当前课程知识点：计算思维导论 > 第四单元 > 4.6 电子计算机——透过现象看本质 > Video
大家好 这一节我们讲
电子计算机——透过现象看本质
我们知道
图灵是计算理论的奠基者之一
被公认为计算机科学之父
但初学者似乎体会不到
纯理论意义下的图灵机
与现实世界的计算机有什么内在的关系
甚至对冯·诺依曼机是怎么回事
也存在认识上的困惑
这不奇怪
毕竟大家对计算机的感性认识多半就这样
其实呢
计算机还可以联接更多的外部设备
比如
打印机
绘图仪
扫描仪
数字化仪等等
就像这个图中所展示的一样
这些外围设备
我们可以把它们分成两大类
一类叫输入设备
另一类叫输出设备
中间就是我们通常所说的主机
如果我们抽象一下
隐去具体的设备
前面的那个图就可以画成这样
我们现在可以暂且不用关心
输入 输出设备
因为计算是在主机内部完成的
那么 主机内部
又有哪些主要的部件呢
打开主机机箱
你会发现主机内部有主板
硬盘
电源
光驱
以及各种接口卡
比如显卡 声卡等等
如果我们再把相对
“外围”一些的部件去掉
也就是暂且不去关心那些
硬盘
电源
光驱
以及各种接口卡等等
剩下的就是主板了
主板上有两样重要的东西
一个是CPU
也就是中央处理器
一个就是内存条
我们再做进一步的抽象
隐去那些具体的
插槽
接口
电子线路
风扇
电阻
电容等电子原器件
剩下的主要就是CPU和内存条了
它们之间靠一组总线
也叫BUS
连接在一起
我们再抽象一下
隐去具体的物理形状
我们就得到了
电子计算机的核心模型
你看 左边是CPU
中间是BUS总线
右边是内存
存储器由很多很多字节组成
每个字节可以存放8位二进制数
看到这个图
是不是有点似曾相识呢
是的 你应该想到了图灵机
对比一下
你不难看出
CPU就相当于图灵机中的控制器
存储器就相当于图灵机中的纸带
BUS总线就是图灵机中的读写头
如图所示
它们之间的差异在什么地方呢
主要是两个方面
一 图灵机按事先设定的计算规则进行计算
而CPU呢
则按程序设定的顺序执行相应的指令
本质上是一样的
二 图灵机的纸带可以无限长
而存储器的容量是有限的
进一步说
从功能上
CPU可划分为运算器与控制器
而在早期没有集成电路技术时
它们确实被看作两个相对独立的部分
后来才把它们做在一起
称之为CPU的
如果再添加上输入 输出设备
那么早期的
电子计算机的核心模型
大致如图所示
看到这个图
你是否又有点似曾相识呢
是的
这就是冯·诺依曼计算机的基本模型
图画的略有区别
本质上却是一模一样的
好了
尽管本节的讲述方法有点特别
类似于小说中的“倒叙”
但是我们应该学会透过现象看本质
不是吗
好 这一节就讲到这
谢谢大家
-1.1 计算思维及其教育
--Video
-2.1 计算是什么
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-2.2 计算与自动计算
--Video
-2.3 计算机及其计算本质特征（I）
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-2.4 计算机及计算的本质特征（II）
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-3.1 数的表示与模拟计算
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-3.2 数的表示与数字计算
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-3.3 二进制加法运算的机器化
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-3.4 “九九归一”的加法运算
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-3.5 二进制之优越性及问题与代价
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-4.1 从数学危机到图灵机
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-4.2 图灵机的计算能力
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-4.3 什么问题都能计算吗？
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-4.4 冯•诺依曼机及其发展与演化
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-4.5 从算盘到图灵机——机械计算的本质
--Video
-4.6 电子计算机——透过现象看本质
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-5.1 思维可机械计算吗（I）
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-5.2 思维可机械计算吗（II）
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-6.1 量子理论
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-6.2 量子计算机
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-7.1 人类求解问题之过程
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-7.2 基于计算（机）的问题求解过程
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-7.3 面向过程的结构化设计方法学
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-7.4 面向对象之方法学
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-7.5 面向对象技术
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-7.6 抽象
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-7.7 计算学科中的抽象
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-7.8 时间与空间及其相互转换
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-7.9 技术层面的其他方法学
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-7.10 认知层面的其他方法学
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-8.1 算法与程序
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-8.2 算法设计方法——枚举
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-8.3 算法设计方法——递推
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-8.4 算法设计方法——递归
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-8.5 算法设计方法——分治
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-8.6 算法设计方法——仿生
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-9.1 机器间的通信方式
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-9.2 数据转发方法
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-9.3 网络分层体系结构
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-9.4 有趣的对称加密技术
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-9.5 难解的非对称加密技术
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-9.6 数字签名及其应用
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-9.7 从自然智能到人工智能
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-9.8 符号主义的基本思想
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-9.9 连接主义Ⅰ
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-9.10 连接主义Ⅱ
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-9.11 行为主义的基本思想
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-9.12 机器翻译的愿景与困难
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-9.13 峰回路转的自然语言处理
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-9.14 信息传输中的问题与挑战
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-9.15 重复传输与冗余编码
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-9.16 校验与校验和
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-9.18 自纠错技术及应用
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-9.19 两种简单的数据压缩方法
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-9.20 哈夫曼编码
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-9.21 数据压缩极限与LZ压缩方法
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-9.22 大海捞针的搜索引擎
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-9.23 网页排序方法（PageRank）
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-10.1 计算文化
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-期末考试--作业
