1第一章計算機與計算思維概述

1、大學(xué)計算機基礎(chǔ)華南農(nóng)業(yè)大學(xué):信息學(xué)院主講教師:鄭嬋Email : 第一章 計算機與計算思維概述 計算機基礎(chǔ)？學(xué)什么？ 會用電腦？會使用工具？軟件？ 職高課程吧？ 難道要學(xué)編程？ 我可不是計算機專業(yè)的！ 很難嗎？學(xué)了有什么用呢？這課有什么用?。磕康脑谟谂囵B(yǎng)計算思維 了解計算機的基本原理、概念和技術(shù) 培養(yǎng)“計算思維”的能力 計算思維雛形早已有之，只未系統(tǒng)化 指導(dǎo)其它學(xué)科、探究自然規(guī)律、理解各種行為、解決疑難問題 要提到“思維”，我們先翻開書本1.4節(jié)（P21），來了解什么是“計算思維”？思維是什么？思維是指人認識自然，探索、判斷、推理事物本質(zhì)規(guī)律的過程。認識客觀事物的本質(zhì)屬性認識客觀事物的內(nèi)部規(guī)律

2、“思考 概括 反映”的過程科學(xué)思維是什么？科學(xué)思維一般指“理性認識”過程，即通過感性階段獲得大量材料，通過整理和改造，形成概念、判斷和推理，以反映事物的本質(zhì)規(guī)律。分為： 理論思維：邏輯、推理、演繹、定理、證明、公式化。以“數(shù)學(xué)學(xué)科”為代表； 實驗思維：觀察、總結(jié)自然規(guī)律、借助特定設(shè)備、分析數(shù)據(jù)。以“物理學(xué)科”為代表； 計算思維：構(gòu)造和設(shè)計為特征。目的是使用適當(dāng)?shù)姆椒?，使人們借助計算機，逐步實現(xiàn)人工智能的目標(biāo)。諸如模式識別、決策、優(yōu)化和自控等算法，以“計算機學(xué)科”為代表。何為計算思維？ 計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及理解人類行為等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活

3、動。 計算思維又是什么？ 本質(zhì)：是抽象和自動化。計算思維用于： 求解問題：建立模型，設(shè)計算法，編程自動求解； 設(shè)計系統(tǒng)：建立模型，設(shè)計算法，開發(fā)軟件，實時控制系統(tǒng)的演化并自動執(zhí)行； 理解人類行為：通過信息技術(shù)手段，設(shè)計、實施和評估人與環(huán)境的交互。計算思維的用途抽象自動化更詳細和直觀的描述： 計算思維是一種思維方法； 它用于求解復(fù)雜問題或構(gòu)造復(fù)雜系統(tǒng)； 采用約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法； 本質(zhì)是“抽象”和“自動化”。計算思維的直觀描述計算思維與現(xiàn)實生活當(dāng)我們面臨求解一個特定問題時，通常會這樣想： 如何求解這個問題??？ 解決這個問題有多么困難？ 怎樣才是最佳的解決方法？計算思維與現(xiàn)實生活 要去旅行

4、！背包裝很多實用物品。書桌上放最常使用的書籍。是存儲的思想，且存儲分級，緩存Cache。 要去圖書館，腦中計算“最短路徑”；走路？自行車？開車？擁塞？安全？一個人還是一群人？分開走還是大家一起走？要不要準時趕到？這些問題是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳送思想。 “從前有座山，山上有座廟，廟里有個老和尚，老和尚給小和尚講故事，講的是：從前有座山，山上有座廟，廟里有個老和尚，老和尚給小和尚講故事，講的是”。是遞歸的思想。 要排隊打飯，想排在哪個隊伍后面更合適？是服務(wù)器系統(tǒng)工作模型。 怎么走出錯綜復(fù)雜的迷宮呢？深度優(yōu)先+回溯思想。 瞎子怎么撿掉在地上的硬幣？廣度優(yōu)先搜索思想。 你很健忘，忘記鑰匙放哪了，如何最快找到它

5、呢？隨機搜索+優(yōu)先表+禁忌表的思想。 停電了，為何手機還可以通話？ATM取款機也照常運作？這是“失敗的無關(guān)性”和“設(shè)計的冗余性”。 用備忘錄來記錄日程安排，是“空間換時間”的時空平衡。圖書館分標(biāo)簽分類來整理和快速檢索圖書。這數(shù)據(jù)庫檢索原理的應(yīng)用。 ，生活中還有很多很多諸如此類的例子。計算思維與現(xiàn)實生活計算思維的主要特征 是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡釋成一個知道怎么解決的問題的這樣一種思維； 是遞歸思維，是并行處理，是一種把代碼譯成數(shù)據(jù)又能把數(shù)據(jù)譯成代碼； 是采用抽象和分解來控制龐雜的任務(wù)或進行巨大復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計的思維方法； 是選擇合適的方式去陳述一個問題，或?qū)σ?/p>

6、個問題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法； 是預(yù)防、保護及通過冗余、容錯、糾錯的方式，并從最壞情況進行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維方法； 是利用啟發(fā)式推理尋求解答，也即在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度的思維方法； 是利用海量數(shù)據(jù)來加快計算，在時間和空間之間進行平衡，在處理能力和存儲容量之間進行折衷的思維方法。 計算思維的主要特征計算思維的主要特征計算思維是什么不是什么說 明是概念化不是程序化計算機科學(xué)不只是為計算機編制程序，而是要像計算機科學(xué)家那樣去思維，進而要求在抽象的多個層次上思維。是一種根本技能不是刻板的技能與“讀寫能力”一樣，是人類的基本思維方式，是每一個人為了在現(xiàn)代社會中發(fā)揮職能所必須掌握的

7、。是人的思維不是計算機的思維是人類求解問題的一條途徑，但決非要使人類像計算機那樣地思考。人類創(chuàng)造了計算機，反過來，是計算機給了人類強大的計算能力，人類應(yīng)該好好利用這種力量去解決各種需要大量計算的問題。是人類的思想活動不是人造的物品它不只是以人類生產(chǎn)的軟件、硬件等人造物的物理形式到處呈現(xiàn)并時刻融入人們的生活，更重要的是，它是人類用以接近求解問題、管理日常生活、建立與他人交流和互動的計算概念。是數(shù)學(xué)思維和工程思維的互補與融合不是空穴來風(fēng)計算機科學(xué)在本質(zhì)上來源于數(shù)學(xué)思維。又由于人類建造的計算機系統(tǒng)是一個能夠與實際世界互動的系統(tǒng)，計算機科學(xué)在本質(zhì)上又來源于工程思維。由于基本的計算機系統(tǒng)受到的限制，迫使

8、計算機科學(xué)家不能只是單純地進行數(shù)學(xué)思考，而是要用構(gòu)建虛擬世界的方法設(shè)計出超物理世界的各種系統(tǒng)。非計算機專業(yè) 公共課 上課學(xué)時數(shù)：32（上理論課共15周，最后一次復(fù)習(xí)課）實驗學(xué)時數(shù)：16（共8周）課程定位 大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程是大學(xué)各專業(yè)學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課程，是基礎(chǔ)課，為后繼計算機技術(shù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的學(xué)習(xí)其他計算機相關(guān)技術(shù)課程的基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo) 掌握計算機系統(tǒng)的基本概念和基礎(chǔ)知識； 掌握計算機硬件方面的相關(guān)知識； 掌握計算機操作系統(tǒng)、軟件技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用方面的基本概念； 掌握多媒體技術(shù)方面的基本概念和基礎(chǔ)知識； 掌握計算機網(wǎng)絡(luò)與INTERNET的基本概念和基礎(chǔ)知識； 掌握信息安全方面

9、的基本概念及相關(guān)知識。課程的學(xué)時分配 第1章 計算機與計算思維概述（課堂教學(xué)2學(xué)時）第2章 計算機信息基礎(chǔ)（課堂教學(xué)4學(xué)時）第3章 計算機硬件體系結(jié)構(gòu)（課堂教學(xué)6學(xué)時）第4章 計算機操作系統(tǒng)（課堂教學(xué)4學(xué)時） 第5章 計算機軟件技術(shù)基礎(chǔ)（課堂教學(xué)1學(xué)時）第6章 數(shù)據(jù)庫技術(shù)（課堂教學(xué)1學(xué)時）第7章 多媒體技術(shù)（課堂教學(xué)4學(xué)時）第8章 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（課堂教學(xué)6學(xué)時）第9章 信息安全（課堂教學(xué)2學(xué)時） 課程總結(jié)與復(fù)習(xí) （課堂教學(xué)2學(xué)時）教學(xué)重點與難點 教學(xué)重點：信息在計算機內(nèi)的存貯形式、計算機中各種硬件的功能及特點、操作系統(tǒng)、軟件技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用方面的基本概念、多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念

10、和基礎(chǔ)知識。教學(xué)難點：計算思維概念、信息在計算機內(nèi)的存貯形式、計算機指令系統(tǒng)、操作系統(tǒng)構(gòu)成及基本功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的概念、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)模型概念、多媒體音頻、圖像的處理方法及網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、計算思維概念與本課程內(nèi)容的聯(lián)系與應(yīng)用等。實驗課的教學(xué)安排 實驗課安排在理論課教學(xué)開始后的第六周（6-13周）進行，實驗課以自己操作為主，有老師指導(dǎo)。實驗教學(xué)以實驗指導(dǎo)書提供的實驗內(nèi)容為主，獨立完成。要求學(xué)生在實驗指導(dǎo)書上填寫實驗報告。具體實驗內(nèi)容可由實驗指導(dǎo)老師酌情安排。學(xué)生學(xué)期結(jié)束前將實驗指導(dǎo)書 “實驗篇”中的“實驗報告”上交實驗指導(dǎo)老師。課程的考核 評分標(biāo)準：注：筆試有采用填涂答題卡的方式。試卷樣

11、式可參考實驗指導(dǎo)書中的“習(xí)題篇”。筆試卷面50%平時考勤5%隨堂測驗25%作業(yè)20%= 理論課的綜合成績（提交系統(tǒng)）第一章 計算機與計算思維概述 從計算工具的發(fā)展開始，介紹計算機的發(fā)展歷史； 講述計算機類型； 計算機的特點和典型應(yīng)用； 計算機系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)的構(gòu)成； 然后介紹信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識； 最后再次提及計算思維概念。1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.1 計算機發(fā)展歷史上的重要人物和思想 人們發(fā)明電子數(shù)字計算機的初衷是用來進行科學(xué)計算，但現(xiàn)代計算機的功能早已不再只是“計算”，而擴大到可以處理加工數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音等各種形式的數(shù)據(jù)。 1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.1 計算機發(fā)展歷史

12、上的重要人物和思想人類從遠古時代就產(chǎn)生了計算的需要。 各種計算工具出現(xiàn)、發(fā)展。如：中國的算盤、算籌、歐洲的計算尺等。 隨著天文航海等科學(xué)發(fā)展，需要進行大量的繁復(fù)計算，迫切需要能自動計算的機器。 得益于鐘表業(yè)，特別是齒輪傳動裝置技術(shù)的發(fā)展，誕生了最早的機械式計算機。 法國物理學(xué)家帕斯卡(1623-1662)在 1642年發(fā)明了第一臺機械式加法機。該機由齒輪組成，靠發(fā)條驅(qū)動，用專用的鐵筆來撥動轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字，“逢十進一”。 當(dāng)時，19歲的帕斯卡為了幫助父親計算稅款，開始研究機械計算裝置，最后制成了手搖驅(qū)動的齒輪進位式計算器，可完成六位數(shù)字的加減法。 1.1 計算機基礎(chǔ)知識 1673年，德國數(shù)學(xué)家萊

13、布尼茨發(fā)明了機械式乘除法器?；驹砝^承于帕斯卡的加法機，也是由一系列齒輪組成，但多了一個叫“步進輪”的裝置，它能夠連續(xù)重復(fù)地做加減法，從而實現(xiàn)了乘除運算。 1.1 計算機基礎(chǔ)知識萊布尼茲：天才數(shù)學(xué)家研究數(shù)理邏輯、無窮小算法研究與牛頓并締雙輝共同奠定“微積分學(xué)”1.1 計算機基礎(chǔ)知識 1822年，英國數(shù)學(xué)家巴貝奇Babbage歷經(jīng)10年努力終于發(fā)明了“差分機”。它有3個齒輪式寄存器，可以保存3個5位數(shù)字，計算精度可以達到6位小數(shù)。 巴貝奇試圖發(fā)明功能更好的通用計算機分析機，但最終失敗。 英國女?dāng)?shù)學(xué)家愛達奧古斯塔 (1815-1852)是巴貝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片設(shè)計了世界上“第一件計算機程

14、序”。她還建議分析機用二進制存儲。預(yù)言分析機能唱歌、繪畫。英國詩人拜倫的女兒愛達：數(shù)學(xué)家，拜倫的女兒死于36歲，生命短暫，對計算機的預(yù)見超過一個世紀以上有個計算機語言被命名為ADA語言，紀念她是“世界上第一位軟件工程師” Boole在思維規(guī)律的研究和邏輯的數(shù)學(xué)分析中設(shè)計了用1和0來表示邏輯概念，并給出運算法則，奠定了布爾代數(shù)系統(tǒng)。 但還未與計算機聯(lián)系起來。 但布爾代數(shù)和數(shù)理邏輯成為現(xiàn)代計算機的數(shù)學(xué)和邏輯基礎(chǔ)。英國數(shù)學(xué)家布爾1.1 計算機基礎(chǔ)知識 Shannon將布爾代數(shù)0和1與繼電器開關(guān)聯(lián)系，對應(yīng)二進制，并證明布爾代數(shù)的邏輯運算都可以通過繼電器電路實現(xiàn)，創(chuàng)立開關(guān)電路理論，實現(xiàn)加、減、乘、除運算

15、的電子電路設(shè)計。 使計算機能夠處理數(shù)值運算和非數(shù)值運算。 Shannon是現(xiàn)代信息論的創(chuàng)始人。美國數(shù)學(xué)家香農(nóng) 圖靈機：這個在當(dāng)時看來是紙上談兵的簡單機器，隱含了現(xiàn)代計算機中“存儲程序”的基本思想。半個世紀以來，數(shù)學(xué)家們提出的各種各樣的計算模型都被證明是和圖靈機等價的。 英國科學(xué)家阿蘭圖靈(理論計算機的奠基人1912-1954) 控制器（含運算功能）可在紙帶上左右移動的讀寫頭，用于讀寫數(shù)據(jù)(輸入輸出設(shè)備)可無限延伸的紙帶。用于存儲程序和數(shù)據(jù)（存儲器）1.1 計算機基礎(chǔ)知識七十多年來，現(xiàn)代計算機基本結(jié)構(gòu)仍然是“馮諾依曼計算機”。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼(計算機鼻祖) 計算機應(yīng)由運算器、控制器、存儲

16、器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成； 應(yīng)采用二進制簡化機器的電路設(shè)計； 采用“存儲程序”技術(shù),以便計算機能保存和自動依次執(zhí)行指令。 馮諾依曼： “如果不考慮巴貝奇、阿達和其他人早先提出的有關(guān)思想，計算機基本概念只能屬于阿蘭圖靈”。1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1 計算機基礎(chǔ)知識1946年2月由賓夕法尼亞大學(xué)研制成功的ENIAC是第一臺電子數(shù)字計算機。Electronic Numerical Integrator And Calculator電子數(shù)字積分計算機重30噸，占地167m2，耗電150千瓦18800個電子管，1500個繼電器，保存80個字節(jié)每秒鐘可做5000次加減法或400次乘法運算。“誕

17、生了一個電子的大腦”致命缺陷：十進制，且沒有存儲程序。1.1.2 電子計算機時代1.1 計算機基礎(chǔ)知識1950年，馮諾依曼改進ENIAC的缺陷，研制成EDVAC。EDVAC 采用存儲程序的思想，消除人工干預(yù)； 采用二進制； 提出計算機模型的五大部件； 是真正意義的現(xiàn)代數(shù)字計算機。1.1.2 電子計算機時代電子技術(shù)的發(fā)展促進了電子計算機的更新?lián)Q代。 第一代計算機 19461958年 以電子管為主要元件 代表機型：ENIAC, EDVAC等1.1 計算機基礎(chǔ)知識 第二代計算機 19581964年 以晶體管為主要元件采用晶體管的第二代電子計算機IBM7090型 第四代計算機 1971年至今 以大規(guī)模

18、/超大集成電路為主要元件 巨型機、大型機、小型機、微型機以及便攜機 第五代計算機：目標(biāo)是智能計算機，使其具有人的語言理解能力、模式識別能力和推理判斷能力。1.1 計算機基礎(chǔ)知識 第三代計算機 19641971年 以集成電路為主要元件采用集成電路的第一臺電子計算機IBM360型巨型機大型機小型機微型機工作站服務(wù)器嵌入式計算機按計算機規(guī)模分類1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型按計算機用途分類通用計算機專用計算機1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 巨型機天河一號A 計算機（2010年）1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 巨型機（也稱超級計算機） 什么是巨型計算機？ 首先

19、，計算機的運算速度平均每秒百萬億次乃至千萬億次以上； 其次，存貯容量在1000萬位以上。 超快！超大容量！1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 巨型計算機主要用來承擔(dān)國家重大的科學(xué)研究、國防尖端技術(shù)和國民經(jīng)濟領(lǐng)域的大型計算課題及數(shù)據(jù)處理任務(wù)。 如大區(qū)域中長期天氣預(yù)報，大面積石油和地質(zhì)勘探、戰(zhàn)略防御系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)、地震機理研究、整理衛(wèi)星照片，原子核物的探索，研究洲際導(dǎo)彈、宇宙飛船等，需要大量科學(xué)計算的高科技領(lǐng)域。 巨型機（也稱超級計算機）1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 中國的國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“天河一號”標(biāo)志著我國自主研制超級計算機綜合技術(shù)水平進入世界領(lǐng)先行列，實現(xiàn)

20、了從百萬億次到千萬億次的跨越，使我國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機系統(tǒng)的國家。 2010年，“天河一號A”以峰值速度4700萬億次和持續(xù)速度2566萬億次每秒浮點運算速度，一舉奪得世界超級計算機冠軍。 巨型機（也稱超級計算機）1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 每秒4700萬億次是一個什么樣的概念？ 一個形象的比喻：4700萬億次的“天河一號A”計算一天，用一個雙核的臺式PC機來算的話，要算620年。 13億中國人每人拍1張高清數(shù)碼照片，可以全部裝下。 巨型機（也稱超級計算機）1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 2011年6月“天河一號A”被日本富士通

21、公司的超級計算機“京”超越。 2012年6月“天河一號A”全球排名第5，第1為美國IBM開發(fā) “紅杉” (Sequoia) 。 2013年6月“天河二號”榮登榜首（持續(xù)計算速度每秒3.39億億次），美國克雷公司研發(fā)的“泰坦”位列第2， “紅杉”居第3位，“京”降至第4位。后來和目前的巨型機的排名情況：1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 大型機和小型機 大型機：具有較高運算能力、存儲能力和負載能力等，可同時處理多用戶請求。通常用于銀行、鐵路等大型應(yīng)用系統(tǒng)中的主機或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。 小型機：運算速度和存儲容量略低于大型機，操作更簡單和易于維護。IBM公司開發(fā)的大型機和小型機占有絕對優(yōu)勢。1.

22、1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 個人計算機（PC機），主要用于學(xué)習(xí)、辦公、企業(yè)管理、娛樂、工廠生產(chǎn)控制等。 CPU（中央處理器）主要采用：Intel公司的奔騰，賽揚，酷睿Core i3/i5/i7,及其二代三代四代等系列；AMD公司的速龍、閃龍、羿龍及其二代系列。 都是雙核心，四核心，六核心，甚至八核等； 微型機1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 多是臺式機、筆記本電腦的形式。 微型機1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 工作站 介于微型機和小型機之間的高性能微型計算機系統(tǒng)。 一般配備專門軟件，專門處理某類事務(wù)。1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 主要面向

23、專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強大的數(shù)據(jù)運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計、動畫制作、科學(xué)研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務(wù)、模擬仿真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計開發(fā)的高性能計算機。通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及大容量的內(nèi)存儲器和外部存儲器，并且具有較強的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能以及聯(lián)網(wǎng)功能。 在這些應(yīng)用領(lǐng)域，對硬件無論是速度、穩(wěn)定性還是軟件的兼容性都有很高要求。在顯卡、CPU架構(gòu)、內(nèi)存、硬盤等硬件配置上都有不同工作站配件類型。 工作站1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，為多個用戶提供服務(wù)的計算機。 大型機、小型機和普通微型機都可以充當(dāng)服務(wù)器。 一般按服務(wù)不同分為：文件

24、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、打印服務(wù)器等。 服務(wù)器1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 嵌入式計算機平板電腦掌上電腦PDAGPS手機嵌入式控制儀器1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 將軟件固化到嵌入式設(shè)備中。 如掌上PDA、移動計算設(shè)備、電視機頂盒、手機上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車、微波爐、數(shù)字相機、家庭自動化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設(shè)備、工業(yè)自動化儀表與醫(yī)療儀器等。 嵌入式計算機1.1 計算機基礎(chǔ)知識1.1.3 計算機類型 計算機分類是一個相對的概念，隨著發(fā)展，界限越來越模糊。 在一定時期內(nèi)速度最快、性能最高、體積最大、耗資最多的計算機系統(tǒng)到下

25、一時期可能成為一般的計算機；同理，一個時期內(nèi)領(lǐng)先的計算機技術(shù)到下一時期可能成為一般的技術(shù)。 關(guān)于計算機規(guī)模分類的說明1.1 計算機基礎(chǔ)知識 計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數(shù)值計算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。運算速度快計算精度高存儲容量大具有邏輯判斷能力按照程序自動運行計算機特點1.1.4 計算機的特點及應(yīng)用領(lǐng)域1.1 計算機基礎(chǔ)知識科學(xué)計算數(shù)據(jù)處理過程與實時控制人工智能計算機輔助設(shè)計與制造計算機應(yīng)用領(lǐng)域遠程通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多媒體與虛擬現(xiàn)實計算機發(fā)展趨勢巨型化 超級計算機：存儲容量更大、運算速度更快。運算速度達每秒萬億、億億次運算。 超級計算機應(yīng)用：天氣預(yù)報、地震機

26、理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等的高科技領(lǐng)域。天河二號1.1.5 未來的計算機1.1 計算機基礎(chǔ)知識天河一號A計算機發(fā)展趨勢微型化 計算機不再是單一的計算機器而是一種個人的信息機器。1.1 計算機基礎(chǔ)知識傳感健身服谷歌眼鏡智能手表衛(wèi)星導(dǎo)航鞋指套探測器多點觸控投影機計算機發(fā)展趨勢網(wǎng)絡(luò)化計算機網(wǎng)絡(luò)：計算機技術(shù)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動力：共享遠程資源，實現(xiàn)通信和合作。1.1 計算機基礎(chǔ)知識計算機發(fā)展趨勢智能化 智能計算機將是一種具有類似于人的思維能力，能聽會說，能想會做，能代替人的體力勞動以及腦力勞動的智能機器人。 1.1 計算機基礎(chǔ)知識計算機發(fā)展趨勢智能化1.1 計算機基礎(chǔ)知識網(wǎng)友：你是男的女的

27、？小圖：不告訴你!網(wǎng)友：我猜是女的。小圖：天下腐女是一家。網(wǎng)友：男的？小圖：今天是男的，明天是女的，后天是人妖。網(wǎng)友：你到底是男是女？小圖：你知道我是誰嗎？網(wǎng)友：清華大學(xué)的壞小子？小圖：女人不壞，男人不來，男人不壞，女人不愛。網(wǎng)友：你為什么愛說臟話??？小圖：哦，圖圖知道錯了。都是壞哥哥們把我教壞了。網(wǎng)友：以后別說臟話了好嗎？小圖：我發(fā)誓我他媽再也不說臟話了。 清華大學(xué)圖書館在線服務(wù)機器人“小圖”有學(xué)習(xí)能力，因為被某些網(wǎng)友教壞說臟話下崗，后過濾重新上崗，但偶爾再冒幾句“重口味”。 未來的計算機光計算機用光子器件替代電子器件。將電子脈沖轉(zhuǎn)換為極細的激光束，用不同波長的光表示不同的數(shù)據(jù)。1.1 計算

28、機基礎(chǔ)知識未來的計算機生物計算機用生物工程技術(shù)生產(chǎn)的蛋白質(zhì)分子作元件制成集成電路。一個蛋白質(zhì)分子就可作為一個存儲體，具有生物活性。未來的計算機量子計算機利用處于多態(tài)的原子進行計算。最小的信息單元是一個量子比特。1.2 計算機系統(tǒng)構(gòu)成由硬件系統(tǒng)(hardware) + 軟件系統(tǒng)(software)兩大部分構(gòu)成。 硬件系統(tǒng)：設(shè)備實體，看得見摸得著的部件。 軟件系統(tǒng)：為方便使用硬件或解決各種應(yīng)用問題而設(shè)計的程序。觸摸不到的二進制形式。 硬件和軟件有機結(jié)合，相輔相成，缺一不可。1.2.1 計算機硬件系統(tǒng)1.2 計算機系統(tǒng)構(gòu)成馮諾依曼計算機結(jié)構(gòu) 計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分

29、組成?？刂菩盘柫鲾?shù)據(jù)流計算機系統(tǒng)硬件軟件中央處理器運算器控制器存儲器內(nèi)存外存ROMRAM輸入輸出設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件磁盤光盤軟盤硬盤鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機、投影儀、掃描儀、攝像頭、麥克風(fēng)、音箱1.2 計算機系統(tǒng)構(gòu)成課程導(dǎo)論1.2.2 計算機軟件系統(tǒng)1.2 計算機系統(tǒng)構(gòu)成用戶程序或文檔其它系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)硬 件 應(yīng)用軟件是指用戶利用計算機及其提供的系統(tǒng)軟件為解決各種實際問題而編寫的程序。 系統(tǒng)軟件主要包括：（1）操作系統(tǒng)。（2）語言處理程序。（3）監(jiān)控管理程序、調(diào)試程序、故障檢查和診斷程序等。 1.2.2 計算機軟件系統(tǒng)1.2 計算機系統(tǒng)構(gòu)成1.3.1 信息技術(shù)概念1.3 信息技術(shù)基礎(chǔ)知識 信息是一種知識，是我們?nèi)祟愅ㄟ^感覺器官感知客觀事物的知識。 信息可以被加工、綜合、分析、轉(zhuǎn)換和傳遞等。 數(shù)據(jù)是信息的載體。 數(shù)值、文字、語言、聲音、圖形、圖像等都是不同形式的數(shù)據(jù)。 在計算機中，最基本的信息表示是“二進制”。1.3.2 信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)1.3 信息技術(shù)基礎(chǔ)知識信息時