第1章计算机文化与计算机思维基础分解.pptx

计算机文化与计算机思维基础 主讲高骏 课程的安排 第1章 计算机与计算机思维 2学时 第2章 计算机系统 2学时 第3章 操作系统 2学时 第5章 数据处理 6学时 第4章 数制和信息编码 2学时 第6章 数据库技术基础 2学时 第7章 计算机网络基础 2学时 第8章 算法与程序设计初步 4学时 复习 2学时 考核方法 3 平时成绩（50%） 2.实验作业(20分) 微课堂教学平台使用 机房入口： 33或 32 校园网入口： 33 用户名和密码均为学号 4 5 第一章 计算机文化与计算思维 1.1 引言 6 人类为什么要发明计算机？ 1 人的计算速度很低 (1)祖冲之计算π至小数点后7位数用了15年 (2)计算30×30的行列式需要许多个人年 (3)中国第一棵原子弹研制时，数百位科学家在大礼堂打算盘的壮观场景 2 早期的计算工具 (1)算筹：春秋战国时期 世界上最早的计算工具 (2)算盘：中国唐代 第一种手动式计数器 沿有至今 (3)计算尺：1622年 英国奥特瑞德 可进行加、减、乘、除、指数、三角函数 (4)加法器：1642年 法国帕斯卡 机械式，只能做加法 7 (5) 计算器 1673年 德国莱布尼茨，机械式 可进行加、减、乘、除和开方 分析机：体现了现代电子计算机的结构、设计思想。被称为现代通用计算机的雏形 1.1 引言 (6) 差分机和分析机 1.2 计算机的诞生和发展 8 （1）M的状态：接受状态、进位状态。初始时处于进位状态。 （2）从右向左扫描纸带。 进位状态：读到0或空白，则改写1，进入接受状态，立即停机； 读到1，则改写为0，状态保住不变，读写头左移。 1. 计算机的诞生 图灵机、ENIAC和冯·诺依曼体系结构在理论上、工作原理、体系结构上奠定现代电子计算机的基础 (1) 图灵机(Turing machine，TM ) 阿兰·图灵（Alan Mathison Turing ，1912—1954） 解决问题；什么是计算？什么是可计算性？ 组成：计算X+1的图灵机M 纸带 读写头 1.2 计算机的诞生和发展 9 邱奇、图灵和哥德尔断言： 一切直觉上能行可计算的函数都可用图灵机计算，反之亦然 著名的邱奇－图灵论题 世界上的问题 可计算的：图灵机可计算的就是可计算的 不可计算的 图灵的贡献 图灵机模型：解决了可计算问题 计算机的理论问题 图灵测试：回答了什么样的机器具有智能 人工智能的理论基础 美国计算机学会ACM于1966年创立了“图灵奖” 计算机科学之父 人工智能之父 2.ENIAC（电子数字积分计算机） 1946.2~1955.10 宾州大学 10 每秒5千次加减运算 没有存储器 采用十进制 表明电子计算机时代的到来，具有划时代意义 1.2 计算机的诞生和发展 3.冯·诺依曼体系结构计算机 人类第二台计算机；EDVAC（离散变量自动电子计算机）  1945年冯·诺依曼参与研制并且发表：关于“EDVAC的报告草案” 11 采用二进制 存储程序：程序和数据一起存储在内存中 五个部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 奠定了现代计算机体系结构和工作原理 迄今为止的计算机都采用这种思想，称为冯·诺依曼计算机 1.2 计算机的诞生和发展 4. 计算机的分代 12 时代 年份 器件 运算速度 软件 应用 一 46-58 电子管 每秒几千次 机器语言 汇编语言 科学计算军事领域 二 58-64 晶体管 每秒几十万次 高级语言 数据处理工业控制 三 64-70 集成电路 每秒几百万次 操作系统 文字处理图形处理 四 71年迄今 大规模集成电路 达到每秒亿亿次 数据库、网络等 各个领域 电子管 晶体管 集成电路 大规模集成电路 1.2 计算机的诞生和发展 5. 发展趋势：微型化、巨型化、网络化和智能化 13 未来新型计算机： (1)光计算机 利用光子取代电子进行数据运算、传输和不同波长的表示不同的数据 优点：超