计算机计算与计算思维ppt课件
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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
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。
001计算思维PPT课件
计算科学对其他学科中的问题进行计算机模拟或 者其他形式的计算而形成的诸如计算物理、计算 化学等学科统称为计算学科。(计算视角)
计算学科/Computing Discipline:是对 描述和变换信息的算法过程进行系统的研究 ，它包括算法过程的理论、分析、设计、效 率分析、实现和应用等。(计算机视角)
以自然界为主要研究对象，运用实证、 理性和臻美等方法，揭示自然的奥秘， 获取自然的真知。
人文科学 humanities
以人类作为主要研究对象，运用实地考 察、诠释和启示等方法，认识人、人性 和人生的意义，提升人的精神素质和思 想境界。
社会科学 Social Science
以社会领域为主要研究对象，运用调查、 统计和归纳等方法，把握社会规律，解 决社会问题，促进社会进步。
如何界定自然科学？物理学，化学，…… 计算科学？数学？
8
科学与计算科学
美国能源部报告认为：高端计算目前已经与理论研
究、实验手段一起，成为获得科学发现的三大支柱。因
此，理论科学、实验科学和计算科学是推动人类文明进
步和科技发展的重要途径。
9
科学与计算科学
二、计算科学与计算学科 计算科学/Computational Science：一种与
第一讲
教学目标
➢ 了解科学、计算、计算科学与计算学科、思维与计 算思维的基本概念
➢ 了解计算学科与其它学科之间的关系 ➢ 了解计算思维的作用，学会计算思维的基本方法，
掌握其基本技能 ➢ 了解运用计算机求解问题的基本思路和一般过程
知识要点
➢计算、可计算性以及计算学科的概念 ➢思维、计算思维进行问题求解的一般过程 ➢计算思维在人类社会的经济、科技等各领域
4
科学与计算科学
计算学科/Computing Discipline:是对 描述和变换信息的算法过程进行系统的研究 ，它包括算法过程的理论、分析、设计、效 率分析、实现和应用等。(计算机视角)
以自然界为主要研究对象，运用实证、 理性和臻美等方法，揭示自然的奥秘， 获取自然的真知。
人文科学 humanities
以人类作为主要研究对象，运用实地考 察、诠释和启示等方法，认识人、人性 和人生的意义，提升人的精神素质和思 想境界。
社会科学 Social Science
以社会领域为主要研究对象，运用调查、 统计和归纳等方法，把握社会规律，解 决社会问题，促进社会进步。
如何界定自然科学？物理学，化学，…… 计算科学？数学？
8
科学与计算科学
美国能源部报告认为：高端计算目前已经与理论研
究、实验手段一起，成为获得科学发现的三大支柱。因
此，理论科学、实验科学和计算科学是推动人类文明进
步和科技发展的重要途径。
9
科学与计算科学
二、计算科学与计算学科 计算科学/Computational Science：一种与
第一讲
教学目标
➢ 了解科学、计算、计算科学与计算学科、思维与计 算思维的基本概念
➢ 了解计算学科与其它学科之间的关系 ➢ 了解计算思维的作用，学会计算思维的基本方法，
掌握其基本技能 ➢ 了解运用计算机求解问题的基本思路和一般过程
知识要点
➢计算、可计算性以及计算学科的概念 ➢思维、计算思维进行问题求解的一般过程 ➢计算思维在人类社会的经济、科技等各领域
4
科学与计算科学
《大学计算机基础》教学课件 第1章 计算机与计算思维
服务程序（诊断、排错、编辑等）
数据库管理程序
专用应用软件
通用应用软件
14
1.2.2 现代计算机系统的构成
第第11章章 计计算算机机与与信信息息技技术术基基础础
将连接各部件的信息通道称为系统总线（BUS，简称总线）。 依据所传送信号的性质，总线由：
地址总线AB（ Address BUS） 数据总线DB（ Data BUS） 控制总线CB（ Control BUS） 依据部件作用，总线一般由总线控制器、总线信号发送／接收器和导线等所构成。
3. 微型计算机的发展
微型计算机指的是个人计算机（Personal Computer，PC），简称微机。 其主要特点是采用微处理器（Micro Processing Unit，MPU）作为计算机的 核心部件，并由大规模、超大规模集成电路构成。
8
1.1.1计算机的发展和应用领域概述
第第11章章 计计算算机机与与信信息息技技术术基基础础
17
1.3.2 存储器的组织结构和分类
第第11章章 计计算算机机与与信信息息技技术术基基础础
1. 存储器的组织结构
存储器是存放程序和数据的装置。存储器的容量越大越好，工作速度越快越好，但二 者和价格是互相矛盾的。为了协调这种矛盾，目前的微机系统均采用了分层次的存储器结 构，一般可将存储器分为三层：主存储器（Memory）、外存储器（Storage）和高速缓冲 存储器（Cache）。现在一些微机系统又将高速缓冲存储器设计为CPU 芯片内部的高速缓 冲存储器和CPU 芯片外部的高速缓冲存储器两级，以满足速度和容量的需要。
信线路互联组成一个规模大、功能强的网络系统，在网络软件的协调下，共享信息、共享 软硬件和数据资源。 智能化：
数据库管理程序
专用应用软件
通用应用软件
14
1.2.2 现代计算机系统的构成
第第11章章 计计算算机机与与信信息息技技术术基基础础
将连接各部件的信息通道称为系统总线（BUS，简称总线）。 依据所传送信号的性质，总线由：
地址总线AB（ Address BUS） 数据总线DB（ Data BUS） 控制总线CB（ Control BUS） 依据部件作用，总线一般由总线控制器、总线信号发送／接收器和导线等所构成。
3. 微型计算机的发展
微型计算机指的是个人计算机（Personal Computer，PC），简称微机。 其主要特点是采用微处理器（Micro Processing Unit，MPU）作为计算机的 核心部件，并由大规模、超大规模集成电路构成。
8
1.1.1计算机的发展和应用领域概述
第第11章章 计计算算机机与与信信息息技技术术基基础础
17
1.3.2 存储器的组织结构和分类
第第11章章 计计算算机机与与信信息息技技术术基基础础
1. 存储器的组织结构
存储器是存放程序和数据的装置。存储器的容量越大越好，工作速度越快越好，但二 者和价格是互相矛盾的。为了协调这种矛盾，目前的微机系统均采用了分层次的存储器结 构，一般可将存储器分为三层：主存储器（Memory）、外存储器（Storage）和高速缓冲 存储器（Cache）。现在一些微机系统又将高速缓冲存储器设计为CPU 芯片内部的高速缓 冲存储器和CPU 芯片外部的高速缓冲存储器两级，以满足速度和容量的需要。
信线路互联组成一个规模大、功能强的网络系统，在网络软件的协调下，共享信息、共享 软硬件和数据资源。 智能化：
计算机计算与计算思维ppt课件
系统和理解人类行为，其本质是抽象和自动化----from 周以真。
训练与实践
不断训练，不断理解，才能 找出本质，才能创新
浮想联翩，由此 “看山还是山，看水还是水” 概念与知识
贯通，看得远， “看山不是山，看水不是水” 才能认识准确 “衣带渐宽终不悔，为伊销得人憔悴”
… …(请同学课后补充)
巴贝奇差分机与分析机
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
Babbage机械计算机: (特定)程序 Pascal机械计算机: 自动计算
计算辅助工具
计算机、计算与计算思维 4. 电子自动计算-元器件?
电子自动计算-元器件
4.1 电子自动计算的突破在哪里？
4.3 什么是集成电路，其价值又在哪里呢？
集成电路时代的计算机器
集成电路的发明,1959
封装后的集成电路芯片
J.Kilby，集成电路发明者
第三代计算机IBM360,1964
能否将复杂的电路封装后作为新电路设计的元件呢？
复杂的电路 集成 封装 应用？
超大规模集成电路(VLSI)时代的计算机器
计算机、计算与计算思维 3. 计算与自动计算?
计算与自动计算
3.1 什么是计算？
计算学科的计算 vs. 数学学科的计算
简单计算I：数据计算，计算规则，应用计算规则进行计算并获得计算结果
复杂计算II：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
复杂计算III：如丢番图方程，判定，计算规则，人可能无法完成但却可由机器自动完成，借助于机
纳米存储/量子存储
感知输入
USB
固态硬盘 Removable
训练与实践
不断训练，不断理解，才能 找出本质，才能创新
浮想联翩，由此 “看山还是山，看水还是水” 概念与知识
贯通，看得远， “看山不是山，看水不是水” 才能认识准确 “衣带渐宽终不悔，为伊销得人憔悴”
… …(请同学课后补充)
巴贝奇差分机与分析机
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
Babbage机械计算机: (特定)程序 Pascal机械计算机: 自动计算
计算辅助工具
计算机、计算与计算思维 4. 电子自动计算-元器件?
电子自动计算-元器件
4.1 电子自动计算的突破在哪里？
4.3 什么是集成电路，其价值又在哪里呢？
集成电路时代的计算机器
集成电路的发明,1959
封装后的集成电路芯片
J.Kilby，集成电路发明者
第三代计算机IBM360,1964
能否将复杂的电路封装后作为新电路设计的元件呢？
复杂的电路 集成 封装 应用？
超大规模集成电路(VLSI)时代的计算机器
计算机、计算与计算思维 3. 计算与自动计算?
计算与自动计算
3.1 什么是计算？
计算学科的计算 vs. 数学学科的计算
简单计算I：数据计算，计算规则，应用计算规则进行计算并获得计算结果
复杂计算II：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
复杂计算III：如丢番图方程，判定，计算规则，人可能无法完成但却可由机器自动完成，借助于机
纳米存储/量子存储
感知输入
USB
固态硬盘 Removable
计算机文化与计算思维ppt课件
电子计算机时代
ENIAC
可编辑课件PPT
1833 分析机
3
计算机的起源
计算机发展史
算筹 中国最早的计算工具
算筹是我国古代的计 算工具。「筹」即小竹 棍或小木棍﹝也有用骨 或金属材料制成的﹞， 古人用它来进行计算， 称为算筹。
可编辑课件PPT
4
计算机发展史
公元600年左右，我 国出现新的计算工 具——算盘。
读写头
（1）M的状态：接受状态、进位状态。初始时处于进位状态。 （2）从右向左扫描纸带。
进位状态：读到0或可编空辑白课，件P则PT改写1，进入接受状态，立即停机； 读到1，则改写为0，状态保住不变，读写头左移。
纸带
10
1.2 计算机的诞生和发展
图灵机的能力=高级程序设计语言=现代通用计算机
邱奇、图灵和哥德尔断言：
可编辑课件PPT
15
1.2 计算机的诞生和发展
■ 计算机的分类
按用途分类
通用机 专用机
按综合性能 指标分类
高性能计算机（巨型机或大型机）：
速度最快、处理能力最强、 最快：Titan 每秒2亿亿次浮点运算 中国：天河1A 每秒4.70千万亿次浮点运算 第8 微型计算机：
桌面型计算机、笔记本电脑、平板电脑、移动设备
一切直觉上能行可计算的函数都可用图灵机计算，反之亦然
邱奇－图灵论题
可计算的：图灵机可计算的就是可计算的
世界上的问题
不可计算的
图灵的贡献
图灵机模型：解决了可计算问题 计算机的理论问题
计算机科学之父
图灵测试：回答了什么样的机器具有智能
人工智能的理论基础 人工智能之父
美国计算机学会A可C编M辑于课件1P9P6T 6年创立了“图灵奖”
ENIAC
可编辑课件PPT
1833 分析机
3
计算机的起源
计算机发展史
算筹 中国最早的计算工具
算筹是我国古代的计 算工具。「筹」即小竹 棍或小木棍﹝也有用骨 或金属材料制成的﹞， 古人用它来进行计算， 称为算筹。
可编辑课件PPT
4
计算机发展史
公元600年左右，我 国出现新的计算工 具——算盘。
读写头
（1）M的状态：接受状态、进位状态。初始时处于进位状态。 （2）从右向左扫描纸带。
进位状态：读到0或可编空辑白课，件P则PT改写1，进入接受状态，立即停机； 读到1，则改写为0，状态保住不变，读写头左移。
纸带
10
1.2 计算机的诞生和发展
图灵机的能力=高级程序设计语言=现代通用计算机
邱奇、图灵和哥德尔断言：
可编辑课件PPT
15
1.2 计算机的诞生和发展
■ 计算机的分类
按用途分类
通用机 专用机
按综合性能 指标分类
高性能计算机（巨型机或大型机）：
速度最快、处理能力最强、 最快：Titan 每秒2亿亿次浮点运算 中国：天河1A 每秒4.70千万亿次浮点运算 第8 微型计算机：
桌面型计算机、笔记本电脑、平板电脑、移动设备
一切直觉上能行可计算的函数都可用图灵机计算，反之亦然
邱奇－图灵论题
可计算的：图灵机可计算的就是可计算的
世界上的问题
不可计算的
图灵的贡献
图灵机模型：解决了可计算问题 计算机的理论问题
计算机科学之父
图灵测试：回答了什么样的机器具有智能
人工智能的理论基础 人工智能之父
美国计算机学会A可C编M辑于课件1P9P6T 6年创立了“图灵奖”
《计算机基础与计算思维》电子课件 项目一 计算机基础知识
[内存]
只读存储器（ROM）的特点是只能读出信息，不能写入信息，它通常是主板厂家固化在主板上的一块芯片，其 中存储的是计算机的自检程序及输入输出程序等系统服务程序，这些信息可以永久保存而不受断电影响。
— 17 —
任务二 了解计算机系统的组成
二、计算机主机配置→3．存储器 （2）外存储器。
外存储器包括硬盘、光盘、U盘和移动硬盘等，它们是计算机的辅助存储设备，这里先介绍硬盘。
— 6—
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
3．第三代：中小规模集成电路计算机（1964—1971年）
• 硬件方面，计算机的主要逻辑部件采用中小规模集 成电路，主存储器开始采用半导体存储器；
• 软件方面，对计算机程序设计语言进行了标准化， 并提出了结构化程序设计思想，出现了分时及实时 操作系统；
— 15 —
任务二 了解计算机系统的组成
二、计算机主机配置→3．存储器
存储器是计算机中用来存储指令和数据的部件。按照存储器和CPU的关系，可以将其分为内存储器（也称为主存 储器）和外存储器（也称为辅存储器）。
内存储器和外存储器的区别：
A. 内存储器是CPU直接读取信息的地方，程序和数据必须先调入内存 储器才能由CPU处理；
• 计算机的体积进一步缩小，运算速度、运算精度、 存储容量及可靠性等主要性能指标大为改善；开始 应用于文字处理和图形图像处理等领域。
— 7—
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
4．第四代：大规模及超大规模集成电路计算机（自1971年开始）
• 硬件方面，计算机的逻辑部件由大规模和超大规模集成电路组成，主存储器采用半导体存储器， 计算机的外围设备多样化、系列化；
计算机思维导论PPT
3. 两种解决方法：
计算与自动计算
1. 两种解决方法
（1）通过数学上的规则推导，获得等效的计算方法，从
而完成计算。
n
【例1.2】计算 i 1 2 3 ...... n
i 1
通过数学推导可得 计算
n
i
i பைடு நூலகம்1
n *(1 2
n)
，人们可以轻松的完成
计算与自动计算
（2）另一种办法是设计简单的规则，让机器重复执行， 进行自动计算。
1.1.2 计算思维与各学科的关系
1．应用计算手段促进各学科的研究和创新 2．各学科创新自己的新型计算手段 3．计算思维可以帮助培养各专业的人才
1.2 计算与自动计算
1. 计算是指数据在运算符的操作下，按照规则进行数据 变换。
2. 有时候虽然人们知道了计算的规则，但是因为计算过 于复杂，超过了人的计算能力，所以无法计算得到结 果。
本质是抽象和自动化，即在不同层 面进行抽象，以及将这些抽象机器化。
目的是希望所有人都能像计算机科 学家一样思考，将计算技术与各学科理论 、技术与艺术进行融合实现新的创新。
计算思维的基本内容
计算思维包括多项基本内容。 1. 二进制0和1的基础思维。 2. 指令和程序的思维 3. 递归的思维 4. 计算机系统发展的思维 5. 问题求解的思维 6. 网络化的思维
学习要求
1. 学生应掌握计算思维的基本概念。 2. 掌握计算的有关概念，计算工具的发展，元器件的发
展等。 3. 阅读教材 4. 完成书后习题。
2计算机系统的基本思维
22
目录
2.1 0和1的思维 2.2 二进制与数据编码 2.3 图灵机与冯•诺依曼计算机
2.1 0和1的思维
计算与自动计算
1. 两种解决方法
（1）通过数学上的规则推导，获得等效的计算方法，从
而完成计算。
n
【例1.2】计算 i 1 2 3 ...... n
i 1
通过数学推导可得 计算
n
i
i பைடு நூலகம்1
n *(1 2
n)
，人们可以轻松的完成
计算与自动计算
（2）另一种办法是设计简单的规则，让机器重复执行， 进行自动计算。
1.1.2 计算思维与各学科的关系
1．应用计算手段促进各学科的研究和创新 2．各学科创新自己的新型计算手段 3．计算思维可以帮助培养各专业的人才
1.2 计算与自动计算
1. 计算是指数据在运算符的操作下，按照规则进行数据 变换。
2. 有时候虽然人们知道了计算的规则，但是因为计算过 于复杂，超过了人的计算能力，所以无法计算得到结 果。
本质是抽象和自动化，即在不同层 面进行抽象，以及将这些抽象机器化。
目的是希望所有人都能像计算机科 学家一样思考，将计算技术与各学科理论 、技术与艺术进行融合实现新的创新。
计算思维的基本内容
计算思维包括多项基本内容。 1. 二进制0和1的基础思维。 2. 指令和程序的思维 3. 递归的思维 4. 计算机系统发展的思维 5. 问题求解的思维 6. 网络化的思维
学习要求
1. 学生应掌握计算思维的基本概念。 2. 掌握计算的有关概念，计算工具的发展，元器件的发
展等。 3. 阅读教材 4. 完成书后习题。
2计算机系统的基本思维
22
目录
2.1 0和1的思维 2.2 二进制与数据编码 2.3 图灵机与冯•诺依曼计算机
2.1 0和1的思维
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。
计算思维与算法设计基础PPT第2章 怎样显示信息
3、输入学生成绩判断是否良好问题 规定学生综合成绩在80分和90分之间属于良好，90分及以上属 于优秀。输入某学生各项成绩后，如何判断此学生综合成绩 （score）是否良好呢？
daily_perf*0.3+mid_test*0.1+final_exam*0.6 良好：80~90
计算机的处理过程
1
……
计算机的处理过程
1
找个地方 准备存放数据
2
给数据赋值
3
计算
4
输出结果
计算机的处理过程
#include<stdio.h>/*预处理命令，表明需要使用stdio.h中的库函数*/
int main()
{1
2
3
4
int daily_perf=92, mid_test=89, final_exam=95; 准找备flo个存a地放t s方数co据/r*e定; /义*定整给义形数实变据型赋量变值并量赋*值/ */ 计算
/*判断是否良好，并输出提示*/
return 0; }
C语言相关知识点——6种关系运算符
<
小于
<=
小于或者等于
>
大于
>=
大于或者等于
==
等于
!=
不等于
C语言相关知识点——部分运算符优先级
算术运算符 高
< 小于
关系运算符
<=
>
>=
==
!=
小于或者等于 大于 大于或者等于 等于 不等于
优先级相同
优先级相同
定义变量
2
3
用户给数据赋值
计算
输出良好
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则即为其解； 否则不是
人进行计算： 规则可能很复杂, 但计算量却 可能很小 人需要知道具体的计算规则 特定规则，只能求:
a1x2+a2x=c
机器-自动计算： 规则可能很简单, 但计算量却 很大 机器也可以采用人所使用的 计算规则 一般性的规则，可以求任意:
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
知识与视野拓展 宽度---知识面宽，前沿性 Knowledge 深度---贯通性，深入性
能力
(Ability & Capability)
Expansion 云计算与云服务
企业资源规划 与供应链管理
打通知识脉络， 融贯各门课程， 内功强化基础， 外功灵活应变。
知识/技能
(Technique/Skill)
计算机、计算与计算思维 3. 计算与自动计算?
计算与自动计算
3.1 什么是计算？
计算学科的计算 vs. 数学学科的计算
简单计算I：数据计算，计算规则，应用计算规则进行计算并获得计算结果
复杂计算II：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
复杂计算III：如丢番图方程，判定，计算规则，人可能无法完成但却可由机器自动完成，借助于机
二、减法口诀 直减 破五减 退位减 一 一下一 一上四去五 一退一还九 二 二下二 二上三去五 二退一还八 三 三下三 三上二去五 三退一还七 四 四下四 四上一去五 四退一还六 五 五下五 五退一还五 六 六下六 六退一还四 六退一还五去一 七 七下七 七退一还三 七退一还五去二 八 八下八 八退一还二 八退一还五去三 九 九下九 九退一还一 九退一还五去四
系统和理解人类行为，其本质是抽象和自动化----from 周以真。
训练与实践
不断训练，不断理解，才能 找出本质，才能创新
浮想联翩，由此 “看山还是山，看水还是水” 概念与知识
贯通，看得远， “看山不是山，看水不是水” 才能认识准确 “衣带渐宽终不悔，为伊销得人憔悴”
技能：练习，练习，… …
训练与掌握 Training
计算机语言 与程序设计
数学建模 或
非数学建模
数据库
思维
(Thought/Thinking)
启发与理解 Understanding
大学计算机 计算机专业导论 (计算思维导论)
Hale Waihona Puke 思维：好奇、思考、联想、贯通•能力----内功(贯通的脉络) •实践----锻炼,使脉络贯通 •思维----脉络(穴位链) •知识----穴位
“看山是山，看水是水”
“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”
From 王国维“人间词话” 关于“境界”的阐述
思维是创新的源头，技术与知识是创新的支撑
知识 vs. 贯通知识的思维—计算思维
---本门课程学习需要注意的
知识
知识的贯通-
思维
本质
可实现 联想 启发性
知识 vs. 思维 vs. 能力 视野：
3. 计算与自动计算 3.4 机械计算的探索?
帕斯卡与帕斯卡机----(准)第一台机械计算机
Blaise Pascal (1623～1662)
1642年研制成功一种齿轮式计算机器
帕斯卡机的意义：它告诉人们“用纯机械装置可代替人 的思维和记忆”。开辟了自动计算的道路。
应用
非计算机专业学生
的未来计算能力
当前的非计算机专业 计算机关注点
化学学科工作者利 用计算手段进行学 科的科学研究
1998年诺贝尔化 学奖奖励给一个 计算手段的研究 者-- John Pople
2.2 怎样学习大学计算机？
计算思维
“计算机”的思维: 计算机是如何工作的? 计算机的功能是如何越来越强大的? 利用计算机的思维: 现实世界的各种事物如何利用计算机来进行控制和处理? 计算思维(Computational Thinking)是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计
3.3 自动计算需要解决什么问题?
自动计算要解决的几个问题: 表示-存储-执行 “数据”的表示 “计算规则”的表示 数据与计算规则的“自动存储” 计算规则的“自动执行”
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
3.4 机械计算的探索?
算盘能被认为是计算机吗?
珠算珍品 九层算盘
一、加法口诀 直加 满五加 进十加 一: 一上一 一下五去四 一去九进一 二: 二上二 二下五去三 二去八进一 三: 三上三 三下五去二 三去七进一 四: 四上四 四下五去一 四去六进一 五: 五上五 五去五进一 六: 六上六 六去四进一 六上一去五进一 七: 七上七 七去三进一 七上二去五进一 八: 八上八 八去二进一 八上三去五进一 九: 九上九 九去一进一 九上四去五进一
形形色色的计算机
传统“计算机器”
多样化的“计算机器”，各种设备的“大脑”系统
1.2 各种应用中的计算机?
形形色色的计算机
1.3 计算机除了硬件，还包括软件?
形形色色的计算机
马克.安德森 ---前Netscape公司创始人，现风险投资人
计算机、计算与计算思维 2. 为什么要学习和怎样学习大学计算机课程?
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
人-求解
机器-求解
利用上述公式 计算得到x值
(1)从-n到n，产 生x的每一个整 数值；
(2)将其依次代 入到方程中计 算; (3)如果其值使 方程式成立，
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
大学计算机-计算思维导论
第1讲 计算机、计算与计算思维
当今信息社会，每个人都离不开计算机，计算机的出现已 改变了人们很多的工作和生活习惯！
学习大学计算机，应该学习计算思维，学习计算机科学 家进行问题求解的思维方式！
计算机、计算与计算思维 1. 计算机是什么?
计算机是什么?
1.1 计算机与各种设备中的计算机?
人进行计算： 规则可能很复杂, 但计算量却 可能很小 人需要知道具体的计算规则 特定规则，只能求:
a1x2+a2x=c
机器-自动计算： 规则可能很简单, 但计算量却 很大 机器也可以采用人所使用的 计算规则 一般性的规则，可以求任意:
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
知识与视野拓展 宽度---知识面宽，前沿性 Knowledge 深度---贯通性，深入性
能力
(Ability & Capability)
Expansion 云计算与云服务
企业资源规划 与供应链管理
打通知识脉络， 融贯各门课程， 内功强化基础， 外功灵活应变。
知识/技能
(Technique/Skill)
计算机、计算与计算思维 3. 计算与自动计算?
计算与自动计算
3.1 什么是计算？
计算学科的计算 vs. 数学学科的计算
简单计算I：数据计算，计算规则，应用计算规则进行计算并获得计算结果
复杂计算II：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
复杂计算III：如丢番图方程，判定，计算规则，人可能无法完成但却可由机器自动完成，借助于机
二、减法口诀 直减 破五减 退位减 一 一下一 一上四去五 一退一还九 二 二下二 二上三去五 二退一还八 三 三下三 三上二去五 三退一还七 四 四下四 四上一去五 四退一还六 五 五下五 五退一还五 六 六下六 六退一还四 六退一还五去一 七 七下七 七退一还三 七退一还五去二 八 八下八 八退一还二 八退一还五去三 九 九下九 九退一还一 九退一还五去四
系统和理解人类行为，其本质是抽象和自动化----from 周以真。
训练与实践
不断训练，不断理解，才能 找出本质，才能创新
浮想联翩，由此 “看山还是山，看水还是水” 概念与知识
贯通，看得远， “看山不是山，看水不是水” 才能认识准确 “衣带渐宽终不悔，为伊销得人憔悴”
技能：练习，练习，… …
训练与掌握 Training
计算机语言 与程序设计
数学建模 或
非数学建模
数据库
思维
(Thought/Thinking)
启发与理解 Understanding
大学计算机 计算机专业导论 (计算思维导论)
Hale Waihona Puke 思维：好奇、思考、联想、贯通•能力----内功(贯通的脉络) •实践----锻炼,使脉络贯通 •思维----脉络(穴位链) •知识----穴位
“看山是山，看水是水”
“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”
From 王国维“人间词话” 关于“境界”的阐述
思维是创新的源头，技术与知识是创新的支撑
知识 vs. 贯通知识的思维—计算思维
---本门课程学习需要注意的
知识
知识的贯通-
思维
本质
可实现 联想 启发性
知识 vs. 思维 vs. 能力 视野：
3. 计算与自动计算 3.4 机械计算的探索?
帕斯卡与帕斯卡机----(准)第一台机械计算机
Blaise Pascal (1623～1662)
1642年研制成功一种齿轮式计算机器
帕斯卡机的意义：它告诉人们“用纯机械装置可代替人 的思维和记忆”。开辟了自动计算的道路。
应用
非计算机专业学生
的未来计算能力
当前的非计算机专业 计算机关注点
化学学科工作者利 用计算手段进行学 科的科学研究
1998年诺贝尔化 学奖奖励给一个 计算手段的研究 者-- John Pople
2.2 怎样学习大学计算机？
计算思维
“计算机”的思维: 计算机是如何工作的? 计算机的功能是如何越来越强大的? 利用计算机的思维: 现实世界的各种事物如何利用计算机来进行控制和处理? 计算思维(Computational Thinking)是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计
3.3 自动计算需要解决什么问题?
自动计算要解决的几个问题: 表示-存储-执行 “数据”的表示 “计算规则”的表示 数据与计算规则的“自动存储” 计算规则的“自动执行”
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
3.4 机械计算的探索?
算盘能被认为是计算机吗?
珠算珍品 九层算盘
一、加法口诀 直加 满五加 进十加 一: 一上一 一下五去四 一去九进一 二: 二上二 二下五去三 二去八进一 三: 三上三 三下五去二 三去七进一 四: 四上四 四下五去一 四去六进一 五: 五上五 五去五进一 六: 六上六 六去四进一 六上一去五进一 七: 七上七 七去三进一 七上二去五进一 八: 八上八 八去二进一 八上三去五进一 九: 九上九 九去一进一 九上四去五进一
形形色色的计算机
传统“计算机器”
多样化的“计算机器”，各种设备的“大脑”系统
1.2 各种应用中的计算机?
形形色色的计算机
1.3 计算机除了硬件，还包括软件?
形形色色的计算机
马克.安德森 ---前Netscape公司创始人，现风险投资人
计算机、计算与计算思维 2. 为什么要学习和怎样学习大学计算机课程?
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
人-求解
机器-求解
利用上述公式 计算得到x值
(1)从-n到n，产 生x的每一个整 数值；
(2)将其依次代 入到方程中计 算; (3)如果其值使 方程式成立，
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
大学计算机-计算思维导论
第1讲 计算机、计算与计算思维
当今信息社会，每个人都离不开计算机，计算机的出现已 改变了人们很多的工作和生活习惯！
学习大学计算机，应该学习计算思维，学习计算机科学 家进行问题求解的思维方式！
计算机、计算与计算思维 1. 计算机是什么?
计算机是什么?
1.1 计算机与各种设备中的计算机?