第01講-計(jì)算機(jī)-計(jì)算-計(jì)算思維

計(jì)算機(jī)是什么羅南超智能樓宇教研室主任旅游信息化與產(chǎn)業(yè)化研究所所長(zhǎng)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?(1)計(jì)算機(jī)與各種設(shè)備中的計(jì)算機(jī)?形形色色的計(jì)算機(jī)形形色色的計(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)?馬克.安德森

前Netscape公司創(chuàng)始人，現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)投資人軟件正在占領(lǐng)全世界形形色色的計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是什么?(3)計(jì)算機(jī)除了硬件，還包括軟件?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,…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,…硬件(裸機(jī))嵌入式/移動(dòng)式(設(shè)備裸機(jī))網(wǎng)絡(luò)化/互聯(lián)化—其他硬件工具軟件語(yǔ)言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)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(lèi)軟件，網(wǎng)上購(gòu)物各類(lèi)在線與非在線娛樂(lè)軟件計(jì)算類(lèi)軟件-生物計(jì)算、化學(xué)計(jì)算等嵌入類(lèi)軟件-車(chē)輛、機(jī)床等設(shè)備云大數(shù)據(jù)服務(wù)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?計(jì)算機(jī)是什么?計(jì)算機(jī)是什么?(5)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(jiàn)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)算的工具為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)

大學(xué)計(jì)算機(jī)課程為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程?(1)計(jì)算學(xué)科的供需關(guān)系--需要大學(xué)計(jì)算機(jī)計(jì)算學(xué)科的供需關(guān)系計(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)大學(xué)計(jì)算機(jī)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(zhuān)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(zhuān)業(yè)學(xué)生的未來(lái)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)大學(xué)計(jì)算機(jī)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“看山是山，看水是水”“昨夜西風(fēng)凋碧樹(shù)，獨(dú)上高樓，望盡天涯路”“看山不是山，看水不是水”“衣帶漸寬終不悔，為伊銷(xiāo)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(guó)維“人間詞話”關(guān)于“境界”的闡述貫通，看得遠(yuǎn)，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(lái)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(lái)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(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)行為，其本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化from周以真。計(jì)算思維為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)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)啟發(fā)性聯(lián)想知識(shí)知識(shí)的貫通-思維為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程?(5)知識(shí)與思維的差別在哪里?思維(Thought/Thinking)能力(Ability&Capability)知識(shí)/技能(Technique/Skill)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)學(xué)建模或非數(shù)學(xué)建模知識(shí)與視野拓展KnowledgeExpansion大學(xué)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)專(zhuān)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(mén)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.能力為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程?(6)大學(xué)計(jì)算機(jī)與其它課程的關(guān)系是怎樣的大學(xué)計(jì)算機(jī)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(tīng)課，堅(jiān)持訓(xùn)練，“鐵杵磨針”，就能學(xué)得好！只要聽(tīng)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(guò)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(wèn)題，而是會(huì)不會(huì)利用計(jì)算思維來(lái)解決身邊的或社會(huì)/自然問(wèn)題的問(wèn)題為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程?(7)只要堅(jiān)持，就能學(xué)好大學(xué)計(jì)算機(jī)-計(jì)算思維導(dǎo)論課程你一定能學(xué)好大學(xué)計(jì)算機(jī)-計(jì)算思維導(dǎo)論因?yàn)樵诿绹?guó)，計(jì)算思維已被普及到中小學(xué)生，他們都能學(xué)會(huì)，…

因?yàn)橛?jì)算思維的學(xué)習(xí)不需要太多的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，它不是數(shù)學(xué)思維，盡管數(shù)學(xué)思維對(duì)其有很大的影響不要受各自專(zhuān)業(yè)認(rèn)知的影響和干擾，這些觀點(diǎn)“我學(xué)了文科專(zhuān)業(yè)，就學(xué)不好計(jì)算思維”，“我學(xué)了文科專(zhuān)業(yè)就不需要計(jì)算思維”是要不得的！為什么要學(xué)習(xí)和怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程?(8)你一定能學(xué)好大學(xué)計(jì)算機(jī)-計(jì)算思維導(dǎo)論你行的，你一定行！你懂的，你會(huì)懂的！計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算簡(jiǎn)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)果復(fù)雜計(jì)算II：f(x)，函數(shù)，計(jì)算規(guī)則及其簡(jiǎn)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(wú)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a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(1)什么是計(jì)算？計(jì)算學(xué)科的計(jì)算vs.數(shù)學(xué)學(xué)科的計(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(jiǎn)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?“人”計(jì)算vs.“機(jī)器”計(jì)算利用上述公式計(jì)算得到x值自動(dòng)計(jì)算要解決的幾個(gè)問(wèn)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+…+anxnbn=c計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(3)自動(dòng)計(jì)算需要解決什么問(wèn)題?算盤(pán)能被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)嗎?九層算盤(pán)

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?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(kāi)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?萊布尼茨

GottfriedWilhelmLeibniz(1646～1716)，德國(guó)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(4)機(jī)械計(jì)算的探索?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(wèn)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)?！?請(qǐng)同學(xué)課后補(bǔ)充)巴貝奇差分機(jī)與分析機(jī)計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(4)機(jī)械計(jì)算的探索?計(jì)算輔助工具Pascal機(jī)械計(jì)算機(jī):自動(dòng)計(jì)算--固定的計(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)則現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：一般程序--任意可變的計(jì)算規(guī)則機(jī)械計(jì)算的簡(jiǎn)要發(fā)展歷程是怎樣的？從表示-自動(dòng)存儲(chǔ)-自動(dòng)執(zhí)行的角度計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(4)機(jī)械計(jì)算的探索?計(jì)算機(jī)器計(jì)算程序?計(jì)算與自動(dòng)計(jì)算(5)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?電子自動(dòng)計(jì)算-元器件電子自動(dòng)計(jì)算-元器件(1)自動(dòng)計(jì)算需要解決的問(wèn)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)電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類(lèi)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？存儲(chǔ)0和1的元器件電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器

馮.諾伊曼(VonNeumann)電子計(jì)算機(jī)EDVAC問(wèn)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？晶體管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類(lèi)第一只晶體管(點(diǎn)接觸晶體管),1947第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC，1953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？怎樣使體積更小?可靠性更高?可控性更靈活呢??集成電路時(shí)代的計(jì)算機(jī)器集成電路的發(fā)明,1959第三代計(jì)算機(jī)IBM360,1964J.Kilby，集成電路發(fā)明者封裝后的集成電路芯片電子自動(dòng)計(jì)算-元器件(4)什么是集成電路，其價(jià)值又在哪里呢？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？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)部電路電子自動(dòng)計(jì)算-元器件(4)什么是集成電路，其價(jià)值又在哪里呢？摩爾定律每18個(gè)月芯片能力增長(zhǎng)一倍電子管:可自動(dòng)控制0和1變化的元件晶體管集成電路:可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一定變換的元件超大規(guī)模集成電路(VLSI)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(lái)越小；可靠性越來(lái)越高；電路規(guī)模越來(lái)越大；速度越來(lái)越快；功能越來(lái)越強(qiáng)大；電子自動(dòng)計(jì)算-元器件(5)元器件發(fā)展的軌跡是怎樣的，每個(gè)階段要解決什么問(wèn)題？自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展啟示InputOutputTransformInput1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3Input1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3ABTransform4電子自動(dòng)計(jì)算-元器件(5)元器件發(fā)展的軌跡是怎樣的，每個(gè)階段要解決什么問(wèn)題？電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(1)自動(dòng)計(jì)算需要解決的問(wèn)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)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要解決的幾個(gè)問(wèn)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?電子自動(dòng)計(jì)算-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？字長(zhǎng)：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(wàn)幾百萬(wàn)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微處理器的發(fā)展1999PentiumIII2005雙核CORE2010八核-十核COREi系列19748086/80881982Intel802861985Intel803861989Intel804861993Pentium1997PentiumII電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(3)控制與計(jì)算-微處理器-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心？存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)別發(fā)展水平固態(tài)硬盤(pán)USBRemovablediskFlashRAM磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)磁盤(pán)存儲(chǔ)(硬盤(pán)與軟盤(pán))光盤(pán)存儲(chǔ)(CD-ROM,CDR/W,DVD)汞延遲線納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)(ROM/RAM)體積越來(lái)越小容量越來(lái)越大訪問(wèn)速度越來(lái)越快可靠性越來(lái)越高功耗越來(lái)越低持久性越來(lái)越好DRAM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片F(xiàn)lashRAM存儲(chǔ)器U-Disk固態(tài)硬盤(pán)磁芯存儲(chǔ)器電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(4)怎樣解決大規(guī)?？焖俅鎯?chǔ)問(wèn)題？輸入設(shè)備類(lèi)別發(fā)展水平穿孔紙帶(0/1輸入)鍵盤(pán)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(wèn)題？輸出設(shè)備(顯示器)類(lèi)別發(fā)展水平CRT：陰極射線管(模擬顯示器：黑白與彩色)CRT:字符發(fā)生器(向量式模擬顯示器:輸出字符)CRT:數(shù)字光柵掃描顯示器(基于內(nèi)存的顯示:輸出圖形)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))GPU芯片多顯示卡并聯(lián)分辨率越來(lái)越高顏色越來(lái)越逼真顯示速度越來(lái)越快(屏幕刷新速度和圖形處理速度)越來(lái)越薄，越清晰可視角度越來(lái)越接近平角輸出設(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)(6)怎樣解決輸出問(wèn)題？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展微處理器存儲(chǔ)設(shè)備輸出設(shè)備(顯示器)輸入設(shè)備類(lèi)別發(fā)展水平(字長(zhǎng);主頻;晶體管數(shù)目)(8位;

5M;1萬(wàn)顆)(16位;

20M;10萬(wàn)顆)(32位;

60M;300萬(wàn)顆)(32位;

1G;2800萬(wàn)顆)(64位;

10G;3億顆)(64位;

>10G;>10億顆)穿孔紙帶(0/1輸入)鍵盤(pán)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)CRT：陰極射線管(模擬顯示器：黑白與彩色)CRT:字符發(fā)生器(向量式模擬顯示器)CRT:數(shù)字光柵掃描顯示器(基于內(nèi)存的顯示)3D顯示器數(shù)字顯示器(液晶、等離子技術(shù))固態(tài)硬盤(pán)USBRemovablediskFlashRAM磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)磁盤(pán)存儲(chǔ)(硬盤(pán)與軟盤(pán))光盤(pán)存儲(chǔ)(CD-ROM,CDR/W,DVD)汞延遲線納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)(ROM/RAM)電子自動(dòng)計(jì)算-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(7)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各主要部件的發(fā)展趨勢(shì)是什么？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)備輸入控制與計(jì)算輸出微處理器中央處理單元CPU內(nèi)存與外存計(jì)算系統(tǒng)之發(fā)展趨勢(shì)世界上最小臺(tái)式電腦

如同拇指大小平板電腦-AppleIPAD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Amassivelyparallelsupercomputerusingtensof

thousandsofembeddedPowerPCprocessorssupportingalargememoryspace

WithstandardcompilersandmessagepassingenvironmentIBM-BlueGene(藍(lán)色基因):MilestoneofanIntelligentMachine大型化：可進(jìn)行大規(guī)模、復(fù)雜計(jì)算計(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

--中國(guó)14336顆IntelXeonX56702.93GHz六核心處理器2048顆我國(guó)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(cè)運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒2570萬(wàn)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？汽車(chē)生產(chǎn)線上的機(jī)器人水下機(jī)器人智能化理解自然語(yǔ)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？InternetofServicesInternetofNetworksInternetofThingsInternetof3DWorldsForpeopleandenterprises網(wǎng)絡(luò)化“未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)”-FutureInternet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？網(wǎng)絡(luò)化計(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？IBM提出智慧地球，SmartPlanet。交通電力能源物流InstrumentedInterconnectIntelligent什么是計(jì)算思維SystemsTheoryAIComp.Bio.GeometricComp.GraphicsHCI：HumanComputerInteractionDistributedSystemsServiceComputingHardwareRoboticsDatabase&DataminingMachineLearningNaturalLanguageComp.EconomicsNetworkingSecurityAlgorithmsArtEconomicsBiologyLinguisticsStatisticsSociology&ServiceologyDesignPsychologyElectricalEngineering什么是計(jì)算思維?(1)

為什么提出計(jì)算思維？學(xué)科的發(fā)展，知識(shí)的膨脹計(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《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”。什么是計(jì)算思維?(3)什么是計(jì)算思維？計(jì)算思維是人類(lèi)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(lèi)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(lái)輔助進(jìn)行。國(guó)內(nèi)學(xué)者/專(zhuān)家的觀點(diǎn)什么是計(jì)算思維?(4)計(jì)算思維？構(gòu)造傳統(tǒng)“計(jì)算機(jī)器”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”計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)軟件工程、生物計(jì)算、信息安全、…

…科學(xué)研究的三大手段：理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算計(jì)算科學(xué)什么是計(jì)算思維?(5)從計(jì)算學(xué)科發(fā)展的角度看計(jì)算思維遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)社會(huì)/自然的計(jì)算化計(jì)算/求解的自然化自然現(xiàn)象的計(jì)算的表達(dá)與推演用社會(huì)/自然所接受的形式體現(xiàn)計(jì)算及結(jié)果局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)：機(jī)器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)：信息網(wǎng)絡(luò)/廣義資源網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng);知識(shí)網(wǎng);服務(wù)網(wǎng);社會(huì)網(wǎng)抽象自動(dòng)化事務(wù)管理與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)聚集與大數(shù)據(jù)量子計(jì)算/光子計(jì)算移動(dòng)計(jì)算生物計(jì)算計(jì)算生物學(xué)計(jì)算物理學(xué)計(jì)算化學(xué)計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算金融學(xué)企業(yè)計(jì)算計(jì)算工程學(xué)服務(wù)計(jì)算云計(jì)算社會(huì)計(jì)算計(jì)算廣告學(xué)媒體計(jì)算納米計(jì)算智能計(jì)算計(jì)算語(yǔ)言學(xué)神經(jīng)計(jì)算什么是計(jì)算思維?(6)大學(xué)計(jì)算思維教育空間計(jì)算之樹(shù)？模型語(yǔ)言協(xié)議系統(tǒng)編譯器編解碼器數(shù)據(jù)化網(wǎng)絡(luò)化大學(xué)計(jì)算思維教育空間-計(jì)算之樹(shù)遞歸程序0和1大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹(shù)?(1)

奠基性的計(jì)算思維有哪些?計(jì)算之樹(shù)的第一個(gè)維度—計(jì)算技術(shù)的奠基性思維遞歸程序0和1“0和1”思維--符號(hào)化計(jì)算化自動(dòng)化

0和1是實(shí)現(xiàn)任何計(jì)算的基礎(chǔ)；社會(huì)/自然與計(jì)算融合的基本手段；0和1是連接硬件與軟件的紐帶；0/1是最基本的抽象與自動(dòng)化機(jī)制?！俺绦颉彼季S--千變?nèi)f化復(fù)雜功能的構(gòu)造、表達(dá)與執(zhí)行程序是基本動(dòng)作(指令)的各種組合，是控制計(jì)算系統(tǒng)的基本手段“遞歸”思維--無(wú)限事物及重復(fù)過(guò)程的表達(dá)與執(zhí)行方法遞歸是最典型的構(gòu)造程序的手段；遞歸函數(shù)是可計(jì)算函數(shù)的精確的數(shù)學(xué)描述；遞歸函數(shù)是研究計(jì)算學(xué)科理論問(wèn)題的基礎(chǔ)計(jì)算之樹(shù)的第一個(gè)維度—計(jì)算技術(shù)的奠基性思維大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹(shù)?(1)奠基性的計(jì)算思維有哪些?遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境個(gè)人計(jì)算機(jī)馮.諾依曼機(jī)大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹(shù)?(2)通用計(jì)算環(huán)境是如何演化的?計(jì)算之樹(shù)的第二個(gè)維度—通用計(jì)算環(huán)境的進(jìn)化思維個(gè)人計(jì)算機(jī)馮.諾依曼計(jì)算機(jī)云計(jì)算環(huán)境并行分布計(jì)算環(huán)境Thetoolsweusehaveaprofoundinfluenceonourthinkinghabits,andtherefore,onourthinkingabilities.fromEdsgerDijkstra,1972TuringAwardsreceiver.大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹(shù)?(2)通用計(jì)算環(huán)境是如何演化的?通用計(jì)算環(huán)境的進(jìn)化思維遞歸程序0和1并行分布環(huán)境個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)云計(jì)算環(huán)境大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹(shù)?(3)為什么算法和系統(tǒng)很重要?計(jì)算之樹(shù)的第三個(gè)維度—交替促進(jìn)與共同進(jìn)化的問(wèn)題求解思維遞歸程序0和1并行分布環(huán)境個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)云計(jì)算環(huán)境大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹(shù)?(3)為什么算法和系統(tǒng)很重要?計(jì)算之樹(shù)的第三個(gè)維度—交替促進(jìn)與共同進(jìn)化的問(wèn)題求解思維“算法”：?jiǎn)栴}求解的一種手段—構(gòu)造與設(shè)計(jì)算法算法是計(jì)算的靈魂；算法強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)建模；算法考慮的是可計(jì)算性與計(jì)算復(fù)雜性；算法研究通常被認(rèn)為是計(jì)算學(xué)科的理論研究?！跋到y(tǒng)”：?jiǎn)栴}求解的另一種手段—構(gòu)造與設(shè)計(jì)系統(tǒng)系統(tǒng)是改造自然的手段；系統(tǒng)還強(qiáng)調(diào)非數(shù)學(xué)建模；系統(tǒng)考慮的是如何化復(fù)雜為簡(jiǎn)單(使其能夠被做出來(lái))；系統(tǒng)還強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)性、可靠性、安全性等。系統(tǒng)是龍，算法是睛，畫(huà)龍要點(diǎn)睛。遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)量子計(jì)算/光子計(jì)算移動(dòng)計(jì)算生物計(jì)算計(jì)算生物學(xué)計(jì)算物理學(xué)計(jì)算化學(xué)計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算金融學(xué)企業(yè)計(jì)算計(jì)算工程學(xué)服務(wù)計(jì)算云計(jì)算社會(huì)計(jì)算計(jì)算廣告學(xué)媒體計(jì)算納米計(jì)算智能計(jì)算計(jì)算語(yǔ)言學(xué)神經(jīng)計(jì)算大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹(shù)?(4)計(jì)算與社會(huì)/自然如何融合的?計(jì)算之樹(shù)的第四個(gè)維度—計(jì)算與社會(huì)/自然環(huán)境的融合思維遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)自然現(xiàn)象的計(jì)算的表達(dá)與推演社會(huì)/自然的計(jì)算化抽象用社會(huì)/自然所接受的形式體現(xiàn)計(jì)算及結(jié)果計(jì)算/求解的自然化自動(dòng)化量子計(jì)算/光子計(jì)算移動(dòng)計(jì)算生物計(jì)算計(jì)算生物學(xué)計(jì)算物理學(xué)計(jì)算化學(xué)計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算金融學(xué)企業(yè)計(jì)算計(jì)算工程學(xué)服務(wù)計(jì)算云計(jì)算社會(huì)計(jì)算計(jì)算廣告學(xué)媒體計(jì)算納米計(jì)算智能計(jì)算計(jì)算語(yǔ)言學(xué)神經(jīng)計(jì)算大學(xué)計(jì)算思維教育空間—計(jì)算之樹(shù)?(4)計(jì)算與社會(huì)/自然如何融合的?遞歸程序0和1云計(jì)算環(huán)境并行分布環(huán)境個(gè)人計(jì)算環(huán)境馮.諾依曼機(jī)算法系統(tǒng)量子計(jì)算/光子計(jì)算移動(dòng)計(jì)算生物計(jì)算計(jì)算生物學(xué)計(jì)算物理學(xué)計(jì)算化學(xué)計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算金融學(xué)企業(yè)計(jì)算計(jì)算工程學(xué)服務(wù)計(jì)算云計(jì)算