小白第一课,计算机
(1).硬件就是大家常接触到的,也是大家能直接看见的部分,这类硬件中包括有:提供主要的算力来源:CPU,提供显示的显示屏,给显示屏提供画面的显卡,给计算机提供输入的键盘,鼠标,与提供输出的耳机,音响;(4) 算力的硬件载体主要是:CPU(中央处理器):像公司的“总经理”,负责综合性的、复杂的、逻辑性强的任务,但核心数量有限,擅长串行处理。GPU(图形处理器):像公司的“千人员工团队”,每个员工能力
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1.计算机最基本的特性包括:运算速度快、计算精度高、存储能力强。
一,何为计算机
1.计算机就是提供算力的机器。
(1)这句话虽然笼统,但这就是本质,计算机的种类各种各样,从小小智能手机,再到大大的“天问”系列的超级计算机都是算是计算机。它们要做的无非就一个:提供算力。
(2) 简单来说,算力就是计算机处理信息、完成计算任务的能力。你可以把它想象成:汽车的引擎马力:马力越大,加速越快,极速越高,能拉的重物也越多。人的大脑:脑子转得越快,解数学题、分析复杂问题、同时处理多件事的能力就越强。
(3)对于计算机而言,这种“脑力”主要体现在以下几个方面:计算速度:每秒能进行多少次基本运算(比如加减乘除)。这是最直观的算力体现,单位是FLOPS(每秒浮点运算次数)。我们常说的“百亿亿次”超级计算机,就是指它每秒能进行一百亿亿次浮点运算。数据处理能力:能多快地吞吐(读取、处理、写入)海量数据。并行处理能力:能否同时处理大量任务,而不是一个接一个地排队处理。现代的GPU(显卡)就是并行计算的典范,它有成千上万个核心,可以同时处理大量相似的计算。
(4) 算力的硬件载体主要是:CPU(中央处理器):像公司的“总经理”,负责综合性的、复杂的、逻辑性强的任务,但核心数量有限,擅长串行处理。GPU(图形处理器):像公司的“千人员工团队”,每个员工能力相对单一,但人数极多,可以同时处理大量相似、重复的任务(如图形渲染、AI训练)。
二,为什么算力如此重要?
1,好比“水和电”
(1)算力在今天之所以被提到“数字经济时代的生产力”这样的高度,是因为它已经成为驱动科技进步和经济发展的核心基石,就像工业时代的电力和石油一样。其重要性主要体现在以下几个方面:
人工智能(AI):当今所有前沿的AI模型(如ChatGPT、图像生成AI)都需要巨大的算力来“喂养”。模型的“训练”过程,就是在海量数据上进行万亿次级别的计算,没有强大的算力,AI革命根本无从谈起。
科学研究:从模拟宇宙演化、预测气候变化、到研发新药(分析蛋白质结构)、探索新材料,这些都需要在超级计算机上进行超大规模的数值模拟,代替成本极高或无法实现的现实实验。
自动驾驶:车辆需要实时处理来自雷达、激光雷达和摄像头的海量数据,并在毫秒级内做出决策,这背后是车载计算机强大的算力在支撑。
云计算与大数据:我们手机上的每一个App、每一次网购、每一次扫码支付,其请求最终都会传到云端的数据中心进行处理。算力就是支撑这些服务流畅运行的“心脏”。
(2)算力水平直接关系到一个国家在AI、尖端科研、军事科技(如密码破译、武器模拟)等关键领域的实力。因此,各国都在竞相建造最快的超级计算机,争夺“算力霸权”。
你玩游戏时更流畅的画面、视频通话时更清晰的画质、手机拍照时更快的夜景处理速度,都得益于设备内部芯片算力的提升。算力让我们的数字生活更高效、更精彩。
三,我们为什么学习计算机
1.对个人而言:它是新时代的“生存技能”和“超能力”。
计算机科学的核心是计算思维。这种思维方式教你如何将一个复杂问题分解成小问题,抽象出核心模型,设计算法步骤,并通过模式识别来寻找最优解。
这种能力是普适的,无论你未来是做科研、经商、管理,还是处理日常生活问题,都能让你思路更清晰、效率更高。
极佳的职业生涯起点:软件工程师/开发人员:在科技公司、金融、医疗、汽车等任何行业构建应用;人工智能/机器学习工程师:开发智能系统和算法。
创造的自由:有了编程能力,你就能将想法变为现实。无论是开发一个App、一个网站,还是写个小脚本自动化繁琐工作,你都在“创造”和“赋能”自己。
对社会而言:它是推动进步的“引擎”。几乎所有前沿科技,如人工智能、大数据、云计算、元宇宙、生物信息、量子计算,都建立在计算机科学的基础之上。学习计算机,就是直接站在了推动人类文明进步的第一线。
四,计算机的组成,以家用计算机为例
1.计算机由2个部分组成:硬件和软件。
(1).硬件就是大家常接触到的,也是大家能直接看见的部分,这类硬件中包括有:提供主要的算力来源:CPU,提供显示的显示屏,给显示屏提供画面的显卡,给计算机提供输入的键盘,鼠标,与提供输出的耳机,音响;电脑运行需要的内存,与大量存储数据的磁盘;还要有给计算机供电的电源,给处理器等发热器件进行散热的风扇,或者水冷装置。
(2).软件即计算机的系统,应用程序等,这其中就包括操作系统:这是最核心的系统软件,是计算机的“总管家”;驱动程序:功能:让操作系统能够识别和驱动特定的硬件设备;还有我们常用的办公软件等。
硬件是基础,决定了计算机的“能力边界”(算力上限);而软件则是核心,决定了如何“发挥”这种能力,实现了计算机的“实际功能”。两者相辅相成,缺一不可。
五,计算机的特点
1.计算机最基本的特性包括:运算速度快、计算精度高、存储能力强。
现代计算机的运算速度以每秒数十亿次(GHz)甚至万亿次来计算。这使得处理海量数据、进行复杂模拟和实时响应成为可能。
计算机采用二进制数字运算,理论上精度不受限制。可以通过增加数字的位数来满足任何精度的要求。
计算机的存储系统(内存和硬盘)可以永久或临时地存储海量的程序和数据,并能在需要时快速准确地读取出来。
六,结论
计算机的这些特点,使其成为一个强大、可靠、且高度灵活的信息处理工具。它突破了人类在速度、精度和记忆力上的生理极限,将我们从大量重复性、计算性的脑力劳动中解放出来,从而能够专注于更具创造性的工作。这正是计算机技术成为第三次工业革命核心的根本原因。
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