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计算机导论 教学计划 什么是计算机系统？ 程序执行结果 不仅取决于 算法、程序编写 而且取决于 语言处理系统 操作系统 ISA 微体系结构 课程目标：清楚理解计算机是如何生成和运行可执行文件的！ 重点在高级语言以下各抽象层 C语言程序设计层 数据的机器级表示、运算 语句和过程调用的机器级表示 操作系统、编译和链接的部分内容 指令集体系结构（ISA）和汇编层 指令系统、机器代码、汇编语言 微体系结构及硬件层 CPU的通用结构 层次结构存储系统 冯·诺依曼的故事 1944年，冯·诺依曼参加原子弹的研制工作，涉及到极为困难的计算。 1944年夏的一天，诺依曼巧遇美国弹道实验室的军方负责人戈尔斯坦，他正参与ENIAC的研制工作。 冯·诺依曼被戈尔斯坦介绍加入ENIAC研制组，1945年，他们在共同讨论的基础上，冯·诺依曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告，发表了全新的“存储程序通用电子计算机方案”。 一向专搞理论研究的普林斯顿高等研究院批准让冯·诺依曼建造计算机，其依据就是这份报告。 你认为冯·诺依曼结构是怎样的？ 应该有个主存，用来存放程序和数据 应该有一个自动逐条取出指令的部件 还应该有具体执行指令（即运算）的部件 程序由指令构成 指令描述如何对数据进行处理 应该有将程序和原始数据输入计算机的部件 应该有将运算结果输出计算机的部件 现代计算机结构模型 认识计算机中最基本的部件 用机器语言编写程序，并记录在纸带或卡片上 若用符号表示跳转位置和变量位置，是否简化了问题？ 于是，汇编语言出现 用助记符表示操作码 用标号表示位置 用助记符表示寄存器 ….. 汇编语言源程序由汇编指令构成 你能用一句话描述什么是汇编指令吗？ 用助记符和标号来表示的指令（与机器指令一一对应） 指令又是什么呢？ 包含操作码和操作数或其地址码 （机器指令用二进制表示，汇编指令用符号表示） 只能描述：取（或存一个数） 两个数加（或减、乘、除、与、或等） 根据运算结果判断是否转移执行 想象用汇编语言编写复杂程序是怎样的情形？ （例如，用汇编语言实现排序（sort）、矩阵相乘） 需要描述的细节太多了！程序会很长很长！而且在不同结构的机器上就不能运行！ 指令所能描述的功能 用高级语言开发程序 随着技术的发展，出现了许多高级编程语言 它们与具体机器结构无关 面向算法描述，比机器级语言描述能力强得多 高级语言中一条语句对应几条、几十条甚至几百条指令 有“面向过程”和“面向对象”的语言之分 处理逻辑分为三种结构 顺序结构、选择结构、循环结构 有两种转换方式：“编译”和“解释” 编译程序(Complier)：将高级语言源程序转换为机器级目标程序，执行时只要启动目标程序即可 解释程序(Interpreter )：将高级语言语句逐条翻译成机器指令并立即执行，不生成目标文件。 不同层次语言之间的等价转换 开发和运行程序需什么支撑？ 最早的程序开发很简单（怎样简单？） 直接输入指令和数据，启动后把第一条指令地址送PC开始执行 用高级语言开发程序需要复杂的支撑环境（怎样的环境？） 需要编辑器编写源程序 需要一套翻译转换软件处理各类源程序 编译方式：预处理程序、编译器、汇编器、链接器 解释方式：解释程序 需要一个可以执行程序的界面（环境） GUI方式：图形用户界面 CUI方式：命令行用户界面 5.3.1 大数据的应用——商业中的大数据 * * 沃尔玛是最早利用大数据而受益的企业之一，曾拥有世界上最大的数据仓库系统。公司在对消费者购物行为进行分析时发现，男性顾客在购买婴儿尿片时，常常会顺便搭配几瓶啤酒来犒劳自己，于是推出了将啤酒和尿布捆绑销售的促销手段。如今，这一“啤酒＋尿布”的 美国第二大的超市塔吉特（Target）百货公司，为了吸引孕妇这一含金量很高的群体，也求助数据分析手段。他们希望在孕妇怀孕较初期时就把她们识别出来，这样就可以在别的竞争对手之前吸引她们的采购。数据分析成果也成了大数据技术应用的经典案例。 Tesco PLC（特易购）这家超市连锁在其数据仓库中收集了700万部冰箱的数据。通过对这些数据的分析，进行更全面的监控并进行主动的维修以降低整体能耗。 梅西百货(Macys)的实时定价机制可以根据需求和库存的情况进行实时调价。该公司基于SAS的系统可以对多达7300万种货品进行实时调价。 5.3.1 大数据的应用——体育竞技中的大数据 * * 随着互联网的发展，大数据已经悄然进入了这项体育竞技项目的赛场。 F1赛车场可能是大数据最经典的应用场景之一，一辆辆风驰电掣的造价高达200万美元的F1赛车的设计、模拟、测试和建造完全在电脑中完成，这