大學(xué)計算機基礎(chǔ)課件第1章：計算機與計算思維

大學(xué)計算機基礎(chǔ)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(xué)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(jì)，英國科學(xué)家巴貝奇設(shè)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(xué)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(xué)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(xiàn)代計算機時代微型計算機：20世紀(jì)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(jì)80年代，以IBMPC為代表的個人計算機普及移動設(shè)備：21世紀(jì)，智能手機、平板電腦等移動設(shè)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(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)研究、工程設(shè)計、軍事等領(lǐng)域數(shù)字計算機特點：使用二進制數(shù)字進行計算，處理離散性問題應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)研究、工程設(shè)計、數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域混合計算機特點：將模擬計算機和數(shù)字計算機相結(jié)合，具有兩者優(yōu)點應(yīng)用領(lǐng)域：航空航天、氣象預(yù)報、生物科學(xué)等領(lǐng)域人工智能深度學(xué)習(xí)、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的發(fā)展，將使計算機具備更強的人工智能應(yīng)用領(lǐng)域：智能家居、無人駕駛、智能醫(yī)療等領(lǐng)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(yīng)用領(lǐng)域：密碼學(xué)、材料科學(xué)、人工智能等領(lǐng)域02邊緣計算通過在網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備上進行計算，降低數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高數(shù)據(jù)處理速度應(yīng)用領(lǐng)域：物聯(lián)網(wǎng)、智能交通、工業(yè)自動化等領(lǐng)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(fù)責(zé)計算機的指令執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理是計算機硬件系統(tǒng)的核心部件中央處理器（CPU）內(nèi)存：用于暫時存儲程序和數(shù)據(jù)，是CPU直接訪問的存儲空間存儲設(shè)備：用于長期存儲程序和數(shù)據(jù)，如硬盤、固態(tài)硬盤等內(nèi)存和存儲設(shè)備輸入設(shè)備：用于將外部信息輸入計算機，如鍵盤、鼠標(biāo)等輸出設(shè)備：用于將計算機內(nèi)部信息輸出到外部，如顯示器、打印機等輸入輸出設(shè)備??????計算機硬件系統(tǒng)概述CPU架構(gòu)x86架構(gòu)：被廣泛應(yīng)用于個人計算機和服務(wù)器中，如Intel、AMD等品牌的CPUARM架構(gòu)：被廣泛應(yīng)用于移動設(shè)備中，如蘋果、三星等品牌的CPUCPU性能指標(biāo)核心數(shù)量：CPU內(nèi)部獨立處理器的數(shù)量，越多代表性能越強主頻：CPU每秒執(zhí)行的指令數(shù)，單位是赫茲（Hz），越高代表性能越強緩存大?。篊PU內(nèi)部的高速存儲空間，越大代表性能越強中央處理器(CPU)內(nèi)存和存儲設(shè)備內(nèi)存類型RAM（隨機存取存儲器）：易失性內(nèi)存，用于暫時存儲程序和數(shù)據(jù)ROM（只讀存儲器）：非易失性內(nèi)存，用于永久存儲固件和系統(tǒng)引導(dǎo)程序存儲設(shè)備類型硬盤驅(qū)動器（HDD）：機械式存儲設(shè)備，用于存儲大量數(shù)據(jù)固態(tài)硬盤（SSD）：基于閃存技術(shù)的存儲設(shè)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(fù)責(zé)計算機硬件資源的調(diào)度和管理，是計算機軟件系統(tǒng)的核心如：Windows、macOS、Linux等應(yīng)用軟件用于完成特定任務(wù)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(nèi)存、存儲設(shè)備的調(diào)度和管理軟件管理：如程序加載、卸載、內(nèi)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(yīng)用于個人計算機領(lǐng)域macOS：由蘋果公司開發(fā)的圖形化操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于蘋果設(shè)備領(lǐng)域Linux：基于UNIX的開源操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于服務(wù)器和嵌入式設(shè)備領(lǐng)域操作系統(tǒng)的作用和分類應(yīng)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(lián)網(wǎng)，獲取和瀏覽網(wǎng)頁信息04計算機中的數(shù)據(jù)表示與處理數(shù)據(jù)的表示方式二進制表示計算機內(nèi)部使用二進制數(shù)字表示數(shù)據(jù)，只有0和1兩種狀態(tài)如：1010表示十進制數(shù)10進制轉(zhuǎn)換可以將二進制轉(zhuǎn)換為十進制、八進制、十六進制等其他進制如：二進制1010轉(zhuǎn)換為十進制10算術(shù)運算如：加法、減法、乘法、除法等計算結(jié)果可以為正數(shù)、負(fù)數(shù)或零邏輯運算如：與、或、非等計算結(jié)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(shù)據(jù)處理與控制數(shù)據(jù)處理如：排序、查找、統(tǒng)計等計算機對數(shù)據(jù)進行分析和處理，得到有價值的信息控制結(jié)構(gòu)如：順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等計算機通過控制結(jié)構(gòu)實現(xiàn)指令的執(zhí)行順序和條件判斷05計算思維與計算機科學(xué)計算思維的定義與特點計算思維的定義使用計算機科學(xué)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(shè)計、程序?qū)崿F(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)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(shè)計計算思維在算法設(shè)計中的應(yīng)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(yīng)用，如：面向?qū)ο缶幊獭⒑瘮?shù)式編程等通過軟件開發(fā)，實現(xiàn)各種功能和應(yīng)用計算思維在計算機科學(xué)中的應(yīng)用計算思維的重要性提高問題解決能力，增強計算機科學(xué)素養(yǎng)為未來的職業(yè)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)培