1第一章计算机模拟与系统复杂性
计算机组成原理(第四版)课后答案_白中英
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计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案
12． 因为任何操作可以由软件来实现， 也可以由硬件来实现； 任何指令的执行可以由硬 件完成，也可以由软件来完成。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。 13． 计算机应用和应用计算机在概念上是不等价的。 计算机应用是计算机学科与其他学科相结合的交叉学科， 是计算机学科的组成部分， 分 为数值计算和非数值应用两大领域。 应用计算机是借助计算机为实现特定的信息系统功能的手段。 在计算机系统的层次结构 中， 应用计算机是多级计算机系统层次结构的最终目标， 是高级语言级之上的服务层次。
计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案
计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案
白中英 戴志涛 李贞 等
第一章 ..............................................................................................................................................2 第二章 ..............................................................................................................................................4 第三章 ............................................................................................................................................15 第四章 ............................................................................................................................................20 第五章 ............................................................................................................................................22 第六章 ............................................................................................................................................28 第七章 ............................................................................................................................................32 第八章 ............................................................................................................................................35 第九章 ............................................................................................................................................37 第十章 ............................................................................................................................................39
复杂网络系统建模及其应用
复杂网络系统建模及其应用随着信息技术的迅猛发展，人类已进入了一个高度互联的时代。
在这个时代中，人们的生活和工作已经密不可分地与各种网络系统相关联。
因此，复杂网络系统的研究和建模已经成为了计算机科学和工程领域的一个重要分支。
复杂网络系统是指由大量节点和连接构成的系统，这些节点和连接之间的关系相互作用，形成了网络系统的整体形态和性质。
复杂网络系统具有以下几个特点：一、复杂性。
网络系统中的节点数量庞大，节点之间的联系复杂多样，难以直接分析和理解。
二、异质性。
网络系统中的节点之间存在着巨大的差异，节点的性质、功能和行为都不尽相同。
三、动态性。
网络系统中的节点和连接随着时间的推移不断变化，其属性和状态难以预测和控制。
四、自组织性。
网络系统具有一定的自组织和适应性，其行为和性质不仅取决于节点之间的关系，还取决于节点自身的特性和环境的变化。
如何对复杂网络系统进行建模，成为网络科学和工程领域的一个重要研究问题。
复杂网络系统建模的基本框架复杂网络系统建模可以分为以下几个步骤：一、数据采集。
利用传感器、测量仪器和数据挖掘技术等手段，收集网络系统中的节点和连接等数据信息。
二、数据处理。
对采集到的数据进行预处理和清洗，去除噪声和异常数据，保证模型的准确性和可靠性。
三、网络拓扑构建。
根据采集到的数据信息，构建复杂网络系统的拓扑结构，包括节点的度分布、相邻节点之间的边连接、节点之间的距离和路径等信息。
四、网络属性分析。
基于构建的网络拓扑结构，分析网络系统的基本属性和特征，如网络的平均度、聚集系数、直径、连通性和强度等指标。
五、网络模型建立。
根据网络系统的特点和属性，选取适当的网络模型和算法进行建模和分析，如随机网络模型、小世界网络模型、无标度网络模型等。
六、模型验证和应用。
通过实验和模拟，验证和评估网络模型的可靠性和有效性，并应用模型进行解决实际问题，如社交网络分析、传染病传播模拟、交通流量预测等。
复杂网络系统建模的应用复杂网络系统建模在各个领域都有广泛的应用，如社交网络、生物网络、交通网络、电力网络、金融网络、物流网络等。
复杂系统、复杂性科学目前的问题jake
复杂系统、复杂性科学⽬前的问题jake复杂性科学在刚刚诞⽣的时候曾经取得了突飞猛进的发展，由于以前分散在各个领域的零散思想刚刚集合起来产⽣了不同思想之间的交叉、变异和涌现，因⽽形成了⾮常丰富的成果。
然⽽在这之后的⼗多年期间⽆论是理论的突破还是应⽤⽅法论的突破上都没有形成更⼤的突破。
在这⾥，我尝试从理论和应⽤⽅法论两个⽅⾯来指出复杂系统理论遇到的⼀些主要问题以及可能的有效解决⽅法。
1 理论⽅⾯在《复杂》⼀书中，有⼀章的名称叫作《等待卡诺特》，作者指出，当时复杂性科学所⾯临的情况就象是在热⼒学系统在18世纪⾯临的情况类似，⼈们已经积累了丰富的关于复杂系统的经验，然⽽却没有把这些经验的积累上升到⼀个⼀般理论的⾼度。
然⽽，过了⼗多年，关于复杂系统的⼀般理论仍然没有形成。
要建⽴⼀般复杂系统理论⾸先要解决复杂系统的建模与模型表⽰问题。
⽬前可⽤来充当这类⼀般模型的备选⽅案有如下⼏个：细胞⾃动机模型、受限⽣成系统、⽹络模型。
这三个模型虽然在表⾯上看略有不同，但从计算的⾓度看它们是等价的，也就是它们都⽀持图灵计算机。
可是难点是仅仅有这样的模型还远远不够，更关键的是要解决若⼲理论问题，这包括以下⼏个⽅⾯：关于计算概念的更进⼀步理解随着复杂系统和计算机模拟的深⼊研究，⼈们已经逐渐意识到了计算这个更加根本的概念。
早在20世纪30年代图灵通过建⽴图灵机的模型就已经从理论上解决了计算的本质这个问题。
⽬前⼀切关于复杂系统的计算模拟系统实际上都不会逃过图灵机这个通⽤模型。
实际上⽆论是细胞⾃动机，还是动态⽹络或者其他各式各样的计算系统都与图灵机等价。
因此，⾄少从模型这个⾓度来讲，⼈们已经可以⽤⼀种更加⼀般的视⾓来看待问题。
然⽽，仅仅具有这样的视⾓是不够的。
最原始的图灵机模型仅仅能够完成⼀些机械是的简单运算。
然⽽当我们把若⼲图灵机组成到⼀起构成系统的时候更⾼⼀个层次的图灵机作为系统层的个体出现了，虽然这个⾼层的个体仍然是图灵机，但是它的功能从本质上已经不同于原始粗糙简单的图灵机了。
大型复杂系统理论与方法
大型复杂系统理论与方法大型复杂系统是现代社会中不可避免的存在，包括交通运输、电力、通信、金融、医疗、环境等各个领域。
大型复杂系统不仅影响到社会经济的发展和人类生活的稳定，更是对我们进行有效的管理和应对难题提出挑战。
因此，研究大型复杂系统理论和方法非常重要。
一、大型复杂系统大型复杂系统是由若干组件相互作用而成的，其组成部分众多、规模庞大、互相耦合、信息强烈交流，并且呈现出高度复杂性和非线性动态。
其表现形式非常复杂，变量成千上万，其中大多数变量都难以测量和控制。
例如，一个城市就是一个复杂系统。
在一个城市中，存在许多交通信号灯、路口、车辆、行人、公共交通和自行车的交通复杂群体，这些物体相互之间产生不同的作用，起着复杂的功能。
再例如，一个电力系统也是一个复杂系统。
电力系统中有大量的发电机、变压器、输电线路、变电站等元件。
这些元素是由复杂的电路和系统方案组成的，各个元素之间的状态和控制策略的变化，会导致整个系统的状态发生变化。
二、大型复杂系统的理论复杂性理论是大型复杂系统的核心理论之一，它是关于复杂性及其特征，探讨建议如何处理复杂系统的研究分支。
这个理论从物理学、生物学、信息论、统计学等多个学科角度出发，对复杂系统具有普适性的规律进行研究，通过对系统的特性、变量之间的关系和规律进行分析，揭示了复杂系统的内在规律性和共性，提供了分析大型复杂系统的重要工具。
在研究大型复杂系统时，网络理论也被广泛应用。
网络理论从结点、连线和关系的角度出发，研究连接性、分布式系统、数据流、协议等现象。
在网络理论中，复杂网络又是一个重要的研究方向，复杂网络将网络的节点和链接扩展到非线性的关系，并能够揭示不同的网络拓扑图的行为和结构特征。
三、大型复杂系统的方法目前，对于大型复杂系统的处理方法主要是基于数学模型和计算机模拟方法。
数学模型是对大型复杂系统特性和行为的抽象表达，通过建立合适的模型，将大型复杂系统的复杂性降低到较小的尺度，使得对于系统的分析和预测更容易、更精确。
计算机仿真与建模方法
计算机仿真与建模方法计算机仿真与建模是一种利用计算机技术来模拟和重现现实系统或过程的方法。
它被广泛应用于各个领域，包括工程、科学、医学、社会科学等。
本文将介绍计算机仿真与建模的基本原理和常见方法，并探讨其在不同领域中的应用。
一、计算机仿真与建模的基本原理计算机仿真与建模的基本原理是通过数学模型来描述现实系统或过程，并运用计算机技术进行模拟和分析。
其基本步骤包括：系统建模、模型验证、仿真实验和结果评估。
1. 系统建模系统建模是计算机仿真与建模的第一步。
它涉及到对待模拟系统的深入了解，包括系统的结构、特性和行为规律等。
建模可以采用不同的方法，如数学建模、物理建模或逻辑建模等，具体选择取决于模拟对象的特点和研究目的。
2. 模型验证模型验证是保证仿真结果准确性的关键环节。
它包括对模型的数学基础、逻辑关系和参数设定进行检验和验证。
验证方法包括对比实测数据、与已有模型对比和理论推导等。
3. 仿真实验仿真实验是计算机仿真与建模的核心环节。
在仿真实验阶段，利用计算机技术对建立的数学模型进行模拟和分析，得到仿真结果。
实验中会根据需要对系统参数进行调整，以观察不同条件下系统的行为变化。
4. 结果评估结果评估是对仿真实验结果进行分析和评价的过程。
评估结果可以与实际系统进行对比，评估仿真模型的可靠性和准确性。
评估结果还可以为实际系统的改进提供参考和指导意见。
二、常见的计算机仿真与建模方法计算机仿真与建模方法有多种，具体的选择取决于模拟对象的特点和研究目的。
以下列举了几种常见的方法：1. 数值模拟方法数值模拟方法是计算机仿真与建模中常用的一种方法。
它通过将实际问题离散化为一系列数学方程，然后利用数值计算方法求解这些方程，得到仿真结果。
数值方法包括有限元法、差分法、有限差分法等，适用于各种工程、物理和科学领域的仿真建模。
2. 离散事件模拟方法离散事件模拟方法是一种基于事件驱动的仿真方法。
它将系统建模为一系列离散的事件，并模拟这些事件的发生时间和处理过程，得到仿真结果。
大学计算机基础知识点总结 第一章 计算机及信息技术概述
大学计算机基础知识点总结第一章计算机及信息技术概述（了解）1、、、、计算机发展历史上的重要人物和思想计算机发展历史上的重要人物和思想计算机发展历史上的重要人物和思想计算机发展历史上的重要人物和思想1、法国物理学家帕斯卡(1623-1662)：在1642年发明了第一台机械式加法机。
该机由齿轮组成，靠发条驱动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。
2、德国数学家莱布尼茨：在1673年发明了机械式乘除法器。
基本原理继承于帕斯卡的加法机，也是由一系列齿轮组成，但它能够连续重复地做加减法，从而实现了乘除运算。
3、英国数学家巴贝奇：1822年，在历经10年努力终于发明了“差分机”。
它有3个齿轮式寄存器，可以保存3个5位数字，计算精度可以达到6位小数。
巴贝奇是现代计算机设计思想的奠基人。
英国科学家阿兰英国科学家阿兰英国科学家阿兰英国科学家阿兰图灵图灵图灵图灵(理论计算机的奠基人理论计算机的奠基人理论计算机的奠基人理论计算机的奠基人) 图灵机图灵机图灵机图灵机：：：：这个在当时看来是纸上谈兵的简单机器，隐含了现代计算机中“存储程序”的基本思想。
半个世纪以来，数学家们提出的各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等价的。
美籍匈牙利数学家冯美籍匈牙利数学家冯美籍匈牙利数学家冯美籍匈牙利数学家冯诺依曼诺依曼诺依曼诺依曼(计算机鼻祖计算机鼻祖计算机鼻祖计算机鼻祖) 计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成；应采用二进制简化机器的电路设计；采用“存储程序”技术,以便计算机能保存和自动依次执行指令。
七十多年来，现代计算机基本结构仍然是“冯·诺依曼计算机”。
2、、、、电子计算机的发展历程电子计算机的发展历程电子计算机的发展历程电子计算机的发展历程1、1946年2月由宾夕法尼亚大学研制成功的ENIAC是世界上第一台电子数字计算机。
“诞生了一个电子的大脑” 致命缺陷：没有存储程序。
2、电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代：电子管、晶体管、集成电路、大规模及超大规模集成电路3、、、、计算机的类型计算机的类型计算机的类型计算机的类型按计算机用途分类：通用计算机和专用计算机按计算机规模分类：巨型机、大型机、小型机、微型机、工作站、服务器、嵌入式计算机按计算机处理的数据分类：数字计算机、模拟计算机、数字模拟混合计算机 1.1.4 计算机的特点及应用领域计算机的特点及应用领域计算机的特点及应用领域计算机的特点及应用领域计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。
复杂性、复杂系统与复杂性科学(中科院系统所)
2.2 复杂系统的分类 复杂性的种类很多，从不同的角度可 以进行不同的分类。以下是两种分类： （ 1 ）物理（自然系统）复杂性、生物 复杂性、社会复杂性（成思危）； （2）主观复杂性与客观复杂性。
3 . 复杂性科学
3 .1 复杂性科学的定义
复杂性科学就是运用非还原论方法研究复杂系统产 生复杂性的机理及其演化规律的科学。
4.3 结构复杂性学派
（ 1 ）起源与发展：美国 Warfield 教授 1975 年开始研究， 1990年出版了A Science of Generic Design: Managing Complexity Through Systems Design，1994年出版了： A Handbook of Interactive Management。 （ 2 ）复杂性科学的定义：复杂性是指当人们在处理系 统问题由于对所研究问题缺乏足够了解而受挫时，在 人脑中所产生的一种的感觉。 那些认为复杂性只是所研究系统的一种特性的人 们将会面临找出众多不同待研系统的共同特性的挑战。 即使能找到这种特性，也还会遇到诸如他们如何去处 理这些系统而不是仅仅考虑一下，比如：所设计的系 统或模型没有任何可观测的特性，那么，他们将不得 不解释为什么对有些系统有的人能够搞明白而有些人 却一筹莫展。
3.3 复杂性科学的基本原理
(1) 整体性原理。由于复杂性科学的研究对象是 非线性经济系统，传统的叠加原理失效，因此，不能 采用把研究对象分成若干个小系统分别进行研究，然 后进行叠加的办法，而只能从总体上把握整个经济系 统。这一点也很符合系统科学的思想。 (2) 动态性原理。复杂系统必然是动态系统，即 与时间变量有关的系统。没有时间的变化，就没有系 统的演化，也就谈不上复杂性规律。因为“事物总是 发展变化的”。
微型计算机的基础知识
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1.1 微型计算机系统概述
（1）位（bit） 二进制数的一位，简写b
（2）字节（Byte） 8位二进制数组成一个字节，简写B
（3)还有千字节（KB)，兆字节（MB），千兆字节（GB）等。
换算关系如下：
1B=8b 1GB=1024MB
例如：X86指令集、MMX（多媒体扩展指令集）、SSE(数 据流单指令扩展指令集）、SSE2、SSE3、SEE4(SSE4.1和 SSE4.2)等。
3、程序：
设计者为解决某一问题而设计的一系列指令集合。
计算机程序可分为：
机器语言程序、汇编语言编程辑p序pt 和高级语言程序。
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1.3 微型计算机基本工作原理
1.2 计算机硬件基本结构
3、存储器：
存储器分为内存储器(主存）和外存储器（辅存）。内存储器简称内 存或主存，它的存储容量一般较小，与CPU直接相连，存取速度快，主要 用于暂时存放当前执行的程序和相关数据；外存储器称为外存或辅存， 作为内存的辅助存储器，它的存储容量大，但存取速度远比内存慢，主 要用于存放需长期保存的程序和数据。
取指令——分析指令——执行指令
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1.3 微型计算机基本工作原理
6、计算机系统
主机 硬件
中央处理器 内存储器 外存储器
运算器 控制器
外设
输入设备
微型计算机系统
系统软件
输出设备
操作系统 服务软件 编译或解释系统
软件
信息管理软件
辅助设计软件
应用软件
文字处理软件
图形软件
各种程序包
如图：一个编完辑整pp的t 计算机系统
复杂系统管理理论与实践
复杂系统管理理论与实践第一章引言复杂系统是指由多个相互作用、相互影响的部件组成的系统，它们的行为是极其难以精确预测和控制的。
复杂系统在生活和工作中无处不在，例如生态系统、金融市场、社交网络等。
管理这些复杂系统是个重要但却极具挑战性的任务，需要运用复杂系统管理理论和实践。
第二章复杂系统管理理论2.1 系统理论系统理论是研究事物的整体性和系统性的学科，它认为一切事物都是由若干部分和其相互关系组成的整体，且这些部分和关系的变化会导致整体行为的变化。
在复杂系统的管理中，必须全面认识和把握系统内部相互关系和整体行为，以系统的视角进行管理。
2.2 网络科学网络科学是研究网络结构和动态演化规律的学科，它已经被广泛应用在复杂系统的管理中。
网络科学为复杂系统提供了一种全新的解决思路，即把复杂系统看做是由大量互相联系的节点和之间联系组成的网络。
通过研究网络结构和节点行为，在复杂系统的管理中可以实现目标最优化和资源最优配置。
2.3 模型理论模型理论是研究用数学模型代替实际情况进行研究的学科，它对于复杂系统的管理也具有很大的意义和价值。
在复杂系统管理中，可以构建适当的模型来预测系统的行为和结果，选择最适合的管理方法和方案。
第三章复杂系统管理实践3.1 运用网络科学优化资源配置在各种业务场景中，有着大量相互连接的节点，这些节点之间有着不同的联系和关联，而且其间有着不同的交互效果。
当管理人员面对这样一个复杂的系统时，首先要明确的是其内在的网络结构，这样可以有针对性地优化节点之间的资源配置，最大限度地实现资源的利用效益。
3.2 采用计算机模拟技术实现目标最优化在复杂系统管理中，计算机模拟技术可以实现从定量角度上研究系统的行为和结果，预测系统的未来趋势。
与传统方法相比，计算机模拟技术可以更加准确地反映系统的特征和行为，预测出各种可能的情况下的结果，进而选择最优的决策方案。
3.3 运用管理现代化工具提升管理效率复杂系统的管理效率和效果需要依靠管理现代化工具和软件，例如人工智能、大数据和物联网等先进技术，以及各种监控控制和决策支持工具。
第一章计算机基础知识概论
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1 60 D ASCII码可以表示______种字符。 255
数字字符“1”的ASCII码的十进制
1 61 A 表示为49，那么数字字符“8”的 56
ASCII码的十进制表示为______。
1
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C
BCD码是专门用二进制数表示 ______的编码。
字母符号
最常用的BCD码是8421码，它用
1 63 C ______位二进制数表示一位十进制 1
（Minisupercomputer）和______
。
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sel_k
1
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D
关于电子计算机的特点，以下论述 错误的是______。
运算速度快
运算精度高
具有记忆和逻辑判断能 运行过程不能自动、连
力
续，需人工干预
1
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A
计算机应用最早，也是最成熟的应 用领域是______。
数值计算
数据处理
过程控制
计算机辅助工程
计算机辅助教学
作为主要计算机逻辑器件使用过的
1 48 D 曾有电子管、晶体管、固体组件和 磁芯
磁鼓
磁盘
大规模集成电路
______。
计算机应用经历了三个主要阶段，
1 49 D 这三个阶段是超、大、中、小型计 智能计算机阶段
掌上电脑阶段
因特网阶段
计算机网络阶段
算机阶段，微型计算机阶段和
1
50
1
17
D
信息化社会不仅包括社会的信息 化，同时还包括______。
工厂自动化
办公自动化
家庭自动化
上述三项
1
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B
冯·诺依曼计算机工作原理的核心 是______和“程序控制”。
2023-2024信息技术教学设计
（1）计算机的发展史：学生对于历史上的事件和计算机技术的发展可能难以理解和记忆，需要通过生动的案例和图片帮助学生形象地把握。
（2）计算机的基本组成：学生对于硬件设备和软件产品的概念和作用可能难以理解，需要通过实物展示和讲解帮助学生熟悉。
（3）操作系统的使用：学生对于操作系统的复杂性和多样性可能感到困惑，需要通过实际操作和任务驱动，让学生在实践中掌握基本操作。
2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了计算机硬件和软件在实际中的应用，以及它们如何帮助我们解决问题。
3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调硬件和软件的关系以及计算机的基本组成这两个重点。对于硬件和软件的关系这个难点部分，我会通过讲解和比较来帮助大家理解。
三、实践活动（用时10分钟）
（2）视频：播放关于计算机发展史和操作系统的使用教程视频，帮助学生更直观地理解知识。
（3）在线工具：利用在线工具让学生进行实际操作，如模拟操作系统、硬件组成展示等，提高学生的实践能力。
（4）实物展示：展示计算机硬件设备，让学生直观地了解硬件组成，增强学生的实践体验。
五、教学流程
一、导入新课（用时5分钟）
教学过程中，我将采用讲授法、演示法、任务驱动法等多种教学方法，引导学生主动探究、实践操作，提高学生的动手能力和实际操作技能。同时，结合学生的年龄特点和兴趣，通过生动有趣的案例和实际操作，激发学生的学习兴趣，提高学生的信息技术素养。
二、核心素养目标
本节课旨在培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息道德等信息技术核心素养。通过学习计算机的发展史、基本组成和操作系统的使用，使学生能够理解信息技术的发展趋势，认识计算机硬件和软件的基本组成，掌握操作系统的基本操作，培养学生的信息意识和计算思维。同时，通过实际操作和任务驱动，提高学生的数字化学习与创新能力，使学生能够运用信息技术解决实际问题。此外，培养学生遵守信息道德，安全、合法地使用计算机和网络，提高学生的信息素养和社会责任感。
复杂系统建模与分析技术
复杂系统建模与分析技术从工业到社会，各个领域都在变得越来越复杂，许多问题的解决变得越来越困难，需要更加深入的思考和分析。
在这样的环境下，复杂系统建模与分析技术应运而生，成为一种解决复杂问题的有效手段。
本文将深入探讨这一技术，并且介绍一些实际应用案例。
复杂系统建模与分析技术是什么？复杂系统建模与分析技术是一种将复杂系统划分为多个组成部分，并且解析它们之间的相互作用的方法。
这个技术可以被应用在各种不同的领域，例如物理学、社会学、金融学、生物学等。
复杂系统通常是由大量的节点和连接组成的。
节点表示系统中各个部分的实体，而连接则代表这些实体之间的作用。
例如，在心理学中，节点可以是人的思维和情绪，而连接则表示一个人的思维和情绪是如何相互影响的。
建模过程中，我们需要对复杂系统进行简化，把复杂的系统分解为更小的部分。
这个分解的方法可以是基于知识和经验的，也可以是基于数学和物理的。
然后，我们需要建立一个数学模型，来描述系统中各个节点和连接之间的相互作用。
接下来，我们可以对这个数学模型进行分析。
这个过程中，我们可以通过计算机模拟系统的状态和行为，来帮助我们理解系统的复杂性和特征。
最终，我们可以通过解析实验数据，检验和改善我们的模型，以更好地预测系统的未来行为。
为什么需要复杂系统建模与分析技术？现代社会的发展使得我们面对着越来越复杂的问题。
例如，我们需要理解社交媒体上不同人群的互动、设计城市交通系统、预测股市的走势等等。
这些问题全部都涉及到多个变量和影响，使得它们难以用传统的分析方法解决。
因此，复杂系统建模与分析技术应运而生，并成为了新时代下的一项必要技能。
这项技术可以帮助我们更好地理解系统的性质和行为，发现其中隐藏的规律和模式。
这些规律和模式可以用来预测系统未来的状态，并帮助我们做出更好的决策。
实际应用案例下面我们将介绍一些应用复杂系统建模与分析技术的实际案例。
1. 社交媒体分析社交媒体是一个庞大的网络，包含了无数的用户和内容。
计算复杂性理论
计算复杂性理论
复杂性理论是指研究复杂系统和复杂行为的理论，它是一种非常广泛的学科，涉及物理、生物、社会、经济等多个领域。
其基本思想是把复杂系统看作是一个复杂整体，而这个整体受到许多不同因素的影响。
复杂性理论的研究方法包括计算机模拟、可视化技术、统计分析、数学建模等，旨在从多种不同的角度分析复杂系统。
它可以帮助我们更好地理解复杂系统中的不同行为，从而更好地控制和预测这些行为。
例如，复杂性理论可以用来研究高维度的社会系统，比如说，可以利用复杂性理论来研究社会、经济和政治系统中的复杂性，从而更好地了解它们如何发展和演化。
同样，复杂性理论也可以用来研究物理系统，比如环境系统、气候系统和动力系统。
另外，复杂性理论也被广泛应用于生物学领域，比如利用复杂性理论来研究生物系统，如生物多样性、生态系统、行为学等，以及利用复杂性理论来探索疾病的发展历程、行为变化以及治疗策略等。
总之，复杂性理论是一种非常有用的理论工具，它可以帮助我们更好地理解复杂系统，从而更好地控制它们。
它也可以用来研究社会、物理和生物等领域中的复杂性，这些研究对于改善我们的生活有着
重要的意义。
计算机科学导论第1章概述
• 英国剑桥大学著名科学家查理 斯•巴贝奇(Charles Babbage： 1792—1871年)在1822年研制出 第一台差分机。
* 阿达•奥古斯塔(Ada Augusta： 1815—1852年)是计算机领域著 名的女程序员。
计20算19/7机/30 科学导论
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6. 模拟计算机
计20算19/7机/30 科学导论
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Z－3
重建Z－1
Z－4
•
老年楚泽（中）
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数字计算机之父
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1.1.2 计算机的产生
计20算19/7机/30 科学导论
1. 图灵
• 1936年，阿兰•图灵(Alan Turing：1912—1954年)在 他的一篇具有划时代意义 的论文——《论可计算数 及其在判定问题中的应用》 (On Computer Numbers With an Application to the Entscheidungs Problem)中， 论述了一种假想的通用计 算器，也就是理想计算机， 被后人称为“图灵 机”(Turing Machine—— TM)。
计20算19/7机/30 科学导论
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1.2.3 计算机的特点
• 1．运算速度快、精度高 • 2．具有逻辑判断和记忆能力 • 3．高度的自动化和灵活性
计20算19/7机/30 科学导论
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1.2.5 计算机的分类
• 根据计算机工作原理和运算方式的不同，以及计算机 中信息表示形式和处理方式的不同，计算机可分为数 字式电子计算机(Digital Computer)、模拟式电子计算 机(Analog Computer)和数字模拟混合计算机(Hybrid Computer)。
复杂系统研究的最新进展及其应用
复杂系统研究的最新进展及其应用复杂系统是指由大量相互关联、相互作用的个体或组件所构成的非线性系统。
这种系统具有多元复杂性和动态复杂性。
其性质和行为难以通过简单的数学模型来描述和解释。
近年来，随着科学技术的不断进步，复杂系统研究取得了很多新的突破和进展，同时也被广泛应用于许多领域，如社会系统、经济系统、生态系统等。
一、复杂系统的研究进展1. 计算机模拟技术计算机模拟技术是研究复杂系统的重要工具之一。
通过建立计算机模型，可以对复杂系统进行模拟，从而进一步了解其行为和性质。
近年来，计算机模拟技术得到了巨大的发展，不断提高了模型的精度和可靠性，从而为复杂系统研究提供了更多的数据和实验支持。
2. 网络科学网络科学是研究网络结构、性质和行为的一门学科。
在复杂系统研究中，网络科学被广泛运用于描述和分析各种复杂网络的结构和行为，如社交网络、通讯网络、交通网络等。
通过网络科学的研究，可以更深刻地理解复杂系统中各个元素之间的关联和相互作用，从而为复杂系统的建模和仿真提供了更为科学的基础。
3. 超大规模数据分析随着信息技术的迅速发展，现代社会产生了海量的数据。
这些数据中包含着有关复杂系统的丰富信息，但又具有数据量大、复杂性高、时空跨度大等特点，难以直接进行分析和处理。
超大规模数据分析技术的应用，可以有效地挖掘和提取隐藏在数据中的有价值信息，从而更好地理解和研究复杂系统。
二、复杂系统的应用1. 社会系统社会系统是由人类组成的复杂系统，其中包括政治、经济、文化等多元要素。
在社会系统研究中，复杂系统理论被广泛应用于社会结构分析、人群行为预测、社会网络研究等方面。
例如，研究社交网络中人际关系的复杂性和动态性，可以让我们更好地理解社交现象的本质，也有助于政府和企业等做出更为有效的决策。
2. 经济系统经济系统是由商品生产和交换等经济活动组成的复杂系统。
在经济系统研究中，复杂系统理论被广泛应用于市场预测、风险评估、投资策略等方面。
计算机考研408专业课复习 计算机组成原理(第4版)课件白中英chp1
②语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程序等
③操作系统
④数据库管理系统
应用软件：用户利用计算机来解决某些问题而编制
的程序，如工程设计程序、数据处理程序、自动控
制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算
程序等 2020/10/14
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1.4计算机的软件
二、软件的发展演变 编程语言的发展
➢ 手编程序：机器语言程序，手工编译二进制码 ➢ 汇编程序：符号语言程序，汇编程序汇编 ➢ 高级程序：算法语言/高级语言，机器编译程序/解
其中1K=210,1M=220,1G=230
2020/10/14
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1.2计算机发展简史
三、微处理器的发展 1971年Intel公司开发出Intel 4004。这是第一个将CPU的所有元件
都放入同一块芯片内的产品，于是，微处理器诞生了。 微处理器演变中的另一个主要进步是1972年出现的Intel 8008，这
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1.1计算机的分类
数字计算机
数据表示方式 数字0/1
计算方式
数字计数
控制方式
程序控制
精度
高
数据存储量 大
逻辑判断能力 强
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模拟计算机 电压 电压组合和测量值 盘上连线 低 小 无
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1.1计算机的分类
二、数字计算机分类 数字计算机根据计算机的效率、速度、价
格、运行的经济性和适应性来划分，可以划分 为两类：
运算电路单元
寄存器B
累加器A
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1.3计算机的硬件
五、存储器
存储数据和程序（指令）
容量（存储单元、存储单元地址、容量单位）
第一章 面向对象程序设计
1.2 面向对象的基本概念
1.2.2 类 类是具有共同特点的一组对象的抽象，它提取 该组对象的共同属性和操作，从抽象层次描述这组对 象。类是构成某些对象系统的最基本的单位，是面向 对象系统中最基本的概念之一。 类是创建对象的模板，以操作、表示和算法的 形式完整地定义了一组对象的行为，因此，类可以被 认为是一种用户定义的数据类型，它完整地描述了规 范说明和实现。类的内涵由类模板给出，而外延是该 类的有关对象。通过类可以产生同类型的其他对象， 对象可以看成是类的具体实例。类是抽象的概念，而 对象是类的一个具体实例。通过类可以显示出每个对 象所具有的相同结构和行为。同一个类的对象之间有 两类不同：一是每个对象具有不同的句柄；二是任何 特定时刻，每个对象可能有不同的状态。
1.1 面向对象程序设计概述
•在程序的实施过程中，由于大型系统必须由 多人合作完成，各人或各小组完成程序中的 一个或几个模块，如何划分任务、估计和分 配资源、掌握每个程序员的进度等就构成了 进行大型系统设计时管理的复杂性，另外， 即使每个人或小组所设计的模块都无可挑剔， 但将这些模块整合在一起时未必不会出现问 题，因此如何权衡模块内聚度和模块间的耦 合度，也是编程人员必须面对的问题之一。
1.1 面向对象程序设计概述
1.1.3 面向对象程序设计语言 面向对象程序设计语言的主要优点在于 它提供了一种面向对象程序运行所需要的环 境。这种环境最主要的特征就是以对象作为 程序的主要单位，它将数据及对这些数据的 操作功能以及与其他对象的通信的能力都封 装在了一起。 目前使用的最多面向对象程序设计语言 主要有Java、C++、C#等。本教材主要通过 C#来介绍面向对象程序设计的相关方法和技 术。
1.1 面向对象程序设计概述
02335 网络操作系统 (第一章网络操作系统概论)
嵌入式操作系统
广泛的运用在电子，电器，智能机械设 备上。 VxWorks pSoS 嵌入Linux
网络操作系统
为计算机网络配置的操作系统称为网络操作系统 基于计算机网络、在各种计算机操作系统之上按照网 络体系结构协议标准设计开发的软件，它包括网络管 理、通讯、安全、资源共享，各种网络应用。
1 网络操作系统与分布式操作系统的差 别
分布式操作系统
将大量的计算机通过网络连接在一起，可以获得极 高的运算能力及广泛的数据共享
1.3 操作系统的基本功能
进程管理 处理机调度 存储管理 文件管理 输入/输出管理
进程管理
进程简单的讲就是一个运行着的程序 进程管理主要包括进程控制、进程同步、进程间通信 进程控制主要任务是创建进程、撤销结束的进程以及 控制进程运行时的各种状态的转换 进程同步主要处理进程之间的关系，包括进程的同步 和互斥 进程间通信主要处理相互协作进程之间信息的交换问 题
第1章 网络操作系统概论
理解操作系统的概念、地位、特征，领 会操作系统的作用及特点、分类和发展， 掌握网络操作系统的概念及其结构和特 点。
考核内容
操作系统的定义 操作系统的地位和特征 操作系统的作用及特点 操作系统的分类及发展 网络操作系统的结构和特点
考核知识点及要求
识记
– 操作系统的定义 – 批处理操作系统、交互式操作系统与实时操作系 统的概念 – 分布式操作系统、并行操作系统的特点、区别和 联系 – 操作系统发展的背景 – 网络操作系统的定义 – 网络操作系统的结构
实时操作系统
实时操作系统(RealTimeOperatingSystem， RTOS)是指使计算机能及时响应外部事件的请求在 规定的严格时间内完成对该事件的处理，并控制所 有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统。 实时操作系统要追求的目标是：对外部请求在严格 时间范围内做出反应，有高可靠性和完整性。其主 要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后 才是效率。此外，实时操作系统应有较强的容错能 力。
第一章 计算机基础知识(1)
第一章计算机基础知识通过本章的学习，使同学们掌握以下问题：1.计算机的发展简史、特点、分类及其应用领域2.数制的基本概念、二进制和十进制之间的转换以及数的原码、反码、补码表示法3.计算机中数据、字符、和汉字的编码4.计算机硬件系统的组成和作用、各组成部分的功能和简单工作原理5.计算机软件系统的组成和功能、系统软件和应用软件的概念和作用6.计算机的性能和技术指标以及计算机安全操作和计算机病毒的防治1．1计算机简介1．1．1什么是计算机计算机是一种能快速而高效地完成信息处理的数字化电子设备，它能按照人们编写的程序对原始数据进行加工处理存储或传送，以便获得所期望的输出信息。
1．1．2 计算机的类型可以从不同的角度对计算机进行分类1．依其处理数据的形态分类按处理数据的形态分类，可以分为数字计算机、模拟计算机2．依其使用范围分类按其使用范围分类，可分为通用计算机和专用计算机3．依其本身性能分类这是最常用的分类方法，所依据的性能主要包括：字长、存储容量、运算速度、外部设备、允许同时使用一台计算机的用户多少和价格高低等。
根据这些性能可将计算机分为：巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。
1．1．3大型计算机时代对于大型机，通常根据计算机所采用的电子元件不同而划分为：电子管、晶体管、集成电路和大规模集成电路等四代。
1．第一代计算机起始年代：1946—1958 主要电器元件：电子管运行速度：几千次/秒—几万次/秒内存储容量：1000—4000字节软件：用0和1表示的机器语言进行编程，无操作系统使用范围：主要用于军事和科学研究领域特点：体积庞大，造价昂贵，速度低，存储容量小，可靠性差，不易掌握2．第二代计算机起始年代：1958—1964 主要电器元件：晶体管运行速度：几十万次/秒内存储容量：几十万字节软件：出现了BASIC，FORTRAN等高级语言，出现了监控程序并发展为后来的操作系统。
使用范围：扩展到数据处理和事物管理等其它领域特点：晶体管计算机体积小、成本低、重量轻、功耗小、速度高、功能强和可靠性高。
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原型 系统
以某种观点进行抽象或简化 同态映射
模型
反映更深地认识
结论
实验模拟用工具 求解
图1.1 模型与原型
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
1.4计算机模型与模拟VS传统模型 方法
数学方法所建立的数学模型可能是代数 方程、代数方程组、微分方程、微分方 程组、偏微分方程等等。这些方程的建 立是以实验定律为基础的
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
1.4计算机模型与模拟VS传统模型 方法2
计算机模拟是一门与数学、系统科学、 人工智能等学科密切相关的综合性、实 用性的技术学科，它不仅需要一般的计 算机模拟的知识，而且需要有关研究实 体系统的专门知识
大纲
第一节.作为认知方法论的计算机模拟
– 1.1 模型法在认知方法论中的地位 – 1.2 计算机模型与模拟 – 1.3 模型与科学认知 – 1.4计算机模型与模拟VS传统模型方法
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
1.1模型法在认知方法论中的地位
1.1模型法在认知方法论中的地位2
人类对世界的探索过程，就是建立各 种知识表示的过程，就是人类知识 积累的过程，也是建立和修正各种 现实世界的代替物同态模型/不完整 的理论或语言的过程
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1第一章计算机模拟与系统复杂性
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
本章要求
学完本章后要求掌握以下知识点 理解计算机建模在复杂性系统研究中的必要性 与重要性。 理解计算机模拟在方法论中的地位与作用。 掌握复杂系统的基本概念，人类对于复杂系统 认识的发展过程。 区分什么是复杂系统、什么是复杂的系统，理 解系统复杂性。
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
1.3模型与科学认识2
人类认识的过程可看作是建立模型并不 断修正模型的过程 作为人类认识世界的基本方法，“模型 ”是对认识对象所作的一种简化的描述 ，是对原型进行模拟所形成的特定样态 模型 = 概念模式（含公共知识） + 个体 观察 + 抽取和筛选 + 架构 + 修订
认知科学：知识的发现和表示遵循的五个 规则
1. 知识表示是现实世界的代替物 2. 知识表示是现实世界的同态模型 3. 知识表示是不完整的理论（抽象） 4. 知识表示是用于思维的计算环境 5. 知识表示是一种模型化的描述语言
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
1.2计算机在认知过程各环节中的作用3
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
1.3模型与科学认识
如果从模型的角度解读科学体系，则科 学理论可看作一簇与经验同构的模型 “同构”是指理论与客观对象之间的数 学关系和物理关系 模型的优势在于——除部分地包括对实 际观察到的现象描述外，还可以包含许 多非实在因素对应的结构 可以致力于模拟，也可以致力于构造
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传统建摸方法的问题
近代科学使用的各种建模方法普遍 存在以下几个缺点： ——宏观和微观的割裂。 ——状态和过程的割裂。 ——难以描述反映非线性过程。 ——忽视个体或元素的主动性
1.3模型与科学认识4
模型与简化 简化不是复杂系统去复杂性的简单化 根据系统性质的重要性寻找典型性指标 ，降低观测、计算和分析成本，在可计 算能力的范围内得到关于系统的近似逼 近。 系统简化后仍然可以是复杂系统
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
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1.2计算机模型与模拟1
计算机，作为一种划时代的新工具，其 特殊性在于它是对人类思维和创造过程 的一种模仿。
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
1.2计算机模型与模拟 2
计算机，作为一种划时代的新工具，其特殊 性在于它是对人类思维和创造过程的一种模 仿。 计算机的硬件相当于认知器官的模拟，而各 种软件则是对人的思维和创造过程的模仿。 相关模型：人工生命Alife；电子细胞e-Cell ；人工社会SecondLife（虚拟社会网络游戏 ）
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
1.3模型与科学认识3
模型的分类 1物质模型 2思维模型
– 2.1形象模型，唯象模型 – 2.2 符号模型
《复杂系统建模与仿真》中国人民大学出版社 方美琪 张树人
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模型的动机
1.解释和理解 世界；日心学、地心学、 天圆地方，血液循环模型 2.预测；浑天地动仪，天气和地震预报数 学模型 3.控制 ：改造和控制认知对象；基因模 型与基因改造 4.创造：技术理性和工具的需要；车轮、 飞机、电脑
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大纲
第一节.作为认知方法论的计算机模拟 第二节.超越还原论，复杂系统科学与复 杂思维方式 第三节.复杂适应系统理论
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