大學計算機基礎課件第1章：計算機與計算思維

大學計算機基礎課件第1章：計算機與計算思維

01計算機的發(fā)展歷程及分類機械計算機時代帕斯卡計算器：1642年，法國科學家帕斯卡發(fā)明了世界上第一臺機械計算器巴貝奇分析機：19世紀，英國科學家巴貝奇設計了世界上第一臺可編程計算機電子計算機時代ENIAC：1946年，美國科學家莫克利和艾克特發(fā)明了世界上第一臺電子計算機EDVAC：1949年，美國科學家艾肯和莫克利發(fā)明了世界上第一臺存儲程序計算機現代計算機時代微型計算機：20世紀70年代，以英特爾8080為代表的微型計算機問世個人計算機：20世紀80年代，以IBMPC為代表的個人計算機普及移動設備：21世紀，智能手機、平板電腦等移動設備飛速發(fā)展計算機的發(fā)展歷程概述計算機的分類及特點模擬計算機特點：使用模擬信號進行計算，處理連續(xù)性問題應用領域：科學研究、工程設計、軍事等領域數字計算機特點：使用二進制數字進行計算，處理離散性問題應用領域：科學研究、工程設計、數據處理等領域混合計算機特點：將模擬計算機和數字計算機相結合，具有兩者優(yōu)點應用領域：航空航天、氣象預報、生物科學等領域人工智能深度學習、機器學習等技術的發(fā)展，將使計算機具備更強的人工智能應用領域：智能家居、無人駕駛、智能醫(yī)療等領域01量子計算量子計算機將使用量子比特進行計算，具有超高的計算速度應用領域：密碼學、材料科學、人工智能等領域02邊緣計算通過在網絡邊緣設備上進行計算，降低數據傳輸延遲，提高數據處理速度應用領域：物聯網、智能交通、工業(yè)自動化等領域03計算機的未來發(fā)展趨勢02計算機硬件系統(tǒng)組成負責計算機的指令執(zhí)行和數據處理是計算機硬件系統(tǒng)的核心部件中央處理器（CPU）內存：用于暫時存儲程序和數據，是CPU直接訪問的存儲空間存儲設備：用于長期存儲程序和數據，如硬盤、固態(tài)硬盤等內存和存儲設備輸入設備：用于將外部信息輸入計算機，如鍵盤、鼠標等輸出設備：用于將計算機內部信息輸出到外部，如顯示器、打印機等輸入輸出設備??????計算機硬件系統(tǒng)概述CPU架構x86架構：被廣泛應用于個人計算機和服務器中，如Intel、AMD等品牌的CPUARM架構：被廣泛應用于移動設備中，如蘋果、三星等品牌的CPUCPU性能指標核心數量：CPU內部獨立處理器的數量，越多代表性能越強主頻：CPU每秒執(zhí)行的指令數，單位是赫茲（Hz），越高代表性能越強緩存大?。篊PU內部的高速存儲空間，越大代表性能越強中央處理器(CPU)內存和存儲設備內存類型RAM（隨機存取存儲器）：易失性內存，用于暫時存儲程序和數據ROM（只讀存儲器）：非易失性內存，用于永久存儲固件和系統(tǒng)引導程序存儲設備類型硬盤驅動器（HDD）：機械式存儲設備，用于存儲大量數據固態(tài)硬盤（SSD）：基于閃存技術的存儲設備，具有更快的讀寫速度03計算機的軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)負責計算機硬件資源的調度和管理，是計算機軟件系統(tǒng)的核心如：Windows、macOS、Linux等應用軟件用于完成特定任務的程序，如：文本編輯器、瀏覽器、游戲等計算機軟件系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)的作用硬件管理：如CPU、內存、存儲設備的調度和管理軟件管理：如程序加載、卸載、內存分配等用戶接口：提供用戶與計算機交互的界面，如圖形界面、命令行界面等操作系統(tǒng)的分類Windows：由微軟公司開發(fā)的圖形化操作系統(tǒng)，廣泛應用于個人計算機領域macOS：由蘋果公司開發(fā)的圖形化操作系統(tǒng)，廣泛應用于蘋果設備領域Linux：基于UNIX的開源操作系統(tǒng)，廣泛應用于服務器和嵌入式設備領域操作系統(tǒng)的作用和分類應用軟件的介紹和使用文本編輯器如：Notepad（Windows）、TextEdit（macOS）、Vim（Linux）等用于編寫、編輯文本文件瀏覽器如：InternetExplorer（Windows）、Safari（macOS）、Chrome（Linux）等用于訪問互聯網，獲取和瀏覽網頁信息04計算機中的數據表示與處理數據的表示方式二進制表示計算機內部使用二進制數字表示數據，只有0和1兩種狀態(tài)如：1010表示十進制數10進制轉換可以將二進制轉換為十進制、八進制、十六進制等其他進制如：二進制1010轉換為十進制10算術運算如：加法、減法、乘法、除法等計算結果可以為正數、負數或零邏輯運算如：與、或、非等計算結果只有真（1）和假（0）兩種計算機中的運算與邏輯運算計算機中的數據處理與控制數據處理如：排序、查找、統(tǒng)計等計算機對數據進行分析和處理，得到有價值的信息控制結構如：順序結構、分支結構、循環(huán)結構等計算機通過控制結構實現指令的執(zhí)行順序和條件判斷05計算思維與計算機科學計算思維的定義與特點計算思維的定義使用計算機科學的基本概念和方法，解決問題的思維方式包括：問題分析、算法設計、程序實現等過程計算思維的特點抽象：將實際問題抽象為計算機可以處理的形式自動化：通過編寫程序實現問題的自動化解決創(chuàng)新：在解決問題的過程中，不斷思考和嘗試新的方法算法設計計算思維在算法設計中的應用，如：分治法、動態(tài)規(guī)劃法等通過算法優(yōu)化，提高程序的執(zhí)行效率軟件開發(fā)計算思維在軟件開發(fā)中的應用，如：面向對象編程、函數式編程等通過軟件開發(fā)，實現各種功能和應用計算思維在計算機科學中的應用計算思維的重要性提高問題解決能力，增強計算機科學素養(yǎng)為未來的職業(yè)發(fā)展打下堅實基礎培