计算机导论上课课件(第1讲：思考)概要
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什么是输出？ 计算机产生的结果 举例： 频幕上的文字、符号、图像… 打印出来的文字、符号、图像… 发出的声音…
数据的处理
什么是数据处理？ 对输入的数据进行加工处理。 举例： 将对方鼠标点击的棋格转变成棋盘上的位置 （1,2） 计算出我方最佳走棋 哪些是数据处理？ 拷贝照片，放大照片，删除照片
2
第1讲 计算机如何思考
本章内容
1.1 计算机系统及其基本功能
1.2 数据和指令的概念
1.3 CPU的工作原理
1.4 程序和算法的概念
1.5 人工智能的概念
卡斯帕罗夫对阵深蓝
1996年2月10日，超级电脑深蓝首次挑战国际象棋世界冠军卡斯 帕罗夫，但以2-4落败。比赛在2月17日结束。 其后研究小组把深蓝加以改良，1997年5月再度挑战卡斯帕罗夫， 比赛在5月11日结束，最终深蓝电脑以3.5–2.5击败卡斯帕罗夫， 成为首个在标准比赛时限内击败国际象棋世界冠军的电脑系统。 IBM在比赛后宣布深蓝退役。
指令和数据在外观上有差别吗？
微处理器既需要读指令，也需要读数据。 指令和数据从外观上没有差别，需要根据当 前的状态和数据的内容判断是指令还是数据， 以及何种指令。 例如：“00000100” 既代表指令“加”，也代 表数据“4”。 这类计算机称为冯· 诺依曼结构也称普林斯 顿结构。即将程序指令和数据放在同一个存 储器的不同物理位置。
18
数据的存储
什么是数据存储？ 将数据保存起来，以便进行加工处理。 数据保存的地点： 内存（大脑） 外存（存储器上的文件）（记事本） 问题： 计算机下棋时，要记住那些数据？ 为什么要记住这些数据？
指令
什么是指令？ 计算机的一系列执行步骤。 也称为程序或软件。 举例： 开始
冯·诺依曼1903年出生，1921年至1925 年他先后在柏林和苏黎世学习化学，1926 年获得苏黎世化学工程文凭和布达佩斯数 学博士证书。1930年他以客座讲师身份到 美国普林斯顿大学讲学，次年应聘为普林 斯顿大学教授。 冯· 诺依曼介入ENIAC的工作是偶然的。冯· 诺依曼到达莫尔学 院计算机研究实验室看了研制中的计算机之后，提的第一个问题 就是这台计算机的逻辑装置和结构，而这正是莫克利等人所谓判 别真正的天才的标志。 冯·诺依曼对 ENIAC 机不足之处进行认真分析，并讨论全新 的存储程序的通用计算机方案。当军方要求比 ENIAC 性能更好的 计算机时，他便提出EDVAC（埃德瓦克）方案。
执行指令的中央处理器（CPU）
计算机怎样下棋？
明白下棋的规则（存储指令集/程序）
表示棋盘和棋子（数据）
知道对方的走棋（输入）
算出我方的对策（数据处理）
告知别人我方如何走棋（输出）
记住棋局（存储数据）
1.1 计算机系统及其基本功能
计算机系统
计算机的数据输入设备（键盘）
计算机的数据输入设备（鼠标）
其他输入设备
询问对方出棋 针对每个棋子 针对棋盘上的每个位置 是否允许落子？ 如果允许，判断是否有危险？ 如果有危险，换下一个位置； 如果没有危险，确定我方走棋位置，输出， 结束。 如果不允许，换下一个位置，继续判断。 如果尚未走棋，换下一个棋子继续判断 结束
20
指令在计算机内的表示形式
0100010000100 1001001000100… 为什么是这样？ 因为微处理器是由门电路组成பைடு நூலகம்，也称开关 电路，擅长表示两种状态： 开——0 关——1
1946年6月冯·诺依曼与戈德斯坦（H.Goldstine）等发表 了《电子计算机装置逻辑结构初探》的论文，成为EDVAC的设 计基础。 1952年完成了EDVAC机的建造工作，并投入运行，用于核 武器的理论计算。 EDVAC是电子离散变量计算 机的缩写。它的主要改进有两 点：一是为了充分发挥电子元 件的高速性能而采用了二进制； 二是把指令和数据都存储起来， 让机器能自动地执行程序。由 于它利用水银延时线作主存， 用磁鼓作辅存，其运算速度比 ENIAC提高了240倍。
穿孔卡片
手写板
手柄
条码扫描器
姿势感应
触摸屏
计算机的输出设备
3D打印机
计算机的基本功能
什么是计算机？ 一种在存储指令集的控制下，接受输 入，处理数据、存储数据，并产生输 出的多用途设备。 问题：那个是计算机，那个不是？ 照相机 电视机 机器人
1.2 数据和指令的概念
14
数据
什么是数据？ 那些能够表示某些事实、对象和思想的符号 举例： 棋盘 棋子 走棋动作
问题：怎样区分敌方和我方的棋子？
数据的输入与输出
什么是输入？ 送入计算机系统的一切数据 例如： 棋子的位置 键盘上的动作 鼠标的动作 声音、文字、图像…
数据的输入与输出
下棋的指令为何与指令的机内形式令有这么 大的区别？
什么是指令集？ 每一种微处理器对应的一套预设指令，可以 指挥微处理器完成所有的任务。 一个复杂的任务可以用一系列基本的指令完成。 微处理器的指令都是二进制（0,1）形式的，也 称机器指令。 复杂的任务可以用人们易懂的高级语言编写的 程序表示。 高级语言程序需要“翻译”（编译或解释）成微 处理器可以理解的机器指令。
课程内容
第1讲 计算机如何思考 第2讲 计算机如何记忆 第3讲 计算机如何工作 第4讲 计算机如何处理信息 第5讲 计算机如何通信 第6讲 计算机的前世今生 第7讲 常用软件的使用
1
参考书目
使用教材： （美）帕森斯,（美）奥贾 著, 吕云翔, 傅尔也 译. 计 算机文化（原书第13版）[M]. 机械工业出版社， 2011.7. 参考书： Brookshear J G. 计算机科学概论(第11版)[M]. 人 民邮电出版社., 2011.10 战德臣，聂兰顺等. 大学计算机——计算思维导论 [M]. 电子工业出版社. 2013.7 吴军. 浪潮之巅[M]. 人民邮电出版社.2013.7
数据的处理
什么是数据处理？ 对输入的数据进行加工处理。 举例： 将对方鼠标点击的棋格转变成棋盘上的位置 （1,2） 计算出我方最佳走棋 哪些是数据处理？ 拷贝照片，放大照片，删除照片
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第1讲 计算机如何思考
本章内容
1.1 计算机系统及其基本功能
1.2 数据和指令的概念
1.3 CPU的工作原理
1.4 程序和算法的概念
1.5 人工智能的概念
卡斯帕罗夫对阵深蓝
1996年2月10日，超级电脑深蓝首次挑战国际象棋世界冠军卡斯 帕罗夫，但以2-4落败。比赛在2月17日结束。 其后研究小组把深蓝加以改良，1997年5月再度挑战卡斯帕罗夫， 比赛在5月11日结束，最终深蓝电脑以3.5–2.5击败卡斯帕罗夫， 成为首个在标准比赛时限内击败国际象棋世界冠军的电脑系统。 IBM在比赛后宣布深蓝退役。
指令和数据在外观上有差别吗？
微处理器既需要读指令，也需要读数据。 指令和数据从外观上没有差别，需要根据当 前的状态和数据的内容判断是指令还是数据， 以及何种指令。 例如：“00000100” 既代表指令“加”，也代 表数据“4”。 这类计算机称为冯· 诺依曼结构也称普林斯 顿结构。即将程序指令和数据放在同一个存 储器的不同物理位置。
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数据的存储
什么是数据存储？ 将数据保存起来，以便进行加工处理。 数据保存的地点： 内存（大脑） 外存（存储器上的文件）（记事本） 问题： 计算机下棋时，要记住那些数据？ 为什么要记住这些数据？
指令
什么是指令？ 计算机的一系列执行步骤。 也称为程序或软件。 举例： 开始
冯·诺依曼1903年出生，1921年至1925 年他先后在柏林和苏黎世学习化学，1926 年获得苏黎世化学工程文凭和布达佩斯数 学博士证书。1930年他以客座讲师身份到 美国普林斯顿大学讲学，次年应聘为普林 斯顿大学教授。 冯· 诺依曼介入ENIAC的工作是偶然的。冯· 诺依曼到达莫尔学 院计算机研究实验室看了研制中的计算机之后，提的第一个问题 就是这台计算机的逻辑装置和结构，而这正是莫克利等人所谓判 别真正的天才的标志。 冯·诺依曼对 ENIAC 机不足之处进行认真分析，并讨论全新 的存储程序的通用计算机方案。当军方要求比 ENIAC 性能更好的 计算机时，他便提出EDVAC（埃德瓦克）方案。
执行指令的中央处理器（CPU）
计算机怎样下棋？
明白下棋的规则（存储指令集/程序）
表示棋盘和棋子（数据）
知道对方的走棋（输入）
算出我方的对策（数据处理）
告知别人我方如何走棋（输出）
记住棋局（存储数据）
1.1 计算机系统及其基本功能
计算机系统
计算机的数据输入设备（键盘）
计算机的数据输入设备（鼠标）
其他输入设备
询问对方出棋 针对每个棋子 针对棋盘上的每个位置 是否允许落子？ 如果允许，判断是否有危险？ 如果有危险，换下一个位置； 如果没有危险，确定我方走棋位置，输出， 结束。 如果不允许，换下一个位置，继续判断。 如果尚未走棋，换下一个棋子继续判断 结束
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指令在计算机内的表示形式
0100010000100 1001001000100… 为什么是这样？ 因为微处理器是由门电路组成பைடு நூலகம்，也称开关 电路，擅长表示两种状态： 开——0 关——1
1946年6月冯·诺依曼与戈德斯坦（H.Goldstine）等发表 了《电子计算机装置逻辑结构初探》的论文，成为EDVAC的设 计基础。 1952年完成了EDVAC机的建造工作，并投入运行，用于核 武器的理论计算。 EDVAC是电子离散变量计算 机的缩写。它的主要改进有两 点：一是为了充分发挥电子元 件的高速性能而采用了二进制； 二是把指令和数据都存储起来， 让机器能自动地执行程序。由 于它利用水银延时线作主存， 用磁鼓作辅存，其运算速度比 ENIAC提高了240倍。
穿孔卡片
手写板
手柄
条码扫描器
姿势感应
触摸屏
计算机的输出设备
3D打印机
计算机的基本功能
什么是计算机？ 一种在存储指令集的控制下，接受输 入，处理数据、存储数据，并产生输 出的多用途设备。 问题：那个是计算机，那个不是？ 照相机 电视机 机器人
1.2 数据和指令的概念
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数据
什么是数据？ 那些能够表示某些事实、对象和思想的符号 举例： 棋盘 棋子 走棋动作
问题：怎样区分敌方和我方的棋子？
数据的输入与输出
什么是输入？ 送入计算机系统的一切数据 例如： 棋子的位置 键盘上的动作 鼠标的动作 声音、文字、图像…
数据的输入与输出
下棋的指令为何与指令的机内形式令有这么 大的区别？
什么是指令集？ 每一种微处理器对应的一套预设指令，可以 指挥微处理器完成所有的任务。 一个复杂的任务可以用一系列基本的指令完成。 微处理器的指令都是二进制（0,1）形式的，也 称机器指令。 复杂的任务可以用人们易懂的高级语言编写的 程序表示。 高级语言程序需要“翻译”（编译或解释）成微 处理器可以理解的机器指令。
课程内容
第1讲 计算机如何思考 第2讲 计算机如何记忆 第3讲 计算机如何工作 第4讲 计算机如何处理信息 第5讲 计算机如何通信 第6讲 计算机的前世今生 第7讲 常用软件的使用
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参考书目
使用教材： （美）帕森斯,（美）奥贾 著, 吕云翔, 傅尔也 译. 计 算机文化（原书第13版）[M]. 机械工业出版社， 2011.7. 参考书： Brookshear J G. 计算机科学概论(第11版)[M]. 人 民邮电出版社., 2011.10 战德臣，聂兰顺等. 大学计算机——计算思维导论 [M]. 电子工业出版社. 2013.7 吴军. 浪潮之巅[M]. 人民邮电出版社.2013.7