第 1 讲大学计算机基础 - 引论 信息科学技术学院 林龙新
1. 教师自我介绍 本讲提纲 2. 课程目的和要求 参考书 教学安排 教学模式 考核方式 3. 课程教学知识点结构 4. 本讲主体内容 5. 课堂随机提问和讨论 6. 实验要求
教师简介 教育背景 1997 年, 华中理工大学, 计算机应用, 学士 2002 年, 华中科技大学, 通信工程, 硕士 2008 年, 华南理工大学, 计算机应用技术, 博士 2014-2015 年, 弗吉尼亚联邦大学, 访问学者 工作经历 1997-2005, 广州金鹏集团, 产品经理 研发部长 集团战略发展部部长等, 工程师 2009 至今, 暨南大学, 信息科学技术学院, 副教授, 硕士生导师 曾承担过多家 IT 企业的高级顾问和联合创始人等 研究兴趣和联系方式 AI 知识图谱 计算机网络 SDN/NFV 网络安全 分布式和高性能计算等 tlinlx@jnu.edu.cn
1. 教育背景 2. 工作经历 3. 联系方式 : 教师自我介绍 林龙新 tlinlx@jnu.edu.cn, lin_longxin@126.com, 一般发邮件到 126 邮箱
课程目的和相关要求 目的 对计算机 计算机系统 网络有全面认识 初步学会 用计算机 求解本专业问题, 编程 是用计算机的核心 培养一定的计算思维能力 通过程序设计能力的培养提升面向理工类学科的研究 要求 原则上不能缺课, 缺课三次取消考试资格 课前短时间预习 课堂 5-10 分钟随机提问互动 考核方式 平时 30%, 考试 70%( 闭卷理论考试, 包含 1 次期末大作业 ) 平时包含 : 2 次平时实验报告 + 考勤 综合实验采用 : 分组实现 + 现场讲解的方式 闭卷考试 : 基本理论 算法编程
教材 课程目的和相关要求 数据与计算 -- 计算机科学基础 ( 第 3 版 ), 陆汉权主编, 电子工业出版社 参考书 计算机科学概论 ( 第 3 版 ), Nell Dale,John Lewis, 张欣, 胡伟译, 机械工业出版社 计算机科学导论 ( 第 3 版 ), Behrouz Forouzan, 刘艺, 刘哲雨译, 机械工业出版社
教学日历安排 课程目的和相关要求
教学模式 课程目的和相关要求 课前简短预习 课堂教师讲解和学生问题互动 实验训练课后复习考试
教学模式 课程目的和相关要求
课程教学知识点结构 大学计算机基础 ( 理工 ) 知识点和总体规划
本讲知识点结构
第 1 讲计算机引论 ( 主体内容 )
1.1 计算机系统 (1) 计算机的诞生 http://v.youku.com/v_show/id_xmzqynde3mdu 2.html (2) 计算机是什么? Computer 从事计算工作的人 如今特指机器 Computer Science Computer Technology Computer Engineering IT,Information Technology 技术上 : 体积小, 功能强 用途上 : 从专业计算 -> 消费类
1.1 计算机系统 (3) 计算机和计算 (Computer and Computation) 计算 数学的基础 计算机的基础 计算机的功能发展 开始期望实现数学意义上的 自动计算, 如今随着客观世界的 数字化 被广泛使用 计算思维 (Computation Thinking), 计算机素质 了解计算机能做什么?-> 计算机如何做? 如何做? 归结为如何对客观问题进行抽象表示, 再由计算机来处理
1.1 计算机系统 (4) 计算机定义 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 工具 处理 信息 算法 计算机科学与技术 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 计算机科学 (Computer Science,CS) 研究现象和揭示规律 计算机技术 (Computer Technology,CT) 研制计算机和使用计算机进行信息处理的方法和手段
(5) 数据处理模型 1.1 计算机系统 计算机 : 数据和信息处理的机器 数据 (Data) 是原材料, 信息 (Information) 是制成品 数据处理模型 黑盒模型 计算机 ( 处理数据 ) 输入数据输出数据 ( 信息 )
程序 计算机 输入数据 ( 处理数据 ) 输出数据 ( 信息 ) 1.1 计算机系统 (5) 数据处理模型 数据处理模型 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 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
1.1 计算机系统 (6) 现代计算机模型 ( 冯氏结构 ) 存储器 输入 运算器 输出 控制器
1.1 计算机系统 (6) 现代计算机模型 ( 冯氏结构 ) 定义了 5 大部件 输入, 运算器, 存储器, 控制器和输出 CPU = 运算器 + 控制器 存储器 : 内存条 硬盘 光盘 U 盘等 输入 : 鼠标 键盘 扫描仪等 输出 : 显示器 打印机等 三个子系统 CPU, 存储器,I/O( 输入输出 ) 其他体系结构 哈佛结构 流水线 并行结构 超级计算等
1.1 计算机系统 (6) 现代计算机模型 ( 冯氏结构 ) 程序存储原理 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 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
(7) 计算机系统 组成 1.1 计算机系统 处理器系统 ( 主机 ) 硬件系统 存储器系统外部设备 输入设备 输出设备 计算机系统 软件系统 系统软件应用软件 操作系统 编程语言工具软件 办公软件其他应用软件
1.1 计算机系统 (7) 计算机系统 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(Electronic Numerical Integrator And Computer, 电子数字积分计算机 ) 历史 1946~1958 电子管 1959~1963 晶体管 1963~1975 集成电路 (IC) 1975~ 大规模集成电路和超大规模集成电路 (LSIC) PC and Internet
1.1 计算机系统 (7) 计算机系统 计算机的类型 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» 天河 -2 号 数百万 USD: Mainframe Computer 小型计算机 PC, 微型计算机 嵌入式系统 智能手机
1.1 计算机系统 (7) 计算机系统 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 : 服务于计算机本身, 例如 : 操作系统, 计算机语言系统, 数据库管理系统等 应用软件 : 解决特定问题, 例如 :QQ, 微信,skype,office 套件,IE 等 软件的进化 从专业到产业» 二进制代码编写阶段» 高级语言开始出现,Fortran,COBOL, 应用程序员» 操作系统时代, 出现 计算机用户» 大量程序高级语言 :C,C++, 面向对象编程等 形成了巨大的产业
(7) 计算机系统 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 1.1 计算机系统
(1) 信息系统 信息系统有 6 个要素 1.2 信息系统和网络 硬件 软件 数据 / 信息 人 / 用户 (People or User) 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
(2) 网络和 Internet 1.2 信息系统和网络 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, 网络生态学
1.2 信息系统和网络 (2) 网络和 Internet World Wide Web WWW 简称为 Web 中文名为万维网 原为 Internet 的一种应用 ( 技术 ) Link and Webpage and Website,Internet 上的一种服务 现实 :Internet 的代名词 第一个浏览器软件 : Mosaic 免费的浏览器
Computer Literacy 理解计算机是什么 1.3 计算机文化和计算思维 它如何被作为资源使用 Computational Thinking 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
计算思维的特征 1.3 计算机文化和计算思维 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 是思想 不是人造物 5 是数学与 不是空穴来风 工程思维的互补与融合 6 面向所有的人, 所有的地方 不局限于计算学科
1.4 Q & A (1) 回忆一下你使用计算机的经历, 列举你使用计算机做过的事情 你是否考虑过将研究计算机作为你的职业, 为什么? (2) 计算机给现代社会带来的好处和弊端? 为什么? (3) 你预测未来计算机是如何改变世界的呢?
1.5 下一讲内容 请预习第 2 章数据表示及逻辑基础
1.6 本次实验要求和安排 参考 python 简明教程 : http://sebug.net/paper/python/ 大学计算机基础 ( 第 4 版 ) 实验指导, 姚普选主编, 清华大学出版社 要求 迅速具备 Python 基础知识, 为后续本课程核心内容的理解打下基础 不是要求学生精通 Python, 而是通过使用 Python 培养学生一定的编程和动手能力, 通过一些小程序的编写加深对本课程关于算法 操作系统 数据库 网络等核心概念的理解
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