程式设计师的变化.PPT

156 Chapter 01 簡介 學習目標 電腦系統 電腦系統 電腦系統的階層 抽象 電腦的早期歷史 電腦的早期歷史 第一代硬體 〈1951 -1959〉 第二代硬體 〈1959 -1965〉 第三代硬體 〈 1965-1971〉 第四代硬體 〈 1971-?〉 平行計算與網路連線 第一代軟體 〈 1951-1959〉 第二代軟體 〈1959 -1965〉 第三代軟體 〈 1965 -1971〉 第三代軟體 〈 1965 -1971〉 第四代軟體 〈 1971-1989〉 第五代軟體 〈 1990 – 現在〉 問題思考 將電腦當作工具 將電腦當作學科 將電腦當作學科 電腦科學的系統領域 (根據 1989 課程模型) 電腦科學的應用領域(根據 1989 課程模型) Ch01 簡介 計　算　機　概　論 * Ch01 簡介 * Ch01 簡介 25 描述電腦系統的階層 描述”抽象”這個概念以及它與”電腦運算”之間的關係 描述電腦硬體與軟體的歷史演變 描述改變中的”電腦使用者”角色 區分”系統程式設計師”與”應用軟體設計師” 區分將電腦當作工具與將電腦當作學科 2 電腦系統是動態的! 硬體與 軟體之間的差別是什麼? 3 硬體： 電腦系統的實體元件 〈印表機、 電路 板、線路、鍵盤…〉 軟體： 指示電腦如何執行的程式 4 通訊 應用 作業系統 程式 硬體 資訊 5 一種移除複雜細節的心智模型 這是一個關鍵概念。抽象這個概念將會在課本中重覆出現，請確保你能理解它 ！ 6 算盤 (Abacus，巴比倫、埃及、羅馬、中國) 一種用來紀錄數值的早期裝置，目前中國珠算的型式在明朝就有記載 Blaise Pascal (16 世紀法國) 建造可完成加、減、乘、除的機械式裝置 Joseph Jacquard (18 世紀法國) Jacquard 織布機， 使用打孔卡片指定特定顏色的線頭 Charles Babbage (19 世紀英國) 設計一部分析引擎，含記憶體概念(不用重覆輸入計算中間的暫存值) 7 Ada Lovelace (19 世紀英國) 第一位程式設計師，第一位探討迴圈的觀念 Alan Turing (20 世紀英國) 建構杜林機器抽象數學模型，探討各種問題之計算複雜程度，以了解各問題是否可於有限時間內解決 Harvard Mark I, ENIAC (20 世紀美國) 二次大戰期間所建早期電腦，開啟了數學、物理、工程以及經濟等領域的新紀元 UNIVAC I (1951 年美國) 第一部商業電腦 8 真空管 體積大、不大可靠 、 產生大量的熱 磁鼓 在一個讀/寫頭下方旋轉的記憶裝置 讀卡器 ? 磁帶裝置 這些外部循序附屬(輔助)儲存裝置的發展 9 電晶體 取代真空管、快 、小、 耐久、便宜 磁蕊 取代磁鼓、 資訊隨時可用 磁碟 取代磁帶、 資料可以直接存取 10 積體電路(IC) 取代電路板、更小、更便宜、更快、更可靠 電晶體 現在用來建構記憶體 終端機 一種具有鍵盤與螢幕的輸入/輸出裝置 11 大型積體電路、超大型積體電路(LSI, VLSI) 此時晶片技術有極大的進展 摩爾定律：晶片密度每 18 個月增加一倍 個人電腦，商業市場， 工作站 由於個人電腦的推出，造就了如 Apple、HP以及 IBM 等新公司的成立，工作站 (SUN 公司)也在此時期出現。 精簡指令集電腦 (reduced instruction set computer, RISC)出現 12 平行計算 電腦依賴相互連結的中央處理單元 (central processing units, CPU) ，共享記憶體，透過快速內部網路，來增進其處理速度。 可分為 單一指令多重資料流 及 多重指令多重資料流 兩類 網路連線 許多小型電腦藉由乙太網路得以相互連結以及分享資源。 在1980年代末期藉由一部檔案伺服器將許多部個人電腦連結起來。 網際網路 (Internet) ARPANET and LANs (local area network) ? 網際網路，讓訊息透過封包交換 (packet switching) 在電腦間傳輸 13 機械語言 電腦程式以二進位數 (許多1與許多0 交雜) 撰寫 組合語言與組譯器(assembler) 程式先以人造的程式語言撰寫，使用助憶碼來代表每個機器語言指令，然後再由組譯器將程式翻譯成機械語言 程式設計師的變化 程式設計師分為應用程式設計師與系統程式設計師，例如組譯器即由系統程式設計師撰寫 14 高階語言與編譯器 (compiler) 使用像英文的陳述句來使程式規劃變得更為容易 ： Fortran, COBOL, Lisp. 編