加州理工学院-计算系统导论 (28)
2024级《专业导论》课程教学大纲
《专业导论》课程教学大纲课程编码：12024008 开课部门：信息工程学院英文名称：Introduce to Computer 适用年级：2024适用专业：计算机科学与技术适用方向：无课程属性：专业基础课程学分学时：1学分，支配16学时编写人：李晓蕾审核人：何广军一、课程概述(一)课程的性质地位《专业导论》是计算机科学与技术专业的一门专业基础课。
本课程担负着引导学生进入计算机科学技术大门的重任，是引领计算机学生进入计算机科学与技术学科的“导游图”。
(二)课程的基本理念以学生学问、实力、素养协调发展为目标，突出学生为主体，重视实力培育和素养培育。
课程内容涉及计算机科学的方方面面，但着重讲解的是基本概念而不是数学模型和技术细微环节，要求做到“广度优先，广而不细＂。
课程侧重点在于勾画计算机科学体系的框架，奠定计算机科学学问的基础，为今后深化学习计算机科学与技术专业中各专业理论及实践课程做好铺垫。
(三)课程设计思路用严密性方式将学生引入计算机学科各个富有挑战性的领域。
CC2024 报告要求该课程应讲授那些富有才智的、核心的思想。
还要充分考虑现代教化思想（如CDIO）及其在本学科教化中的应用。
因此在构建课程内容的同时,还要充分留意对学生实力的培育,以及强化学生对学问的载体属性的相识和利用。
本次课程内容设计时,以CCC2024 中课程提纲为依据,采纳CCC2024 举荐的课程设计方法,结合长期的教学实践,探究性地提出以实践阅历为主要内容的课程提纲。
教学方法手段：本课程实行专题讲座的形式，由本专业高职称、高学历的老师进行主题演讲。
1.案例教学：本课程应以实物（典型成果）为引导，呈现主题特色，直观说明主题所阐述的技术解决哪些问题，对社会有什么影响，在那些岗位上应用，将来在哪些方面可以有所突破。
2.自主学习式教学：本课程各主题所涉及的核心技术不宜过多，以2-3点为宜。
一方面，在讲清概念、介绍方法的基础上，让学生了解计算机技术的现状和发展。
2017年下半年(中级)软件设计师真题+答案解析(上午选择+下午案例完整版)全国计算机软考
2017年下半年软件设计师真题+答案解析上午选择题1、以下关于防火墙功能特性的叙述中，不正确的是（）。
A. 控制进出网络的数据包和数据流向B. 提供流量信息的日志和审计C. 隐藏内部IP以及网络结构细节D. 提供漏洞扫描功能答案：D2、在程序执行过程中，Cache与主存的地址映射是由（）完成的。
A. 操作系统B. 程序员调度C. 硬件自动D. 用户软件答案：C3、某四级指令流水线分别完成取指、取数、运算、保存结果四步操作。
若完成上述操作的时间依次为8ns、9ns、4ns、8ns，则该流水线的操作周期应至少为（）ns 。
A. 4B. 8C. 9D. 33答案：C4、内存按字节编址。
若用存储容量为32Kx8bit的存储器芯片构成地址从AOOOOH到DFFFFH 的内存，则至少需要（）片芯片。
A. 4B. 8C. 16D. 32答案：B5、计算机系统的主存主要是由（）构成的。
A. DRAMB. SRAMC. CacheD. EEPROM答案：ADRAM: 动态随机存取存储器; SRAM: 静态随机存取存储器; Cache: 高速缓存; EEPROM: 电可擦可编程只读存储器6、以下关于海明码的叙述中，正确的是（）。
A. 海明码利用奇偶性进行检错和纠错B. 海明码的码距为1C. 海明码可以检错但不能纠错D. 海明码中数据位的长度与校验位的长度必须相同答案：A7、计算机运行过程中，CPU需要与外设进行数据交换。
采用（）控制技术时，CPU与外设可并行工作。
A. 程序查询方式和中断方式B. 中断方式和DMA方式C. 程序查询方式和DMA方式D. 程序查询方式、中断方式和DMA方式答案：B程序查询方式是通过CPU执行程序来查询状态的。
8、与HTTP相比，HTTPS协议对传输的内容进行加密，更加安全。
HTTPS 基于（8）安全协议，其默认端口是（9）。
A. RSAB. DESC. SSLD. SSH9、与HTTP相比，HTTPS协议对传输的内容进行加密，更加安全。
计算理论导论(英文版)前言01
What the course is about
The theory of computation represents a fascinating landscape that intersects交叉computer science and mathematics and can be roughly divided into three overlapping areas: AUTOMATA AND LANGUAGES, COMPUTABILITY THEORY , and COMPLEXITY THEORY .
Several different computational models were devised by these early researchers. One model, the Turing machine, stores characters on an infinitely long tape, with one square at any given time being scanned by a read/write head. Another model, recursive functions, uses functions and function composition to
The first step was to define what was meant by a "simple method" for solving a problem, implying a need for a formal model of computation.
1
computational models
3
2 What the course is about
吕淑萍 女
吕淑萍女，1963年10月生，工学博士，教授，博士生导师控制工程实验教学中心主任。
指导博士生学科：系统工程指导硕士生学科：模式识别与智能系统、系统工程研究方向：先进的控制理论及应用、复杂系统分析与决策讲授课程：“微机原理及应用”、“过程控制与仪表”、“小波理论及应用”承担科研项目：主持和参与的科研项目有：选煤厂集散控制系统、工业锅炉微机控制系统、柴燃并车动力装置数字仿真研究、（水下）机器人图形仿真系统研究、军用智能机器人视觉系统新理论和新方法研究、工程施工企业项目数字化管理应用平台技术的研究与开发等。
目前主持的项目：“XX装置故障诊断/故障预测新技术、新方法研究”、“XX振动分离技术研究”、“XX振动噪声主动控制研究”。
发表文章：发表学术论文40余篇；编著教材：《数字控制系统》、《微型计算机原理及应用》等6部教材。
获得荣誉称号及奖励：国防科工委部级三等奖1项，黑龙江省科学技术进步三等奖1项。
彭秀艳女，1962年12月生，工学博士，教授，博导生导师指导博士生学科：系统工程指导硕士生学科：系统工程；控制理论与控制工程；研究方向：复杂系统分析与决策；系统建模、控制与仿真；随机系统估计与控制；讲授课程：随机过程；系统工程专题；过程控制系统与仪表；承担科研项目：“船舶运动预报技术”，中国船舶重工集团702；“船舶运动参数发生器，船舶运动预报”，中国船舶重工集团系统工程部；“蓄电池管理终端”，中国船舶重工集团系统工程部发表文章：在国内期刊及国际学术会议上发表论文40余篇；编著教材：《随机过程基础及应用》，哈尔滨工程大学大学出版社；《自动控制原理实验技术》，校级“十一五”规划教材，哈尔滨工程大学大学出版社；《数值计算方法习题解析》，哈尔滨工程大学大学出版社；学术兼职：黑龙江生物医学工程学会理事长；中国生物医学工程学会理事国际学术交流：2005年1月到新加坡国立大学学术交流；2007年10月到美国参加IROS2007国际学术会议。
计算科学导论(第二讲-计算机科学内容)
计算机科学典型问题示例
哥尼斯堡七桥问题
寻找走遍这7座桥且只许走过每座桥一次，最后又回 到原出发点的路径
计算学科中的3个学科形态 计算学科中的 个学科形态
抽象形态 学科中的抽象形态包含着学科中所具有的科学 概念、 科学符号和思想模型。 按客观现象的研 概念 、 科学符号和思想模型 。 究过程，抽象形态包括以下4个步骤的内容： 究过程，抽象形态包括以下4个步骤的内容： 1）形成假设 2）建造模型并作出预测 3）设计实验并收集数据 4）对结果进行分析
计算机科学典型问题示例
旅行商问题与组合爆炸问题
计算机科学典型问题示例
旅行商问题与组合爆炸问题
据文献介绍，1998年科学家们成功地 解决了美国13509个城市之间的TSP问 题，2001年又解决了德国15112个城市 之间的TSP问题，但这一工程代价也是 巨大的。据报道解决15112个城市之间 的TSP问题，共使用了美国Rice大学和 普林斯顿大学之间网络互连的由速度为 500MHz 的Compaq EV6 Alpha 处理器 组成的110台计算机，所有计算机花费 的时间之和为22.6年。
计算学科中的3个学科形态 计算学科中的 个学科形态
设计形态 设计形态具有较强的实践性， 社会性和综合性。 设计形态具有较强的实践性 ， 社会性和综合性 。 在计算学科中， 从为解决某个问题而实现系统或 在计算学科中 ， 装置的过程来看，设计形态包括以下4 装置的过程来看，设计形态包括以下4个步骤的内 容： 1）需求分析 2）建立规格说明 3）设计并实现该系统 4）对系统进行测试与分析
决策支持系统(DSS)是支持解决半结构化或非结构化问题的...
吉林大学硕士生论文
２０ 世纪 ７０ 年代，管理信息系统（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ—ＭＩＳ） 应运而生，使信息处理进入了一个新阶段。管理信息系统是一个由人和计算 机结合的对管理信息进行收集、存储、维护、加工、传递和使用的系统。管 理信息系统是由大容量数据库支持、以数据处理为基础的计算机应用系统。 它包含多个电子数据处理系统（ＥＤＰ），每个 ＥＤＰ 面向一个管理职能，如财务 ＥＤＰ，劳资 ＥＤＰ，库存 ＥＤＰ。ＭＩＳ 由若干个子系统构成，通过各子系统之间的 信息联系，构成一个有机整体以实现总体管理目标。由于管理信息系统从系 统的观点出发，把分散的、孤立的信息组织成一个比较完整的，有组织的信 息系统，从而提高了信息处理的效率，也提高了管理水平。 四、决策支持系统
管理信息系统只能帮助管理者对信息做表面上的组织和管理，而不能把 信息的内在规律更深刻地挖掘出来为决策服务。人们期望一种新的用于管理 的信息系统，它能把人的判断能力和计算机的信息处理能力结合在一起，提 高决策者的效能而又不妨碍他们的主观能动性，使计算机成为决策者的强有 力助手，为决策者提供一些切实可行的帮助。７０ 年代末以来，运筹学、数理 统计方法，人工智能的知识表达技术、专家系统语言，数据库及其管理系统， 各类软件开发工具等学科的发展与完善，以及小型、高效、廉价的微机及工 作站的出现为广泛的研究和应用决策支持系统提供了良好的技术准备。
定量测定结论 .....................................................................................59 主要定性结论 .....................................................................................61
《计算科学导论》课件
06
网站测试与部署
对网站进行测试，确保各项功能正常，然后将 网站部署到服务器上。
人工智能应用实战项目
总结词
通过开发一个基于人工智能的应用程序，学生可以掌握 人工智能的基本原理和技术，提高实际应用能力。
选择合适的人工智能技术
根据项目的需求，选择合适的人工智能技术，如机器学 习、深度学习等。
数据收集与标注
20世纪90年代
大数据和云计算技术的出现，为 计算科学带来了新的挑战和机遇
。
20世纪80年代
互联网的兴起，推动了计算机网 络的快速发展。
20世纪70年代
个人计算机的出现，使得计算机 技术更加普及。
计算科学的应用领域
数据科学
涉及数据挖掘、数 据分析、数据可视 化等领域。
软件工程
包括软件开发、软 件测试、软件维护 等领域。
生物信息学与计算生物学
随着基因组学和蛋白质组学等研究的 深入，计算科学将在生命科学领域发 挥越来越重要的作用。
个人如何学习与发展计算科学
基础学科知识
掌握数学、物理、计算机等基础学科知 识，为深入学习计算科学打下坚实基础
。
参加竞赛与项目实践
参加算法竞赛、数据科学竞赛等活动 ，参与开源项目和实际应用开发，提
云计算与虚拟化技术包括云平台架构、虚拟机技术、容器化技术等，这 些技术能够实现资源的动态管理和调度，提高资源利用率，降低运维成
本，同时也为应用程序的开发和部署提供了便利。
云计算与虚拟化技术的发展对于推动企业数字化转型、促进软件产业升 级等方面具有重要意义，同时也为人工智能、大数据等领域的快速发展 提供了基础支撑。
物联网与智能家居
物联网与智能家居是计算科学领域中的 另一前沿技术，它通过互联网连接家居 用品，实现智能化控制和管理，提高生
系统工程导论第2版课后题答案
什么是孤立系统、封锁系统和开放系统？试别离举例说明。
答：a.若是系统与其环境之间既没有物质的互换，也没有能量的互换，就称其为孤立系统。
在孤立系统中，系统与环境之间是彼此隔间的，系统内部的能量和物质不能传至系统外，系统环境的能量也不能传至系统内，显然，客观世界是不存在这种孤立系统的；b.若是系统与其环境能够互换能量但不能够互换物质，称其为封锁系统。
例如一个密闭的容器，能够与外界互换能量，但不能互换物质，可看做为封锁系统；c.若是系统与环境之间既有换，又有物质互换，就称其为开放系统。
小至细胞、分子、大至生物、城市、国家等任何系统不时刻刻都与环境进行着物质、能量及信息的互换，都是开放系统。
什么是系统自组织现象？试描述一个具体的系统自组织现象。
答：系统中的元素在环境作用下，不依托外力，进展形成有序结构的进程，称为系统自组织。
19世纪末化学家利色根发觉，将碘化钾溶液加入到含有硝酸银的胶体介质中，在必然的条件下，所形成的碘化银沉淀物会组成一圈圈有规律距离的环状散布，这种有序的环称为利色根环。
如激光的产生确实是一个典型的自组织进程。
中国科学家对系统科学与技术有过哪些奉献？答：中国科学院于1956年在力学研究所成立“运用组”，即后来“运筹组”的前身。
到1980年成立“系统科学研究所”，1980年成立“中国系统工程学会”，这些都标志着我国对系统工程研究进展的重视。
1986年钱学森发表“什么缘故创建和研究系统学”，又把我国系统工程研究提高到系统工程基础理论，从系统科学体系的高度进行研究。
我国学者钱学森于1989年提出“综合集成法”，是对系统工程方式论研究方面作出的新奉献。
如何全面正确明白得系统的整体性和“1+1>2”表达式？答：系统的首要特点确实是其整体性，系统不是各孤立部份属性的简单叠加，它还具有各孤立部份所没有的新的性质和行为。
系统的整体性质有时通俗地表达为“1+1>2”，但实际情形是复杂的，也有可能等于2或小于2，这取决于系统的结构、各部份的属性及系统内协同作用的强弱。
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¢ && and || are short-circuit operators
Evaluated left-to-right
For &&, if LHS is false then RHS is not evaluated
For ||, if LHS is true then RHS is not evaluated
¢ (Similar to problems on HW1)
C LOGICAL AND BITWISE OPERATIONS
¢ Should be familiar with all C logical and bitwise operations
¢ C uses integers to represent Boolean values
¢ Covered basic CPU components in lectures 1-4
¢ General idea:
Based on the opcode, different components are enabled or disabled
Multiplexers used to route address/data signals between components
C LOGICAL AND BITWISE OPERATIONS (2)
¢ Bitwise operators manipulate individual bits
¢ Given a = 000101002 (2010), b = 001100102 (5010)
a & b = 00010000
Feed a sequence of instructions to assembly to perform computations
PROCESSOR STRUCTURE (2)
¢ Midterm will present a simple variant for you to examine
0 = false; any nonzero value = true
¢ Logical Boolean operators:
Logical AND: a && b
Logical OR:
a || b
Logical NOT: !a
Result is 1 if true, 0 if false
Open book/notes/slides/homeworks/solutions Open CS24 2013 Moodle, closed people/Internet/etc. Can use computer to implement and test your work
¢ Shift-right has two versions!
Arithmetic shift-right preserves sign (topmost bit)
Logical shift-right doesn’t preserve sign
(but not disassemble or generate IA32 code from C)
¢ No colarifications, feel free to email Donnie and/or cs24tas list (although Donnie has final say)
¢ Example questions:
Write C code to simulate the logic that controls components
Write a simple machine-code program to control the CPU
Analyze characteristics (i.e. strengths and weaknesses) of the alternate design
while, do Arrays, structs, heap allocation (malloc/free) Explicit heap allocator internals Garbage collection, objects, exceptions
PROCESSOR STRUCTURE
Bitwise AND
a | b = 00110110
Bitwise OR
~a = 11101011
Bitwise negation (invert)
a ^ b = 00100110
Bitwise XOR
¢ Also, bit-shift operators
a >> 2 = 00000101 (510) a << 1 = 00101000 (4010)
CS24: INTRODUCTION TO COMPUTING SYSTEMS
Spring 2013 Lecture 13
CS24 MIDTERM
¢ Midterm format:
6 hour overall time limit, multiple sittings
¢ (If you are focused on midterm, clock should be running.)
CS24 MIDTERM (2)
¢ Potential topics include:
Anything covered in first half of class Basic processor structure, operation, low-level
programming Boolean logic, logical/bitwise operations in C IA32 assembly language programming Flow-control constructs in IA32 – if, for,