计算机与计算思维2概要
计算思维视角（第2版）
计算思维视角（第2版）•内容简介:从计算思维视角出发，重新组织大学计算机入门教材，主要内容包括：计算机基础知识，计算理论与计算模型，算法与程序设计基础，计算机硬件和软件基础，以及IT新技术和计算机素质教育等。
以计算思维为主线，着重培养学生的问题求解能力、系统设计能力和人类行为理解能力。
《大学计算机：计算思维视角（第2版）/教育部大学计算机课程改革项目规划教材》力求做到传承计算文化、弘扬计算科学、培养计算思维，使读者体验计算的愉悦、感悟计算之美。
•作者简介:陈国良，中国科学技术大学／深圳大学教授，中国科学院院士。
主要研究领域为并行算法和高性能计算及其应用等。
先后承担了国家863计划、国家973计划、国家攀登计划、国家自然科学基金等10多项科研项目，发表论文200多篇.出版学术著作和教材10多部。
曾获得国家科技进步二等奖、教育部科技进步一等奖、水利部大禹一等奖、中国科学院科技进步二等奖和自然科学三等奖、国家级教学成果二等奖、首届全国高等学校教学名师奖、CCF杰出教育奖、安徽省重大科技成就奖等共20多项奖项，并获安徽省劳动模范称号。
陈国良院士是我国非数值并行算法研究的学科带头人，他率先创建的第一个国家高性能计算中心是我国并行算法研究、环境科学与工程计算软件的重要基地，在学术界和教育界有一定的影响和地位。
王志强，深圳大学教授。
主要研究领域为多媒体信息处理和计算机教育等。
先后承担了省部级研究项目7项，发表论文80多篇，出版著作或教材20余部。
曾获得普通高等教育“十一五”国家级规划教材1部，广东省精品教材1部，广东省高等教育教学成果一等奖2次、二等奖3次，广东省精品课程2门。
•目录:第1章计算机基础知识1.1计算机概述1.1.1计算机的定义1.1.2计算机的分类1.1.3计算机的特点1.1.4计算机的应用领域1.2计算机运算基础1.2.1数制及其转换1.2.2存储单位及地址1.2.3数值型数据表示1.2.4字符型数据编码1.2.5多媒体信息编码1.3计算机工作原理1.3.1指令和指令系统1.3.2计算机程序设计1.3.3计算机程序执行1.4计算学科的典型问题1.4.1排序问题1.4.2汉诺塔问题1.4.3国王的婚姻1.4.4旅行商问题本章小结思考题参考文献第2章计算理论与计算模型2.1计算的几种视角2.1.1计数与计算2.1.2逻辑与计算2.1.3算法与计算2.2计算理论2.2.1计算与问题求解2.2.2可计算性理论2.2.3停机问题2.2.4计算复杂性理论2.2.5公钥密码学2.3计算模型2.3.1图灵机2.3.2冯·诺依曼机*2.3.3量子计算机*2.3.4生物计算机*2.4计箅科学的数学基础2.4.1数理逻辑2.4.2集合论2.4.3代数系统2.4.4图论本章小结思考题参考文献第3章算法基础3.1算法的概念3.1.1算法的起源3.1.2算法的定义和特征3.2算法的描述3.2.1自然语言3.2.2流程图3.2.3伪代码3.2.4程序语言3.3算法的设计3.3.1穷举法3.3.2回溯法3.3.3递归3.3.4分治法3.3.5贪心法3.3.6动态规划*3.4算法的评价和分析3.4.1算法的正确性3.4.2算法的复杂度*3.5算法中的常用数学工具3.5.1求和3.5.2递归方程求解本章小结思考题参考文献第4章程序设计基础4.1程序设计的概念4.1.1什么是程序4.1.2程序设计4.2程序设计语言4.2.1机器语言4.2.2汇编语言4.2.3高级语言4.2.4第四代语言4.3Raptor编程基础4.3.1什么是Raptor4.3.2Raptor的符号4.3.3变量和常量4.3.4输入语句4.3.5赋值语句4.3.6输出语句4.4Raptor控制结构4.4.1顺序结构4.4.2选择结构4.4.3循环结构4.5调用语句与子图本章小结思考题参考文献第5章计算机硬件基础5.1计算机硬件系统5.1.1计算机硬件的组成5.1.2中央处理器5.1.3存储器系统5.1.4输入设备5.1.5输出设备5.2计算机系统结构5.2.1并行处理的概念5.2.2流水线处理机5.2.3并行处理机5.2.4多处理机系统5.2.5机群系统5.3嵌入式系统基础5.3.1嵌入式系统的应用5.3.2嵌入式系统的定义5.3.3嵌入式系统的特点5.3.4嵌入式系统的组成5.3.5嵌入式操作系统5.4多媒体系统基础5.4.1多媒体技术的基本概念5.4.2多媒体系统的层次结构5.4.3多媒体系统的基本组成5.4.4多媒体系统的应用领域5.5计算机网络基础5.5.1网络的基本概念5.5.2网络体系结构5.5.3互联网及其应用5.5.4网络安全技术本章小结思考题参考文献第6章计算机软件基础6.1计算机软件概述6.1.1计算机软件的定义……第7章IT新技术第8章大学计算机素质教育。
大学计算机第1章 计算思维与计算机
5
1.1.2 思维概述
1. 思维与思维过程
① 分析与综合 ② 比较 ③ 抽象与概括
2. 三种科学思维
① 实证思维：实验思维 ② 逻辑思维：理论思维 ③ 计算思维：构造思维
6
1.1.3 计算思维的引入
1. 计算思维的含义
① 机器人、专家系统、模式识别、智能检索
6. 网络应用 7. 多媒体技术的应用
19
1.3 高性能计算机 1.3.1 并行计算 1.3.2 分布式计算 1.3.3 集群计算 1.3.4 云计算
20
1.3.1 并行计算
1. 并行计算（Parallel Computing）：
指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程。
① 计算思维是概念化思维，不是程序化思维。 ② 计算思维是基础的技能，不是机械的技能。 ③ 计算思维是人的思维，不是计算机的思维。 ④ 计算思维是思想，不是人造品。 ⑤ 计算思维是数学和工程互补的思维，不是数学性的思维。 ⑥ 计算思维面向所有的人，所有领域。7源自1.1.3 计算思维的引入
2. 计算思维的特点
① 算盘时代 ② 机械时代 ③ 机电时代
加法器
差分机
制表机
12
1.2.1 计算机的发展
2. 计算机的诞生
1946年2月14日诞生，是美国宾夕法尼亚大学研制的 “电子数值积分计算机”（ENIAC）。
1. 5000次加法/秒 2. 保存80个字节 3. 体重28吨 4. 占地170m2 5. 18800只电子管 6. 1500个继电器 7. 功率150KW 13
三级分层：云软件、云平台、云设备。
教学课件：《大学计算机—计算思维视角》(第2版)陈国良
1.1 计算机概述
• 1.1.4 计算机的应用领域 • 1.科学计算或数值计算 • 利用计算机来完成科学研究和工程技术
中提出的数学问题的计算。 • 实际问题→数学模型→计算量大。 • 2.数据处理或信息处理 • 指对数据进行收集、存储、整理、分类、
统计、加工、检索和传播等一系列活动的 统称。 7• 信息时代海量数据的管理和有效利用。
• 5.人工智能
• 利用计算机模拟或部分模拟人的智能活
动，如感知、判断、理解、学习、图像识
别等。
• 实用技术：智能机器人、专家系统
• 6.通信网络
• Internet→网上银行、网上订票
•
网上教学、网上医疗
•
网上税收、网上出版
9
1.2 计算机运算基础
• 1+1 =10
• 6+3 =11
二进制数 八进制数 十六进制
唯一
31
00000000
00000000
1.2 计算机运算基础
• 1.2.4 字符型数据编码 • 1.ASCII码 • American Standard Code for
1.1 计算机概述
• 3.按规模和处理能力分类(IEEE) • 巨型机：超级计算机,功能最强,价格最贵。 • 小巨型机：与巨型机相比，价格大幅降
低。 • 大型机：主机，具有很强的管理和处理
数据的能力，在大企业、银行等单位使用。 • 小型机：中小企业，VAX-II, DJS-2000。 • 工作站：高档微机，具有很强的图形处
十进制数：512D或512 1011B 八进制数：127Q
二进制数： 十六进制：A8H
20
1.2 计算机运算基础
4.计算机为什么采用二进制
计算思维与大学计算机基础第2章中文版Windows 7操作系统
按所支持的用户数和任务数分类
(1)单用户单任务操作系统 在单用户单任务操作系统下，一台计算机只能有一个用户
使用，且一次只能运行一个程序。
(2)单用户多任务操作系统 在单用户多任务操作系统下，一台计算机只能有一个用户 使用，但可以同时运行多个程序。 (3)多用户多任务操作系统
在单用户多任务操作系统下，一台计算机可以有多个用户
3.文件管理
4.设备管理
5.用户接口
存储器管理
存储器管理的主要任务是负责内存分配、内存 保护、内存扩充。合理地为程序分配内存，保证程 序间不发生冲突和相互破坏。 存储器管理应实现下述主要功能： (1)内存分配：按一定的策略为每道程序分配内 存。 (2)内存保护：保证各程序在自己的内存区域内 运行而不相互干扰。 (3)内存扩充：借助虚拟存储技术获得增加内存 效果。
2.1.3
操作系统的分类
按使用环境和作业处理方式分类 按所支持的用户数和任务数分类 按计算机体系结构分类
按使用环境和作业处理方式分类
(1)批处理操作系统 用户将作业交给系统操作员，系统操作员将许多用户的作 业组成一批作业，之后输入到计算机中，在系统中形成一个 自动转接的连续的作业流；然后启动操作系统，系统自动、 依次执行每个作业；最后由操作员将作业结果交给用户。 (2)分时操作系统 分时系统的计算机借助于通信线路，连接着若干个终端。 分时系统工作时，轮流地为每一个终端服务一个时间片。对 每个终端用户来说，好像是自己独占了整台计算机。 (3)实时操作系统 实时操作系统是指使计算机能及时响应外部事件的请求， 在规定的严格时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时 设备和实时任务协调一致工作的操作系统。实时操作系统追 求的目标是对外部请求在严格时间范围内做出反应，有高可 靠性和完整性。
计算机-计算与计算思维
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计算机-计算与计算思维
contents
目录
• 计算与计算思维概述 • 计算机基础知识 • 计算思维的核心概念 • 计算思维在各领域的应用 • 计算思维的培养与教育
01 计算与计算思维概述
计算的定义与历史
定义
计算是指通过某种方式将输入转换为输出的过程，通常涉及信息的处理和转换。
历史
计算的历史可以追溯到古代的算盘和计数系统，而现代计算机的发展则始于20 世纪初，经历了从机械式、电子管式、晶体管式到集成电路、超大规模集成电 路等阶段。
建筑设计
在建筑设计中，计算思维 用于模拟建筑结构的受力、 热传导等物理过程，实现 绿色、节能的设计。
电子设计
在电子设计中，计算思维 用于设计和优化电路板、 集成电路等，提高电子设 备的性能和稳定性。
商业决策
数据分析
通过计算思维，商业分析师可以 处理和分析大量的业务数据，为
决策者提供有价值的洞察。
供应链管理
数据清洗、处理和分析是数据建模的 关键步骤。
系统设计与评估
系统是由相互关联的组件组成的整体。
系统设计需要考虑整体的功能、性能和安全性。
系统评估是对系统性能、可靠性和安全性的评估 和测试。
04 计算思维在各领域的应用
科学计算
物理模拟
通过计算思维，科学家可以使用 计算机模拟复杂的物理现象，如
气候变化、材料力学等。
在工程学领域中，计算思维有助于解决复 杂的系统设计和优化问题，如机械设计、 航空航天工程等。
02 计算机基础知识
计算机硬件组成
01
02
03
04
中央处理器
第六章 计算与计算思维
• 如果我们真的建立了宇宙的模型，一切都可计算，那么全 部物理问题就还原成了数学。
1-22
大学计算机基础与计算思维
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计算思维与计算机科学
计算思维以计算机科学为代表，从具体算法设计规范入手，通过算法过程 的构造与实施来解决给定问题的一种思维方法。计算思维与计算机科学紧 密相关。
• 复杂计算：需要研究简化的方法、规则。如一元二次方程解的公 式等。 f(x)，函数，计算规则及其简化计算方法，便于人应用规则进行 计算，获得计算结果
1-5
大学计算机基础与计算思维
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机器计算
知道计算规则，但超出人的计算能力，无法获得计算结果
大学计算机基础与计算思维
西南林业大学 大数据与智能工程学院
1-1
大学计算机基础与计算思维
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第六章 计算与计算思维
1-2
大学计算机基础与计算思维
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本章主要内容
6.1 计算
6.2 计算思维的含义特征、内容
6.3 计算思维的特征
6.4 计算思维
1-3
大学计算机基础与计算思维
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什么是计算？
计算机与计算思维
程序调试
掌握调试技巧，如断点调试、日志调试等，快速定位和解决程序中的错误。
程序调试与优化
代码审查
熟悉并掌握代码审查技巧，发现代码中的潜在错误和缺陷，提高程序的健壮性和可维护性。
性能测试
通过性能测试工具和技术，对程序进行压力测试和性能评估，发现并解决性能瓶颈。
06
计算机与计算思维的发展趋势
随着半导体技术的发展，计算机的处理器速度、存储容量和带宽等硬件性能得到了不断提升，为各种复杂计算提供了强大的基础。
计算机的发展历程
02
计算机硬件系统
CPU是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。
CPU由数以亿计的晶体管组成，这些晶体管以极其快速的速度开启和关闭，执行各种算术和逻辑操作。
CPU通常被认为是计算机的“大脑”，因为它控制着计算机的所有操作。
中央处理器
存储器
存储器是计算机中用于存储数据的设备。
计算机的应用范围非常广泛，包括科学计算、数据处理、自动化生产、人工智能等领域。
03
根据处理方式的不同，计算机可以分为模拟计算机和数字计算机两种类型。
计算机的分类
01
根据规模和处理能力的不同，计算机可以分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机等不同类型。
02
根据使用范围和用途的不同，计算机可以分为通用计算机和专用计算机两种类型。
人工智能与机器学的快速发展
THANKS
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计算机硬件性能
操作系统、编译器和编程语言等软件技术的不断进步，使得计算机能够更高效地处理各种复杂任务。
计算机软件性能
计算机性能的不断提升
云计算
通过将计算资源、存储资源和应用程序等服务通过网络提供给用户，云计算实现了计算资源的灵活按需使用，为用户提供了高效、便捷的计算服务。
计算思维导论第002讲
诺贝尔化学奖。
• 计算思维 = “计算+、互联网+、大数据+/信息+、人工智能+”的思维
怎样创新？
计算思维的价值？
9
类比【小白鼠检验毒水瓶】问题求解，做一个发明… 问题：数据传输的检错与纠错。
1101101
1
判断数据传输过程是 否有错误发生？
传输
1001101
1
·“偶校验规则” --使传输前和传输后相关位 1的个数始终为偶数 --偶数个1相加和为0；奇数 个1相加和为1
什么是计算思维？5Fra bibliotek【小白鼠检验毒水瓶】问题求解背后的思维
多种不同的含义均用01串表达
不同的两种状态都可表达为0和1 ---小白鼠-“死”与“活”； ---小白鼠对某瓶水- “喝”与“不喝”； ---水“有毒”与“无毒” 用0/1编码串表示不同的含义 ---000010---对应第(000010的十进制)瓶水 ---000010---第i位对应第i只小白鼠，1喝0不喝； ---000010---第i位对应第i只小白鼠，死1 活0 ；
什么是计算思维？
8
什么是计算思维？
•【计算思维】是运用计算科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为。From 周以
真，前卡耐基.梅隆大学计算机系系主任教授、前微软公司高级副总裁、前美国国家科学基金会助理局长。她在世界
范围内推动了计算思维教育，尤其强调在大学低年级以及中学阶段进行计算思维教育，她认为到21世纪中叶计算思
01011010 0 01010100 1
计算思维的价值？
10
类比【小白鼠检验毒水瓶】问题求解，做一个发明…
数据位二 进制编号
数据位 数据
计算机与计算思维概述
2
等级考试相关知识选择题
2
6
第1计算机与计算思维概述（二）章1.5计算机中信息的表示互联网的发展概述1.6
等级考试相关知识选择题
4
等级考试相关知识选择题
3
7
（一）中文操作系统Windows7第2章新特性概述2.1 Windows7的基本操作2.2 Windows7 2.3文件系统与文件管理课堂操作练习
22电子计算机的概念和特点，计算机硬件系统的组成及功能，计算机软件系统的分类及作计算精度高、可靠性强2)
具有逻辑判断能力4)
运算器CPU）（控制器RAM）ROM、
209电子计算机的分类及
课后操作练习（作学网络提业交到堂）其它
11使用教1.学习内容2.学习目的(1)I/O
数字计算机系统
15名
称(2)外存储器输入设备设备输出设备
16
课后操作练习（作业提交到网络学堂）
序次大学计算机实践教程一匡松2012.6教出版社学参考书
本门课程是全校非计算机专业（本科）学生的公共基础课程，是计算机应用课程的入门课程。主要任务是培养学生掌握计算机的基础知识，具有较高的计算机操性质作能力，为学生深入学习计算机相关课程打好基础。
1.熟悉微型计算机系统的组成和各组成部分的功能。
3.计算机的工作原理
1)了解冯·诺依曼思想：存储程序、顺序控制、五大部件结构，了解冯·诺依曼机的工作原理
2)掌握程序、指令的概念，了解指令格式
4.了解计算机中信息的表示，掌握信息表示单位及相互关系，掌握计算机中常用数制的表示及相互转换，熟悉计算机中数值信息的表示，掌握计算机中非数值信息字符编码表示
计算机计算思维考试提纲知识点总结(青岛理工大学)
大学计算机考试知识点分布1.0第1章计算思维与计算机1.1计算思维概论1)了解科学研究的三大方法理论、实验、计算2)了解计算思维的本质抽象、自动化1.2计算机概述1)了解计算机发展的4个阶段及各阶段采用的主要逻辑部件电子管计算机时代（电子管）晶体管计算机时代（晶体管）中、小规模集成电路计算机时代（中、小规模集成电路）大规模和超大规模集成电路计算机时代（大规模集成电路）2)了解计算机的发展趋势巨型化、微型化、网络化、人工智能化、多媒体化3)掌握计算机的6个特点○1计算速度快○2计算精度高○3可靠性高○4具有逻辑判断功能、逻辑性强○5存储容量大○6自动化程度高1.3计算机存储程序工作原理1)了解指令的组成格式、指令的执行过程指令包括操作码和地址码。
操作码：表示一条指令的操作特性和功能，即指出进行什么操作地址码：规定操作数的值或地址、操作结果的地址及下一条指令的地址等指令的执行过程可分为取指令、分析指令、执行指令三个阶段。
一系列指令的执行过程实际上就是不断重复这三个阶段。
2)掌握计算机硬件系统的5个组成部分、各部分的组成和作用运算器：计算机中执行各种算术运算和逻辑运算的部件，也叫算术逻辑部件控制器：计算机的神经中枢和指挥中心，是指挥整个计算机各功能部件协调一致动作的部件存储器：计算机中具有记忆功能的部件，用于存储程序和数据，分为主存储器和辅助存储器输入设备：用于将程序和数据输入到计算机中的设备，如键盘、鼠标输出设备：用来将计算机处理的结果进行表示的设备，如显示器、打印机3)掌握存储程序的工作原理在计算机中设置存储器，将程序和数据存放到存储器中，计算机按照程序指定的逻辑顺序依次取出存储器中的内容进行处理，直到得出结果。
第2章计算机中的信息表示2.2信息在计算机中的表示1）掌握不同数制间数的转换（包括小数的转换和整数的转换）2）掌握信息的存储单位（位、字节，千字节(KB)、兆字节(MB)、吉字节(GB)、太字节(TB)，拍字节(PB)）以及之间的换算。
计算机科学概论第2章 计算思维
理论通常由定义、公理、定理以及证明过程构成
公理（Axiom） 是指依据人类理性的不证自明的基本事实，经过人 类长期反复实践的考验，不需要再加证明的基本命 题，公理在没有冗余的情况下不能被其他公理推导 出来
29
利用计算思维求解问题
理论
理论通常由定义、公理、定理以及证明过程构成
现实世界：问题包含的信息在广度上和深度上都是 海量的，不同问题解决领域中信息并不都是相关的 抽象的过程就是：理解问题的领域，分析哪些信息 是与问题领域相关的、哪些是无关的，进而将无关 信息剥离出去，只留下与问题本身相关的有用信息 ，并用一种统一的文字、符号或图形化语言将结果 表述出来，在抽象程度逐渐加深的过程中问题的本 质也会越来越清晰
15
计算思维概念
计算思维五种特性
3. 是人的，不是计算机的思维方式
计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使 人类像计算机那样地思考。 计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力，是人 类赋予计算机激情。 配置了计算设备，我们就能用自己的智慧去解决那 些在计算机时代之前不敢尝试的问题。
9
计算思维概念
计算思维的主要思想及特点
1. 符号化思想
目前的计算机中普遍采用二进制0和1这两个符号表 示计算机用到的一切信息。 现实世界的任何数值性和非数值性的信息都可以被 转换成二进制0和1进行表示、处理和变换。 计算机中0和1表示的信息也能被转换为人类能够认 知的文字、图片、视频等信息。 问题的表示方式是无穷无尽的，用统一的符号化语 言进行表示是解决问题的基础。
13
计算思维概念
计算思维五种特性
1. 概念化，不是编程
计算机思维使我们能像计算机科学家那样去思考， 但计算机科学不是计算机编程。 要求我们能够在抽象的多个层次上进行思维。
《计算机应用基础与计算思维》课件-第2章
2.2 图形用户界面
7
2.2.1 图形用户界面技术
图形用户界面（Graphical User Interface，简称 GUI）是 指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。
Windows Aero 是从 Windows Vista 开始使用的新型用户 界面，透明玻璃感让用户一眼贯穿。
✓ Aero桌面透视 ✓ Aero晃动 ✓ Aero Snap窗口调校
按 Windows 徽标键 + Tab键，打开 Flip 3D； 在按住 Windows 徽标键 的同时，重复按【Tab键】或
滚动鼠标滚轮以循环切换需要打开的窗口； 释放Windows徽标键 以显示堆栈前面的窗口； 释放Windows徽标键 + 【Tab键】关闭 Flip 3D。
2.2 图形用户界面
第2章 中文Windows 7 操作系统
第2章中文Windows 7操作系统
2
❖ 2.1 Windows操作系统概述
❖ 2.2 图形用户界面
❖ 2.3 文件管理
❖ 2.4 程序管理
❖ 2.5 任务管理器
❖ 2.6 磁盘管理
❖ 2.7 系统备份与还原
2.1 Windows操作系统概述
3
操作系统是系统软件的核心。控制和管理计算机的软、硬件 资源，为用户提供操作的界面。
图片文件 .jpg、.png、.bmp、.gif、.tiff
网页文件 .html、.htm
系统文件 声音文件 动画文件
.int、.sys、.dll、.adt .mp3、.wav、.wma、.mid、.aif .avi、.rm、.mpeg、.swf、.mov
压缩文件 .rar、 .zip、.z、.gz 可执行文件 .exe、.bat、.com
第02讲教案 计算机与计算思维(二)
第2讲计算机与计算思维（二）
3．补码运算举例
补码运算的基本规则是[X]补+[Y]补=[X+Y]补，下面根据此规律进行计算。
4．计算机中数的浮点表示
一个十进制数可以表示成一个纯小数与一个以10为底的整数次幂的乘积，如135.45可表示为0.13545⨯103。
同理，一个任意二进制数N也可以表示为：
N=2J⨯S
其中，S称为尾数，是二进制纯小数，表示N的有效数位；J称为N的阶码，是二进制整数，指明了小数点的实际位置，改变J的值也就改变了N的小数点的位置。
（二）非数值数据的编码
由于计算机只能识别二进制代码，所以数字、字母、符号等必须以特定的二进制代码来表示，这种方式称为二进制编码。
1．十进制数字的编码
十进制小数转换为二进制数时可能会产生误差，为了精确地存储和运算十进制数，我们可用若干位二进制数来表示一位十进制数，这可称为二进制编码的十进制数，简称二-十进制（Binary Code Decimal，BCD）代码。
2．字母和常用符号的编码
在英语书中用到的字母为52个（大、小写字母各26个），数码10个，数学运算符号和其他标点符号等约32个，再加上用于控制打印机等外围设备的控制字符，共计128个符号。
对128个符号编码需要7位二进制数，且可以有不同的排列方式，即不同的编码方案。
其中美国标准信息交换码（American Standard Code for Information Interchange，ASCII）是使用最广泛的字符编码方案。
在7位ASCII 代码之前再增加一位用作校验位，形成8位编码。
3．汉字编码
依据汉字处理阶段的不同，汉字编码可分为输入码、显示字形码、机内码和交换码。
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计算思维对其它学科的影响
7.天文物理
核试验模拟 基于高性能计算机模拟飓风的形成和发展，使得科学家可以 看到飓风的内部 地震的游戏模拟和预测
8. 生物
霰弹枪算法大大提高了人类基因组测序工作的速度 蛋白质相互作者用的动力学行为可以通过计算方法
模拟
2018/10/25 网络与计算中心 15
9
9
计算思维的概念
计算思维的关键：用计算机模拟现实世界
可计算性：
什么能（有效地）自动进行 什么不能（有效地）自动进行
图灵机：不是一种具体的机器 ,而是一种思想模型,可制造一 算法问题 ：计算过程的可行操作和效率问题 种十分简单但运算能力极强的计算装置,用来计算所有能想像 算法：是指解题方案准确而完整的描述，是一系列解决问 得到的可计算函数。 题的清晰指令或步骤。
运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系 统设计、以及人类行为理解的涵盖了计算机科 学之广度的一系列思维活动。
本质：抽象，自动化
2018/10/25
网络与计算中心
6
6
模拟-应用之魂
实验和理论思维无法解决的问题
大量复杂问题求解、宏大系统建立、大型工程组织都可通过 计算模拟 核爆炸、蛋白质生成、大型飞机、舰艇设计…
2018/10/25
网络与计算中心
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2. 经济学
数据挖掘和计算智能方法在电子商务上广泛使用（广告投放， 在线拍卖等） 计量经济学日益受到重视，很多麻省理工学院的计算机博士 在华尔街作金融分析师
2018/10/25 网络与计算中心 12
计算思维对其它学科的影响
3.医疗
医疗信息系统的建设大幅提高了诊断的效率和准确性， 例如远程医疗的发展 可视化技术的发展使得虚拟结肠镜检查成为可能。
Computational Thinking
网络与计算中心 3
计算思维
2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系 主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国 计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上给出，并定义的计算思维 （Computational Thinking）。周教授认为： 计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题 求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算 机科学之广度的一系列思维活动。
Computational thinking will be a fundamental skill used by everyone in the world by the middle of the 21st Century.
Jeannette M. Wing 周以真 卡内基-梅隆大学教授
2018/证明四色定理 密码学
2018/10/25 网络与计算中心 13
计算思维对其它学科的影响
5.化学
用量子计算技术合成新人工化学合成物 用优化和搜索算法寻找最优化学反应条件，提高产量
6. 娱乐
游戏
电影
梦工厂用hp的数据中心进行电影“怪物史莱克”特效渲染 卢卡斯电影公司用一个包含200个节点的数据中心制作电 影“加勒比海盗”
网络通世界 存储知古今
计算机不能干什么？
不能替人拿主意、定方案。。。
计算晓天下
人机分界面恰在于"思考"二字,即把计算机所不具备的直 觉、综合、机敏,甚至艺术家的灵感留给人,由人来创造 性地开发各种所需的算法、模型、方法
计算机是工具，帮助提升人的能力
10/25/2018
2018/10/25 网络与计算中心
计算机与计算思维
计算与计算设备的应用与发展是人类社会文明发 展的必然产物——计算问题不处不在、计 算机“无所不能”
2018/10/25
网络与计算中心
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计算思维的提出
Edsger_Dijkstra 我们所使用的工具影响着我们的思 维方式和思维习惯,从而也将深刻的 影响着我们的思维能力.
人工智能四大先驱之一 现代编程语言的主要贡献者之一 第七位图灵奖获得者
2018/10/25 网络与计算中心 4
科学方法与科学思维
科学方法
实验方法、理论方法、计算方法
科学思维
实证思维（重现、自洽、预见）实验：物理 逻辑思维（公理、规则、结论）推理：数学 计算思维（能行、构造、模拟）使自动：计算机
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网络与计算中心
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科学方法与科学思维
计算思维（能行、构造、模拟）使自动： 计算机
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网络与计算中心
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美科学家Stephen Wolfram 科学巨著:A New Kind of Science
程序代码 =数学 细胞自动机 传统的科学建立在 基础上
新的科学建立在计算机程序上
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网络与计算中心
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计算机能干什么？
。
人类的需要—缺啥补啥！
多记一些数据、多接收一些信息、算得快一些,交流更方便些。。 以亿次的计算,求解繁复的微分方程和方程组,描绘超乎想象的图像, 模拟无法实现或耗资巨大的过程等等
2018/10/25
网络与计算中心
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计算思维理解
用四个字来概括：
抽象、算法
用八个字来概括：
合理抽象、高效算法
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网络与计算中心
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计算思维对其它学科的影响
1.工程(电子/土木/机械/航天)
复杂计算可以提高设计精度，节省成本，提升质量 波音777完全采用计算机模拟设计和测试的，没有经过现实的 风洞测试