大学信息技术教程

电子管计算机(1946年～1958年) 运算速度几千次每秒，机器语言 晶体管计算机1958年～1964年) 运算速度几十万次每秒，高级语言 集成电路计算机 (1964年～1970年) 运算速度几十万次到几百万次每秒， 高级语言 超大规模集成电路计算机 (1970年～现在) 亿次以上每秒，面向对象可视化编程
“计算机”的 思维
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大学计算机课程，能否学好取决于以下要素：
• 你是否有信念和信心?
• 信念和信心将决定你能否学好！ • 你是否坚持? 是否保持兴趣? • 坚持听课，坚持训练，“铁杵磨针”，就能学得好！ • • 只要听课，就能有收获，就会有想法，就会有兴趣 ! 计算思维的学习， 不仅仅是会不会用计算机的问题， 你是否主动思考主动探索 ? 而是会不会利用计算思维， • 思维的建立是不断思考的结果，对任何持疑的内容可通过 来解决身边的或社会/自然问题的问题 互联网进一步探索和学习，或者及时与教师沟通获得提高！

埃尼亚克ENIAC
◦
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1.1.1.1 计算机的起源
• 机械计算的简要发展历程是怎样的？
•
从表示-自动存储-自动执行的角度
现代计算机：一般程序 —任意可变的计算规则 Babbage机械计算机: 特定程序 —可有限变化的计算规则 Pascal机械计算机: 自动计算—固定的计算规则
计算辅助工具
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1.1.1.2 计算机的发展
计算与计算思维
各学科人才需要计算思 维，以便形成复合型的 创造性思维
计算机网络基本原理 计算机软硬件基本知识 办公自动化和常用软件
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引子
◦ 几个概念之区分
计算思维 (Computation al Thinking)
利用计算 机的思维
是运用计算机科学的基础概念去求解问题、 现实世界的各种事物， 计算机是如何工作的? 设计系统和理解人类行为， 如何利用计算机来进行控制和处理? 计算机的功能是如何越来越强大的? 其本质是抽象和自动化。
绪论—计算机是什么？
是帮助我们进行 各种计算的工具 是各种机器 的大脑
是改造自然 的一种工具
计算机是 什么?
是看不见摸不 着但又可为我 们服务的软件
它是… … 是可以为我们创 造另一个世界虚拟世界的工具
是可以使我 们跨越时空 距离的工具
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绪论—计算机是什么？
Computers
are everything ！ everywhere ！
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1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
计算机技术概论 计算机中信息编码 计算机系统 微型计算机系统 信息技术概论
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1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4

计算机的起源与发展 计算机的特点及分类 计算机的应用 计算机的发展趋势
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什么是计算机？
◦ 计算机是一种能够接收和存储信息，并把存储在内部的程序对输入 信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输 出的高度自动化设备。
第三代电子 计算机
第四代电子 计算机
第五代电子 计算机
光子计算机、量子计算机、生物计算机等 感知计算，人工智能
• 自动计算中的元器件的发展
•
从表示-自动存储-自动执行的角度
超大规模集成电路 (VLSI)
集成电路: 复杂电路封装，可自动实现一 定变换的元件
晶体管
• 体积越来越小； • 可靠性越来越高；
• 电路规模越来越大；
• 速度越来越快；
电子管: 可自动控制0和1变化的元件
• 功能越来越强大；
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第一代电子 计算机 第二代电子 计算机
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计算机诞生的理论基础
◦ 1854年，英国数学家布尔（提出了符号逻辑的思想；19世纪中期， 英国数学家巴贝奇（被称为“计算机之父”）提出了通用数字计算机 的基本设计思想。 第 一 台 真 正 意 义 上 的 数 字 电 子 计 算 机 ， 是 Electronic Numerical Integrator And Calculator 的缩写。它于1946 年2月在美国的宾夕 法尼亚大学正式投入研制成功并运行，ENIAC共使用了约 18 800个 真空电子管，重达30吨，耗电174千瓦，占地约140平方米，用十进 制计算，每秒运算5 000次加法。它没有今天的键盘、鼠标等设备， 人们只能通过扳动庞大面板上的无数开关向计算机输入信息。ENIAC 的诞生奠定了电子计算机的发展基础，开辟了信息时代的新纪元，是 人类第三次产业革命开始的标志。（参见下图）
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• 你一定能学好大学计算机-计算思维导论 • 因为在主要发达国家，计算思维已被普及到中小学生， 他们都能学会，„ „ • 因为计算思维的学习不需要太多的数学基础，它不是 数学思维，尽管数学思维对其有很大的影响 • 不要受各自专业认知的影响和干扰，这些观点“我学 了文科专业，就学不好计算思维”，“我学了文科专 业就不需要计算思维”是要不得的，是祸患无穷的！
知识/技能 计算机及 其通用计 算手段的 应用 当前的非计算机专业 计算机关注点 Gap
支持各学 科研究创 新的新型 计算手段
非计算机专业学生 的未来计算能力
支持面向化学学科计算 手段研究的计算思维 --符号化计算化自动化 --算法、程序与计算系统 --数据化与网络化思维 ……
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引子
◦ 大学计算机课程应该学什么？
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Βιβλιοθήκη Baidu
…… 计算广 告学 计算金 融
计算物 理 计算化 学 计算生 物学

引子
◦ 非计算机专业学生关注点是什么？
生活技能
智能家居
工作技能
专业技能
电子娱 乐
智慧城 市
办公自 动化 网络查 询能力
数据管 理能力 远程协 作能力
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举例
化学学科工作者利用 计算手段进行本学科 的科学研究 GAUSSIAN软件包 计算思维 的学习和 训练 计算思维/计算能力 应用计算 手段进行 各学科研 究和创新 1998年诺贝尔化 学奖奖励给一个 计算手段的研究 者-- John Pople
Computer Input Output
Process
Storage
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早期的计算方法或工具：结绳、垒石、枝条 、算盘、计算尺、计算 器、机械式计算机。
唐朝 算盘
1642 Pascal加法器
1822 Babbage差分机
1946 ENIAC
1944 阿肯MARK I
1833 Babbage分析机