第一章 - 绪论

本章主要讨论如下内容：

• 计算机模型（图灵，冯诺依曼）
• 计算机发展史
• 计算机出现后所增加的社会和道德问题
• 计算机科学领域总览

1. 图灵模型

Alan Turing（阿兰·图灵）在 1937 年提出的一个通用计算机设备的设想；其思想为：所有的计算都可能在一种特殊的机器上执行，也就是现在所说的图灵机。

1.1 数据处理器

将计算机定义为：数据处理器，在这个模型的定义下，计算机根据外部输入得到输出。

输入数据 –> 计算机 –> 输出数据

由于定义过于宽泛，其仅仅是描述一类数据处理的设备工作方式，并不能规定计算机。而且其并没有区分其为专用计算模型还是通用计算模型，而显然计算机输入通用计算模型。

1.2 可编程数据处理器

在 数据处理器 的概念上新增了一个额外元素：程序 - 用于告诉计算机对数据进行处理的指令合集。

改造后的图灵模型工作方式为：输入数据 + 程序 –> 计算机 –> 输出结果。

示例：

1. 相同程序，不同输入数据

处理的输入数据不同，得到的结果也不同。

2. 相同输入，不同程序

根据相同的输入，在计算机中拥有不同程序，得到的输出也不同。

3. 相同输入，相同程序

输出相同。

在图灵模型中，计算机根据程序来将输入数据处理成输出数据，这样也就做到了其通用性。

2. 冯·诺依曼模型

基于通用图灵机见到的计算机都是在存储器中储存数据。在 1944~1945 期间冯·诺依曼提出。

2.1 4个子系统

基于存储器、算术逻辑单元、控制单元和输入/输出单元这个理念设计的冯诺依曼模型如下所示：

主要的四个部分为：

• 存储器：用于存储 数据 和 程序 的区域。
• 算术逻辑单元：用于计算的单元（包括算术运算和逻辑运算）。
• 控制单元：控制存储器，算术逻辑单元，输入/输出等子系统的单元。
• 输入/输出：包括接收输入的设备，传出输出结果的设备，输入输出缓存区等一系列与输入/输出有关的系统。

2.2 存储器概念

程序必须在内存中。现代计算器的存储单元用来存储程序及其响应数据。这意味着数据和程序有着相同格式，以：位模式（0 和 1 序列） 存储在内存中。

2.3 指令的顺序执行

一段程序由一组数量有限的指令组成。控制器按顺序从存储器中读入指令，解析指令，执行指令。

3. 计算机组成部分

计算机有三大部分组成：计算机硬件、数据和计算机软件。

1. 数据