11計(jì)算、計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)課件

1.1計(jì)算、計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)任課教師：聯(lián)系方式：1.1計(jì)算、計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)任課教師：傳統(tǒng)“計(jì)算機(jī)器”多樣化的“計(jì)算機(jī)器”，各種設(shè)備的“大腦”系統(tǒng)1.1.1計(jì)算機(jī)是什么?

(1)計(jì)算機(jī)與各種設(shè)備中的計(jì)算機(jī)?傳統(tǒng)“計(jì)算機(jī)器”多樣化的“計(jì)算機(jī)器”，各種設(shè)備的“大腦”系統(tǒng)計(jì)算機(jī)是什么?

(2)各種應(yīng)用中的計(jì)算機(jī)?計(jì)算機(jī)是什么?

(2)各種應(yīng)用中的計(jì)算機(jī)?形形色色的計(jì)算機(jī)馬克.安德森前Netscape公司創(chuàng)始人，現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)投資人計(jì)算機(jī)是什么?(3)計(jì)算機(jī)除了硬件，還包括軟件?軟件正在占領(lǐng)世界形形色色的計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是什么?(3)計(jì)算機(jī)除了硬件，還包括工具軟件 語言處理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中間件，如應(yīng)用服務(wù)器,消息中間件,流程中間件,服務(wù)中間件,…操作系統(tǒng)OS:分時(shí)OS,實(shí)時(shí)OS,網(wǎng)絡(luò)OS,并行OS,移動(dòng)OS,云OS,…嵌入式/移動(dòng)式(設(shè)備裸機(jī)) 網(wǎng)絡(luò)化/互聯(lián)化—其他硬件硬件(裸機(jī))計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造軟件CAx企業(yè)管理軟件ERP&SCM電子商務(wù)各類軟件，網(wǎng)上購物各類在線與非在線娛樂軟件計(jì)算類軟件-生物計(jì)算、化學(xué)計(jì)算等嵌入類軟件-車輛、機(jī)床等設(shè)備服務(wù) 云大數(shù)據(jù)智能 移動(dòng)各行業(yè)、各領(lǐng)域企業(yè)的計(jì)算系統(tǒng)；面向家庭、社會(huì)和政府的計(jì)算系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)：硬件vs.軟件計(jì)算機(jī)是什么?(4)都有哪些硬件和軟件?工具軟件 語言處理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中間件，如應(yīng)用服務(wù)器計(jì)算機(jī)是什么?計(jì)算機(jī)是什么?是改造自然的一種工具是各種機(jī)器的大腦是看不見摸不著但又可為我們服務(wù)的軟件是可以為我們創(chuàng)造另一個(gè)世界-虛擬世界的工具是可以使我們跨越時(shí)空距離的工具它是… …是幫助我們進(jìn)行各種計(jì)算的工具計(jì)算機(jī)是什么?計(jì)算機(jī)是什么?是改造自然的一種工具是各種為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(1)計(jì)算學(xué)科的供需關(guān)系--需要計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能計(jì)算學(xué)科的供需關(guān)系為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(計(jì)算學(xué)科的供需關(guān)計(jì)算科學(xué)與信息探索科學(xué)為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?

(2)計(jì)算科學(xué)與信息探索科學(xué)已成為科學(xué)創(chuàng)新的重要方面計(jì)算科學(xué)與信息探索科學(xué)為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)支持各學(xué)科研究創(chuàng)新的新型計(jì)算手段Gap計(jì)算思維/計(jì)算能力計(jì)算機(jī)及其通用計(jì)算手段的應(yīng)用當(dāng)前的非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)關(guān)注點(diǎn)應(yīng)用計(jì)算手段進(jìn)行各學(xué)科研究和創(chuàng)新非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的未來計(jì)算能力知識(shí)/技能計(jì)算思維的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練1998年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)給一個(gè)計(jì)算手段的研究者--JohnPople化學(xué)學(xué)科工作者利用計(jì)算手段進(jìn)行學(xué)科的科學(xué)研究各學(xué)科人才的計(jì)算思維/計(jì)算能力需求為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?

(3)各學(xué)科人才需要計(jì)算思維，以便形成復(fù)合型的創(chuàng)造性思維支持各學(xué)科研究創(chuàng)新的新型計(jì)算手段Gap計(jì)算思維/計(jì)算能“看山是山，看水是水”“昨夜西風(fēng)凋碧樹，獨(dú)上高樓，望盡天涯路”貫通，看得遠(yuǎn)，“看山不是山，看水不是水”“衣帶漸寬終不悔，為伊銷得人憔悴”“看山還是山，看水還是水”“眾里尋她千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”From王國維“人間詞話”關(guān)于“境界”的闡述才能認(rèn)識(shí)準(zhǔn)確浮想聯(lián)翩，由此及彼，才能發(fā)現(xiàn)不斷訓(xùn)練，不斷理解，才能找出本質(zhì)，才能創(chuàng)新聯(lián)想與貫通訓(xùn)練與實(shí)踐概念與知識(shí)計(jì)算思維“計(jì)算機(jī)”的思維:計(jì)算機(jī)是如何工作的?計(jì)算機(jī)的功能是如何越來越強(qiáng)大的?利用計(jì)算機(jī)的思維:現(xiàn)實(shí)世界的各種事物如何利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制和處理?計(jì)算思維(ComputationalThinking)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為，其本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化from周以真。為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?

(4)站得高，才能看得遠(yuǎn)；看得遠(yuǎn)，才能看得真思維是創(chuàng)新的源頭，技術(shù)與知識(shí)是創(chuàng)新的支撐“看山是山，看水是水”貫通，看得遠(yuǎn)，“看山不是山，看水不是知識(shí)vs.貫通知識(shí)的思維—計(jì)算思維本質(zhì) 可實(shí)現(xiàn) 聯(lián)想 啟發(fā)性知識(shí)知識(shí)的貫通-思維為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(5)知識(shí)與思維的差別在哪里?知識(shí)vs.貫通知識(shí)的思維—計(jì)算思維本質(zhì) 可實(shí)現(xiàn) 聯(lián)想 啟思維(Thought/Thinking)能力(Ability&Capability)知識(shí)/技能(Technique/Skill)計(jì)算機(jī)語言與程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫數(shù)學(xué)建?；蚍菙?shù)學(xué)建模Expansion大學(xué)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)專業(yè)導(dǎo)論(計(jì)算思維導(dǎo)論)云計(jì)算與云服務(wù)企業(yè)資源規(guī)劃與供應(yīng)鏈管理視野：寬度知識(shí)面寬，前沿性深度貫通性，深入性技能：練習(xí)，練習(xí)，……思維：好奇、思考、聯(lián)想、貫通訓(xùn)練與掌握Training啟發(fā)與理解Understanding打通知識(shí)脈絡(luò)，融貫各門課程，內(nèi)功強(qiáng)化基礎(chǔ)，外功靈活應(yīng)變。?能力內(nèi)功(貫通的脈絡(luò))?實(shí)踐鍛煉,使脈絡(luò)貫通?思維脈絡(luò)(穴位鏈)?知識(shí)穴位知識(shí)vs.思維vs.能力知識(shí)與視野拓展Knowledge為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(6)大學(xué)計(jì)算機(jī)與其它課程的關(guān)系是怎樣的思維(Thought/Thinking)能力(Ability信息技術(shù)基礎(chǔ)課程，能否學(xué)好取決于以下要素?你是否有信念和信心?信念和信心將決定你能否學(xué)好！

你是否堅(jiān)持?是否保持興趣?堅(jiān)持聽課，堅(jiān)持訓(xùn)練，“鐵杵磨針”，就能學(xué)得好！只要聽課，就能有收獲，就會(huì)有想法，就會(huì)有興趣!

你是否主動(dòng)思考主動(dòng)探索?思維的建立是不斷思考的結(jié)果，對(duì)任何持疑的內(nèi)容可通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步探索和學(xué)習(xí)，或者及時(shí)與教師溝通獲得提高！記?。河?jì)算思維的學(xué)習(xí)，不僅僅是會(huì)不會(huì)用計(jì)算機(jī)的問題，而是會(huì)不會(huì)利用計(jì)算思維來解決身邊的或社會(huì)/自然問題的問題為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(7)只要堅(jiān)持，就能學(xué)好信息技術(shù)基礎(chǔ)課程信息技術(shù)基礎(chǔ)課程，能否學(xué)好取決于以下要素?為什么要學(xué)習(xí)和怎復(fù)雜計(jì)算II：f(x)，函數(shù)，計(jì)算規(guī)則及其簡化計(jì)算方法，便于人應(yīng)用規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，獲得計(jì)算結(jié)果復(fù)雜計(jì)算III：如丟番圖方程，判定，計(jì)算規(guī)則，人可能無法完成但卻可由機(jī)器自動(dòng)完成，借助于機(jī)器獲得計(jì)算結(jié)果計(jì)算學(xué)科的計(jì)算vs.數(shù)學(xué)學(xué)科的計(jì)算簡單計(jì)算I：數(shù)據(jù)計(jì)算，計(jì)算規(guī)則，應(yīng)用計(jì)算規(guī)則進(jìn)行計(jì)算并獲得計(jì)算結(jié)果a1x1b1+a2x2 +…+anxn =cb2 bn1.1.2什么是計(jì)算？復(fù)雜計(jì)算II：f(x)，函數(shù)，計(jì)算規(guī)則及其簡化計(jì)算方法，便于“人”計(jì)算vs.“機(jī)器”計(jì)算例如：求ax2+bx+c=0的根人進(jìn)行計(jì)算：規(guī)則可能很復(fù)雜,但計(jì)算量卻可能很小人需要知道具體的計(jì)算規(guī)則特定規(guī)則，只能求:a1x2+a2x=c機(jī)器-自動(dòng)計(jì)算：規(guī)則可能很簡單,但計(jì)算量卻很大機(jī)器也可以采用人所使用的計(jì)算規(guī)則一般性的規(guī)則，可以求任意:a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c人-求解機(jī)器-求解(1)從-n到n，產(chǎn)生x的每一個(gè)整數(shù)值；(2)將其依次代入到方程中計(jì)算;(3)如果其值使方程式成立，則即為其解；否則不是計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(2)人計(jì)算與機(jī)器計(jì)算的差別?利用上述公式計(jì)算得到x值“人”計(jì)算vs.“機(jī)器”計(jì)算例如：求ax2+bx+c自動(dòng)計(jì)算要解決的幾個(gè)問題:表示-存儲(chǔ)-執(zhí)行“數(shù)據(jù)”的表示“計(jì)算規(guī)則”的表示：程序數(shù)據(jù)與計(jì)算規(guī)則的“自動(dòng)存儲(chǔ)”計(jì)算規(guī)則的“自動(dòng)執(zhí)行”a1x1b1+a2x2b2+…+anxn =cbn計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(3)自動(dòng)計(jì)算需要解決什么問題?自動(dòng)計(jì)算要解決的幾個(gè)問題:表示-存儲(chǔ)-執(zhí)行a1x1b1+a算盤能被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)嗎?九層算盤一、加法口訣直加 滿五加 進(jìn)十加一:一上一一下五去四一去九進(jìn)一二:二上二二下五去三二去八進(jìn)一三:三上三三下五去二三去七進(jìn)一四:四上四四下五去一四去六進(jìn)一五:五上五五去五進(jìn)一六:六上六六去四進(jìn)一六上一去五進(jìn)一七:七上七七去三進(jìn)一七上二去五進(jìn)一八:八上八八去二進(jìn)一八上三去五進(jìn)一九:九上九九去一進(jìn)一九上四去五進(jìn)一二、減法口訣直減 破五減 退位減一一下一一上四去五一退一還九二二下二二上三去五二退一還八三三下三三上二去五三退一還七四四下四四上一去五四退一還六五五下五五退一還五六六下六六退一還四六退一還五去一七七下七七退一還三七退一還五去二八八下八八退一還二八退一還五去三九九下九九退一還一九退一還五去四珠算珍品計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(4)機(jī)械計(jì)算的探索?算盤能被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)嗎?九層算盤一、加法口訣珠算珍品計(jì)算與自帕斯卡與帕斯卡機(jī)(準(zhǔn))第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)BlaisePascal(1623～1662)1642年研制成功一種齒輪式計(jì)算機(jī)器帕斯卡機(jī)的意義：它告訴人們“用純機(jī)械裝置可代替人的思維和記憶”。開辟了自動(dòng)計(jì)算的道路。計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(4)機(jī)械計(jì)算的探索?帕斯卡與帕斯卡機(jī)(準(zhǔn))第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)帕斯卡機(jī)的意義萊布尼茨GottfriedWilhelmLeibniz(1646～1716)，德國數(shù)學(xué)家。萊布尼茨機(jī)的意義：連續(xù)重復(fù)自動(dòng)執(zhí)行。提出了二進(jìn)制數(shù)及其計(jì)算規(guī)則；數(shù)理邏輯的創(chuàng)始人是基于十進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，還是基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器？如果基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，那其處理規(guī)則又是怎樣的呢？計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算

萊布尼茨是基于十進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，還是基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器？如其他重要工作1834年：巴貝奇(CharlesBabbage)，分

析機(jī)的概念可執(zhí)行程序的機(jī)器。1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔

卡，實(shí)踐了輸入手段問題。1854年：布爾創(chuàng)立布爾代數(shù)，為數(shù)字計(jì)算機(jī)的電路設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)?！拓惼娌罘謾C(jī)與分析機(jī)其他重要工作巴貝奇差分機(jī)與分析機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：一般程序--任意可變的計(jì)算規(guī)則Babbage機(jī)械計(jì)算機(jī):(特定)程序--可有限變化的計(jì)算規(guī)則Pascal機(jī)械計(jì)算機(jī):自動(dòng)計(jì)算--固定的計(jì)算規(guī)則計(jì)算輔助工具機(jī)械計(jì)算的簡要發(fā)展歷程是怎樣的？從表示-自動(dòng)存儲(chǔ)-自動(dòng)執(zhí)行的角度現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：一般程序機(jī)械計(jì)算的簡要發(fā)展歷程是怎樣的？計(jì)算機(jī)器計(jì)算程序?小結(jié)程序自動(dòng)執(zhí)行?數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)則表示?自動(dòng)存取?自動(dòng)執(zhí)行?計(jì)算機(jī)器計(jì)算程序?小結(jié)程序自動(dòng)執(zhí)行?數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)則表示?(1)自動(dòng)計(jì)算需要解決的問題?數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)則表示?自動(dòng)存取?自動(dòng)執(zhí)行?二進(jìn)制vs.十進(jìn)制由元器件到系統(tǒng)1.1.3計(jì)算機(jī)的工作原理(1)自動(dòng)計(jì)算需要解決的問題?數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)則表示?自動(dòng)存電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只電子管(真空二極管),1895電子管計(jì)算機(jī)ENIAC,1946年,17468只電子管(2)電子自動(dòng)計(jì)算的突破在哪里？存儲(chǔ)0和1的元器件電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只電子管電子管計(jì)算機(jī)ENIAC,電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器

馮.諾伊曼(VonNeumann)電子計(jì)算機(jī)EDVAC問世將運(yùn)算和存儲(chǔ)分離，運(yùn)算速度卻比擁有18000個(gè)電子管的“ENIAC”提高了10倍結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新：“馮.諾伊曼計(jì)算機(jī)”。運(yùn)算規(guī)則和數(shù)據(jù)是否可事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，以便機(jī)器連續(xù)的執(zhí)行呢？運(yùn)算和存儲(chǔ)怎樣分離呢？?電子自動(dòng)計(jì)算-元器件(2)電子自動(dòng)計(jì)算的突破在哪里？電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器運(yùn)算規(guī)則和數(shù)據(jù)是否可事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中晶體管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只晶體管(真空二極管),1947第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC，1953?怎樣使體積更小?可靠性更高?可控性更靈活呢?電子自動(dòng)計(jì)算-元器件(3)晶體管發(fā)現(xiàn)的價(jià)值在哪里呢？晶體管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只晶體管第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRA集成電路時(shí)代的計(jì)算機(jī)器集成電路的發(fā)明,1959封裝后的集成電路芯片第三代計(jì)算機(jī)IBM360,1964J.Kilby，集成電路發(fā)明者電子自動(dòng)計(jì)算-元器件能否將復(fù)雜的電路封裝后作為新電路設(shè)計(jì)的元件呢？復(fù)雜的電路

集成

封裝

應(yīng)用？集成電路時(shí)代的計(jì)算機(jī)器集成電路的發(fā)明,1959封裝后的集成電超大規(guī)模集成電路(VLSI)時(shí)代的計(jì)算機(jī)器第四代計(jì)算機(jī)—個(gè)人計(jì)算機(jī),1981VLSI芯片及其封裝的內(nèi)部電路摩爾定律每18個(gè)月芯片能力增長一倍超大規(guī)模集成電路(VLSI)時(shí)代的計(jì)算機(jī)器第四代計(jì)算機(jī)—個(gè)人電子管:可自動(dòng)控制0和1變化的元件晶體管超大規(guī)模集成電路(VLSI)集成電路:可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一定變換的元件自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展從表示-自動(dòng)存儲(chǔ)-自動(dòng)執(zhí)行的角度體積越來越??；可靠性越來越高；電路規(guī)模越來越大；速度越來越快；功能越來越強(qiáng)大；電子管:可自動(dòng)控制0和1變化的元件晶體管超大規(guī)模集成電路自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展啟示InputOutputTransformInput1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3Input1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3ABTransform4自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展啟示InputOutputTrans（外）存儲(chǔ)器（內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地址控制流運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成框圖執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件計(jì)算機(jī)的指揮中心，負(fù)責(zé)對(duì)控制指令進(jìn)行分析，然后發(fā)出操作控制信號(hào)，控制并協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各個(gè)部分的工作。主要是存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器有內(nèi)存和外存，外存是存放程序和數(shù)據(jù)的“倉庫”可以長時(shí)間保存大量信息，但是程序必須調(diào)入內(nèi)存方可執(zhí)行，待處理的數(shù)據(jù)也只有進(jìn)入內(nèi)存后才能被程序加工。（外）存儲(chǔ)器（內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（CPU）控制器輸入輸出數(shù)運(yùn)算器：執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件?？刂破鳎河?jì)算機(jī)的指揮中心，負(fù)責(zé)對(duì)控制指令進(jìn)行分析，然后發(fā)出操作控制信號(hào)，控制并協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各個(gè)部分的工作。CPU：控制器和運(yùn)算器被集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片中被稱為中央處理器（CentralProcessingUint)存儲(chǔ)器:主要是存放程序和數(shù)據(jù)。程序是計(jì)算機(jī)操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)操作的對(duì)象。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算，各種信息必須預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)的某個(gè)地方，即存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器有內(nèi)存和外存，外存是存放程序和數(shù)據(jù)的“倉庫”可以長時(shí)間保存大量信息，但是程序必須調(diào)入內(nèi)存放可執(zhí)行，待處理的數(shù)據(jù)也只有進(jìn)入內(nèi)存后才能被程序加工。輸入輸出設(shè)備：(input/output)簡稱I/O設(shè)備，它們實(shí)現(xiàn)了外部世界與主機(jī)之間的信息交換，提供了人機(jī)交互的硬件環(huán)境。運(yùn)算器：執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

(2)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成包括哪些部分？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要解決的幾個(gè)問題“控制與計(jì)算”微處理器“輸入”如何將外部信息輸入到計(jì)算機(jī)中?“輸出”如何將計(jì)算機(jī)中信息輸出到外界(顯示或打印)?

“永久存儲(chǔ)與臨時(shí)存儲(chǔ)”如何將計(jì)算機(jī)中的信息永久保存或臨時(shí)保存?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

(2)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成包括哪些部分？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微處理器的發(fā)展字長：8位16位32位64位主頻：幾MHz幾百M(fèi)Hz幾GHz晶體管數(shù)量：幾萬幾百萬幾億顆功能/規(guī)模：微處理器微處理器+協(xié)處理器(浮點(diǎn)運(yùn)算)微處理器+圖形處理單元GPU微處理器+3D處理器+多媒體處理器多核微處理器PentiumIIPentiumIII1997 19992005雙核CORE2010八核-十核COREi系列1974 1982 1985 19898086/8088Intel80286Intel80386Intel80486Pentium1993(3)控制與計(jì)算-微處理器-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心？微處理器的發(fā)展PentiumIIPentiumIII存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備FlashRAM存儲(chǔ)器類別發(fā)展水平固態(tài)硬盤USBRemovablediskFlashRAM光盤存儲(chǔ)(CD-ROM,CDR/W,DVD)磁盤存儲(chǔ)(硬盤與軟盤)半導(dǎo)體存儲(chǔ)(ROM/RAM)磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)汞延遲線納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)?體積越來越小?容量越來越大?訪問速度越來越快?可靠性越來越高?功耗越來越低?持久性越來越好DRAM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片U-Disk固態(tài)硬盤磁芯存儲(chǔ)器(4)怎樣解決大規(guī)?？焖俅鎯?chǔ)問題？存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備FlashRAM存儲(chǔ)器發(fā)展水平固態(tài)硬盤磁盤存輸入設(shè)備類別發(fā)展水平穿孔紙帶(0/1輸入)鍵盤輸入(符號(hào)輸入)鼠標(biāo)輸入(點(diǎn)輸入)感知輸入(接觸式感知輸入非接觸式感知輸入)輸入設(shè)備電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(5)怎樣解決輸入問題？輸入設(shè)備類別發(fā)展水平穿孔紙帶鍵盤輸入鼠標(biāo)輸入感知輸入(接觸電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3D顯示器：3維圖形數(shù)字顯示器：高清圖形(液晶、等離子技術(shù))CRT:數(shù)字光柵掃描顯示器(基于內(nèi)存的顯示:輸出圖形)CRT:字符發(fā)生器(向量式模擬顯示器:輸出字符)CRT：陰極射線管(模擬顯示器：黑白與彩色)輸出設(shè)備(顯示器)GPU芯片類別發(fā)展水平多顯示卡并聯(lián)?分辨率越來越高?顏色越來越逼真?顯示速度越來越快(屏幕刷新速度和圖形處理速度)?越來越薄，越清晰?可視角度越來越接近平角(6)怎解決輸出問題？輸出設(shè)備顯示及顯示控制電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3D顯示器：3維圖形GPU芯片發(fā)展水微處理器存儲(chǔ)設(shè)備輸出設(shè)備(顯示器)輸入設(shè)備類別發(fā)展水平計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展(64位;>10G;>10億顆)(8位;5M;1萬顆)(字長;主頻;晶體管數(shù)目)(16位;20M;10萬顆)(32位;60M;300萬顆)(32位;1G;2800萬顆)(64位;10G;3億顆)穿孔紙帶 CRT：陰極射線管(0/1輸入)(模擬顯示器：黑白與彩色)鍵盤輸入(符號(hào)輸入)鼠標(biāo)輸入(點(diǎn)輸入)CRT:數(shù)字光柵掃描顯示器(基于內(nèi)存的顯示)感知輸入(接觸式感知輸入U(xiǎn)SBRemovabledisk非接觸式感知輸入)CRT:字符發(fā)生器(向量式模擬顯示器)3D顯示器數(shù)字顯示器(液晶、等離子技術(shù))固態(tài)硬盤FlashRAM光盤存儲(chǔ)(CD-ROM,CDR/W,DVD)磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)磁盤存儲(chǔ)(硬盤與軟盤)汞延遲線納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)(ROM/RAM)各主要部件的發(fā)展趨勢(shì)是什么？微處理器存儲(chǔ)設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備類別發(fā)展水平計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(8)小結(jié)存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)存與外存輸入微處理器中央處理單元CPU控制與計(jì)算輸出電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備輸入微處理器中央處理單元世界上最小臺(tái)式電腦

如同拇指大小智能手機(jī)計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

(1)微型化趨勢(shì)是怎樣的?平板電腦-AppleIPAD微型化：可嵌入、可攜帶世界上最小臺(tái)式電腦如同拇指大小智能手機(jī)計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)AmassivelyparallelsupercomputerusingtensofthousandsofembeddedPowerPCprocessorssupportingalargememoryspaceWithstandardcompilersandmessagepassingenvironment大型化：可進(jìn)行大規(guī)模、復(fù)雜計(jì)算IBM-BlueGene(藍(lán)色基因):MilestoneofanIntelligentMachine計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)(2)大型化趨勢(shì)是怎樣的？Amassivelyparallelsupercomp2010.11,超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第一名：天河一號(hào)A--中國14336顆IntelXeonX56702.93GHz六核心處理器2048顆我國自主研發(fā)的飛騰FT-1000八核心處理器7168塊NVIDIATeslaM2050高性能計(jì)算卡總計(jì):186368個(gè)核心,224TB內(nèi)存。實(shí)測運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒2570萬億次(這意味著，它計(jì)算一天，相當(dāng)于一臺(tái)家用電腦計(jì)算800年)大型化：可進(jìn)行大規(guī)模、復(fù)雜計(jì)算超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

(2)大型化趨勢(shì)是怎樣的？2010.11,超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第一名：天河一號(hào)A--汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人水下機(jī)器人智能化理解自然語言，具有自適應(yīng)性，自主完成復(fù)雜功能計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

(3)智能化趨勢(shì)是怎樣的？汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人水下機(jī)器人智能化計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

(3InternetofServicesInternetofNetworksInternetofThingsInternetof3DWorldsForpeopleandenterprises網(wǎng)絡(luò)化“未來互聯(lián)網(wǎng)”-Future Internet機(jī)-機(jī)相聯(lián)，物-物相聯(lián)，物-人相聯(lián)，人-人相聯(lián)計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

(4)網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)是怎樣的？InternetofServicesInterneto網(wǎng)絡(luò)化IBM提出智慧地球，SmartPlanet。InstrumentedInterconnect交通 電力 能源物流Intelligent網(wǎng)絡(luò)化交通 電力 能源物流IntelligentSystemsTheoryAIComp.Bio.BiologyComp.EconomicsGeometricComp.HCI：HumanComputerInteractionGraphicsServiceComputingHardwareDistributedSystemsRoboticsDatabase&DataminingMachineLearningNaturalLanguageNetworkingSecurityAlgorithmsArtEconomicsLinguisticsStatisticsSociology&ServiceologyDesignPsychologyElectricalEngineering1.1.4計(jì)算思維與信息素養(yǎng)?

(1)計(jì)算思維的由來？學(xué)科的發(fā)展，知識(shí)的膨脹SystemsTheoryAIComp.Bio.Geome計(jì)算思維，計(jì)算的偉大原理什么是計(jì)算思維?(2)計(jì)算思維的提出計(jì)算思維，計(jì)算的偉大原理什么是計(jì)算思維?(2)計(jì)算思維的《ComputationalThinking》fromCMU，周以真（JeannetteM.Wing），CommunicationsofACM,Vol.49,No.3,March2006,Pages33-35Computationalthinkingisawayofsolvingproblems,designingsystems,andunderstandinghumanbehaviorthatdrawsonconceptsfundamentaltocomputerscience.Computationalthinkingwillbeafundamentalskillusedbyeveryoneintheworldbythemiddleofthe21stCentury.Justlikereading,writing,andarithmetic.Imagineeverypersonknowinghowtothinklikeacomputerscientist!Computationalthinkingisnotjustforotherscientists,it’sforeveryone.–Thinkinglikeacomputerscientistmeansmorethanbeingabletoprogramacomputer計(jì)算思維的本質(zhì)就是抽象(Abstraction)與自動(dòng)化(Automation)，即在不同層面進(jìn)行抽象，以及將這些抽象“機(jī)器化”。(3)什么是計(jì)算思維？《ComputationalThinking》(3)什國內(nèi)學(xué)者/專家的觀點(diǎn)計(jì)算思維是人類應(yīng)具備的第三種思維實(shí)驗(yàn)思維:實(shí)驗(yàn)

觀察

發(fā)現(xiàn)、推斷與總結(jié). 觀察與歸納理論思維:假設(shè)/預(yù)設(shè)

定義/性質(zhì)/定理

證明. 推理和演繹計(jì)算思維:設(shè)計(jì),構(gòu)造與計(jì)算. 設(shè)計(jì)與構(gòu)造計(jì)算思維關(guān)注的是人類思維中有關(guān)可行性、可構(gòu)造性和可評(píng)價(jià)性的部分當(dāng)前環(huán)境下，理論與實(shí)驗(yàn)手段在面臨大規(guī)模數(shù)據(jù)的情況下，不可避免地要用計(jì)算手段來輔助進(jìn)行。國內(nèi)學(xué)者/專家的觀點(diǎn)息””算科學(xué)從計(jì)算學(xué)科發(fā)展的角度看計(jì)算思維科學(xué)研究的三大手段：理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算

計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)軟件工程、生物計(jì)算、信安全、……構(gòu)造各種新型“計(jì)算機(jī)器應(yīng)用各種新型“計(jì)算機(jī)器構(gòu)造傳統(tǒng)“計(jì)算機(jī)器”息算科學(xué)從計(jì)算學(xué)科發(fā)展的角度看計(jì)算思維科學(xué)研究的三大手段：理計(jì)算思維的學(xué)習(xí)方法（1）“知識(shí)/術(shù)語”隨著“思維”的學(xué)習(xí)而展開，“思維”隨著“知識(shí)”的貫通而形成，“能力”隨著“思維”的理解而提高。（2）從問題分析著手，強(qiáng)化如何進(jìn)行抽象，如何將現(xiàn)實(shí)問題抽象為一個(gè)數(shù)學(xué)問題或者一個(gè)形式化問題，提高問題表述及問題求解的嚴(yán)謹(jǐn)性。（3）通過圖示化方法來展現(xiàn)復(fù)雜的思維可以一目了然；通過規(guī)模較小的問題求解示例來理解復(fù)雜問題的求解方法；通過從社會(huì)/自然等人們身邊的問題理解到計(jì)算科學(xué)家是如何進(jìn)行問題求解。（4）追求“問題”及問題的討論，通過逐步地提出問題，使自己從一個(gè)較淺的理解層次逐步過渡到較深入的理解層次，通過不同視角和遞階的討論，使自己理解和確定前行的方向。（5）寬度與深度相結(jié)合，從寬度學(xué)習(xí)開始，深度學(xué)習(xí)結(jié)束，既能夠使自己理解相關(guān)的思維與知識(shí)，還能夠有助于建立起較為科學(xué)的研究習(xí)慣與研究方法。（6）思維蘊(yùn)含在案例中，案例蘊(yùn)含著思維。大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹?(6)怎樣學(xué)習(xí)計(jì)算思維?計(jì)算思維的學(xué)習(xí)方法大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹?(6)1.1計(jì)算、計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)任課教師：聯(lián)系方式：1.1計(jì)算、計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)任課教師：傳統(tǒng)“計(jì)算機(jī)器”多樣化的“計(jì)算機(jī)器”，各種設(shè)備的“大腦”系統(tǒng)1.1.1計(jì)算機(jī)是什么?

(1)計(jì)算機(jī)與各種設(shè)備中的計(jì)算機(jī)?傳統(tǒng)“計(jì)算機(jī)器”多樣化的“計(jì)算機(jī)器”，各種設(shè)備的“大腦”系統(tǒng)計(jì)算機(jī)是什么?

(2)各種應(yīng)用中的計(jì)算機(jī)?計(jì)算機(jī)是什么?

(2)各種應(yīng)用中的計(jì)算機(jī)?形形色色的計(jì)算機(jī)馬克.安德森前Netscape公司創(chuàng)始人，現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)投資人計(jì)算機(jī)是什么?(3)計(jì)算機(jī)除了硬件，還包括軟件?軟件正在占領(lǐng)世界形形色色的計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是什么?(3)計(jì)算機(jī)除了硬件，還包括工具軟件 語言處理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中間件，如應(yīng)用服務(wù)器,消息中間件,流程中間件,服務(wù)中間件,…操作系統(tǒng)OS:分時(shí)OS,實(shí)時(shí)OS,網(wǎng)絡(luò)OS,并行OS,移動(dòng)OS,云OS,…嵌入式/移動(dòng)式(設(shè)備裸機(jī)) 網(wǎng)絡(luò)化/互聯(lián)化—其他硬件硬件(裸機(jī))計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造軟件CAx企業(yè)管理軟件ERP&SCM電子商務(wù)各類軟件，網(wǎng)上購物各類在線與非在線娛樂軟件計(jì)算類軟件-生物計(jì)算、化學(xué)計(jì)算等嵌入類軟件-車輛、機(jī)床等設(shè)備服務(wù) 云大數(shù)據(jù)智能 移動(dòng)各行業(yè)、各領(lǐng)域企業(yè)的計(jì)算系統(tǒng)；面向家庭、社會(huì)和政府的計(jì)算系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)：硬件vs.軟件計(jì)算機(jī)是什么?(4)都有哪些硬件和軟件?工具軟件 語言處理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中間件，如應(yīng)用服務(wù)器計(jì)算機(jī)是什么?計(jì)算機(jī)是什么?是改造自然的一種工具是各種機(jī)器的大腦是看不見摸不著但又可為我們服務(wù)的軟件是可以為我們創(chuàng)造另一個(gè)世界-虛擬世界的工具是可以使我們跨越時(shí)空距離的工具它是… …是幫助我們進(jìn)行各種計(jì)算的工具計(jì)算機(jī)是什么?計(jì)算機(jī)是什么?是改造自然的一種工具是各種為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(1)計(jì)算學(xué)科的供需關(guān)系--需要計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能計(jì)算學(xué)科的供需關(guān)系為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(計(jì)算學(xué)科的供需關(guān)計(jì)算科學(xué)與信息探索科學(xué)為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?

(2)計(jì)算科學(xué)與信息探索科學(xué)已成為科學(xué)創(chuàng)新的重要方面計(jì)算科學(xué)與信息探索科學(xué)為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)支持各學(xué)科研究創(chuàng)新的新型計(jì)算手段Gap計(jì)算思維/計(jì)算能力計(jì)算機(jī)及其通用計(jì)算手段的應(yīng)用當(dāng)前的非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)關(guān)注點(diǎn)應(yīng)用計(jì)算手段進(jìn)行各學(xué)科研究和創(chuàng)新非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的未來計(jì)算能力知識(shí)/技能計(jì)算思維的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練1998年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)給一個(gè)計(jì)算手段的研究者--JohnPople化學(xué)學(xué)科工作者利用計(jì)算手段進(jìn)行學(xué)科的科學(xué)研究各學(xué)科人才的計(jì)算思維/計(jì)算能力需求為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?

(3)各學(xué)科人才需要計(jì)算思維，以便形成復(fù)合型的創(chuàng)造性思維支持各學(xué)科研究創(chuàng)新的新型計(jì)算手段Gap計(jì)算思維/計(jì)算能“看山是山，看水是水”“昨夜西風(fēng)凋碧樹，獨(dú)上高樓，望盡天涯路”貫通，看得遠(yuǎn)，“看山不是山，看水不是水”“衣帶漸寬終不悔，為伊銷得人憔悴”“看山還是山，看水還是水”“眾里尋她千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”From王國維“人間詞話”關(guān)于“境界”的闡述才能認(rèn)識(shí)準(zhǔn)確浮想聯(lián)翩，由此及彼，才能發(fā)現(xiàn)不斷訓(xùn)練，不斷理解，才能找出本質(zhì)，才能創(chuàng)新聯(lián)想與貫通訓(xùn)練與實(shí)踐概念與知識(shí)計(jì)算思維“計(jì)算機(jī)”的思維:計(jì)算機(jī)是如何工作的?計(jì)算機(jī)的功能是如何越來越強(qiáng)大的?利用計(jì)算機(jī)的思維:現(xiàn)實(shí)世界的各種事物如何利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制和處理?計(jì)算思維(ComputationalThinking)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為，其本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化from周以真。為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?

(4)站得高，才能看得遠(yuǎn)；看得遠(yuǎn)，才能看得真思維是創(chuàng)新的源頭，技術(shù)與知識(shí)是創(chuàng)新的支撐“看山是山，看水是水”貫通，看得遠(yuǎn)，“看山不是山，看水不是知識(shí)vs.貫通知識(shí)的思維—計(jì)算思維本質(zhì) 可實(shí)現(xiàn) 聯(lián)想 啟發(fā)性知識(shí)知識(shí)的貫通-思維為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(5)知識(shí)與思維的差別在哪里?知識(shí)vs.貫通知識(shí)的思維—計(jì)算思維本質(zhì) 可實(shí)現(xiàn) 聯(lián)想 啟思維(Thought/Thinking)能力(Ability&Capability)知識(shí)/技能(Technique/Skill)計(jì)算機(jī)語言與程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫數(shù)學(xué)建?；蚍菙?shù)學(xué)建模Expansion大學(xué)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)專業(yè)導(dǎo)論(計(jì)算思維導(dǎo)論)云計(jì)算與云服務(wù)企業(yè)資源規(guī)劃與供應(yīng)鏈管理視野：寬度知識(shí)面寬，前沿性深度貫通性，深入性技能：練習(xí)，練習(xí)，……思維：好奇、思考、聯(lián)想、貫通訓(xùn)練與掌握Training啟發(fā)與理解Understanding打通知識(shí)脈絡(luò)，融貫各門課程，內(nèi)功強(qiáng)化基礎(chǔ)，外功靈活應(yīng)變。?能力內(nèi)功(貫通的脈絡(luò))?實(shí)踐鍛煉,使脈絡(luò)貫通?思維脈絡(luò)(穴位鏈)?知識(shí)穴位知識(shí)vs.思維vs.能力知識(shí)與視野拓展Knowledge為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(6)大學(xué)計(jì)算機(jī)與其它課程的關(guān)系是怎樣的思維(Thought/Thinking)能力(Ability信息技術(shù)基礎(chǔ)課程，能否學(xué)好取決于以下要素?你是否有信念和信心?信念和信心將決定你能否學(xué)好！

你是否堅(jiān)持?是否保持興趣?堅(jiān)持聽課，堅(jiān)持訓(xùn)練，“鐵杵磨針”，就能學(xué)得好！只要聽課，就能有收獲，就會(huì)有想法，就會(huì)有興趣!

你是否主動(dòng)思考主動(dòng)探索?思維的建立是不斷思考的結(jié)果，對(duì)任何持疑的內(nèi)容可通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步探索和學(xué)習(xí)，或者及時(shí)與教師溝通獲得提高！記?。河?jì)算思維的學(xué)習(xí)，不僅僅是會(huì)不會(huì)用計(jì)算機(jī)的問題，而是會(huì)不會(huì)利用計(jì)算思維來解決身邊的或社會(huì)/自然問題的問題為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程?(7)只要堅(jiān)持，就能學(xué)好信息技術(shù)基礎(chǔ)課程信息技術(shù)基礎(chǔ)課程，能否學(xué)好取決于以下要素?為什么要學(xué)習(xí)和怎復(fù)雜計(jì)算II：f(x)，函數(shù)，計(jì)算規(guī)則及其簡化計(jì)算方法，便于人應(yīng)用規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，獲得計(jì)算結(jié)果復(fù)雜計(jì)算III：如丟番圖方程，判定，計(jì)算規(guī)則，人可能無法完成但卻可由機(jī)器自動(dòng)完成，借助于機(jī)器獲得計(jì)算結(jié)果計(jì)算學(xué)科的計(jì)算vs.數(shù)學(xué)學(xué)科的計(jì)算簡單計(jì)算I：數(shù)據(jù)計(jì)算，計(jì)算規(guī)則，應(yīng)用計(jì)算規(guī)則進(jìn)行計(jì)算并獲得計(jì)算結(jié)果a1x1b1+a2x2 +…+anxn =cb2 bn1.1.2什么是計(jì)算？復(fù)雜計(jì)算II：f(x)，函數(shù)，計(jì)算規(guī)則及其簡化計(jì)算方法，便于“人”計(jì)算vs.“機(jī)器”計(jì)算例如：求ax2+bx+c=0的根人進(jìn)行計(jì)算：規(guī)則可能很復(fù)雜,但計(jì)算量卻可能很小人需要知道具體的計(jì)算規(guī)則特定規(guī)則，只能求:a1x2+a2x=c機(jī)器-自動(dòng)計(jì)算：規(guī)則可能很簡單,但計(jì)算量卻很大機(jī)器也可以采用人所使用的計(jì)算規(guī)則一般性的規(guī)則，可以求任意:a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c人-求解機(jī)器-求解(1)從-n到n，產(chǎn)生x的每一個(gè)整數(shù)值；(2)將其依次代入到方程中計(jì)算;(3)如果其值使方程式成立，則即為其解；否則不是計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(2)人計(jì)算與機(jī)器計(jì)算的差別?利用上述公式計(jì)算得到x值“人”計(jì)算vs.“機(jī)器”計(jì)算例如：求ax2+bx+c自動(dòng)計(jì)算要解決的幾個(gè)問題:表示-存儲(chǔ)-執(zhí)行“數(shù)據(jù)”的表示“計(jì)算規(guī)則”的表示：程序數(shù)據(jù)與計(jì)算規(guī)則的“自動(dòng)存儲(chǔ)”計(jì)算規(guī)則的“自動(dòng)執(zhí)行”a1x1b1+a2x2b2+…+anxn =cbn計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(3)自動(dòng)計(jì)算需要解決什么問題?自動(dòng)計(jì)算要解決的幾個(gè)問題:表示-存儲(chǔ)-執(zhí)行a1x1b1+a算盤能被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)嗎?九層算盤一、加法口訣直加 滿五加 進(jìn)十加一:一上一一下五去四一去九進(jìn)一二:二上二二下五去三二去八進(jìn)一三:三上三三下五去二三去七進(jìn)一四:四上四四下五去一四去六進(jìn)一五:五上五五去五進(jìn)一六:六上六六去四進(jìn)一六上一去五進(jìn)一七:七上七七去三進(jìn)一七上二去五進(jìn)一八:八上八八去二進(jìn)一八上三去五進(jìn)一九:九上九九去一進(jìn)一九上四去五進(jìn)一二、減法口訣直減 破五減 退位減一一下一一上四去五一退一還九二二下二二上三去五二退一還八三三下三三上二去五三退一還七四四下四四上一去五四退一還六五五下五五退一還五六六下六六退一還四六退一還五去一七七下七七退一還三七退一還五去二八八下八八退一還二八退一還五去三九九下九九退一還一九退一還五去四珠算珍品計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(4)機(jī)械計(jì)算的探索?算盤能被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)嗎?九層算盤一、加法口訣珠算珍品計(jì)算與自帕斯卡與帕斯卡機(jī)(準(zhǔn))第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)BlaisePascal(1623～1662)1642年研制成功一種齒輪式計(jì)算機(jī)器帕斯卡機(jī)的意義：它告訴人們“用純機(jī)械裝置可代替人的思維和記憶”。開辟了自動(dòng)計(jì)算的道路。計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(4)機(jī)械計(jì)算的探索?帕斯卡與帕斯卡機(jī)(準(zhǔn))第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)帕斯卡機(jī)的意義萊布尼茨GottfriedWilhelmLeibniz(1646～1716)，德國數(shù)學(xué)家。萊布尼茨機(jī)的意義：連續(xù)重復(fù)自動(dòng)執(zhí)行。提出了二進(jìn)制數(shù)及其計(jì)算規(guī)則；數(shù)理邏輯的創(chuàng)始人是基于十進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，還是基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器？如果基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，那其處理規(guī)則又是怎樣的呢？計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算

萊布尼茨是基于十進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，還是基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器？如其他重要工作1834年：巴貝奇(CharlesBabbage)，分

析機(jī)的概念可執(zhí)行程序的機(jī)器。1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔

卡，實(shí)踐了輸入手段問題。1854年：布爾創(chuàng)立布爾代數(shù)，為數(shù)字計(jì)算機(jī)的電路設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)?！拓惼娌罘謾C(jī)與分析機(jī)其他重要工作巴貝奇差分機(jī)與分析機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：一般程序--任意可變的計(jì)算規(guī)則Babbage機(jī)械計(jì)算機(jī):(特定)程序--可有限變化的計(jì)算規(guī)則Pascal機(jī)械計(jì)算機(jī):自動(dòng)計(jì)算--固定的計(jì)算規(guī)則計(jì)算輔助工具機(jī)械計(jì)算的簡要發(fā)展歷程是怎樣的？從表示-自動(dòng)存儲(chǔ)-自動(dòng)執(zhí)行的角度現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：一般程序機(jī)械計(jì)算的簡要發(fā)展歷程是怎樣的？計(jì)算機(jī)器計(jì)算程序?小結(jié)程序自動(dòng)執(zhí)行?數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)則表示?自動(dòng)存取?自動(dòng)執(zhí)行?計(jì)算機(jī)器計(jì)算程序?小結(jié)程序自動(dòng)執(zhí)行?數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)則表示?(1)自動(dòng)計(jì)算需要解決的問題?數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)則表示?自動(dòng)存取?自動(dòng)執(zhí)行?二進(jìn)制vs.十進(jìn)制由元器件到系統(tǒng)1.1.3計(jì)算機(jī)的工作原理(1)自動(dòng)計(jì)算需要解決的問題?數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)則表示?自動(dòng)存電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只電子管(真空二極管),1895電子管計(jì)算機(jī)ENIAC,1946年,17468只電子管(2)電子自動(dòng)計(jì)算的突破在哪里？存儲(chǔ)0和1的元器件電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只電子管電子管計(jì)算機(jī)ENIAC,電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器

馮.諾伊曼(VonNeumann)電子計(jì)算機(jī)EDVAC問世將運(yùn)算和存儲(chǔ)分離，運(yùn)算速度卻比擁有18000個(gè)電子管的“ENIAC”提高了10倍結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新：“馮.諾伊曼計(jì)算機(jī)”。運(yùn)算規(guī)則和數(shù)據(jù)是否可事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，以便機(jī)器連續(xù)的執(zhí)行呢？運(yùn)算和存儲(chǔ)怎樣分離呢？?電子自動(dòng)計(jì)算-元器件(2)電子自動(dòng)計(jì)算的突破在哪里？電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器運(yùn)算規(guī)則和數(shù)據(jù)是否可事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中晶體管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只晶體管(真空二極管),1947第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC，1953?怎樣使體積更小?可靠性更高?可控性更靈活呢?電子自動(dòng)計(jì)算-元器件(3)晶體管發(fā)現(xiàn)的價(jià)值在哪里呢？晶體管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只晶體管第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRA集成電路時(shí)代的計(jì)算機(jī)器集成電路的發(fā)明,1959封裝后的集成電路芯片第三代計(jì)算機(jī)IBM360,1964J.Kilby，集成電路發(fā)明者電子自動(dòng)計(jì)算-元器件能否將復(fù)雜的電路封裝后作為新電路設(shè)計(jì)的元件呢？復(fù)雜的電路

集成

封裝

應(yīng)用？集成電路時(shí)代的計(jì)算機(jī)器集成電路的發(fā)明,1959封裝后的集成電超大規(guī)模集成電路(VLSI)時(shí)代的計(jì)算機(jī)器第四代計(jì)算機(jī)—個(gè)人計(jì)算機(jī),1981VLSI芯片及其封裝的內(nèi)部電路摩爾定律每18個(gè)月芯片能力增長一倍超大規(guī)模集成電路(VLSI)時(shí)代的計(jì)算機(jī)器第四代計(jì)算機(jī)—個(gè)人電子管:可自動(dòng)控制0和1變化的元件晶體管超大規(guī)模集成電路(VLSI)集成電路:可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一定變換的元件自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展從表示-自動(dòng)存儲(chǔ)-自動(dòng)執(zhí)行的角度體積越來越??；可靠性越來越高；電路規(guī)模越來越大；速度越來越快；功能越來越強(qiáng)大；電子管:可自動(dòng)控制0和1變化的元件晶體管超大規(guī)模集成電路自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展啟示InputOutputTransformInput1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3Input1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3ABTransform4自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展啟示InputOutputTrans（外）存儲(chǔ)器（內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地址控制流運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成框圖執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件計(jì)算機(jī)的指揮中心，負(fù)責(zé)對(duì)控制指令進(jìn)行分析，然后發(fā)出操作控制信號(hào)，控制并協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各個(gè)部分的工作。主要是存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器有內(nèi)存和外存，外存是存放程序和數(shù)據(jù)的“倉庫”可以長時(shí)間保存大量信息，但是程序必須調(diào)入內(nèi)存方可執(zhí)行，待處理的數(shù)據(jù)也只有進(jìn)入內(nèi)存后才能被程序加工。（外）存儲(chǔ)器（內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（CPU）控制器輸入輸出數(shù)運(yùn)算器：執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件?？刂破鳎河?jì)算機(jī)的指揮中心，負(fù)責(zé)對(duì)控制指令進(jìn)行分析，然后發(fā)出操作控制信號(hào)，控制并協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各個(gè)部分的工作。CPU：控制器和運(yùn)算器被集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片中被稱為中央處理器（CentralProcessingUint)存儲(chǔ)器:主要是存放程序和數(shù)據(jù)。程序是計(jì)算機(jī)操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)操作的對(duì)象。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算，各種信息必須預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)的某個(gè)地方，即存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器有內(nèi)存和外存，外存是存放程序和數(shù)據(jù)的“倉庫”可以長時(shí)間保存大量信息，但是程序必須調(diào)入內(nèi)存放可執(zhí)行，待處理的數(shù)據(jù)也只有進(jìn)入內(nèi)存后才能被程序加工。輸入輸出設(shè)備：(input/output)簡稱I/O設(shè)備，它們實(shí)現(xiàn)了外部世界與主機(jī)之間的信息交換，提供了人機(jī)交互的硬件環(huán)境。運(yùn)算器：執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

(2)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成包括哪些部分？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要解決的幾個(gè)問題“控制與計(jì)算”微處理器“輸入”如何將外部信息輸入到計(jì)算機(jī)中?“輸出”如何將計(jì)算機(jī)中信息輸出到外界(顯示或打印)?

“永久存儲(chǔ)與臨時(shí)存儲(chǔ)”如何將計(jì)算機(jī)中的信息永久保存或臨時(shí)保存?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

(2)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成包括哪些部分？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微處理器的發(fā)展字長：8位16位32位64位主頻：幾MHz幾百M(fèi)Hz幾GHz晶體管數(shù)量：幾萬幾百萬幾億顆功能/規(guī)模：微處理器微處理器+協(xié)處理器(浮點(diǎn)運(yùn)算)微處理器+圖形處理單元GPU微處理器+3D處理器+多媒體處理器多核微處理器PentiumIIPentiumIII1997 19992005雙核CORE2010八核-十核COREi系列1974 1982 1985 19898086/8088Intel80286Intel80386Intel80486Pentium1993(3)控制與計(jì)算-微處理器-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心？微處理器的發(fā)展PentiumIIPentiumIII存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備FlashRAM存儲(chǔ)器類別發(fā)展水平固態(tài)硬盤USBRemovablediskFlashRAM光盤存儲(chǔ)(CD-ROM,CDR/W,DVD)磁盤存儲(chǔ)(硬盤與軟盤)半導(dǎo)體存儲(chǔ)(ROM/RAM)磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)汞延遲線納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)?體積越來越小?容量越來越大?訪問速度越來越快?可靠性越來越高?功耗越來越低?持久性越來越好DRAM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片U-Disk固態(tài)硬盤磁芯存儲(chǔ)器(4)怎樣解決大規(guī)?？焖俅鎯?chǔ)問題？存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備FlashRAM存儲(chǔ)器發(fā)展水平固態(tài)硬盤磁盤存輸入設(shè)備類別發(fā)展水平穿孔紙帶(0/1輸入)鍵盤輸入(符號(hào)輸入)鼠標(biāo)輸入(點(diǎn)輸入)感知輸入(接觸式感知輸入非接觸式感知輸入)輸入設(shè)備電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(5)怎樣解決輸入問題？輸入設(shè)備類別發(fā)展水平穿孔紙帶鍵盤輸入鼠標(biāo)輸入感知輸入(接觸電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3D顯示器：3維圖形數(shù)字顯示器：高清圖形(液晶、等離子技術(shù))CRT:數(shù)字光柵掃描顯示器(基于內(nèi)存的顯示:輸出圖形)CRT:字符發(fā)生器(向量式模擬顯示器:輸出字符)CRT：陰極射線管(模擬顯示器：黑白與彩色)輸出設(shè)備(顯示器)GPU芯片類別發(fā)展水平多顯示卡并聯(lián)?分辨率越來越高?顏色越來越逼真?顯示速度越來越快(屏幕刷新速度和圖形處理速度)?越來越薄，越清晰?可視角度越來越接近平角(6)怎解決輸出問題？輸出設(shè)備顯示及顯示控制電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3D顯示器：3維圖形GPU芯片發(fā)展水微處理器存儲(chǔ)設(shè)備輸出設(shè)備(顯示器)輸入設(shè)備類別發(fā)展水平計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展(64位;>10G;>10億顆)(8位;5M;1萬顆)(字長;主頻;晶體管數(shù)目)(16位;20M;10萬顆)(32位;60M;300萬顆)(32位;1G;2800萬顆)(64位;10G;3億顆)穿孔紙帶 CRT：陰極射線管(0/1輸入)(模擬顯示器：黑白與彩色)鍵盤輸入(符號(hào)輸入)鼠標(biāo)輸入(點(diǎn)輸入)CRT:數(shù)字光柵掃描顯示器(基于內(nèi)存的顯示)感知輸入(接觸式感知輸入U(xiǎn)SBRemovabledisk非接觸式感知輸入)CRT:字符發(fā)生器(向量式模擬顯示器)3D顯示器數(shù)字顯示器(液晶、等離子技術(shù))固態(tài)硬盤FlashRAM光盤存儲(chǔ)(CD-ROM,CDR/W,DVD)磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)磁盤存儲(chǔ)(硬盤與軟盤)汞延遲線納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)(ROM/RAM)各主要部件的發(fā)展趨勢(shì)是什么？微處理器存儲(chǔ)設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備類別發(fā)展水平計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(8)小結(jié)存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)存與外存輸入微處理器中央處理單元CPU控制與計(jì)算輸出電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備輸入微處理器中央處理單元世界上最小臺(tái)式電腦

如同拇指大小智能手機(jī)計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

(1)微型化趨勢(shì)是怎樣的?平板電腦-AppleIPAD微型化：可嵌入、可攜帶世界上最小臺(tái)式電腦如同拇指大小智能手機(jī)計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)AmassivelyparallelsupercomputerusingtensofthousandsofembeddedPowerPCprocessorssupportingalargememoryspaceWithstandardcompilersandmessagepassingenvironment大型化：可進(jìn)行大規(guī)模、復(fù)雜計(jì)算IBM-BlueGene(藍(lán)色基因):MilestoneofanIntelligentMachine計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)(2)大型化趨勢(shì)是怎樣的？Amassivelyparallelsupercomp2010.11,超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第一名：天河一號(hào)A--中國14336顆IntelXeonX56702.93GHz六核心處理器2048顆我國自主研發(fā)的飛騰FT-1000八核心處理器7168塊NVIDIATeslaM2050高性能計(jì)算卡總計(jì):186368個(gè)核心,224TB內(nèi)存。實(shí)測運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒2570萬億次(這意味著，它計(jì)算一天，相當(dāng)于一臺(tái)家用電腦計(jì)算800年)大型化：可進(jìn)行大規(guī)模、復(fù)雜計(jì)算超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

(2)大型化趨勢(shì)是怎樣的？2010.11,超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)第一名：天河一號(hào)A--汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人水下機(jī)器人智能化理解自然語言，具有自適應(yīng)性，自主完成復(fù)雜功能計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

(3)智能化趨勢(shì)是怎樣的？汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人水下機(jī)器人智能化計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)

(3InternetofServicesInternetofNetworksInternetofThingsInternetof3DWorldsForpeop