术是科学的体现。科学与技术相辅相成、互为作用，二者高度融合是计算机科学与技术学科的突出特点。

（2）计算机科学技术学科还具有较强的工程性，因此，它是一门科学性与工程性并重的学科，表现为理论性和实践性紧密结合的特征。

2、计算机学科的根本问题

• 包含：计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术等领域，计算机科学技术的迅猛发展，除了源于微电子学等相关学科的发展外，主要源于其应用的广泛性与巨大的需求。
• 它已逐渐渗透到人类社会的各个领域，成为经济发展的倍增器，科学文化与社会的催化剂。应用是计算机科学技术发展的动力、源泉和归宿，而计算机科学技术又不断为应用提供日益先进的方法、设备与环境。

3、计算机科学技术的研究范畴

• 计算机科学与技术的研究范畴包括计算机理论、硬件、软件、网络及应用等，按照研究的内容，也可以划分为基础理论、专业基础和应用三个层面。
• 在这些研究领域中，有些方面已经研究得比较透彻，取得了许多成果；有些方面则还不够成熟和完备，需要进一步去研究、完善和发展。

4、计算机理论的研究内容

（1）离散数学 由于计算机所处理得对象是离散型的，所以离散数学是计算机科学的理论基础，主要研究数理逻辑、集合论、近世代数和图论等。

（2）算法设计与分析 主要研究算法设计与分析中的数学方法与理论，如组合数学、概率论、数理统计等，用于分析算法的时间复杂性和空间复杂性。

（3）形式语言与自动机 研究程序设计语言以及自然语言的形式化定义、分类、结构等有关理论以及识别各类语言的形式化模型（自动机模型）及其相互关系。

(4) 程序设计语言理论 运用数学和计算机科学的理论研究程序设计语言的基本规律，包括形式语言文法理论、形式语义学（如代数语义、公理语义、操纵语义、指称语义等）和计算机语言学等。

(5) 程序设计方法学 研究如何从好结构的程序定义出发，通过对构成程序的基本结构的分析，给出能保证高质量程序的各种程序设计规范化方法等。

5、计算机硬件的研究内容

（1）元器件与存储介质 研究构成计算机硬件的各类电子的、磁性的、机械的、超导的元器件和存储介质。

（2）微电子技术 研究构成计算机硬件的各类集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路芯片的结构和制造技术等。

（3）计算机组成原理 研究通用计算机的硬件组成结构以及运算器、控制器、存储器、输入和输出设备等各部件的构成和工作原理。

（4）微型计算机技术 研究目前使用最为广泛的微型计算机的组成原理、结构、芯片、接口及其应用技术。

（5）计算机体系结构 研究计算机硬件的总体结构、计算机的各种新型体系结构（如并行处理机系统、精简指令系统计算机、共享存储结构计算机、阵列计算机、集群计算机、网络计算机、容错计算机等）以及进一步提高计算机性能的各种新技术。

6、计算机软件的研究内容

（1）程序设计语言的设计 根据实际需要设计新颖的程序设计语言，即定义程序设计语言的词法规则、语法规则和语义规则。

（2）数据结构与运算 研究数据的逻辑结构和物理结构，以及它们之间的关系，并对这些结构定义相应的运算，设计出实现这些运算的算法。

（3）程序设计语言翻译系统 研究程序设计语言翻译系统（如编译程序）的基本理论、原理和实现技术。包括：词法规则和语法规则的形式化定义、程序设计语言翻译系统的体系结构及其各模块（如词法分析、语法分析、中间代码生产、优化和目标代码生成）的实现技术。

（4）操作系统 研究如何自动地对计算机系统的软硬件资源进行有效的管理，并最大限度地方便用户。

（5）数据库系统 主要研究数据模型以及数据库系统地实现技术。

（6）算法设计与分析 研究计算机领域及其相关领域中的常用算法的设计方法，并分析这些算法。

（7）软件工程学 是指导计算机软件开发和维护的学科，研究如何采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护软件。

（8）可视化技术 是研究如何用图形和图像来直观地表征数据，即用计算机来生成、处理、显示能在屏幕上逼真运动地三维形体，并能与人进行交互式对话。

7、计算机网络的研究内容

（1）网络结构 研究局域网、远程网、Internet、Intranet等各种类型网络地拓扑结构和构成方法及接入方式。

（2）数据通信与网络协议 研究实现连接在网络上的计算机之间进行数据通信（如有线、无线、光纤、宽带、微波、卫星通信等）的介质、原理、技术以及通信双方必须共同遵守的各种协议。

（3）网络服务 研究如何为网络用户提供方便地远程登录、文件传输、电子邮件、信息浏览、文档查询、网络新闻以及全球范围内地超媒体信息浏览等服务。

（4）网络安全 研究网络的设备安全、软件安全、信息安全以及病毒防治等技术，以提供计算机网络的可靠性和安全性。

8、计算机应用的研究内容

（1）软件开发工具 研究软件开发工具的有关技术以及研制各种新型程序设计语言及其翻译程序、文字和处理工具、数据库开发工具、多媒体开发工具，以及如CAD等计算机辅助工程使用的工具软件等。

（2）完善既有应用系统 根据新的技术平台和实际需求，对既有的应用系统进行升级、改造，使其功能更加强大、更加便于使用。

（3）开拓新的应用领域 研究如何打破计算机的传统应用领域，扩大计算机在国民经济以及社会生活中的应用范畴。