大学计算机基础 第一章

大学计算机基础浙江大学计算学院基础教学中心2023年2月6日共34页2中国首台千万亿次

超级计算机天河1号Chapter1

Introduction共34页4Overview计算机是什么数据处理机模型现代计算机模型计算机系统信息系统因特网和万维网计算机文化和计算思维共34页51.1计算机是什么Computer——从事计算工作的人ComputerScienceComputerTechnologyComputerEngineeringInformationTechnology，IT从技术上体积小，功能强从用途上专业到消费品共34页6计算机和计算ComputerandComputation计算数学的基础计算机的基础期望：计算机实现数学意义上的“自动计算”现实：客观世界的形态被“数字化”计算机素质知道它，知道它是如何做到的共34页7计算机的定义计算机是一种现代化的信息处理工具，它对信息进行处理并提供结果，其结果（输出）取决于所接收的信息（输入）及相应的处理算法——《计算机科学技术百科全书》核心词汇工具处理信息算法共34页8计算机科学与技术CSandCT计算机的设计、制造，以及运用计算机进行信息的获取、表示、存储、处理、控制等的相关理论、原则、方法和技术CS研究现象和揭示其规律CT研制计算机和使用计算机进行信息处理的方法和手段共34页9阿凡达3D电影图像4000HP服务器，3.5万CPUGPU可提高10倍共34页101.2数据处理机模型DataProcessor——Computer处理数据(Data)，得到信息(Information)Data原材料Information制成品数据处理器模型黒盒模型带有程序功能的处理机模型共34页11黑盒模型定义了计算机的功能，给出了计算机的基本属性，即计算机就是处理数据的机器共34页12具有程序能力的数据处理机程序（Program）简单地被理解为按照预定的步骤进行工作程序是处理数据的算法的具体实现共34页13具有程序能力的处理机模型计算机的灵活性不同的数据，相同的程序，不同的结果相同的数据，不同的程序，相同的结果程序原理能够按照“程序”进行工作程序是事先编制好并存放在计算机内部的共34页141.3现代计算机模型冯·诺依曼计算机共34页15现代计算机模型定义了计算机的5个组成部分输入

Input运算

ArithmeticLogicUnit存储

Memory控制

Controller输出

Output巴贝奇（CharlesBabbage，1792—1871）IPOSCPU=ALU+Controller三个子系统CPU、Memory、I/O共34页16程序存储原理现代计算机模型要求程序在执行前存放到存储器中还要求程序和数据采用同样的格式——程序存储原理如何使计算机自动执行程序程序存储原理解决的问题程序存储的另一个重要的理由是程序的“重用”共34页171.4计算机系统

计算机系统硬件系统处理器系统(主机)存储器系统外部设备输入设备输出设备软件系统系统软件操作系统编程语言工具软件应用软件办公软件其他应用软件共34页18硬件系统

计算机的物理设备叫做硬件（Hardware）实现计算机操作过程、输入、输出互联的各种电子设备术语计算机设备（Device）既可以指一个价值数亿的巨型计算机系统，也指一个只有数十元的鼠标器第一台现代计算机1946年的ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，电子数字积分计算机）共34页19计算机历史计算机历史——硬件史1946～1958电子管1959～1963晶体管1963～1975集成电路（IC）1975～大规模集成电路（LSIC）PCandInternet共34页20计算机类型按计算机的规模及销售价进行划分千万USD：Supercomputer天河-1A：主机的处理器达到186368个，运算速度达到了每秒2570万亿次。数百万USD：MainframeComputer小型计算机PC，微型计算机嵌入式系统智能手机共34页21计算机软件软件：“看不见”的，却是不可或缺的所有与计算机相关的文档、程序、语言等都可以归类为软件软件系统系统软件：把服务于计算机本身应用软件：解决特定问题软件的进化从专业到产业共34页22计算机是如何运行的通电后CPU执行启动程序BIOS操作系统调入内存BIOS引导后计算机由操作系统管理和控制共34页231.5信息系统信息系统有6个要素硬件软件数据/信息人/用户（PeopleorUser）计算机有两类用户，一类是以计算机为职业的另一类用户主要就是使用计算机，大多数用户属于这一类。过程/处理通信共34页241.6因特网和万维网Network：两台以上的计算机互连世界上最大的网：Internet目的：资源共享网络的网络管理上：无中心特性——开放虚拟社会网上的各种社会形态：现实世界的Copy共34页25万维网WorldWideWebWWW简称为Web中文名为万维网原为Internet的一种应用（技术）LinkandWebpageandWebsite现实：Internet的代名词第一个浏览器软件：Mosaic免费的浏览器共34页261.7计算机文化和计算思维ComputerLiteracy理解计算机是什么它如何被作为资源使用ComputationalThinking是指运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动本质：

Abstraction、Automation状态和过程共34页27计算思维的特征计算思维是什么计算思维不是什么1是概念化不是程序化2是根本的不是刻板的技能3是人的思维不是计算机的思维4