计算机文化与计算思维.ppt
《计算机文化与计算思维.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机文化与计算思维.ppt(28页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第一章第一章 计算机文化与计算思维计算机文化与计算思维1.1 引言引言 1.2 计算机计算机的诞生和发展的诞生和发展 1.3 计算思维基础计算思维基础1 1.1 1.1 引言引言 人类为什么要发明计算机?人的计算速度很低 祖冲之计算祖冲之计算至小数点后至小数点后7位数用了位数用了15年年 计算计算3030的行列式需要几个人年的行列式需要几个人年 中国第一棵原子弹研制时,数百位科学家在大礼堂打算盘中国第一棵原子弹研制时,数百位科学家在大礼堂打算盘 早期的计算工具 算算 筹筹 春秋战国时期春秋战国时期世界上最早的计算工具世界上最早的计算工具 算算 盘盘 中国唐代中国唐代 第一种手动式计数器第一种手
2、动式计数器 沿有至今沿有至今 计算尺计算尺 1622年年 手动式,上世纪手动式,上世纪70年代被计算器取代年代被计算器取代可进行加、减、乘、除、指数、三角函数可进行加、减、乘、除、指数、三角函数 加法器加法器 1642年年 机械式,只能做加法机械式,只能做加法21642 Blaise Pascal加法器加法器1822 1822 差分机差分机1833 分析机分析机ENIAC电子计算机时代电子计算机时代计算机发展史计算机发展史 人类追求的计算工具人类追求的计算工具3算筹算筹中国最早的计算工具中国最早的计算工具 算算筹筹是是我我国国古古代代的的计计算算工工具具。筹筹即即小小竹竹棍棍或或小小木木棍棍也
3、也有有用用骨骨或或金金属属材材料料制制成成的的,古古人人用用它它来来进进行行计计算算,称为算筹。称为算筹。计算机的起源计算机的起源计算机发展史计算机发展史4公元公元600年左右,我年左右,我国出现新的计算工国出现新的计算工具具算盘算盘。计算机发展史计算机发展史5机械式计算机机械式计算机Blaise Pascal帕斯卡帕斯卡 计算机发展史计算机发展史1642年,年仅年,年仅19岁的法国伟大岁的法国伟大科学家科学家帕斯卡帕斯卡引用算盘的原理,引用算盘的原理,发明了第一部机械式计算器,发明了第一部机械式计算器,在他的计算器中有一些互相联在他的计算器中有一些互相联锁的齿轮,一个转过十位的齿锁的齿轮,一
4、个转过十位的齿轮会使另一个齿轮转过一位,轮会使另一个齿轮转过一位,人们可以像拨电话号码盘那样,人们可以像拨电话号码盘那样,把数字拨进去,计算结果就会把数字拨进去,计算结果就会出现在另一个窗口中,但是出现在另一个窗口中,但是只只能做加减计算能做加减计算。618121812年差分机年差分机 查尔斯查尔斯.巴贝奇巴贝奇 1834年设计的分析机年设计的分析机 由许多轮子组成的保存数据的存储库;由许多轮子组成的保存数据的存储库;运算装置;能对操作顺序进行控制,并选运算装置;能对操作顺序进行控制,并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。择所需处理的数据以及输出结果的装置。主要用于计算多项式,运算精度达到小
5、数主要用于计算多项式,运算精度达到小数点后点后6 6位位巴贝奇的分析机巴贝奇的分析机是历史上最早的专是历史上最早的专用计算机和通用计用计算机和通用计算机的完整构思算机的完整构思.7ENIAC:长长30.4830.48米,宽米,宽1 1米,占米,占地面积地面积170170平方米,平方米,3030个操作台,个操作台,约相当于约相当于1010件普通房间的大小,件普通房间的大小,重达重达3030吨,耗电量吨,耗电量150150千瓦,造千瓦,造价价4848万美元。它使用万美元。它使用1800018000个电个电子管,子管,7000070000个电阻,个电阻,1000010000个电个电容,容,15001
6、500个继电器,个继电器,60006000多个开多个开关,每秒执行关,每秒执行50005000次加法或次加法或400400次乘法,是继电器计算机的次乘法,是继电器计算机的10001000倍、倍、手工计算的手工计算的2020万倍万倍。计算机发展史计算机发展史 第一台电子计算机(第一台电子计算机(ENIAC)8 1.1 1.1 引言引言 计算器计算器 1673年年德国德国Gottfried Leibniz,机械式,机械式 可进行加、减、乘可进行加、减、乘、除和开方、除和开方 差分机和分析机差分机和分析机 查尔斯查尔斯.巴贝奇巴贝奇 1812年差分机年差分机 1834年分析机年分析机 分析机:体现了
7、现代电子计算机的结构、设计思想分析机: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被称为现代通用计算机的雏形9(1)M的状态:接受状态、进位状态。初始时处于进位状态。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。)从右向左扫描纸带。进位状态:读到进位状态:读到0或空白,则改写或空白,则改写1,进入接受状态,立即停机;,进入接受状态,立即停机;读到读到1,则改写为,则改写为0,状态保住不变,读写头左移,状态保住不变,读写头左移。1.2 1.2 计算机的诞生和发展计算机的诞生和发展 计算机的诞生 图灵机、图灵机、ENIAC和冯和冯诺依曼体系结构在理论上
8、、工作原理、体系结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构上奠定现代电子计算机的基础 图灵机图灵机(Turing machine,TM)阿兰阿兰图灵(图灵(Alan Mathison Turing,19121954)解决问题;解决问题;什么是计算?什么是可计算性?什么是计算?什么是可计算性?组成:计算组成:计算X+1的图灵机的图灵机M纸带纸带 读写头读写头 101.2 1.2 计算机的诞生和发展计算机的诞生和发展 图灵机的能力图灵机的能力=高级程序设计语言高级程序设计语言=现代通用计算机现代通用计算机 邱奇、图灵和哥德尔断言:邱奇、图灵和哥德尔断言:一切直觉上能行
9、可计算的函数都可用图灵机计算,反之亦然一切直觉上能行可计算的函数都可用图灵机计算,反之亦然邱奇邱奇图灵论题图灵论题 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 美国计算机学会美国计算机学会ACM于于1966年创立了年创立了“图灵奖图灵奖”计算机科学之父计算机科学之父 人工智能之父人工智能之父111.2 1.2 计算机的诞生和发展计算机的诞生和发展 ENIAC(电子数字积分计算机)(电子数字积分计算机)1946.21955.10 宾州大学宾州大学:每秒每秒5千次
10、加减运算千次加减运算:没有存储器没有存储器:采用十进制采用十进制第一款商用计算机:第一款商用计算机:UNIVAL1947年,莫奇莱和埃克特年,莫奇莱和埃克特仅表明电子计算机时代的到来仅表明电子计算机时代的到来 121.2 1.2 计算机的诞生和发展计算机的诞生和发展 冯冯诺依曼体系结构计算机诺依曼体系结构计算机 人类第二台计算机;人类第二台计算机;EDVAC(离散变量自动电子计算机)(离散变量自动电子计算机)1945年年 冯冯诺依曼参与研制并且发表:诺依曼参与研制并且发表:关于关于 EDVAC的报告草案的报告草案:采用二进制采用二进制:存储程序:存储程序:程序和数据一起存储在内存中程序和数据一
11、起存储在内存中 :五个部分:五个部分:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备运算器、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,称为冯迄今为止的计算机都采用这种思想,称为冯诺依曼计算机诺依曼计算机 13 计算机的分代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电子管晶
12、体管晶体管集成电路集成电路大规模集成电路大规模集成电路1.2 1.2 计算机的诞生和发展计算机的诞生和发展14 发展趋势:微型化、巨型化、网络化和智能化发展趋势:微型化、巨型化、网络化和智能化 未来新型计算机未来新型计算机 光计算机光计算机 利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储 不同波长的表示不同的数据不同波长的表示不同的数据 优点:超高速优点:超高速 缺点:体积庞大缺点:体积庞大 生物计算机(分子计算机)生物计算机(分子计算机)2020世世 纪纪 8080年年 代代 中中 期期 开开 始始 研研 制制 采用了生物芯片采用了生物芯片 量子计算机量子计
13、算机 利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机,利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机,这种多现实态是量子力学的标志。这种多现实态是量子力学的标志。1.2 1.2 计算机的诞生和发展计算机的诞生和发展15 计算机的分类 按综合性能按综合性能指标分类指标分类高性能计算机(高性能计算机(巨型机或大型机巨型机或大型机):):速度最快、处理能力最强、速度最快、处理能力最强、最快:最快:Titan 每秒每秒2亿亿次浮点运算亿亿次浮点运算 中国:天河中国:天河1A 每秒每秒4.70千万亿次浮点运算千万亿次浮点运算 第第8 工作站工作站:介于介于PCPC与小型机之间高档微机系统与小型机之间高档微机系统 高
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机 文化 计算 思维
限制150内