计算思维第2讲–符号化–计算化–自动化.ppt

* * * 三极：b点为基极, c点为集电极, e点为发射极。 * * * 为什么讲计算思维, 却讲了易经? 0和1与电子技术实现 实现0和1的基本元器件: 电信号和继电器开关 用继电器开关实现基本逻辑运算 数字信号：高电平为1, 低电平为0 0 1 “与”运算电路 “或”运算电路 “非”运算电路 0和1与电子技术实现 (1) 如何用电信号及电子元件表达0和1? 实现0和1的基本元器件: 二极管 二极管的基本特性 F K V F L R I (b) K L R V R (b) 0和1与电子技术实现 (2) 处理0和1的基本元件? 实现0和1的基本元器件: 三极管 三极管的基本特性： 开关和放大 以较小的b极电流信号可控制较大的e极流过的电流--放大。 大水库 大坝 闸门控制 水 第一个三极管试验装置 用b点的0和1来控制c点产生1和0 典型的三极管电路 b c 0和1与电子技术实现 (2) 处理0和1的基本元件? 用二极管、三极管可实现基本的集成电路: 与门、或门和非门 这些电路被封装成集成电路(芯片)，即所谓的门电路。 “与”门电路 “或”门电路 “非”门电路 0和1与电子技术实现 (3) 如何用基本电子元件实现基本逻辑运算? 基本门电路的符号表示及其特性 与门电路：是实现逻辑与运算的集成电路，即：只有当两个输入端为高电平(1)时，则输出端为高电平(1)；否则，输出端为低电平(0)。 或门电路：是实现逻辑或运算的集成电路，即：只有当两个输入端为低电平(0)时，则输出端为低电平(0)；否则，输出端为高电平(1)。 非门电路：是实现逻辑非运算的集成电路，即：当输入端为高电平(1)时，则输出端为低电平(0)；输入端为低电平(0)时，则输出端为高电平(1)。 异或门电路：是实现逻辑异或运算的集成电路，即：当两个输入端同为高电平(1)或同为低电平(0)时，则输出端为低电平(0)；否则，输出端为高电平(1)。 =1 ≥1 1 与门电路符号 或门电路符号 非门电路符号 异或门电路符号 0和1与电子技术实现 (4) 如何用电信号及电子元件实现基本逻辑运算? 基于门电路的复杂组合逻辑电路 示例1：一位加法器的示例。 0和1与电子技术实现 (5) 如何用已实现的基本逻辑运算(门电路)来实现更复杂的运算? 基于门电路的复杂组合逻辑电路 示例：多位加法器的实现 用已验证正确的一位加法器，来实现更为复杂的多位加法器 用已验证正确的多位加法器，来实现更为复杂的乘法器/除法器等(略) 分层构造：低层电路已验证正确，可被封装起来；用已封装的已验证的低层电路可构造更为复杂的高层电路；如此一层层构造。 0和1与电子技术实现 (5) 如何用已实现的基本逻辑运算(门电路)来实现更复杂的运算? 微处理器芯片即是复杂组合逻辑集成在一块板上并封装而成的电路: 从Intel4004在12平方毫米的芯片上集成了2250颗晶体管?到Pentium 4处理器内建了4200万颗晶体管，以及采用0.18微米的电路?再到英特尔的45纳米Core 2至尊/至强四核处理器上装载了8.2亿颗晶体管。 复杂部件的硬件实现(芯片、主板) 为什么需要如此多的晶体管呢？ 0和1与电子技术实现 (5) 如何用已实现的基本逻辑运算(门电路)来实现更复杂的运算? 集成化 符号化 再语义化 数值与非数值性信息 计算化 计算化 基于0和1 的计算 用门电路实现基本逻辑运算 基于逻辑运算组合-分层构造复杂的逻辑电路 构造化 表达为0和1 数值与非数值性信息 支持 组合与构造 分层与集成 门电路 0和1与电子技术实现 (6) 小结 基本逻辑运算 基于逻辑运算的复杂运算 构造化 自动化 电信号 语义符号化 ? 符号计算化 ? 计算0(和)1化 ? 0(和) 1自动化? 分层构造化? 构造集成化； 0和1与电子技术实现 (7) 电子技术实现在“符号化-计算化-自动化”思维中的位置? * * * * * * * * * 为什么讲计算思维, 却讲了易经? * * * * * * * 为什么讲计算思维, 却讲了易经? * * 为什么讲计算思维, 却讲了易经? * * 为什么讲计算思维, 却讲了易经? * 语义符号化 ? 符号计算化 ? 计算0(和)1化 ? 0(和) 1自动化? 分层构造化? 构造集成化； 0和1与易经---语义符号化表达与计算 (6) 易经在“符号化-计算化-自动化”思维中的位置? 0和1与逻辑 ---思维符号化表达与计算 逻辑是指事物因果之间所遵循的规律，是现实中普适的思维方式 逻辑的基本表现形式是命题与推理，推理即依据由简单命题的判断推导得出复杂命题的判断结论的过程。命题由语句表述，即内容为“真”或为“假”的一个判断语句！ 例如