大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課件第1章：計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課件第1章：計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維

01計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程及分類機(jī)械計(jì)算機(jī)時(shí)代帕斯卡計(jì)算器：1642年，法國(guó)科學(xué)家帕斯卡發(fā)明了世界上第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算器巴貝奇分析機(jī)：19世紀(jì)，英國(guó)科學(xué)家巴貝奇設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)可編程計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)時(shí)代ENIAC：1946年，美國(guó)科學(xué)家莫克利和艾克特發(fā)明了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)EDVAC：1949年，美國(guó)科學(xué)家艾肯和莫克利發(fā)明了世界上第一臺(tái)存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)時(shí)代微型計(jì)算機(jī)：20世紀(jì)70年代，以英特爾8080為代表的微型計(jì)算機(jī)問(wèn)世個(gè)人計(jì)算機(jī)：20世紀(jì)80年代，以IBMPC為代表的個(gè)人計(jì)算機(jī)普及移動(dòng)設(shè)備：21世紀(jì)，智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備飛速發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程概述計(jì)算機(jī)的分類及特點(diǎn)模擬計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：使用模擬信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，處理連續(xù)性問(wèn)題應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事等領(lǐng)域數(shù)字計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：使用二進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行計(jì)算，處理離散性問(wèn)題應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域混合計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：將模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)相結(jié)合，具有兩者優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域：航空航天、氣象預(yù)報(bào)、生物科學(xué)等領(lǐng)域人工智能深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的發(fā)展，將使計(jì)算機(jī)具備更強(qiáng)的人工智能應(yīng)用領(lǐng)域：智能家居、無(wú)人駕駛、智能醫(yī)療等領(lǐng)域01量子計(jì)算量子計(jì)算機(jī)將使用量子比特進(jìn)行計(jì)算，具有超高的計(jì)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(jì)算通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備上進(jìn)行計(jì)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(dòng)化等領(lǐng)域03計(jì)算機(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)02計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)的指令執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心部件中央處理器（CPU）內(nèi)存：用于暫時(shí)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，是CPU直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)設(shè)備：用于長(zhǎng)期存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，如硬盤、固態(tài)硬盤等內(nèi)存和存儲(chǔ)設(shè)備輸入設(shè)備：用于將外部信息輸入計(jì)算機(jī)，如鍵盤、鼠標(biāo)等輸出設(shè)備：用于將計(jì)算機(jī)內(nèi)部信息輸出到外部，如顯示器、打印機(jī)等輸入輸出設(shè)備??????計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)概述CPU架構(gòu)x86架構(gòu)：被廣泛應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)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(dòng)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(dú)立處理器的數(shù)量，越多代表性能越強(qiáng)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(qiáng)緩存大?。篊PU內(nèi)部的高速存儲(chǔ)空間，越大代表性能越強(qiáng)中央處理器(CPU)內(nèi)存和存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)存類型RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）：易失性內(nèi)存，用于暫時(shí)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)ROM（只讀存儲(chǔ)器）：非易失性內(nèi)存，用于永久存儲(chǔ)固件和系統(tǒng)引導(dǎo)程序存儲(chǔ)設(shè)備類型硬盤驅(qū)動(dòng)器（HDD）：機(jī)械式存儲(chǔ)設(shè)備，用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)固態(tài)硬盤（SSD）：基于閃存技術(shù)的存儲(chǔ)設(shè)備，具有更快的讀寫速度03計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)硬件資源的調(diào)度和管理，是計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(chǔ)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(jì)算機(jī)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(kāi)發(fā)的圖形化操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域macOS：由蘋果公司開(kāi)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(kāi)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(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，獲取和瀏覽網(wǎng)頁(yè)信息04計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示與處理數(shù)據(jù)的表示方式二進(jìn)制表示計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用二進(jìn)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(jìn)制數(shù)10進(jìn)制轉(zhuǎn)換可以將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等其他進(jìn)制如：二進(jìn)制1010轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制10算術(shù)運(yùn)算如：加法、減法、乘法、除法等計(jì)算結(jié)果可以為正數(shù)、負(fù)數(shù)或零邏輯運(yùn)算如：與、或、非等計(jì)算結(jié)果只有真（1）和假（0）兩種計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算與邏輯運(yùn)算計(jì)算機(jī)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(jì)等計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，得到有價(jià)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(jì)算機(jī)通過(guò)控制結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)指令的執(zhí)行順序和條件判斷05計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算思維的定義與特點(diǎn)計(jì)算思維的定義使用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念和方法，解決問(wèn)題的思維方式包括：?jiǎn)栴}分析、算法設(shè)計(jì)、程序?qū)崿F(xiàn)等過(guò)程計(jì)算思維的特點(diǎn)抽象：將實(shí)際問(wèn)題抽象為計(jì)算機(jī)可以處理的形式自動(dòng)化：通過(guò)編寫程序?qū)崿F(xiàn)問(wèn)題的自動(dòng)化解決創(chuàng)新：在解決問(wèn)題的過(guò)程中，不斷思考和嘗試新的方法算法設(shè)計(jì)計(jì)算思維在算法設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，如：分治法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等通過(guò)算法優(yōu)化，提高程序的執(zhí)行效率軟件開(kāi)發(fā)計(jì)算思維在軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，如：面向?qū)ο缶幊?、函?shù)式編程等通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)各種功能和應(yīng)用計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用計(jì)算思維的重要性提高問(wèn)題解決能力，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)科學(xué)素養(yǎng)為未來(lái)的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)培