Lecture01计算机能做和不能做什么以及如何去做课件

1、计算思维课程简介和学习注意事项课程简介教学目的： 计算思维引导 计算机专业的职业引导 某种程度上的大学学习方式的引导教学内容： 以持续追求更优的算法为主线的算法设计思维引导； 以持续追求全局观、系统观的平台设计思维引导； 体现“计算机科学已经成为基础学科”的计算机专业职业引导和职业道德。大体内容 第一讲：计算机如何利用简单规则的有序使用来解复杂问题的。 计算机为什么能“像人”一样处理问题？计算机解题和人解题有何区别？算法是什么？ 第二讲：持续追求更优：计算机科学家的习惯，计算机工作者的习惯 若干范例去解读：如何判断哪个算法更好？算法的复杂度是什么意思？ 第三讲：计算如何被计算机支持语言篇 程序

2、语言具备的被计算机识别特征？语言所起到的翻译作用，程序设计的本质是什么？为什么存在不同的设计风格？大致内容 第四讲：计算如何被计算机系统支持经典平台篇 指令集、体系结构、操作系统在不同抽象层面上开展的对计算的支持 集成电路、CPU、总线、计算机。在不同层面上的支持 第五讲：计算如何被计算系统所支持现代平台篇 网络、协议、TheInternetisthecomputer 大数据、云计算等新型计算模式 第六讲：程序设计方法学 结构化、面向对象； 观察世界的视角，模拟的视角，程序的质量和效率；大致内容 第七讲：如何高效、高质量地生产软件系统软件工程 什么是好的程序？什么是好的软件？ 解剖一个大软件，

3、观察大软件的结构及其“生产工艺” 第八讲：并行计算 分而治之的朴素的思想，超大规模计算达到的惊人的效果 众人拾柴火焰高？yesorno？其中的困难。 第九篇：计算的神话和现实人工智能大致内容 第十一讲：计算机人的职业专业篇 科学研究、技术创新、系统开发、IT管理 从事工作的特点、工作习惯、思维方式、生活模式 第十二篇：计算机人的职业跨学科 计算在其它理工科学科的作用 生物、电子、气象=算法 计算在其它文科、经济学上的作用 金融、保险、社会学=大数据及其处理 第十三讲：滥用计算，后患无穷 病毒、黑客、职业道德 网络行为、人格养成学习方式 教学内容来源 http:/ 作业要求 严禁抄袭（包括一字不

4、漏地抄袭网站内容） 联系方式： 计算机楼815算思维-论题1：计算机能做什么？不能做什么？Computers are amazing machines. Theyseemtobeabletodoanything.Theyflyaircraftandspaceships,andcontrolpowerstationsandhazardouschemicalplants.Companiescannolongerberunwithoutthem,andagrowingnumberofsophisticatedmedicalprocedurescannotbeperforme

5、dintheirabsence.Theyservelawyersandjudgeswhoseekjudicialprecedentsinscoresofdocumentedtrials,andhelpscientistsinperformingimmenselycomplicatedandinvolvedmathematicalcomputations.Computers are amazing machines. Theyrouteandcontrolmillionsoftelephonecallsinnetworksthatspancontinents.Theyexecutetaskswi

6、thenormousprecisionfrommapreadingandtypesettingtographicalpictureprocessingandintegratedcircuitdesign.Theycanrelieveusofmanyboringchores,suchaskeepingameticuloustrackofhomeexpenses,andatthesametimeprovideuswithdiverseentertainmentsuchascomputergamesorcomputerizedmusic.Moreover,thecomputersoftodayare

7、hardatworkhelpingdesigntheevenmorepowerfulcomputersoftomorrow.有计算机不能干的吗？ 还是我们该问：有计算机干不好的吗？计算机到底是干什么的？实际上，计算机是什么？eventhemostsophisticatedcomputerisreallyonlyalarge,well-organizedvolumeofbits,andmoreoveritcannormallycarryoutonlyasmallnumberofextremelysimpleoperationsonthem,suchaszeroing,flipping,andte

8、sting计算机其实很笨！但是，计算机确实很神奇！我们用x0,x1,x31表示x的32个bits，用y0,y1,y31表示y的32个bits一个稍微复杂的例子计算两个1bit的二进制数的和(增加exit和goto操作)add(x,y)1.zeroz02.zeroz13.equalitytest(x,y)4.testeqgoto75.flipz06.exit7.zerot8.flipt9.equalitytest(x,t)10.testeqflipz1问题：如果只用zero、flip、testexit、goto操作，能完成这个任务吗？封装+抽象 用最原子的操作封装成更“高级”的操作 用三个基本操

9、作可以实现“相等”操作 用“相等”操作可以实现一位的加法操作 用一位的加法“间接操作”可以实现普通加法 a:=x+y实际上，现代计算机内部电路能提供的“原子”操作远不止这5个基本操作不同的原子操作=不同的计算机实际上，我们在编写程序时使用“封装”的高级操作可以“随心所欲”不同级别的语言、不同级别的软件库一段等价的汇编和高级语言程序/-计算|x-y|的C代码-intabsdiff(intx,inty)if(xy)returny-x;elsereturnx-y;/-汇编代码-movl8(%ebp),%edx;取x的值movl12(%ebp),%eax;取y的值cmpl%eax,%edx;比较x和y的值jl.L3;如果yx转到.L3subl%eax,%edx;计算y-xmovl%edx,%eax;返回值jmp.L5;跳转到.L5.L3:;yxsubl%edx,%eax;计算x-y.L5:;完成但，本质上都是：结论从如此简单的基本元件和操作来完成不可思议的复杂行