923686-大学计算机-第1章 计算思维与计算机
《大学计算机基础与计算思维》课后习题参考答案.doc
《大学计算机基础与计算思维》课后习题参考答案第1章计算、计算机与计算思维............................. 第2章数据的计算基础计算机硬件系统第4章操作系统基础 (11)第5章算法与数据结构 (13)第6章程序设计及软件工程基础 (17)第7章数据库技术 (19)第8章计算机网络 (22)第9章信息安全与职业道德 (24)第10章计算软件第11章办公软件Office 2010算机科学与技术学院计算机基础教学部28 292015年9月第1章计算、计算机与计算思维1.1举例说明可计算性和计算复杂性的概念。
答：对于给定的一个输入，如果计算机器能在有限的步骤内给出答案，这个问题就是可计算的。
数值计算、能够转化为数值计算的非数值问题（如语咅、图形、图像等）都是可计算的。
汁算复杂性从数学上提出计算问题难度大小的模型，判断哪些问题的讣算是简单的，哪些是困难的，研究计算过程屮时间和空间等资源的耗费情况，从而寻求更为优越的求解复杂问题的有效规则，例如著名的汉诺塔问题。
1.2列举3种电子计算机岀现之前的计算工具，并简述其主要特点。
答:（1）算盘通过算法口诀化，加快了计算速度。
（2）帕斯卡加法器通过齿轮旋转解决了自动进位的问题。
（3）机电式计算机Z・l,全部采用继电器，第一次实现了浮点记数法、二进制运算、带存储地址的指令等设计思想。
1.3简述电子计算机的发展历程及各时代的主要特征。
答：第一代一一电子管计算机（1946—1954年）。
这个时期的计算机主要釆用电子管作为运算和逻辑元件。
主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁芯，外存储器采用磁带。
在软件方面，用机器语言和汇编语言编写程序。
程序的编写与修改都非常繁琐。
计算机主要用于科学和工程计算。
第二代一一晶体管计算机（1954—1964年）。
计算机逻辑元件逐步由电子管改为晶体管, 体积与功耗都有所降低。
主存储器采用铁脸氧磁芯器，外存储器釆用先进的磁盘，汁算机的速度和可靠性有所提高。
大学计算机基础课件第1章 计算机与计算思维
1.3 计算思维
1.3.3计算思维的基本问题
什么是计算? 什么是可计算? 什么是可行计算?
除了枚举算法，还有遗传算法、蚁群算法等， 目前，比较新的进展是，英国伦敦大学皇家霍洛韦 学院等机构研究人员报告说，小蜜蜂显示出了轻而 易举破解这个问题的能力，因为它们总可以找到在 不同花朵间飞行的最短路径，如果能理解蜜蜂的解 决方式，将能更好的解决旅行商问题。
4.现实问题的延伸
多旅行商问题，指多个旅行商从同一地点或 不同地点出发，分别走一条线路，使得每个地点 有且只有一个旅行商经过（出发地点除外）且总 路程最短
1.1.3 新型计算机的发展
生物计算机（DNA计算机） 采用生物芯片，由生物工程技术产生的蛋白质分 子构成。由于蛋白质分子能自由组合，再生新的微型 电路，使得生物计算机具有生物体的一些特点，如能 发挥生物体本身的调节机能从而自动修复芯片发生的 故障，还能模仿人脑的思考机制。 集成度高、速度快、存储容量大、功耗低。
社会的各个领域
集成电路（ Integrated Circuit，IC）
以半导体晶体材料为基片，经平面工艺加工制造， 将许多电子元件、有源器件和互连线集成在基片内 部、表面或基片之上，执行某种电子功能的微型化 电路或系统.
芯片的集成度
集成电路每个芯片上所包含 的电子元器件（如晶体管、电 阻等）个数。
编码； 4. 现实问题的延伸，即拓展思维。
旅行商问题（Traveling Saleman Problem）
假设某快递公司的快递员小张每天需要开车从快递公司（A） 向三个快递点（B、C、D）运送快件
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
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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
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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。
计算机基础思维课件-第1章 计算机与计算思维
• 1+3+4这样的数学运算可以说是我们最容易认同 的计算；
• 而将一段中文文章翻译成英文也就是计算，因为 其实质是在保持语义不变的前提下，将一串中文 符号变换成对应的英文符号；
• 任何给定一定的输入，经过处理和变换，得到期 望的输出的过程都可以称为计算。
• 计算机的出现，给计算思维的研究和发展带来了 根本性的变化，计算机所具有的对信息和符号的 快速处理能力，使得许多原本只是理论可以实现 的处理过程变成了可以实现的过程。
• 例如，海量数据的处理、复杂系统的模拟、大型 工程的组织等，借助计算机可以实现从想法到产 品整个过程的自动化、精确化和可控化，大大拓 展了人类认知世界和解决问题的能力和范围。
第1章 计算机与计算思维
计算机对我们产生了什么影响？
• 无处不在 • 工作助手 • 生活伙伴
最直观的感受
•深刻影响着人们的思维方式 •影响着很多学科的研究和发展
事实上
1.1计算与计算科学
• 1.1.1 计算与数字化
“计算不再只和计算机有关，它决定着我们的生存”------尼葛洛庞帝 《数字化生存》 该书成为了二十世纪九十年代纽约时报排行榜中的畅销书。
1.1.2 计算科学
• 计算科学是研究计算技术的一门科学，它 具有促进其他科学门类发展的重要作用。 计算技术发展到当今，其特征日益体现 出以下特点：
• 计算手段的器械化， • 计算过程的形式化， • 计算执行的自动化， • 计算对象的泛在化。
• 计算过程的形式化是计算自动执行的前提。 人们首先需要对于计算问题进行抽象，对 其实现形式化的表示；
• 社会计算学科根据社会科学理论，以计算技术为 工具，研究人类社会的组成、关系、结构、层次、 行为、运动等问题，研究社会媒体，促进社会人 群的交流与合作。
大学计算机基础-01-计算机与计算思维
大学计算机基础-01-计算机与计算思维在当今的数字化时代，计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是工作、学习还是娱乐，我们几乎每天都会与计算机打交道。
而要真正理解计算机的运行原理和应用，就必须掌握计算思维。
接下来，让我们一起走进计算机与计算思维的奇妙世界。
计算机，这个看似复杂的设备，实际上是由一系列硬件和软件组成的。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘等组件，它们协同工作，使得计算机能够执行各种任务。
软件则是指安装在计算机上的程序和操作系统，如 Windows、Mac OS、Linux 等。
这些软件为我们提供了与计算机交互的界面和工具，让我们能够轻松地完成文档编辑、图像处理、游戏娱乐等各种活动。
计算机的发展经历了几个重要的阶段。
从最初的大型机到个人电脑的普及，再到如今的智能手机和平板电脑，计算机的体积越来越小，性能却越来越强大。
早期的计算机主要用于科学计算和军事领域，而随着技术的进步，计算机逐渐走进了千家万户，成为了人们日常生活和工作的得力助手。
那么，什么是计算思维呢？简单来说，计算思维是一种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。
它不仅仅是关于编程和算法，更是一种解决问题的方式和思维模式。
计算思维具有几个重要的特点。
首先是抽象。
在面对复杂的问题时，我们需要将其抽象为简单的模型，以便更好地理解和解决。
例如，在设计一个在线购物系统时，我们可以将用户、商品、订单等元素抽象为数据结构，并通过算法来处理这些数据。
其次是逻辑。
计算思维要求我们遵循严格的逻辑规则，确保我们的解决方案是正确和有效的。
无论是编写程序还是设计系统，逻辑的严密性都是至关重要的。
此外，计算思维还强调分解和组合。
我们可以将一个大问题分解成若干个小问题，分别解决后再将它们组合起来，形成最终的解决方案。
计算思维在各个领域都有着广泛的应用。
在科学研究中，科学家们利用计算思维来模拟自然现象、分析实验数据，从而推动科学的进步。
第一章 计算机与计算思维概述
教学进度
1.1 计算机基础知识
(2) 机械式计算机
大学计算机基础
钟表业，特别是齿轮传动装置技术的发展，诞生了最早 的机械式计算机。 下面我们通过介绍几位对计算机发展有过突出贡献的早 期历史人物，阐述计算发展的历程。
帕斯卡
莱布尼茨
巴贝奇
爱达
机械式计算机时代的代表人物
教学进度
1.1 计算机基础知识
法 国 物 理 学 家 帕 斯 卡 (1623-1662) ： 在 1642年发明了第一台机械式加法机。该机由 齿轮组成，靠手摇发条驱动Leabharlann 用专用的铁笔 来拨动转轮以输入数字。
1.2.1 计算机硬件系统
大学计算机基础
以最为常见的台式机为例，从外观上看，台式机由几个 部件构成：显示器、键盘、机箱、鼠标等。实际上这些并不 是计算机最重要的部分。计算机最主要的工作实际上是由那 些被机箱遮盖住的部件完成的，它们才是计算机系统中最重 要的部分。 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设 备五大部分组成。(详见第三章介绍)
第四代计算机 采用集成电路的第三代电 子计算机IBM360型 1971年至今 以大规模/超大集成电路为主要元件 巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机
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。
大学计算机 理论篇 第1章 计算思维
计算思维的特征
1 2
是概念化，不是程序化 是根本的技能，不是刻板的技能 是人的思维，不是计算机的思维 是思想，不是物品
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是数学和工程思维的互补与融合
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计算思维
根本的技能就像 （阅）读、写（作）和 （做）算（术）一样是 基本的技能，是每个人 为了在现代社会中发挥 职能所必须掌握的。 要能灵活运用，举 一反三。 刻板的技能意味着 简单机械的重复，缺乏 创新性，换个题目就不 会做了。
《大学计算机——理论篇》
授课顺序及其与实验的对应关系（应用篇仅2015级用，以后仅《计算机文化基础》课程用）
授 课 实 验 理论篇 第1章 计算思维和信息素养（2学时） 理论篇 第2章 计算思维与计算机（2学时） 应用篇 第2章 Word（第一个2学时，共4学时）设计电子报纸 应用篇 第2章 Word（第二个2学时，共4学时）论文排版 理论篇 第3章 计算思维与算法（4学时） 理论篇 第4章 计算思维与数据的组织管理（4学时） 应用篇 Windows实验（第1次，共2次） 应用篇 Windows实验（第2次，共2次） 应用篇 Word实验（第1次，共2次） 应用篇 Word实验（第2次，共2次） 毕业论文排版（第1,2次，共4次） 毕业论文排版（第3,4次，共4次）
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计算思维
运用计算机科学的概念求解问题意味着： 要将问题转化为计算机能够处理的形式
例如一个说谎问题： 有甲、乙、丙三人，每人或者说真话，或者说假话。 甲说：“乙说假话。” 乙说：“甲和丙是同一种人。” 问甲、乙、丙三人谁说真话，谁说假话？
计算机怎么解答？ 答：不是像人这样推理。是用穷举法测试。
大学计算机基础与计算思维课件-CH01 计算思维概论
– 科学和艺术活动的创作过程一般都分为准备期、酝酿 期、顿悟期和验证期四个阶段
– 艺术创作与科学创造过程均经历形象分解、简化变形 和抽象定型等多个阶段
– 科学是思想，艺术是感情，二者如车之两轮、鸟之两 翼，即相互独立又相互联系，密不可分。
大学计算机基础
1.4 艺术思维与计算思维
• 交叉与融合
– 科学思维通常是指理性认知及其过程 – 两种基本类型：逻辑思维、非逻辑思维（形象、直觉）
大学计算机基础
1.1 思维与科学思维
• 科学思维
– 目前真正具备系统和完善表达体系的思维模式有三： • 理论思维、实验思维、计算思维
– 分别对应： • 理论科学、实验科学、计算科学
– 学科交叉是创新的源泉，重构方法： • X@Computer! • Computer-based + X
• 计算思维概念
– 运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和 理解人类行为的思维活动
– 观察右图
• 人类自身自然抽象能力的体现
– 计算思维的本质：
• 抽象、自动执行
– 计算思维是一个概念，不是编程
– 计算思维是人的思维不是计算机思维
– 是数学与其他学科的交叉和融合
大学计算机基础
1.2 计算思维
大学计算机基础 与计算思维
课程性质
• 本课程是大学计算机基础教育课
– 课程以计算思维为核心，引导大家认识以计算机操作、 办公软件、多媒体技术和网络应用为核心的信息技术 在现代信息社会中的重要地位和作用，提高大家的信 息素养和计算思维能力，使大家能在将来利用计算机 解决专业问题和进行艺术创作中长期受益。
– 这也回答了我们为什么要开设计算机课程的问大题学计算机基础
计算思维与大学计算机基础第1章计算思维与计算机基础
2017/6/16
吉林师范大学计算机学院
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• （1）计算机基础教学是培养大学生综合素质 和创新能力不可或缺的重要环节，是培养复合 型创新人才的重要组成部分。 • （2）旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养” 作为计算机基础教育的核心任务。 • （3）进一步确立计算机基础教学的基础地位， 加强队伍和机制建设。 • （4）加强以计算思维能力培养为核心的计算 机基础教学课程体系和教学内容的研究。
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吉林师范大学计算机学院
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• 2008年，美国NSF提出CDI（CyberEnabled Discovery and Innovation,计算使 能的科学发现和技术创新）计划 • 该计划是美国国家科学基金会的一个革命 性的、富有独创精神的五年计划 • 该计划旨在通过“计算思维”领域的创新 和进步来促进自然科学和工程技术领域产 生革命性的成果。
• 计算思维区别于逻辑思维和实证思维的关键 • 计算机的出现推动了计算思维的发展
2017ห้องสมุดไป่ตู้6/16
吉林师范大学计算机学院
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1.1.3计算思维在生活中的实例
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吉林师范大学计算机学院
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吉林师范大学计算机学院
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吉林师范大学计算机学院
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第一章 计算机与计算思维
• 1.1 计算与计算思维
• • • • • 1.2 计算机概述 1.3 计算机中的信息表示 1.4 计算机系统概述 1.5 微型计算机的硬件组成 1.6 操作系统基础知识
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吉林师范大学计算机学院
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1.1 计算与计算思维
大学《计算机基础与计算思维》第一章计算与计算思维题库及答案
第一章计算与计算思维题库其中1表示选择题的题干下的第一行为答案（多选类推），也表示判断题答案为正确。
其中2表示选择题的题干下的第二行为答案（多选类推），也表示判断题答案为错误。
一、判断题1巴贝奇制造的差分机是一种电动机械计算工具。
22人工智能可以完成普通的设计工作。
13计算机发展趋势的巨型化主要指超级计算机的体积越来越大。
24计算思维是实现人工智能的必备条件。
15现在我们普遍使用的计算机是第五代计算机。
26计算思维就是要像计算机一样思考问题。
27智能手机也是一种计算机。
18计算机产业的发展将在很长时间内仍遵循摩尔定律。
2二、选择题1第一台电子计算机是1946年在美国研制的，该机的英文缩写为（）。
3 EDVACEDSACENIACUNIVAC2电子计算机技术在半个世纪中虽有进步，遵循着一位科学家提出的基本原理，他就是（）2爱迪生冯•诺依曼布尔图灵3摩尔定律是指（）o 1芯片集成晶体管的能力每18个月增长一倍，其计算能力也增长一倍芯片集成晶体管的能力每年增长一倍，其计算能力也增长一倍芯片集成晶体管的能力每两年增长一倍，其计算能力也增长一倍芯片集成晶体管的能力每6个月增长一倍，其计算能力也增长一倍4为什么要学习计算思维？因为（）0 2如果理解了计算思维，则便具有了融会贯通、联想启发的能力，这样再看计算学科的知识便感觉他们似乎具有相同的道理或原理，只是术语不同而已不仅仅是上述的理由，有很多理由说明大思维比小技巧更重要，思维的学习比知识的学习更重要计算学科知识膨胀速度非常快，知识学习的速度跟不上知识膨胀的速度，因此要先从知识的学习转向思维的学习，在思维的指引下再去学习知识学习计算思维并不仅仅是学习计算机及相关软件的原理，因为社会/自然中的很多问题解决思路与计算学科中的方法和原理是一致的，计算思维的学习也可以提高解决社会/自然问题的能力5早期的计算机体积大、耗电多、速度慢，主要原因是（）o 4设计水平元材料工艺水平元器件6下列关于世界上第一台电子计算机ENIAC叙述错误的是（）2 它主要采用电子管作为电子器件使用高级语言进行程序设讣世界上第一台电子计算机是1946年在美国诞生的它主要用于军事目的和科学计算7本课程中拟学习的计算思维是指（）。
第1章 计算机思维与信息技术基础-大学计算机教程(第7版)-张莉-清华大学出版社
个人计算机(personal computer)等6类。
4G手机可以相当于一部小型电脑，能够快速传输数据、音频、视 频和图像。数据传输速率最高可以达到100Mbps。而5G通信的增强移 动宽带，其峰值速率将是4G网络的10倍以上。
1.2.5 计算机技术应用分类 1. 数值计算或科学计算 2. 数据处理或信息处理 3. 自动控制 4. 计算机辅助系统 5. 人工智能（artifical intelligence,AI) 6. 计算机网络通信技术(computer network) 7. 多媒体（multiMedia）技术 8. 数据库(database applications)技术 9.大数据（Big Data）技术
1.2.1 计算机与信息技术
信息是客观世界中各种事物，通过人的感官感知和头脑加工而形成 的对事物的认识或概念，是对人们有用的知识。
数据则是载荷信息的载体。计算机数据可以是数字、文字、图形、 图像、语言、声、光、色等有意义描述体的单一载体。
信息技术应用在实践中广泛使用，其系统基本构成，如图1.3所示。 信息技术系统模式
教育部“十一五”国家级规划教材 北京市教学成果奖教材 北京市精品教材
第1章 计算思维与计算机信息技术 清华大学出版社
• 计算思维与信息新技术发展 • 计算思维与计算机科学 • 计算机信息技术基础 • 计算机用户与计算机系统 • 现代计算机技术的演变与发展 • 计算机系统与应用分类 • 信息道德与守法 • 计算机信息系统安全 • 计算机系统运算基础与信息编码
一是建立了图灵机(Turing machine, TM)的理论模型，对数字计 算机的一般结构、可实现性和局限性具有深远的意义；
二是提出了定义机器智能的图灵测试(Turing test)，奠定了“人工 智能”的理论基础。
923686-大学计算机-第1章 计算思维与计算机
1.4 计算思维与学科融合
1.4.1 计算化学 1.4.2 制造业 1.4.3 计算神经学 1.4.4 计算金融 1.4.5 计算社会科学
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1.4.1 计算化学
1. 计算化学（Computational Chemistry） ① 一种实验之外的化学，顾名思义就是通过计算来获得 各种性质的化学。 ② 本质上，计算化学的研究方法是一种建立模型进而处 理的方法。
1.2.1 计算机的发展
3. 计算机的发展史（根据使用的电子器件划分）
时代 年 份
元器件
软件
应用领域
1946-一 1957
电子管
机器语言 汇编语言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
科学计算
1958-二 1964
晶体管
高级语言 监控程序
数据处理 工业控制
1965-三 1970 中小规模集成电路 操作系统
文字处理 图形处理
数据库、
四 1971— 大规模集成电路
第1章 计算思维与计算机
1
第1章 计算思维与计算机
1.1 计算与计算思维 1.2 计算机概述 1.3 高性能计算 1.4 计算思维与学科融合
2
1.1 计算与计算思维
1.1.1 计算的含义 1.1.2 思维概述 1.1.3 计算思维的引入 1.1.4 计算思维的培养 1.1.5 计算思维与计算机科学
2. 特征
① 将工作分离成离散部分，有助于同时解决； ② 随时并及时地执行多个程序指令； ③ 多计算资源下解决问题的耗时要少于单个计算资
源下的耗时。
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1.3.2 分布式计算
1. 分布式计算是一门计算机科学，主要研究分布式系统。 ① 一个分布式系统包括若干通过网络互联的计算机。 ② 这些计算机互相配合以完成一个共同的目标（ “项 目”）。
第1章计算机、计算与计算思维练习题答案解析
第1章计算机、计算与计算思维1、各种自动化设备，如数控机床、自助加油站中有计算机吗?(A) YES；(B) NO答案：A解释：本题考核什么是计算机以及计算机的存在形态。
各种自动化设备，都有控制设备工作的控制机构，这些控制机构被认为是自动化设备中的大脑，即可被认为是广义的计算机。
具体内容请参考第一章课件之“什么是计算机及为什么要学计算机”以及第一章课件。
2、计算机包括_____。
(A)台式机、便携机；(B)嵌入在各种设备中的芯片；(C)软件；(D)以上所有。
答案：D解释：本题考核什么是计算机以及计算机的存在形态。
台式机、便携机属于计算机；嵌入在各种设备中的芯片也属于计算机；软件也属于计算机，计算机包括硬件和软件。
因此(D)是正确的。
具体内容请参考第一章课件之“什么是计算机及为什么要学计算机”以及第一章课件。
3、人类应具备的三大思维能力是指_____。
(A)抽象思维、逻辑思维和形象思维；(B)实验思维、理论思维和计算思维；(C)逆向思维、演绎思维和发散思维。
(D)计算思维、理论思维和辩证思维。
答案：B解释：本题考核对计算思维重要性的了解。
人类应具备的三大思维能力就是实验思维、理论思维和计算思维。
虽然其他思维也很重要(读者可参阅相关文献了解之)，尤其是对学生创新思维形成很重要，但相比之下，这三种思维更具有普适性。
故(B)是正确的；具体内容请参考第一章课件之“什么是计算思维”以及第一章课件。
4、本课程中拟学习的计算思维是指_____。
(A)计算机相关的知识；(B)算法与程序设计技巧；(C)蕴含在计算学科知识背后的具有贯通性和联想性的内容；(D)知识与技巧的结合。
答案：C解释：本题考核对计算思维的理解程度，思维与知识和技巧的关系。
将各种知识和技巧贯通起来，形成脉络，便被认为是思维。
计算思维是指蕴含在计算学科知识背后的具有贯通性和联想性的内容。
因此(C)是正确的。
具体内容请参考第一章课件之“什么是计算思维”以及第一章课件。
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1.3.3 集群计算
1. 集群技术可定义为 ① 一组相互独立的服务器在网络中表现为单一的系统， 并以单一系统的模式加以管理； ② 此单一系统为客户工作站提供高可靠性的服务。
2. 特征
① 将工作分离成离散部分，有助于同时解决； ② 随时并及时地执行多个程序指令； ③ 多计算资源下解决问题的耗时要少于单个计算资
源下的耗时。
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1.3.2 分布式计算
1. 分布式计算是一门计算机科学，主要研究分布式系统。 ① 一个分布式系统包括若干通过网络互联的计算机。 ② 这些计算机互相配合以完成一个共同的目标（ “项 目”）。
1.2.1 计算机的发展
3. 计算机的发展史（根据使用的电子器件划分）
时代 年 份
元器件
软件
应用领域
1946-一 1957
电子管
机器语言 汇编语言
科学计算
1958-二 1964
晶体管
高级语言 监控程序
数据处理 工业控制
1965-三 1970 中小规模集成电路 操作系统
文字处理 图形处理
数据库、
四 1971— 大规模集成电路
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
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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
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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。
2. 计算神经科学，以数学方法为基础，以计算机为工具，将大 脑活动模拟为计算模型并对大脑活动和信息进行计算式的综 合处理，它从计算角度理解脑活动，研究非程序的、适应性 的以及多变性的脑处理信息的能力和本质。
3. 最终目的：是要阐明脑是如何利用电信号和化学信号来表达 和处理信息的”，并在结构上模拟大脑建立计算模型和仿真， 对模型中的一些变量与数据进行研究。
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2. 应用 广泛用于材料、催化和生物化学等研究领域。 首获诺贝尔奖
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1.4.2 制造业
1. 计算机辅助设计CAD 2. 计算机辅助制造CAM 3. 计算机集成制造系统CIMS
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1.4.3 计算神经学
1. 计算神经科学（Computational Neuroscience），近年来兴 起的一门交叉学科，因其对脑认知行为独特的研究模式和新 颖的研究方法逐渐凸显出来并成为一个重要的研究领域。
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1.1.3 计算思维的引入
2. 计算思维的特点 ① 概念化：多层次上的抽象思维 ② 基础技能：必须掌握 ③ 人的思维：
• 计算思维是建立在计算过程的能力和限制之上的人类求 解复杂问题基本途径
• 计算方法和模型的使用使得处理那些原本无法由个人独 立完成的问题求解和系统设计成为可能
3. 计算思维的本质：抽象和自动化
2. 优点： ① 高可伸缩性 ② 高可用性 ③ 高可管理性
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1.3.4 云计算
1. 云计算（Cloud Computing）就是一种资源交付和使用 模式，指通过网络获得应用所需的资源。
2. 云计算的核心 是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成 一个计算资源池向用户按需服务。
3. 云计算产业 三级分层：云软件、云平台、云设备。
第1章 计算思维与计算机
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第1章 计算思维与计算机
1.1 计算与计算思维 1.2 计算机概述 1.3 高性能计算 1.4 计算思维与学科融合
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1.1 计算与计算思维
1.1.1 计算的含义 1.1.2 思维概述 1.1.3 计算思维的引入 1.1.4 计算思维的培养 1.1.5 计算思维与计算机科学
1. 计算机史前史器
差分机 制表机
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 13 7. 功率150KW
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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
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1.1.3 计算思维的引入
1. 计算思维的含义 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。
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1.4.5 计算社会科学
1. 计算社会学 ① 将计算思维与人文灵魂相融合，为人文社会科学研究 开辟了新的道路，正在成为继工程科学计算和生物生 命计算之后新的理论前沿和应用方向，其核心因素是 计算思维的渗透。
2. 核心技术：数据挖掘与机器学习 3. 研究范围
可以概括为主体性、条件性和交互性因素三条主线。
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1.2.3 计算机的特点
1. 运算速度快 2. 计算精度高 3. 具有记忆和逻辑判断能力 4. 有自动控制能力
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1.2.3 计算机的应用
1. 科学计算（数值计算） 2. 数据处理 3. 辅助技术（CAD、CAM、CIMS、CBE、CAI等） 4. 过程控制：需A/D和D/A转换设备 5. 人工智能（AI）
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1.4.4 计算金融
1. 计算金融是一门随着计算机技术的发展而形成的新兴学科， 是物理学、数学、计算机科学与金融学交叉的产物。计算金 融是通过计算的手段来解决金融问题
2. 三个环节 ① 数学建模； ② 设计计算方案（简称算法），编写计算机程序，上机运 行—展示数值结果； ③ 将数值结果与理论分析、实务相结合给出实际问题的答 案，或提出对模型的修正方案。
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1.1.4 计算思维的培养
1. 数字素养 2. 培养目标 3. 计算思维能力培养：
计算意识、功能、方法、工具、能力 4. 计算思维能力培养的关键：抽象
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1.1.5 计算思维与计算机科学
1. 计算思维具有计算机科学的特征 1972年图灵奖得主Edsger Wybe Dijkstra： “我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯， 从而也将深刻地影响着我们的思维能力。”
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1.1.1 计算的含义
1. 计算 ① 逻辑
• 逻辑是人的一种抽象思维，是人通过概念、判断、推理、 论证来理解和区分可观世界的思维过程。
② 推理
• 推理和计算是相通的，是计算科学重要的研究工具。
③ 算法
• 算法是解决问题的方法和步骤，可分为数值计算类和非 数值计算类。
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1.1.1 计算的含义
2. 计算问题 ① “数据”的表示 ② “计算规则”的表示 ③ 数据和计算规则的存储 ④ 计算规则的“自动执行”
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1.4 计算思维与学科融合
1.4.1 计算化学 1.4.2 制造业 1.4.3 计算神经学 1.4.4 计算金融 1.4.5 计算社会科学
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1.4.1 计算化学
1. 计算化学（Computational Chemistry） ① 一种实验之外的化学，顾名思义就是通过计算来获得 各种性质的化学。 ② 本质上，计算化学的研究方法是一种建立模型进而处 理的方法。
2. 计算机科学推动了计算思维的发展 从思维的角度，计算机科学主要研究计算思维的概念、 方法和内容，并发展成为解决问题的一种思维模式，这 极大地推动了计算思维的发展。
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1.2 计算机概述 1.2.1 计算机的发展 1.2.2 计算机的分类 1.2.3 计算机的特点 1.2.4 计算机的应用
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1.2.1 计算机的发展
社会的各个领域
网络等
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1.2.1 计算机的发展
4. 计算机的发展趋势 ① 巨型化 ② 微型化 ③ 网络化 ④ 智能化
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“天河二号” 全球最快超级计算机
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1.2.2 计算机的分类
1. 按计算机原理分类 ① 数字计算机 ② 模拟计算机
2. 按计算机用途分类 ① 通用计算机 ② 专用计算机
3. 按计算机性能分类 巨型、大型、小型、微型机，工作站、服务器