精品课件-计算机导论与程序设计-计算机基础案例教程-天河二号超级计算机

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2024年大学计算机基础教学ppt课件

2024年大学计算机基础教学ppt课件
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软件开发与编程语言
软件开发流程
包括需求分析、设计、编码、测试和 维护等阶段,以确保软件质量和满足 用户需求。
编程语言分类
包括机器语言、汇编语言、高级语言 等,其中高级语言又分为面向过程语 言和面向对象语言等。
2024/2/29
常见编程语言
如C、C、Java、Python等,它们各 有特点,适用于不同的开发场景和需 求。
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THANKS
感谢观看
2024/2/29
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输入输出设备
输入设备
输入设备是计算机接收外界信息的部 件,包括键盘、鼠标、扫描仪等。它 们将外界信息转换为计算机能识别的 数字信号。
输出设备
输出设备是计算机向外界输出信息的 部件,包括显示器、打印机、音响等 。它们将计算机处理后的结果以人类 可感知的形式表现出来。
发展趋势
随着人机交互技术的不断发展,输入 输出设备将更加注重智能化、自然化 、多样化等方面的发展。
2024/2/29
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局域网与广域网
2024/2/29
局域网(LAN)
覆盖范围较小,通常在一个建筑物内或相邻的几个建筑物之 间。传输速度快,通信质量高,常用于企业内部网络构建。
广域网(WAN)
覆盖范围广泛,可以跨越城市、地区甚至国家。传输速度较 慢,但具有较强的互联性和开放性,常用于构建大型网络系 统。
2024/2/29
硬件系统
包括中央处理器、内存储器、外 存储器、输入设备和输出设备等 部分,是计算机的物理基础。
软件系统
包括系统软件和应用软件两部分 ,系统软件如操作系统、编译程 序等,应用软件如办公软件、图 像处理软件等。
6
计算机的工作原理

计算机导论课件-3 计算机发展史

计算机导论课件-3 计算机发展史
第一代计算机的内部元件使用的是电子管。由于一 部计算机需要几千个电子管,每个电子管都会散发 大量的热量,因此,如何散热是一个令人头痛的问 题。电子管的寿命最长只有3000小时,计算机运 行时常常发生由于电子管被烧坏而使计算机死机的 现象。
第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。
1.1.1计算机发展
为二进制,被现代计算机采用。
1804年,法国机械师约瑟夫.雅各发明了可编程织 布机,第一次使用了“穿孔卡片”输入方式。
差分机(巴贝奇,英国,1822年)
是最早采用寄存器来存储数据的计算工具,体现了 早期程序设计的思想,使计算工具由手动机械跃入 自动机械的新时代。
分析机(巴贝奇,英国,1832年)
1975年,美国1BM公司推出了个人计算机PC( PersonaI Computer),从此,人们对计算机不再 陌生,计算机开始深入到人类生活的各个方面。
电子元件:大规模集成电路
Desktop Microcomputer
局域 网的 诞生
硬件特点
➢引入并行计算机体系结构
第四代软件特点
➢结构化程序设计语言Pascal、c语言出现
第三代计算机的代表是IBM公司花了50亿美元开发 的IBM 360系列。
IBM System/360
IBM System/360 Model 50
IBM System/360 Model 67
IBM System/360
Model 30
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为了满足中小企业与政府机构日益增多的计算机应 用,第三代计算机出现了小型计算机。
主要缺点:
➢ 存储容量小,至多能存储20个10进制数;
➢ 程序是“外插型”的,为了进行几分钟的计算, 接通各种开关和线路的准备工作就要用几小时。

天河二号超级计算机系统结构与算法优化研究

天河二号超级计算机系统结构与算法优化研究

天河二号超级计算机系统结构与算法优化研究天河二号超级计算机是中国目前最为先进且高效的计算机系统之一,在国内外科学研究、工业制造、金融等领域都拥有广泛的应用。

其性能指标和并行处理能力在全球范围内处于领先地位,成为中国在高性能计算领域的重要代表。

本文将分析天河二号超级计算机的系统结构以及算法优化问题,探讨其在未来的发展和应用前景。

一、天河二号超级计算机系统结构天河二号超级计算机由国防科技大学和中国国家超级计算无锡中心联合设计研发,于2013年6月投入使用,是目前世界上运行最快的超级计算机之一。

其系统结构主要包括处理器、内存、通信、存储、操作系统等方面。

其中,处理器是天河二号的核心部件,采用的是国产飞腾处理器以及英特尔酷睿E7处理器组成的混合架构。

与此同时,天河二号超级计算机还引入了GPU加速器,其运算速度相当于1000多颗普通CPU的集合。

这种混合架构的设计理念,让天河二号在并行计算上有更强的能力和效率,提高了其整体的性能指标。

与此相伴随的是内存和存储系统的改进。

天河二号的内存总容量高达1.4PB,远超任何一个基于x86架构的超级计算机。

而存储的设计则采用了分级存储方案,把高速闪存与传统机械硬盘相结合,从而提高了整个系统的存储速度和容量。

此外,天河二号还采用了自主研发的龙芯操作系统,可以根据不同的任务需求做出相应的优化和调整。

二、天河二号超级计算机算法优化随着超级计算机应用场景的不断扩展,计算机的效率也变得越来越关键。

为了提高天河二号的计算效率和优化应用的性能,针对不同的应用场景和算法特性,专门进行了算法优化的研究。

1. 高性能计算优化在高性能计算场景下,应用程序需要耗费大量的计算资源进行并行处理。

通过对任务并行化和进程调度的优化,相应的应用效率得到了显著提高。

而为了进一步提高计算效率,在层次化存储结构的设计方案上,针对矩阵乘法、FFT等传统高性能计算中的计算瓶颈进行了优化。

值得一提的是,在大规模并行处理时,为避免数据安全问题,天河二号还在并行计算任务中引入了SVM虚拟化技术,从而实现了任务隔离和数据共享。

大学计算机基础导论PPT课件

大学计算机基础导论PPT课件
• 程序必须是有限的指令数量组成的。按照一般的 理解,计算机指令是进行基本操作的机器代码
• 程序的编制
– 早期的计算机没有“编程(Programming)”这个概念 – 编制程序是指在实际处理数据之前,确定处理这些数
据的方法和过程 – 方法和过程——和计算机本身的能力结合
2020/11/5
共42页
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– 20世纪六七十年代还在使用的“模拟计算机” 也被数字计算机所取代
• 关于计算机的“代”——并没有一致的说 法
2020/11/5
共42页
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第一代计算机(1946—1959)
• 电子管计算机
– 计算机全名为通用数字电子计算机 – 体积大,故障率高
• UNIVAC的机器于1952年美国中大选预测 艾森豪威尔获胜——预测结果和实际统计 结果完全相同
• 1957年IBM公司生产的第一台商用计算机 IBM701,一共生产了19台:
– 二进制的0和1表示数据和程序
2020/11/5
共42页
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第二代计算机(1959—1963)
• 晶体管计算机
– 1948年6月贝尔实验室研制成功世界上第一只晶体管 – 第一台晶体管的计算机是CDC制造的1604机器 – 开始使用高级语言 – 开始通过电话线进行数据交流,虽然速度很慢,但这已
Overview
• 计算机是什么 • 冯·诺依曼体系结构 • 计算机的历史 • 计算机的特点和用途 • 计算机的类型 • 计算机科学和计算机工具
2020/11/5
共42页
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1.1 计算机是什么
• 计算(Computation) • 计算机(Computer) • 理解计算机作为:
– 信息系统的基础 – 数据处理机 – 具有程序能力的数据处理机

2024版大学计算机基础课件完整版

2024版大学计算机基础课件完整版
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08 信息安全意识培 养与防范措施
2024/1/29
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信息安全概念及重要性
2024/1/29
信息安全定义
信息安全是指保护信息系统不受未 经授权的访问、使用、泄露、破坏 和篡改的能力,确保信息的机密性、 完整性和可用性。
信息安全重要性
信息安全对于个人、组织和国家都 具有重要意义,它涉及到个人隐私 保护、企业资产安全、国家安全和 社会稳定等方面。
家。广域网通过公共通信网络(如电话网)或专用线路进行连接,具有
传输距离远、传输速率相对较低等特点。
03
互联网(Internet)
互联网是由全球范围内众多计算机网络相互连接而成的一个巨大的网络,
具有全球性、开放性、共享性等特点。互联网采用TCP/IP协议族作为通
信协议,实现了024/1/29
常见的网络服务
网络服务是指在网络上提供的各种服务,如DNS服务、DHCP服务、FTP服务、 Web服务等。这些服务使得用户能够方便地访问网络资源,实现信息的共享和交流。
常见的网络应用
网络应用是指基于网络技术开发的各种应用程序,如电子邮件、即时通讯、远程登 录、网络新闻组等。这些应用程序使得用户能够通过网络进行各种交流和协作活动, 提高了工作效率和生活质量。
创建Access数据库 包括设计表结构、定义字段属性、建立表间关系 等步骤,用于构建符合需求的数据库模式。
管理Access数据库
3
包括数据的输入与编辑、查询设计、窗体设计、 报表设计等功能,用于实现对数据库中数据的全 面管理。
2024/1/29
27
07 程序设计基础与 算法思想培养
2024/1/29
19
05 计算机网络基础 与互联网应用

天河二号超级计算机

天河二号超级计算机
天河二号超级计算机
--2014年再登世界超算榜首 Nhomakorabea一、概况
• 由国防科大研制的天河二 号超级计算机系统,以峰 值计算速度每秒5.49亿亿 次、持续计算速度每秒 3.39亿亿次双精度浮点运 算的优异性能位居榜首, 成为全球最快超级计算机。 2010年11月,天河一号 曾以每秒4.7千万亿次的峰 值速度,首次将五星红旗 插上超级计算领域的世界 之巅。此次是继天河一号 之后,中国超级计算机再 次夺冠。
图片欣赏
一、概况
• 天河二号超级计算机系统由170个机柜组成,包括125 个计算机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储 机柜,占地面积720平方米,内存总容量1400万亿字节, 存储总容量12400万亿字节,最大运行功耗17.8兆瓦。
• 天河二号运算1小时,相当于13亿人同时用计算器计算 一千年,其存储总容量相当于存储每册10万字的图书 600亿册。相比此前排名世界第一的美国“泰坦”超级 计算机,天河二号计算速度是“泰坦”的2倍,计算密 度是“泰坦”的2.5倍,能效比相当。与该校此前研制 的天河一号相比,二者占地面积相当,天河二号计算性 能和计算密度均提升了10倍以上,能效比提升了2倍, 执行相同计算任务的耗电量只有天河一号的三分之一。
节点数 中央处理器 单节点处理器数 单处理器核心数 单节点协处理器数 单协处理器核心数 操作系统 峰值功率
组件汇总
单节点存储 内部存储器 外部存储器
运算速率
16,000 英特尔Xeon IveBridge E5-2692(2.2GHZ)32,000颗 2
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3
57 麒麟操作系统 (Kylin Linux) 17.6MW (整机附带散热系统时为24MW) CPU Cores:384,000 Accelerator/CP:48,000 64GB 1,375TB(1,000TB为系统存储器,375TB为协处理器独占) 12.4PB 54.9PFLOPS(理论峰值) 33.86PFLOPS(实际峰值)

2024版大学计算机基础ppt课件

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2024/1/28
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智慧交通
人工智能技术可以帮助交通管理部门优化交通流量和路况,提高 交通运行效率。例如,通过智能信号控制、自动驾驶等技术,减 少交通拥堵和事故风险。
2024/1/28
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智能家居
人工智能技术可以应用于家庭生活的各个方面,提供 便捷、舒适和安全的居住环境。例如,通过语音识别、 图像识别等技术,实现家居设备的智能控制和自动化 管理。
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医疗健康
2024/1/28
人工智能技术可以帮助医生进行疾病诊断和治疗方案 制定,提高医疗效率和准确性。例如,通过深度学习 技术识别医学影像,辅助医生进行病灶定位和诊断。
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智能制造
人工智能技术可以应用于生产线的自动化和智能化,提高生 产效率和产品质量。例如,利用机器学习技术优化生产流程, 减少生产过程中的浪费和成本。
关系数据库(Relational Dat…
基于关系模型的数据库,以二维表的形式存储数据。
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关系数据库设计方法和步骤
A
需求分析
收集和分析用户需求,确定数据库需要支持的 功能和性能要求。
概念设计
采用实体-联系模型(E-R模型)等方法, 设计数据库的概念结构。
B
C
逻辑设计
将概念结构转换为数据库管理系统支持的数 据模型,如关系模型。
CPU工作流程
详细阐述CPU从取指、译码、执行到写回结果的工作流程。
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存储器类型及层次结构
01
存储器分类
按存储介质、存取方式等分类介绍存储器,如RAM、 ROM、Cache等。
2024/1/28
02
存储器的层次结构
从寄存器、Cache、主存到外存的层次结构,以及各层次 之间的数据传输和管理方式。

(2024年)全新大学计算机基础ppt课件

(2024年)全新大学计算机基础ppt课件

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数据库系统概念及特点
数据库系统定义
由数据库、数据库管理系 统、应用程序和数据库管 理员组成的存储、管理和 维护数据的系统。
2024/3/26
数据库特点
数据结构化、数据共享性 高、数据独立性高、数据 由DBMS统一管理和控制。
数据库系统架构
包括外模式、模式和内模 式三级模式结构,以及二 级映像功能。
超大规模集成电路时代,计 算机的性能得到了极大的提 升,应用领域也不断扩展。
ENIAC的诞生、晶体管的发 明、集成电路的出现、微处 理器的问世等。
2024/3/26
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未来趋势及影响
未来趋势
计算机将朝着高性能、高可靠性、高 可扩展性、低功耗等方向发展,同时 人工智能、云计算、大数据等技术也 将得到广泛应用。
数据结构是计算机存储、组 织数据的方式,指相互之间 存在一种或多种特定关系的 数据元素的集合。
常见算法
排序算法(如冒泡排序、快 速排序)、搜索算法(如二 分搜索)、图论算法(如 Dijkstra算法)等。
常见数据结构
数组、链表、栈、队列、树、 图等。
2024/3/26
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07
数据库技术与应用
2024/3/26
2024/3/26
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08
多媒体技术及应用领域
2024/3/26
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多媒体技术概念及特点
多媒体技术是指通过计算机对文字、数据、图形、图像、动画、声音等多种媒体信 息进行综合处理和管理,使用户可以通过多种感官与计算机进行实时信息交互的技 术。
多媒体技术具有集成性、交互性、实时性等特点,能够同时处理多种媒体信息,提 供丰富的交互方式和实时响应。
图像处理软件具有强大的图像编辑功 能,可以对图像进行裁剪、旋转、调 整色彩、添加滤镜等操作,使得图像 更加美观和符合需求。
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六、图片欣赏
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每一种知识都需要努力, 都需要付出,感谢支持!
知识就是力量,感谢支持!
----谢谢大家!!
每一种知识都需要努力, 都需要付出,感谢支持!
知识就是力量,感谢支持!
----谢 天河二号自主创新了新型异构多态体系结构,在强化科学工程计 算的同时,可高效支持大数据处理、高吞吐率和高安全信息服务 等多类应用需求,设计了微异构计算阵列和新型并行编程模型及 框架,提升了应用软件的兼容性、适用性和易用性。天河二号服 务阵列采用了国家核高基重大专项支持、该校研制的新一代“FT1500”CPU,这是当前国内主频最高的自主高性能通用CPU。天河 二号还在高速互连、新型层次式加速存储架构、容错设计与故障 管理、综合化能效控制、高密度高精度结构工艺等方面取得了一 系列创新和突破。“中国创造”在天河二号上比比皆是,涌现了 多个国际领先和国际先进。
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一、概况
• 天河二号超级计算机系统由170个机柜组成,包括125个计算 机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储机柜,占地 面积720平方米,内存总容量1400万亿字节,存储总容量 12400万亿字节,最大运行功耗17.8兆瓦。
• 天河二号运算1小时,相当于13亿人同时用计算器计算一千 年,其存储总容量相当于存储每册10万字的图书600亿册。 相比此前排名世界第一的美国“泰坦”超级计算机,天河二 号计算速度是“泰坦”的2倍,计算密度是“泰坦”的2.5倍, 能效比相当。与该校此前研制的天河一号相比,二者占地面 积相当,天河二号计算性能和计算密度均提升了10倍以上, 能效比提升了2倍,执行相同计算任务的耗电量只有天河一 号的三分之一。
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五、应用领域
• “天河二号”由280人历时两年多研制完成,耗资约1亿美元。 2013年下半年,它将在广州超级计算中心投入运行,其先导 系统已开始为生物医药、新材料等领域用户提供服务。
• 目前,天河二号已应用于生物医药、新材料、工程设计与仿 真分析、天气预报、智慧城市、电子商务、云计算与大数据、 数字媒体和动漫设计等多个领域,还将广泛应用于大科学、 大工程、信息化等领域,为经济社会转型升级提供重要支撑。
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二、特点
高性能 低能耗 应用广 易使用 性价比高
• 峰值速度和持续速度都创造了新的世界纪录 • 能效比为每瓦特19亿次,达到了世界先进水平 • 主打科学工程计算,兼顾了云计算 • 创新发展了异构融合体系结构,提高了软件兼容性和易编程性 • 性能世界第一,研制经费仅为美国“泰坦”超级计算机的一半
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三、技术参数
节点数 中央处理器 单节点处理器数 单处理器核心数 单节点协处理器数 单协处理器核心数 操作系统 峰值功率
组件汇总
单节点存储 内部存储器 外部存储器
运算速率
16,000 英特尔Xeon IveBridge E5-2692(2.2GHZ)32,000颗 2 12 3 57 麒麟操作系统 (Kylin Linux) 17.6MW (整机附带散热系统时为24MW) CPU Cores:384,000 Accelerator/CP:48,000 64GB 1,375TB(1,000TB为系统存储器,375TB为协处理器独占) 12.4PB 54.9PFLOPS(理论峰值) 33.86PFLOPS(实际峰值)
天河二号超级计算机 ——2014年再登世界超算榜首
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一、概况
• 由国防科大研制的天河二 号超级计算机系统,以峰 值计算速度每秒5.49亿亿 次、持续计算速度每秒 3.39亿亿次双精度浮点运 算的优异性能位居榜首, 成为全球最快超级计算机。 2010年11月,天河一号曾 以每秒4.7千万亿次的峰值 速度,首次将五星红旗插 上超级计算领域的世界之 巅。此次是继天河一号之 后,中国超级计算机再次
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