計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論 課件 第1章 計(jì)算與計(jì)算機(jī)

第1章計(jì)算與計(jì)算機(jī)本章目錄

計(jì)算機(jī)的概念01計(jì)算與計(jì)算工具02計(jì)算思維（自學(xué)）0301計(jì)算機(jī)的概念計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，其應(yīng)用領(lǐng)域從最初的軍事科研應(yīng)用擴(kuò)展到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，業(yè)已成為信息社會(huì)中必不可少的工具。一、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用01計(jì)算機(jī)的概念Computersareeverywhere！第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念

計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)地、高速地、精確地進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算，具有記憶（存儲(chǔ)）能力、邏輯判斷能力以及數(shù)字化信息處理能力的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。二、什么是計(jì)算機(jī)01計(jì)算機(jī)的概念第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念輸入：一個(gè)實(shí)數(shù)C例如：9輸出：例如：3中央處理器CPU存儲(chǔ)器內(nèi)存硬件軟件C=input()B=do_sqrt(C)print(B)軟件描述了用戶的需求，硬件則實(shí)現(xiàn)了用戶的需求01計(jì)算機(jī)的概念操作系統(tǒng)（OS）第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念02計(jì)算與計(jì)算工具一、什么是計(jì)算計(jì)算3+2=5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。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”自動(dòng)計(jì)算是指計(jì)算過(guò)程不再依賴人類的大腦，而是按照某種步驟和程序機(jī)械地、自動(dòng)地完成計(jì)算，并獲得計(jì)算結(jié)果第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念02計(jì)算與計(jì)算工具二、計(jì)算工具手工計(jì)算工具機(jī)械計(jì)算機(jī)機(jī)電計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)原始計(jì)數(shù)法算籌算盤(pán)第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念02計(jì)算與計(jì)算工具手工計(jì)算工具原始計(jì)數(shù)法結(jié)繩計(jì)數(shù)事大，大其繩；事小，小其繩；結(jié)之多少，隨物眾寡。第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念02計(jì)算與計(jì)算工具算籌算籌始于商周時(shí)代，并在古代軍事中發(fā)揮著巨大的作用《漢書(shū)·張良傳》

“運(yùn)籌策帷幄中，決勝千里之外”手工計(jì)算工具我國(guó)古代數(shù)學(xué)家利用算籌創(chuàng)造了璀璨的數(shù)學(xué)成果祖沖之3.1415926~3.1415927之間比西方早了近一千年圓周率之父秦九韶算法天文歷法第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念02計(jì)算與計(jì)算工具算盤(pán)中國(guó)計(jì)算機(jī)之稱手工計(jì)算工具第二節(jié)數(shù)制及轉(zhuǎn)換01巴貝奇現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：一般程序--任意可變的計(jì)算規(guī)則Pascal機(jī)械計(jì)算機(jī):第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)-能夠自動(dòng)完成計(jì)算Babbage分析機(jī):特定程序--可有限變化的計(jì)算規(guī)則萊布尼茨機(jī)械計(jì)算機(jī):自動(dòng)計(jì)算--固定的計(jì)算規(guī)則1642年1673年1833年計(jì)算與計(jì)算工具第二節(jié)數(shù)制及轉(zhuǎn)換01超大規(guī)模集成電路(VLSI)電子管:可自動(dòng)控制0和1變化的元件集成電路:可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一定變換的元件晶體管：可自動(dòng)控制0和1變化的元件電子管計(jì)算機(jī)ENIAC,1946年,17468只電子管人類第一只電子管(真空二極管),1895人類第一只晶體管(點(diǎn)接觸晶體管),1947第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC，1953集成電路的發(fā)明,1959第三代計(jì)算機(jī)IBM360,1964第四代計(jì)算機(jī)—個(gè)人計(jì)算機(jī),1981VLSI出現(xiàn),1974計(jì)算與計(jì)算工具第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念01計(jì)算與計(jì)算工具1958年1959年1960年1964年1965年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生：八一型數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。該機(jī)在738廠小批量生產(chǎn)，改名為103型計(jì)算機(jī)(即DJS-1型)，共生產(chǎn)了38臺(tái)。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展第一臺(tái)大型通用電子計(jì)算機(jī)(104機(jī))的研制完成夏培肅院士領(lǐng)導(dǎo)的科研小組首次自行設(shè)計(jì)并研制成功一臺(tái)小型通用電子計(jì)算機(jī)，即107機(jī)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的大型通用數(shù)字電子管計(jì)算機(jī)119機(jī)研制成功，平均浮點(diǎn)運(yùn)算速度達(dá)到5萬(wàn)次/秒成功研制了第一臺(tái)大型晶體管計(jì)算機(jī)(109乙機(jī)，共用2萬(wàn)多支晶體管，3萬(wàn)多支二極管)，隨后對(duì)109乙機(jī)加以改進(jìn)，兩年后又推出109丙機(jī)，在我國(guó)兩彈試驗(yàn)中發(fā)揮了重要作用，被用戶譽(yù)為“功勛機(jī)”。第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念02計(jì)算與計(jì)算工具1983年1983年1983年1992年1993年中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所完成我國(guó)第一臺(tái)大型向量機(jī)（757機(jī)）計(jì)算速度達(dá)到1000萬(wàn)次/s。國(guó)防科技大學(xué)研制的銀河-Ⅰ億次巨型計(jì)算機(jī)，是我國(guó)高速計(jì)算機(jī)研制的一個(gè)重要里程碑，它標(biāo)志著我國(guó)十年動(dòng)亂時(shí)期與國(guó)外拉大的距離又縮小到7年左右(銀河-Ⅰ的參考機(jī)克雷-Ⅰ于1976年推出)。國(guó)防科技大學(xué)成功研制了銀河-Ⅱ通用并行巨型機(jī)，總體上達(dá)到80年代中后期國(guó)際先進(jìn)水平電子部六所研制成功與IBMPC機(jī)兼容的DJS-0520微機(jī)。國(guó)家智能計(jì)算機(jī)研究開(kāi)發(fā)中心成功研制曙光一號(hào)全對(duì)稱共享存儲(chǔ)多處理機(jī)。第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念02計(jì)算與計(jì)算工具1995年1997-1999年2000年2011年2013年中心又推出了中國(guó)第一臺(tái)具有大規(guī)模并行處理機(jī)(MPP)結(jié)構(gòu)的并行機(jī)曙光1000(含36個(gè)處理機(jī))1997年國(guó)防科技大學(xué)成功研制銀河-Ⅲ百億次并行巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到90年代中期國(guó)際先進(jìn)水平。國(guó)家智能計(jì)算機(jī)研究開(kāi)發(fā)中心與曙光公司于1997-1999年先后在市場(chǎng)上推出具有機(jī)群結(jié)構(gòu)的曙光1000A、曙光2000-Ⅰ、曙光2000-Ⅱ超級(jí)服務(wù)器推出浮點(diǎn)運(yùn)算速度為3000億次/秒的曙光3000超級(jí)服務(wù)器推出浮點(diǎn)運(yùn)算速度為1271萬(wàn)億次/秒的曙光6000超級(jí)服務(wù)器。天河二號(hào)第四十一屆世界大型超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜的第一名第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念03計(jì)算思維我們使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣，從而也將深刻地影響著我們的思維能力。計(jì)算思維是數(shù)字化計(jì)算時(shí)代的產(chǎn)物，成為這個(gè)時(shí)代每個(gè)人都具備的一種基本能力。艾茲格·迪科斯徹EdsgerWybeDijkstra著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家1972年圖靈獎(jiǎng)獲得者計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及理解人類行為，它涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一系列思維活動(dòng)。周以真本部分自學(xué)！第一節(jié)計(jì)算機(jī)的概念總結(jié)

計(jì)算無(wú)所不在，古有運(yùn)籌帷幄，決勝于千里之外，今有春風(fēng)化雨，潛入千家