第二回 计算科学和计算机披挂上阵

图灵机

既然要讲到计算机的出现，那就不得不提到图灵机。图灵机是由英国数学家图灵提出的一种非常简单的但是计算能力极强的理想计算装置。图灵机的格式规则为（当前状态，当前符号，新符号，读写头移动，下一个状态）。尽管图灵机的模型非常简单，但是在理论上可以模拟现代数字计算机的一切运算，是一种抽象的计算模型。

计算机科学的定义

对于不同种类的学科形态，基本可以将他们的研究方向分为三种:理论研究，模型抽象，工程设计。一般来说，一种学科的研究内容包括上面三种的一道两种。而计算机科学的基本思路涵盖理论研究，模型抽象，工程设计三个方面。

理论是数学的根本，科学的进展都是基于纯数学的。抽象是自然科学的根本，科学的进展的过程基本上都是先形成假设，然后用模型化过程求证。设计是工程的根本，工程进展都是先提出问题，然后通过设计去构造系统，以解决问题。

但是，这三方面相互联系，理论研究是基础，模型抽象是对客观现象和规律的描述和刻画，工程设计是回科学理论的工程化实现。计算机科学正处于三者之间。而计算科学的基本问题就是：什么能有效地自动进行。

个人计算机

冯.诺依曼体系结构
冯.诺依曼体系结构包括五个基本部分：控制器，运算器，存储器，输入设备和输出设备。
目前大部分计算机都属于此种结构。

个人计算机的硬件子系统
中央处理器：由控制器，运算器，寄存器组成。寄存器临时保存要被运算器处理的数据和处理后的数据和处理后的结果。

内存储器：用于存放要执行的程序和相应的数据。主要种类分为：随机存储器，只读存储器（PROM，EPROM，EEPROM），高速缓存存储器。

外存储器：指除计算机内存及cpu缓存之外的存储器，价格比主存储器便宜的多。种类包括：硬盘，U盘，光盘以及移动硬盘

输入设备：给计算机输入程序，数据和图片等需要使用输入设备，目前常用的输入设备有鼠标，键盘，扫描仪和触摸屏

输出设备：计算机处理信息的结果要输出，常用的输出设备有显示器，打印机和绘图仪

工作站：
**定义：**工作站是一种高端的通用微型计算机
分类：
（1）按照软，硬件平台分类：UNIX,NT工作站
（2）按照工作站的结构形式分类：台式工作站，移动工作站，无盘工作站和刀片工作站

计算机系统结构的基本概念：计算机系统结构是计算机的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性所谓外特性，就是计算机的概念性结构和功能特性，它主要研究计算机系统的基本工作原理，以及在硬件、软件界面划分的权衡策略，以建立完整的、系统的计算机软硬件概念。