計算機專業導論之思維與系統(1)


計算機、計算與計算思維

1.計算機包括軟件,台式機,便攜機,嵌入在各種設備中的芯片。

2.人類應具備的三大思維能力是指實驗思維、理論思維和計算思維。

3.計算學科的計算研究的是面向及其可執行的求解一般問題的計算規則。

4.“人”計算與“機器”計算的差異:“人”計算寧願使用復雜的計算規則,以便減少計算量能夠獲取結果,“機器”計算則需使用簡單的計算規則,以便於能夠做出執行規則的機器。“機器”計算使用的計算規則可能很簡單但計算量卻很大,盡管這樣,對越來越多的計算,機器也能夠完成計算結果的獲得。“機器”可以采用“人”所使用的計算規則,也可以不采用“人”所使用的規則。

5.自動計算需要解決的基本問題是數據和計算規則的表示、自動存儲和計算規則的自動執行。

6.電子計算機器的基本特征是基於二進制--存儲0和1的元件如電子管、晶體管等,基於二進制的運算與變換,電子技術實現計算規則,集成技術實現更為復雜的變換。

7.衡量存儲設備性能的指標包括存儲容量--容量越大越好,存取速度--速度越快越好,價格--價格越低越好,功耗--功耗越低越好,可靠性與持久性--越高越長越好。

8.計算系統的發展方向各個部件乃至整體的體積越來越小,將越來越多的CPU集成起來,提高計算能力,越來越擁有人的智能,使人-計算機-物體互聯在一起。

9.關於計算系統的網絡化:未來互聯網將發展為包括物聯網、社會網絡、服務網絡以及與現實中各種網絡深度融合的網絡系統。

10.IBM提出的Smart Planet基本特點是使社會萬事萬物可感知,即能將萬事萬物的信息數字化,使社會各種事物、每個人員都可與互聯網相聯,實現互聯互通,使社會/自然系統具有更好的自適應性、自調節性,最優化地滿足人們工作、生活的需要。

11.計算之樹概括了計算學科的經典思維,六個維度:計算技術的奠基性思維、通用計算環境的演化思維、社會/自然與計算的融合思維、問題求解思維、網絡化思維和數據化思維。

12.計算之樹中,計算技術的奠基性思維包括0和1、程序和遞歸。

13.計算之樹中,兩類典型的問題求解思維是指算法(數學建模)和系統(非數學建模)。

14.計算之樹中,網絡化思維是機器網絡、信息網絡和人-機-物互聯的網絡化社會。

15.本課程中擬學習的計算思維是指蘊含在計算學科知識背后的具有貫通性和聯想性的內容。

16.如何學習計算思維:為思維而學習知識而不是為知識而學習知識,不斷訓練,只有這樣才能將思維轉換為能力,先從貫通知識的角度學習思維,再學習更為細節性的知識,即用思維引導知識的學習。

17.計算機器的基本目標是能夠執行一般的任意復雜的計算規則。("能夠執行特定的計算規則,例如能夠執行差分計算規則等"錯)。

18.摩爾定律是指芯片集成晶體管的能力每18個月增長一倍,其計算能力也增長一倍。

19.衡量微處理器芯片性能好壞的指標包括機器字長--字長越大越好,機器主頻--主頻越高越好,功耗--功耗越低越好,晶體管數量--晶體管數量越多越好,微處理器所能完成的功能--指令種類越多越好。

20.計算之樹中,通用計算環境的演化思維是程序執行環境—由CPU-內存環境,到CPU-存儲體系環境,到多CPU-多存儲器環境,再到雲計算虛擬計算環境。

21.計算系統由微處理器、存儲設備、輸入設備和輸出設備構成。

學習資源:網易雲課堂。


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