计算机导论读书报告

刘震

摘要：21世纪是信息时代，计算机发展的迅速让人瞠目结舌。然而虽然现在计算机已经经历四代，但是其基本结构仍然没有改变，还有其数据的存储方式也没有发生太大的变化。然而在计算机领域中，又衍生出许多与计算机相关的知识体系，比如说软件工程，信息安全和物联网等。在软件工程中，又出现了一系列的模型建立的方法，使其独立为一个小的专业知识。同样的，信息安全在当今社会也备受重视，然而我国在信息安全方面做得还不过好，人才也比较少，所以仍需要我们这一代的努力！

关键字：计算机；软件；信息安全；

一、 引言

现在的计算机专业已经被分为四个部分：计算机科学与技术、软件工程、信息安全和物联网。其中计算机科学与技术是计算机的基础专业，软件工程也已经成为了非常重要的一门学科。然而新兴的专业是信息安全和物联网。关于物联网，我了解的不多，大概就是将一切我们可以看到的事物都计算机化。然而信息安全已然成为计算机界的焦点，信息安全的重要性我想也不必多说。

二、 对计算机科学与技术的初步认识和体会

21世纪是信息时代。所谓信息，它的发展离不开人类。从一开始最简单的语言交流，到文字的出现。而信息的载体也随着人类文明的进步渐渐变得高效起来。18世纪初人类还用报纸来获取信息，到了19世纪，就出现了电报、电话，到了20世纪，电视也出现了。然而这些并不是当今信息最主要的载体，现在信息化程度之所以这么高，主要是因为计算机。

众所周知，计算机诞生于19xx年，距现在不到70年的时间，然而也就这短短的六十多年的时间，它已经发展成为现代社会的一个不可缺少的重要信息载体。它由当初庞大的体形渐渐演变成为现在的小巧玲珑；由一开始复杂的操作演变为现在人人都可以轻松掌握的简单操作；同时它的运算速度也发生了天翻地覆的变化。

现在的计算机被普遍的称为“电脑”，而它的功能也不仅仅只有计算这个功能了，它兼有着上网、办公、游戏、娱乐等多种功能。它给人们带来了方便，使人们的工作变得快捷、简单。但是计算机在诞生之前，从没有人能想到它会变得

这么普及，John Von Nouma 的初衷只是让它完成一些复杂的科学运算，减少科学研究在计算上浪费的时间。然而现在的计算机已经被冠以“电脑“的称号，足见它现在的功能有多么强大！

现在的计算机能够储存数字信息、文字信息、图片信息、图像信息和声音信息，并且能够在操作系统上运行很多计算机软件，使得原本功能简单的计算机本体拥有更多的是用功能。现在的计算机可以通过内部已设定的程序自动高速的输入、输出、处理和存储数据。

现在的计算机种类很多，每一种有其特殊的用途，有的适合办公，有的则适合娱乐，而大型计算机仍用于科学计算。可是换汤不换药，现在大多数计算机采用的仍是冯·诺依曼体系，也还是二进制编码的指令和数据。当然也有其他的体系结构，如哈佛结构，但其结构的基本思想也还是来自于冯·诺依曼结构。二进制与物理器件的两种状态十分吻合，十进制虽然可以存储更多的数据，但是若是十进制的电路，就需要用十种状态来描述，会使得电路变得非常复杂，这也是计算机一直采用二进制的原因之一。

我们计算机专业的学生需要学习的知识有C语言、C++、编译原理计算机网络、计算机系统结构、计算机组成原理、接口与通讯、离散数学、数据结构、数据库原理、数字逻辑、线性代数、专业导论、专业英语等；专业选修课有：概率论与数理统计、汇编语言、计算方法、人工智能、软件工程、信息检索与利用、JAVA语言、多媒体技术、分布式与并行处理、计算机控制系统、计算机图形学、面向对象技术、模糊逻辑与运用、嵌入式系统、数据挖掘、数字图像处理、算法设计与分析、通讯原理、网络操作系统、网络与信息安全、新技术专题等。而我们现在所学的仅仅只有C语言，所以未来的两年学习任重道远。

首先，英语是必须学好的一门学科。由于计算机是西方第一个制作出来的，所以它的编译语言是英语，包括一些重要的专业知识，也需要极高的语言要求。所以一旦英语没有学好，这门学科就不可能掌握。其次就是离散数学。这是计算机专业的一门非常重要的基础专业知识。所以在学习时必须一丝不苟，上课要认真听课，课后也要及时复习。只有学好了离散数学，才能学好计算机。接下来就是计算机语言的学习了。这些虽然以前从没有接触过，但是经过一个学期的学习后，对这些知识有了一定的了解，所以以后学习起来即使会有一些困难也会努力克服。总而言之，要付出百分之百的努力学习专业知识，打好基础，同时还要提高自己各方面能力。

三、 计算机硬件系统的结构和工作过程

计算机系统包括硬件和软件两个部分，其中硬件是指计算机中的物理设备，是一系列电子元件按照一定的逻辑关系连接而成是计算机系统的物质基础，包括运算器，控制器，存储器，输入和输出设备等；而软件是有操作系统、语言处理系统以及各种软件工具和和应用软件等等软件程序组成，其包括应用软件和系统软件两种。

在计算机系统中，计算机软件指挥和控制计算机硬件按照预定的程序运行和工作。所以计算机的强大功能需要通过软件来实现。在第一点已经说过，现在计算机普遍采用的是冯·诺依曼体系，其基本工作原理是存储程序和程序控制。下面介绍计算机的硬件结构：

运算器：又称算术逻辑单元，是计算机对数据进行加工处理的部件，其功能

不仅仅包含加减乘除，还有复杂的逻辑判断；

控制器：整个计算机系统的控制中心，其从存储程序的内存中取出数据，将其翻译为机器语言，然后根据指令向相关的部件发出控制命令，从而执行程序。控制器同样可以从各个部件接受反馈回来的信息。

存储器：是计算机的记忆装置，其存储的数据包括原始数据、中间数据、运算结果和处理程序。存储器可以读出数据，这也是计算机信息读出后不会损坏并且可以反复多次读取的原因。通常这三者被合称为“CPU”或是“主机”，这些是计算机的核心部件。

输入和输出设备：这些是计算机的外部设备。用户可以通过输入设备将数据输入计算机，并通过输出设备得到输出的结果。常用的输入设备有：键盘，鼠标，扫描仪等；常用的输出设备有：显示器，打印机等。

计算机在工作的时候，将原始数据和处理程序通过输入设备输入计算机并存储在存储器中，紧接着，控制器执行程序，发送指令，指挥运算器从内存中取出数据，进行运算处理。处理完毕后将结果存入存储器中，然后通过输出设备（显示器）将运算的结果输出。以上便是计算机系统工作的大致过程。实际上，计算机在执行程序的时候，还要将程序中的高级语言翻译为计算机可以识别的机器语言，这其中是一个复杂的过程，我们所编的一串串代码会被翻译成一串串仅由“0”和“1”组成的二进制代码，然后再被机器识别,但由于计算机的运算速度非常快，所以在我们看来只有短短的几微秒。

四、 科学中的算法的概念和认识

在现代，算法有两个概念：广义的概念是可以用来解决一系列问题的方法；而狭义的概念就是能够在计算机上实现和分析的算法。

计算机算法的特点就是需要能被计算机识别，所以其需要特殊的语言，即计算机语言。而一个算法只能有有限个步骤，并且每个步骤都要有明确的含义，并且每一步都有可行性能够达到预期的目的，还要有至少一个的输入输出数据。

而对一个算法的评价也有几个方面:正确性、可理解性、健壮性、时间复杂度和空间复杂度。其中前三者容易理解，而时间复杂性指的就是此算法运行所需的时间，或者说是此算法的运算效率，至于空间复杂性则指的是此算法在执行时所需的内存空间的大小。

在计算机中，算法的表示形式就是程序。人们通过编写程序来在计算机中实现算法。因此对于计算机而言，程序就是算法。

计算机程序的种类繁多，总的来说可以分为低级语言和高级语言两种。所谓高级语言就是接近于人类日常所说的自然语言；而低级语言就是计算机可识别的语言。

算法是一个程序的灵魂，没有了算法就不可能有程序的存在，而没有了程序就更不可能有现在功能强大的计算机。所以说，算法是计算机实现功能的基础。

同样的，算法也有好坏。一个优秀的算法可以再系统配置很低的计算机上运行，而一个劣质的算法即使在配置非常高的计算机上也不一定能流畅的运行。因此，在计算机程序设计中，算法处于核心地位。所以，想要能够切实的解决现实中的问题，需要充分的对现实问题进行分析，再利用数学或实验对比方法设计出算法。这样设计出的算法还要经过不断地分析、调整，才有可能在计算机上很好的运行。

所以在今后的学习中，我们要注意培养自己设计算法的能力。这就对我们的数学能力要求很高，因此，培养出严谨的逻辑思维在计算机专业中非常重要。

五、 对软件工程的认识

（1）软件工程模型

软件开发有几种模型：瀑布模型、迭代模型、快速原型法模型、螺旋模型、喷泉模型、转换模型和智能模型等。

其中瀑布模型在软件工程中占有很重要的地位，它提供了软件开发的基本框架，非常有利于大型软件开发过程中人员的组织、管理，有利于软件开发方法和工具的研究与使用，从而大大提高了大型软件项目开发的质量和效率。

但是它也存在一些问题，比如在设计的时候，文档的规格说明可能会发生错误，又或在设计编码阶段发现很多问题。原因就是人们把瀑布模型过于理想化了，事实上，人在工作的时候不可能不犯错误。

（2）软件工程的方法学——UML

UML是一种通用的可视化软件系统建模语言。

由于软件系统越来越复杂，所以人们需要一种简单的语言来实现模型的建立，于是UML出现了。它诞生于上世纪九十年代，并随着其不断地更新，所受的好评也越来越多，最终成为了现代软件工程的建模方法。

UML的概念模型是视图，而其视图分为四种：设计视图、进程视图、实现视图和分布视图。UML中包含九种图：类图、用例图、对象图、时序图、协作图、组件图、分布图、活动图和状态图。

对整个系统而言，其功能由用例图描述，静态结构由类图和对象图描述，动态行为由状态图、时序图、协作图和活动图描述，而物理架构则是由组件图和分布图描述。

（3）对软件工程能力培养的认识

计算机软件是计算机拥有众多功能的原因。随着计算机应用的普及，计算机软件的数量、规模和复杂程度都在急剧增加。而由于中国计算机行业的起步较晚，所以在我国，缺乏的就是计算机技术的人才，进一步说，就是缺乏软件开发的人才。因此国家对大学生软件工程能力培养十分重视。

想要培养出一个软件开发的人才不是一件容易的事。首先，这个人的英语能力要很强；其次，这个人的专业知识要过硬。其实即使是这样的人才，想要自行开发出一套软件也十分的困难。原因很简单，软件的结构现在日趋复杂，其开发的管理也很困难，费用也在不断地增加。所以软件工程能力想要培养出来，绝不是一朝一夕的事。

历史上曾经发生过千年虫事件，虽然后来被人们发现并解决，但是这也给我们敲响了警钟，软件的开发思想一定要严谨。否则可能造成不可挽回的损失！

六、 对信息安全的认识

在高速信息化的当代社会，人们想要获取某一信息十分方便，可以说是唾手可得。然而事物总有它的两面性，现代社会同时也是一个信息泛滥的社会，各种稂莠不齐的信息在网络之间传递。但是这只是涉及到网络不良因素的问题，更严重的就是出现了黑客。这些黑客不断地制作出电脑病毒，然后通过电子邮件或是

其他的一些形式发送到个体用户或是企业的计算机中，使其瘫痪，造成企业或个人的损失。更有甚者，想要进入国家重要的机构盗取国家机密，这显然已经触犯了法律。

难道这些现象就没有办法制止了吗？当然不可能！人们早已认识到网络信息安全的重要性，于是信息安全应运而生。我们所说的信息安全主要指的是网络信息的安全。由于黑客的猖狂，网络似乎变得已经没有那么可靠。比如说，在一家大型公司运转时，突然机器死机了，那会是怎样的恐怖？这个公司的亏损可能无法想象。再比如，你是一个研究生，在快毕业的那年，你的电脑被黑客入侵了，于是你辛辛苦苦做了一年的研究报告和材料全没了，那是多么的令人愤懑！所以信息必须要有安全保障。

目前世界上很多国家将信息安全看的非常重要，中国近些年也意识到了其重要性。然而可惜的是，中国在这方面还没有明确的规定，而信息安全的人才也很少，所以说信息的改革在我国迫在眉睫，甚至可以说这是我国将来能否立足于世界的一个重要因素。然而我国的信息安全做的不够好的原因还有用户的安全意识较低。与发达国家相比，我国的用户的安全意识很低，仅仅从盗版横流就可以看得出来。同时，企业、政府等事业单位缺少有效的安全措施，虽然信息安全是全球的问题，但是我国的用户在这一方面确实比西方差很多。

信息安全是一门涉及计算机技术、网络技术、通信技术和数学等多门学科的综合性学科，因此想要学好信息安全很不容易，不仅需要有过硬的专业知识，更要有的是公德心，不敢想象一个道德品质低下的人学好了信息安全会有多么的可怕！所以培养出一个能够为中国信息安全事业做出贡献的人才真的很不容易，但是我们要努力，争取为国家做一些事。

七、 总结

通过一学期的学习，我已初步的了解了计算机专业以及其所涉及的专业知识。也明白了，学习计算机，并不只是为了学习它，更重要的是要通过学习计算机技术培养出严谨的逻辑思维能力，这在以后的工作生活中都非常重要。不仅如此，我还深入的了解了计算机的内部构造以及工作原理。这样，原本在我眼里很神奇的计算机现在反而变得有些愚笨，因为无论是多么复杂的计算，在计算机内部都只是一些有“0”和“1”组成的代码而已。但是计算机仍然有它神奇的地方，比如说为什么只通过这些简单的机器语言，它就可以完成非常复杂的工作呢？这仍需要在以后的学习中探索。

总而言之，在今后的学习中，要养成严谨思考的好习惯。不仅如此，还要德智体全面发展，具有创新精神、团队精神和为他人服务的意识。同时，我们还要熟悉的掌握英语，提高自己的交流能力，做一个复合型人才。只有适应了社会的需求，你才能实现自己的价值！

参考书籍：

翟中，《计算机科学导论》，清华大学出版社，2010

第二篇：计算机导论读书报告

计算机学科概论读书报告

引言：

在大一下学期时，院里要分专业。在我的印象里，计算机科学与技术学的主要是关于计算机的使用。在我看来，当今时代，计算机是每个人都要掌握的。由于之前又不是很了解计算机，于是毫不犹豫的选了这个系。大二正式分系以后，当真正的上了一周课后，再加上对课程表的了解，心里充满了疑问。课程表上并没有安排什么直接与计算机相关的课程。记得大一的时候，我们至少还学了C语言，那是一门编程基础课。可现在学什么模电，复变，离散等课程，而不是数据结构，计算机组成原理，汇编语言程序设计，编译原理，程序设计课程设计，数据结构课程设计等一些专业课。而且，辅导员也建议我们不要去选那些专业选修课。我真的不是很理解学校的安排。整个课程中只有一门计算机学科概论与计算机有一点联系。然而当我浏览一下书后，才发现这本书只是对计算机及其文化的一些简介，并没有深入的去说明。

然而，当我真正的上了这门计算机概论课后，才深深的理解为什么学校要安排这门课。这门课虽然并没有直接的教我许多专业知识，但通过对这门课的学习，我了解了离散数学，复变函数等在计算机科学学习中的重要性，加深了C语言的印象及理解，以及相关专业课的基础。如书本的第3、4部分，这些都是间接的给我们打基础。总之，计算机学科概论这门课对我学习计算机专业课起到了莫大的作用。用一个词——承上启下，最能形容这门课的作用吧。

对计算机的认识和体会：

《算机学科概论》开篇就介绍计算机是什么东西。计算机其全称是通用电子数字及算机，“通用”是指计算机可服务与多种用途，“电子”是指计算机是一

种电子设备，“数字是指在计算机内部一切信息军用0和1的编码来表示。这纠正了我一直以来的错误——计算机学科就是有关于电脑的使用及其维修。

当今时代，计算机已无处不在。虽然电脑是一个新生名词，但计算机的产生与发展也是经过了曲折而漫长的历史过程。几千年前的中国，已经产生了计算工具——算筹，后来发展成为了算盘。英国人还发明了Napier算筹和计算尺，后来出现了更先进的帕斯卡加法器以及莱布尼兹四则运算器，19xx年，冯·诺依曼发明了ＥＮＩＡＣ，它是世界上第一台电子计算机，它的产生明确了计算机的五大部分：运算器、储存器、控制器、输入设备和输出设备，并使用二进制运算代替原来的十进制运算，对今后的计算机发展产生了巨大的影响。

计算机的发展以用于构建计算机硬件的元器件为主要特征，而元器件的发展与电子技术的发展紧密相关。因此把计算机的发展划分为四个时段，即电子管，晶体管，集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。四次变革不仅计算机的技术越来越先进，也吧把算机引进了千家万户。

而计算机学科是对描述和变换信息的算法过程，包对其理论、分析、设计、效率、实现和应用等进行的系统研究。它来源于对算法理论、数理逻辑、计算模型、自动计算机器的研究，并与储存式电子计算机的发明一起形成于２０世纪４０年代初期。计算机学科研究计算机的设计、制造以及利用计算机进行信息获取、表示、储存、处理等的理论、方法及技术，它包括科学和技术两方面。计算机学科不仅具有较强的科学性，也具有较强的工程性。计算机学科他的研究领域分为：计算机科学、计算机工程、软件工程、信息系统和信息技术，并预留了未来的新发现领域。

同样的计算机学科对学习者也有相应的要求，归纳为计算思维能力，算法设计与分析能力，程序设计与实现能力和系统能力。计算机科学与技术专业所涉及到学科十分广泛（高扩程序设计、算法、信息管理、软件工程、操作系统网络计算、图形学和可视化计算、人机交互、智能系统等），加大了我们学习的难度。当然，

我们首先的培养学习兴趣，打好基础，拓展视野，而且要善于思考，勇于提问，才能更好的学习计算机学科。

对人机交互的认识：

人机交互对我来说是一个陌生的词汇。通过学习和查阅资料后，有一定的了解了。人机交互（也称人机对话）是指人与计算机之间使用某种对话语言，以一定的交互方式，为完成确定任务而进行的人于计算机之间的信息交换过程。从是否具有适应性的角度，把人机交互分为三种：系统适应，用户适应和互相适应。其之间的基本形式有数据交互、语音交互、图像交互、和行为交互等。但在人机交互方面，实质上存在着本质上的困难。作为计算机一方，由于其内部结构以及理解能力、表达能力等方面的限制，人机交互还不能像人与人之间的交互那样的生动、丰富。

迄今为止，人机交互的主要手段依然是键盘、鼠标和各种模式识别设备，所依赖的人类感觉器官仍然是手和眼，人机交互需要人适应计算机。下一代人机交互正逐渐向计算机适应人的方向发展，未来的人机交互可以充分利用人体丰富多彩的感知和动作器官。计算机不仅能听、看、说、写，还能理解和适应人的情绪变化，是人能以语言、文字、图像、手势、表情等自然地方式与计算机进行交互。

人机界面（Human-Computer Interface,简写HCI）是指人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。人机交互界面通常是指用户可见的部分。广义的人机交互界面是指人与计算机之间相互施加影响的区域，凡参加人机交互的一切区域都属于人机交互界面。狭义的人机交互界面指的是计算机系统的用户界面。而界面的发展也由命令行交互界面到图行交互界面再到多媒体交互界面，还提出了虚拟现实交互界面。人机交互界面的设计要包含用户对系统的理解（即心智模型）（为了系统的可用性或者用户友好性）。其中操作系统的人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的一个重要因素。软件界面是人－机之间的信息界面，从某种意义上讲，它比硬

件和工作环境更为重要。优化软件界面就是要合理设计和管理人－ 机对话的结构。（对话的结构 设计一般可分为初始设计、形式评价和总结评价三个阶段）。 人机界面设计原则：媒体最佳组合、界面分析与规范。媒体界面的成功并不在于仅向用户提供丰富的媒体，而应在了解媒体的功能、 选择方法的基础上，在相关理论的指导下，在语义层上将各种媒体有机地结合起来以更有效地传递信息。在人机界面设计中，首先应进行界面设计分析，即收集有关用户及其应用环 境信息以后，进行用户特性分析，用户任务分析，记录用户有关系统的概念、术 语，这项工作可与应用系统分析结合进行。分析任务中对界面设计要有界面规范 说明，选择界面设计类型，并确定设计的主要组成部分。

由于人机界面是为适合人的需要而建立的，所以要清楚使用该界面用户的类 型，要了解用户使用系统的频率、用途及对用户的综合知识和智力的测试，这些 均是用户设计中的内容。在此基础上产生任务规范说明，进行任务设计。任务设 计的目的在于重新组织任务规范说明以产生一个更有逻辑性的编排。设计应精心 地分别给出人与计算机的活动，使设计者较好地理解在设计一个界面时所遇到的 问题，这样形成系统操作手册、训练文件和用户指南的基础。在考虑用户工作方 式及系统环境和支持等因素下，精心任务设计。

任务确定之后，要决定界面类型。目前有多种人机界面设计类型，各有不同的品质和性能，因此设计者要了解每种类型的优点和限制。大多数界面使用一种以上的设计类型。下表列出了常用界面类型的优缺点。

总结：

计算机学科是一门应用型的科目，它不仅要求扎实理论的基础，也要丰富的课外知识及宽广的视野，在学习基础课程时，我们还必须了解相关的课外材料，这样才能更好的发展自己的兴趣爱好。计算机学科概论就像是一个总纲，通过对这门课的学习，不仅让我对计算机学科有个全面的系统的了解，更让我清楚的知道了自己接下来要走的路，要选择的发展方向。

注：《计算机科学导论（第２版）》，清华大学出版社，胡明，王红梅编著 《人机交互》，北京大学出版社，董士海, 王衡著

《人机交互：以用户为中心的设计和评估.第3版》，清华大学出版社，董建明编著

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