第1章-计算机概述与计算思维PPT幻灯片
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大学计算机基础课件第1章 计算机与计算思维
在科学管理与经济决策的许多应用领域中的 问题, 需要优化的目标往往不止一个, 常常需要同 时考虑路程最短、时间最少、费用最省、风险最 小等多方面的因素，即多目标旅行商，还有约束 的旅行商问题、动态旅行商问题等等
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
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
计算思维概述 ppt课件
计算思维与计算机文化
第一章 计算思维基础知识
第一章 计算思维基础知识
主要内容 1.1 科学与科学思维 1.2 计算思维的概念 1.3 计算思维的核心概念和方法 1.4 计算思维的应用领域
思维本身让人沉醉……
计算思维除了给计算机技术带来变革，它还让 人们在探索的过程中体验和谐、对称、完备、 简洁等美学属性。
1.1 科学与科学思维
2）科学思维的分类 对应的三大科学研究的思维是理论思维、实验思维和计算思维。 理论思维：
又称推理思维，以推理和演绎为特征，以数学学科为代表。 实验思维：
又称实证思维，以观察和总结自然规律为特征，以物理学科 为代表。 计算思维：
又称构造思维，以设计和构造为特征，以计算机学科为代表。
计算思维就是思维过程或功能的计算模拟方法论，其研究的目的是提供 适当的方法，使人们借助现代和将来的计算机，逐步实现人工智能的较高 目标。诸如：模式识别、决策、优化和自控等算法都属于计算思维的范畴。
三大思维都是人类科学思维方式中固有的部分。其中，理论思维强调 推理，实验思维强调归纳，计算思维希望能自动求解。他们以不同的方式 推动着科学的发展和人类文明的进步。
➢目的是培养学生像拥有阅读、写作和算术 （3R）基本技能一样拥有计算思维技能，并 能自觉地应用于日常的学习、研究与将来的 工作中，要像计算机科学家那样思考问题。
周以真：原美国卡内基·梅隆大学教授，2013年任微软全球资深副总裁、负责 微软研究院全球各核心研究机构及学术合作部 。2006年对计算思维进行了清晰、 系统的阐述，使计算思维的概念得到人们的极大关注。
• Design：building reliable software systems
评估---Evaluation 4类核心实践
第一章 计算思维基础知识
第一章 计算思维基础知识
主要内容 1.1 科学与科学思维 1.2 计算思维的概念 1.3 计算思维的核心概念和方法 1.4 计算思维的应用领域
思维本身让人沉醉……
计算思维除了给计算机技术带来变革，它还让 人们在探索的过程中体验和谐、对称、完备、 简洁等美学属性。
1.1 科学与科学思维
2）科学思维的分类 对应的三大科学研究的思维是理论思维、实验思维和计算思维。 理论思维：
又称推理思维，以推理和演绎为特征，以数学学科为代表。 实验思维：
又称实证思维，以观察和总结自然规律为特征，以物理学科 为代表。 计算思维：
又称构造思维，以设计和构造为特征，以计算机学科为代表。
计算思维就是思维过程或功能的计算模拟方法论，其研究的目的是提供 适当的方法，使人们借助现代和将来的计算机，逐步实现人工智能的较高 目标。诸如：模式识别、决策、优化和自控等算法都属于计算思维的范畴。
三大思维都是人类科学思维方式中固有的部分。其中，理论思维强调 推理，实验思维强调归纳，计算思维希望能自动求解。他们以不同的方式 推动着科学的发展和人类文明的进步。
➢目的是培养学生像拥有阅读、写作和算术 （3R）基本技能一样拥有计算思维技能，并 能自觉地应用于日常的学习、研究与将来的 工作中，要像计算机科学家那样思考问题。
周以真：原美国卡内基·梅隆大学教授，2013年任微软全球资深副总裁、负责 微软研究院全球各核心研究机构及学术合作部 。2006年对计算思维进行了清晰、 系统的阐述，使计算思维的概念得到人们的极大关注。
• Design：building reliable software systems
评估---Evaluation 4类核心实践
计算机与计算思维 PPT
有三个核心领域：自动机理论、可计算性理论和 计算的复杂性理论
自动机将离散数学系统的构造，作用和关系作为研究 对象的数学理论（描述通用计算机计算能力的图灵机 模型）
可计算性理论的中心问题是建立计算的数学模型，进 而研究哪些是可计算的，哪些是不可计算的
计算的复杂性理论研究算法的时间复杂性和空间复杂
性
大家好
大家好
2
第1章 计算机与计算思维
《大学计算机基础》
大家好
3
本章提要
计算意义与计算思维 计算科学方法概论 可计算性与计算过程 计算思维的跨学科交融 计算机学科的核心概念
与问题求解
计算思维的技能
科学思维 逻辑思维 算法思维 效率思维 创新思维 伦理思维
大家好
4
计算思维（Computational thinking,CT）由美国 Carnegie Mellon 大学计算机科学教授周以真女士 于2006年提出
并且引人入胜的科学问题
大家好
6
Computation vs. Computing
Computation 是可用数学表示的任何形式的信息处理 的概念，它包括简单的计算和人的思维（human thinking）
所以，计算思维无论是由人或机器执行，都是建立在计算 处理的能力和限制之上的
Computing 意味着任何面向目标的需要、受益于和创 造计算机的活动,包括
②再由此试用数学方法导出 另一易于实验证实的数量 关系；
③然后通过实验证实这种数 量关系
对于实验思维来说，最为重
要的事情就是设计、制造大家好
22
实验仪器和追求理想的实
计算思维
计算思维最根本的内容，即其本质是抽象 （Abstraction）与自动化（Automation）
计算机基础思维课件-第1章 计算机与计算思维
计算的本质是基于规则的符号串变换，更广义 的说，计算是基于规则的物理状态的变换。
• 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。
• 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。
第1章计算机基础知识整理ppt-PPT精品
未来计算机的发展主要方向： 一是向着巨型化、微型化、网络化和智能化四
种趋向发展。 二是向着非冯·诺依曼结构模式发展。
1.1.2 计算机的特点和分类
1. 计算机的特点
(1)计算机具有高速运算能力。 (2)计算机具有自动控制能力。 (3)计算机具有记忆能力和逻辑判断能力。 (4)计算机计算精度高。 (5)计算机通用性强。
1.2.3 计算机编码
2. 汉字编码 (4) 汉字字形码(字模码)
每一个汉字都可以看作是由特定点阵构成的 图形。因此，要把汉字处理结果输出时，需把汉 字内码转换成以点阵形式表示的字形码。 例如点阵：16×16、24×24、32×32、48×48 注意：求汉字字形码占用的存储空间 一个16 × 16的汉字：16 / 8 × 16 = 32 字节 一个24 × 24的汉字：24 /8 × 24 = 72 字节
电子商务(Electronic Commerce,简称EC；或 Electronic Business,简称EB)是指利用计算机和网络进 行的商务活动，具体地说，是指综合利用LAN(局域网)、 Intranet(企业内部网)和Internet进行商品与服务交易、 金融汇兑、网络广告或提供娱乐节目等商业活动。
第一章 计算机基础知识
1.1 计算机概论 1.2 数制与编码 1.3 计算机系统
1.1 计算机概论
1.1.1 计算机的发展过程 1.1.2 计算机的特点和分类 1.1.3 计算机的应用
1.1.1 计算机的发展过程
世界上公认的第一台计算机于1946年在美国 宾夕法尼亚大学诞生，取名为“电子数字积分计 算机”(Electroronic Numerical Integrator And Computer)，简称“埃尼阿克(ENIAC)”。
种趋向发展。 二是向着非冯·诺依曼结构模式发展。
1.1.2 计算机的特点和分类
1. 计算机的特点
(1)计算机具有高速运算能力。 (2)计算机具有自动控制能力。 (3)计算机具有记忆能力和逻辑判断能力。 (4)计算机计算精度高。 (5)计算机通用性强。
1.2.3 计算机编码
2. 汉字编码 (4) 汉字字形码(字模码)
每一个汉字都可以看作是由特定点阵构成的 图形。因此，要把汉字处理结果输出时，需把汉 字内码转换成以点阵形式表示的字形码。 例如点阵：16×16、24×24、32×32、48×48 注意：求汉字字形码占用的存储空间 一个16 × 16的汉字：16 / 8 × 16 = 32 字节 一个24 × 24的汉字：24 /8 × 24 = 72 字节
电子商务(Electronic Commerce,简称EC；或 Electronic Business,简称EB)是指利用计算机和网络进 行的商务活动，具体地说，是指综合利用LAN(局域网)、 Intranet(企业内部网)和Internet进行商品与服务交易、 金融汇兑、网络广告或提供娱乐节目等商业活动。
第一章 计算机基础知识
1.1 计算机概论 1.2 数制与编码 1.3 计算机系统
1.1 计算机概论
1.1.1 计算机的发展过程 1.1.2 计算机的特点和分类 1.1.3 计算机的应用
1.1.1 计算机的发展过程
世界上公认的第一台计算机于1946年在美国 宾夕法尼亚大学诞生，取名为“电子数字积分计 算机”(Electroronic Numerical Integrator And Computer)，简称“埃尼阿克(ENIAC)”。
计算机计算与计算思维ppt课件
为什么要学习和怎样学习 大学计算机课程
2.1 为什么要学习大学计算机？
计算学科的供需关系
计算科学 与 信息探索科学
各学科人才的计算思维/计算能力需求
计算思维
计算思维/计算能力
的学习和
训练
应用计算
支持各学 手段进行
计算机及 其通用计 算手段的
知识/技能 Gap
科研究创 新的新型 计算手段
各学科研 究和创新
莱布尼茨机的意义：连续重复自动执行。 提出了二进制数及其计算规则； 数理逻辑的创始人
是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机 器？ 如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎 样的呢？
其他重要工作
1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡， 实践了输入手段问题。 1834年：巴贝奇(Charles Babbage)，分 析机的概念----可执行程序的机器。 1854 年 ： 布 尔 创 立 布 尔 代 数 ， 为 数 字 计算机的电路设计提供了理论基础。
1999 2005
八核-十核 CORE i 系列
2010
5.3 怎样解决大规模快速存储问题？
存储设备
发
展
水 平
纳米存储/量子存储
固态硬盘
USB Removable disk
FlashRAM
光盘存储(CD-ROM, CD R/W, DVD)
•体积越来越小 •容量越来越大 •访问速度越来越快 •可靠性越来越高 •功耗越来越低 •持久性越来越好
器获得计算结果
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
3.2 人计算与机器计算的差别?
“人”计算 vs. “机器”计算
例如：求ax2+bx+c=0的根
2.1 为什么要学习大学计算机？
计算学科的供需关系
计算科学 与 信息探索科学
各学科人才的计算思维/计算能力需求
计算思维
计算思维/计算能力
的学习和
训练
应用计算
支持各学 手段进行
计算机及 其通用计 算手段的
知识/技能 Gap
科研究创 新的新型 计算手段
各学科研 究和创新
莱布尼茨机的意义：连续重复自动执行。 提出了二进制数及其计算规则； 数理逻辑的创始人
是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机 器？ 如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎 样的呢？
其他重要工作
1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡， 实践了输入手段问题。 1834年：巴贝奇(Charles Babbage)，分 析机的概念----可执行程序的机器。 1854 年 ： 布 尔 创 立 布 尔 代 数 ， 为 数 字 计算机的电路设计提供了理论基础。
1999 2005
八核-十核 CORE i 系列
2010
5.3 怎样解决大规模快速存储问题？
存储设备
发
展
水 平
纳米存储/量子存储
固态硬盘
USB Removable disk
FlashRAM
光盘存储(CD-ROM, CD R/W, DVD)
•体积越来越小 •容量越来越大 •访问速度越来越快 •可靠性越来越高 •功耗越来越低 •持久性越来越好
器获得计算结果
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
3.2 人计算与机器计算的差别?
“人”计算 vs. “机器”计算
例如：求ax2+bx+c=0的根
第1章-计算机基础知识PPT课件
1.3.1 微型计算机硬件系统
内存储器是微型机用来存放当前正在使用的 程序、数据、运算结果等信息的部件，微处理 器可直接对内存进行访问。
内存储器按工作方式的不同，可以分为只读 存储器（ROM）、随机存储器（RAM）。
ROM存储的信息可以被微处理器读取，但 不能往ROM中写入信息；断电后，ROM中存 储的信息不会消失。
输入数字、英文字母、标点符号及基本图形符号 鼠标可以方便、准确地移动光标来进行定位，
并通过按键完成各种操作和命令。 扫描仪是一种图像输入设备，通过光电转换原
理将原始数据数字化后输入到计算机中。
1.3.1 微型计算机硬件系统
4. 输出设备 输出设备的作用是将计算机中数据信息传送到
外部媒介，并转化为某种表现形式。 微型机中常见的输出设备有：显示器、打印机
4. 输入设备（Input Drive） 输入设备是计算机用于输入程序和数据的设备。
常用的有键盘、鼠标、扫描仪等。 5. 输出设备（Output Drive）
输出设备是用于接收从内存传递过来的数据， 并转化为某种表现形式。常用的有显示器、音箱 、打印机、绘图仪等。
1.2.2 计算机软件系统
1. 系统软件 系统软件是指管理、监控、维护和操作计算机
RAM存储的信息可以被微处理器读取，也 可以向RAM中写入信息；断电后，RAM中存 储的信息会消失。
1.3.1 微型计算机硬件系统
主板是微型机的一个极其重要的硬件设备， 安装有微型机的主要电路系统，提供多种接口 将微型机中各个硬件设备紧密地联系在一起， 并提供了各个设备间传送信息（如地址信息、 数据信息、控制信息）的通道—系统总线。
硬盘在使用时，要注意防止震动、摇晃，而 且要远离强磁场、防潮、防尘。
大学信息技术 第1章 计算思维 PPT课件
人类行为中的计算思维
首先按照结构化程序设计中的“自顶向下，逐层分 解”，利用信息的特征，将一个大问题分解为若干 小问题；其次再将小问题细化，得出解决方案。
人类行为中的计算思维
预置和缓存 小学生早晨去学校时，她把当天需要的东西放进 背包；
回推 小男孩弄丢他的手套时，你建议他沿走过的路回寻 ； 多服务器系统的性能模型 在超市付账时你应当去排哪个队呢？ 失败的无关性和设计的冗余性 为什么停电时你的电话仍然可用？
如果两个囚徒合作保持沉默，总体 利益会更高。 而两个囚徒追求个人利益，选择背 叛时，总体利益较低。 这就是困境所在。
14
囚徒困境——博弈策略建模
囚徒困境的数学建模
（1）策略的符号化 ❖将囚徒各种选择获得的收益和支付转换为数值，获得表所 示符号表。
符号 T R P S
分数
英文
中文
5 Temptation 背叛收益
1.3.1 计算思维概述
❖ 求解问题中的计算思维
问题 求解
系统设计
建立问题模型
人类行为 理解
选择算法
编程实现
警察抓小偷
警察局抓了a，b，c，d四名偷窃嫌疑犯，其中只有 一人是小偷，审讯记录如下： A说：我不是小偷 B说：c是小偷 C说：小偷肯定是d D说：c在冤枉人
四个人中，三个人说的是真话，一个人说的是假话 ，请问谁是小偷？
B背叛 A=0，B=5 A=1，B=1 B背叛
S，T P，P
16
囚徒困境——博弈策略建模
（3）建立数学模型 • A=R，B=R时，A=3，B=3； • A=T，B=S时，A=5，B=0； • A=S，B=T时，A=0，B=5； • A=P，B=P时，A=1，B=1。
最新第1章-计算机基础知识第一讲课件ppt
多媒体化 使计算机能更有效地处理文字、图形、动画、音频、视 频等多种形式的信息，使人们更自然、有效地使用信息。
智能化 模拟人的感觉、行为、和思维。
12
第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述
4．当代计算机的主要技术特征
（1）流水线（Pipeline）技术 （2）乱序执行（Out-Of-Order Execution）技术 （3）缓存（Cashe）技术 （4）并行技术 （5）多核技术
11
第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述
3. 计算机发展的趋势
4. 巨型化 指发展高速、大存储和功能更强大的巨型机以满足尖端科 学的需要。
微型化 发展小、巧、轻、价格低、功能强的微型计算机，以满足 更广泛的应用领域，如多媒体技术。
网络化 计算机网络是计算机技术和通信技术结合的产物,是信息 系统的基础设施。网络化是将各种资源连接在一起，被全体公民所共 享。
（4）第四代计算机 随着集成电路的迅速发展，采用大规模和超大规模集成电路的第 四代计算机，计算性能飞速提高，应用范围渗透到社会的每个角落， 计算机对社会生产的重要性日益凸显。随着微处理器的问世和发展， 微型计算机开始普及，计算机逐渐走进普通人家。
10
第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述
代
时间
主要元器件
第1章 计算机基础知识
第1章 计算机基础知识
第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述
2. 根据计算机所采用的物理器件可将计算机的发展分为四 个时代。
（1）第一代电子管计算机的兴盛 在ENIAC研制成功后，相继出现了一批电子代计算机的标志。
20
第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述 1.1.4 计算机系统
智能化 模拟人的感觉、行为、和思维。
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第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述
4．当代计算机的主要技术特征
（1）流水线（Pipeline）技术 （2）乱序执行（Out-Of-Order Execution）技术 （3）缓存（Cashe）技术 （4）并行技术 （5）多核技术
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第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述
3. 计算机发展的趋势
4. 巨型化 指发展高速、大存储和功能更强大的巨型机以满足尖端科 学的需要。
微型化 发展小、巧、轻、价格低、功能强的微型计算机，以满足 更广泛的应用领域，如多媒体技术。
网络化 计算机网络是计算机技术和通信技术结合的产物,是信息 系统的基础设施。网络化是将各种资源连接在一起，被全体公民所共 享。
（4）第四代计算机 随着集成电路的迅速发展，采用大规模和超大规模集成电路的第 四代计算机，计算性能飞速提高，应用范围渗透到社会的每个角落， 计算机对社会生产的重要性日益凸显。随着微处理器的问世和发展， 微型计算机开始普及，计算机逐渐走进普通人家。
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第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述
代
时间
主要元器件
第1章 计算机基础知识
第1章 计算机基础知识
第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述
2. 根据计算机所采用的物理器件可将计算机的发展分为四 个时代。
（1）第一代电子管计算机的兴盛 在ENIAC研制成功后，相继出现了一批电子代计算机的标志。
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第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述 1.1.4 计算机系统
计算机基础与计算思维PPT课件(共7单元)项目一 计算机基础知识
计算机基础知识及计算思维
项目一 计算机基础知识
• 了解计算机的发展及应用领域。 • 掌握计算机系统的组成，以及微型计算机的基
本结构和各部件的功能。 • 了解组装计算机的方法。 • 了解计算机中数的表示方法及数据的存储单位。 • 了解计算机病毒的基本知识。
目录
Contents
任务一 了解计算机的发展及其应用领域 任务二 了解计算机系统的组成 任务三 了解计算机中的数制与字符编码 任务四 了解计算机病毒
任务一 了解计算机的发展及其应用领域
一、计算机技术的发展
2．第二代：晶体管计算机（1958—1964年）
• 硬件方面，采用晶体管作为基本逻辑电路元件，主 存储器主要采用磁芯，外存储器开始采用磁盘；
• 软件有了很大发展，出现了各种各样的高级语言及 其编译程序，还出现了以批处理为主的操作系统；
• 计算机的体积大大缩小，耗电量减少，可靠性提高； 应用以科学计算和各种事务处理为主，并开始用于 工业控制。
• 软件方面，实现了软件固化技术，出现了面向对象的计算机程序设计思想；其应用已经扩展到各 行各业。
• 微处理器的体积不断减小，集成度不断提高，运算速度越来越快，促使计算机逐渐向微型计算机 方向发展，使计算机逐渐走进办公室、学校和普通家庭。
— 8—
任务一 了解计算机的发展及其应用领域
二、计算机的应用领域
— 9—
任务一 了解计算机的发展及其应用领域
任务实施——观看“计算机应用领域”视频
观看本书配套教学视频“计算机应用领域”。视频中展示了计算机在多 个行业中的应用，目的是让读者对计算机有一个直观的印象。
扫描二维码观看视频→ — 10 —
任务二 了解计算机系统的组成
一、计算机技术的发展
项目一 计算机基础知识
• 了解计算机的发展及应用领域。 • 掌握计算机系统的组成，以及微型计算机的基
本结构和各部件的功能。 • 了解组装计算机的方法。 • 了解计算机中数的表示方法及数据的存储单位。 • 了解计算机病毒的基本知识。
目录
Contents
任务一 了解计算机的发展及其应用领域 任务二 了解计算机系统的组成 任务三 了解计算机中的数制与字符编码 任务四 了解计算机病毒
任务一 了解计算机的发展及其应用领域
一、计算机技术的发展
2．第二代：晶体管计算机（1958—1964年）
• 硬件方面，采用晶体管作为基本逻辑电路元件，主 存储器主要采用磁芯，外存储器开始采用磁盘；
• 软件有了很大发展，出现了各种各样的高级语言及 其编译程序，还出现了以批处理为主的操作系统；
• 计算机的体积大大缩小，耗电量减少，可靠性提高； 应用以科学计算和各种事务处理为主，并开始用于 工业控制。
• 软件方面，实现了软件固化技术，出现了面向对象的计算机程序设计思想；其应用已经扩展到各 行各业。
• 微处理器的体积不断减小，集成度不断提高，运算速度越来越快，促使计算机逐渐向微型计算机 方向发展，使计算机逐渐走进办公室、学校和普通家庭。
— 8—
任务一 了解计算机的发展及其应用领域
二、计算机的应用领域
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任务一 了解计算机的发展及其应用领域
任务实施——观看“计算机应用领域”视频
观看本书配套教学视频“计算机应用领域”。视频中展示了计算机在多 个行业中的应用，目的是让读者对计算机有一个直观的印象。
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任务二 了解计算机系统的组成
一、计算机技术的发展
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1.1.1 计算机的发展
第四代计算机
❖ 起止年代：1970-今 ❖ 电子器件：大规模、超大规模集成电路 ❖ 运算速度：几十亿次/秒 ❖ 应用软件：面积对象、程序设计 ❖ 主要应用：各个领域 ❖ 代表机型：微型计算机
1.1.2 计算机的特点
❖ 运算速度快 ❖ 计算精度高 ❖ 存储功能强 ❖ 具有逻辑判断能力 ❖ 具有自动运行能力
❖ 用途：国防、航空 航天、医学、地质 学等。
❖ 特点：运算速度快、 可靠性高、功能强 大。
2. 微型计算机
❖ 用途：个人、小规模数据处理 ❖ 特点：体积小、通用性强、价格低廉等。 ❖ 核心：微处理器（Microprocessor Unit）
2. 微型计算机
起始年代 第一代 1971~1977 第二代 1978~1984 第三代 1985~1992 第四代 1993~今
1.1.1 计算机的发展
第二代计算机
❖ 起止年代：1957-1964 ❖ 电子器件：晶体管 ❖ 运算速度：几十万次/秒 ❖ 应用软件：高级语言、操作系统 ❖ 主要应用：数据处理、事务处理
1.1.1 计算机的发展
1.1.1 计算机的发展
第三代计算机
❖ 起止年代：1965-1970 ❖ 电子器件：中、小规模集成电路 ❖ 运算速度：几百万次/秒 ❖ 应用软件：结构化、程序设计 ❖ 主要应用：文字、图像处理 ❖ 代表机型：IBM 360、PDP 11
诞生时间
1946年2月
重量
30t
面积
170m2
功率
150kW
运算速度
每秒执行5000次加法 或400次乘法
真空管
18800
耗电
150000W
1.1.1 计算机的发展
1.1.1 计算机的发展
“存储程序”思想的产生
❖ 诞生时间：1946年6月 ❖ 发 明 者：美籍匈牙利数学家
冯·诺依曼 （计算机之父） ❖ 运算速度：ENIAC的240倍。 ❖ 第一台“存储程序”的计算机 The Electronic Discrete Variable Automatic Computer, EDVAC
1.1.2 计算机的特点
世界上运算速度最快的计算机——Jaguar 运算速度：1750万亿次/秒
1.1.3 计算机的分类
❖ 按照计算机运算的速度、字长、存储容量、 软件配置等多方面的综合性能指标可将计算 机分为：
1. 高性能计算机 2. 微型计算机 3. 工作站 4. 嵌入式计算机
1. 高性能计算机
1.1.1 计算机的发展
分析机的产生
❖ 诞生时间：1834年 ❖ 发 明 者：英国数学家
巴贝奇 ❖ 主要功能：自动计算有100个
变量的复杂算题，每个数达25位 ❖ 运算速度：每秒钟1次 ❖ 主要构成：“存储库”、“运算室”、
“控制器”（并未正式命名）
1.1.1 计算机的发展
图灵机的产生
❖ 诞生时间：1936年 ❖ 发 明 者：英国数学家
阿兰·图灵 （计算机科学的奠基人） ❖ 主要贡献： 理想计算机的通用模型——图灵机 提出图灵测试，阐述了机器智能的概念 。
1.1.1 计算机的发展
❖ 世界上第一台计算机：电子数字积分计算机 （Electronic，简称ENIAC）
3. 工作站
目前最好的工作站之一——HPZ800
处理器 处理器数量/最高
内存/最大 硬盘/托架
显存
Intel Xeon W5580 3.2GHz
2/2 6*4GB /192GB 300GB/5块3.5英寸SATA/SAS硬盘，或 6块2.5英寸SATA硬盘
1.1.1 计算机的发展
公元1936年 ——图灵机
6000 B.C. 1600 B.C. 770 B.C. A.D.1200 A.D.1834 A.D.1936 A.D.1946
1.1.1 计算机的发展
公元1946年2月 ——ENIAC
6000 B.C. 1600 B.C. 770 B.C. A.D.1200 A.D.1834 A.D.1936 A.D.1946
第1章 计算机与计算思维
教学内容 Contents
1
计算机概述
2
计算思维
1.1 计算机概述
1.1.1 计算机的发展 1.1.2 计算机的特点 1.1.3 计算机的分类 1.1.4 计算机的应用领域 1.1.5 未来计算机
1.1.1 计算机的发展
公元前770年 ——算筹计数
6000 B.C. 1600 B.C. 770 B.C. A.D.1200 A.D.1834 A.D.1936 A.D.1946
字长 4~8位 16位 32位 64位
代表产品
Intel4004(1971) Intel8080(1974) Intel8086(1978)
286微机 Intel80386 Intel80486
奔腾等
3. 工作站
❖ 用途：专业应用领域，如数据运算与图形、图 像处理能力，软件开发，金融管理等。
❖ 特点：体积小、通用性强、价格低廉等。
1.1.1 计算机的发展
发展阶段
第一代计算机 （1946-1956）
电子器件 （硬件/微电子）
电子管 Vacuum Tubes
运算速度 几千次/秒
软件
机器语言 汇编语言
第二代计算机 （1957-1964）
晶体管 Transistors
几十万次/秒
高级语言 操作系统
第三代计算机 （1965-1970）
1.1.1 计算机的发展
公元1200年 ——算盘
6000 B.C. 1600 B.C. 770 B.C. A.D.1200 A.D.1834 A.D.1936 A.D.1946
1.1.1 计算机的发展
公元1834年 ——分析机
6000 B.C. 1600 B.C. 770 B.C. A.D.1200 A.D.1834 A.D.1936 A.D.1946
中、小规模 集成电路 Integrated Circuits
几百万次/秒
结构化 程序设计
第四代计算机 （1971至今）
大规模和超大 规模集成电路 Microchips
几十亿次/秒
面向对象 程序设计
主要应用
科学计算 数据处理 事务处理
文字、 图像处理
各个领域
1.1.1 计算机的发展
第一代计算机
❖ 起止年代：1946-1956 ❖ 电子器件：电子管 ❖ 运算速度：几千次/秒 ❖ 应用软件：机器语言、汇编语言 ❖ 主要应用：科学计算 ❖ 代表机型：ENIAC, EDVAC等