1-计算机与计算思维讲解

大学计算机基础-01-计算机与计算思维在当今的数字化时代，计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

无论是工作、学习还是娱乐，我们几乎每天都会与计算机打交道。

而要真正理解计算机的运行原理和应用，就必须掌握计算思维。

接下来，让我们一起走进计算机与计算思维的奇妙世界。

计算机，这个看似复杂的设备，实际上是由一系列硬件和软件组成的。

硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘等组件，它们协同工作，使得计算机能够执行各种任务。

软件则是指安装在计算机上的程序和操作系统，如 Windows、Mac OS、Linux 等。

这些软件为我们提供了与计算机交互的界面和工具，让我们能够轻松地完成文档编辑、图像处理、游戏娱乐等各种活动。

计算机的发展经历了几个重要的阶段。

从最初的大型机到个人电脑的普及，再到如今的智能手机和平板电脑，计算机的体积越来越小，性能却越来越强大。

早期的计算机主要用于科学计算和军事领域，而随着技术的进步，计算机逐渐走进了千家万户，成为了人们日常生活和工作的得力助手。

那么，什么是计算思维呢？简单来说，计算思维是一种运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

它不仅仅是关于编程和算法，更是一种解决问题的方式和思维模式。

计算思维具有几个重要的特点。

首先是抽象。

在面对复杂的问题时，我们需要将其抽象为简单的模型，以便更好地理解和解决。

例如，在设计一个在线购物系统时，我们可以将用户、商品、订单等元素抽象为数据结构，并通过算法来处理这些数据。

其次是逻辑。

计算思维要求我们遵循严格的逻辑规则，确保我们的解决方案是正确和有效的。

无论是编写程序还是设计系统，逻辑的严密性都是至关重要的。

此外，计算思维还强调分解和组合。

我们可以将一个大问题分解成若干个小问题，分别解决后再将它们组合起来，形成最终的解决方案。

计算思维在各个领域都有着广泛的应用。

在科学研究中，科学家们利用计算思维来模拟自然现象、分析实验数据，从而推动科学的进步。

名词计算：不同于数学计算自动计算：规则可能很简单但计算量却很大，也可采用人的规则，一般性的规则可以推广应用。

元器件：晶体管用于储存0和1（ENIAC）集成电路：将一个电路的大量元器件（晶体管，电阻，电容，电感，布线等）集合于一个单晶片上制成的器件。

晶体管：泛指一切以半导体材料为基础的单一元件，包括半导体二极管，半导体三极管，场效应管，可控硅等。

有时多指三极管。

二极管：一个PN结；三极管：两个很近的PN结。

计算机：台式机，便携机，嵌入在各种机器中的芯片，软件均属于计算机。

计算机包括软件和硬件。

计算机系统：包括输入，输出，控制器，运算器，存储器。

计算思维:蕴含在计算学科知识背后的具有贯通性和联想性的内容。

计算之树：见后面名言计算思维是运用计算机科学的基本概念去求解问题，设计系统和理解人类行为，其本质是抽象和自动化。

~周以真思维是创新的源头，技术与知识是创新的支撑。

~战老师的课件你行的，你一定行！你懂的，你会懂的！~战老师重点1。

自动计算需要解决的问题：数据和计算规则（程序）的表示，存储以及程序的自动执行。

2。

机械计算发展历程：计算辅助工具（算盘等）--帕斯卡机械计算机（实现自动计算，但有固定的计算规则）--巴贝奇机械计算机（可有限变化的计算规则，即特定程序）--现代计算机（任意可变的计算规则，即一般程序）。

3。

摩尔定律：每十八个月芯片集成晶体管的能力增长一倍，其计算能力也增长一倍。

4。

元器件历程：电子管--晶体管--集成电路--超大规模集成电路（VLSI）特点：体积变小，速度变快，规模变大，可靠性变高，功能变强大。

5。

微处理器发展历程：字长（8-16-32-64），主频（几MHz-几百万MHz-几GHz)，晶体管数量（几万-几百万-几亿颗），功能（微处理器-微加协浮点运算-微加图GPU-微加3D-多媒体处理器-多核微处理器）6。

存储设备历程：汞延迟线-磁带磁芯磁鼓-半导体储存即ROM与RAM-磁盘即硬盘与软盘-光盘-固态硬盘-纳米存储与量子存储。

从头学习计算机之计算思维（第一讲计算，计算机与计算思维）计算，计算机与计算思维1.计算思维的提出缘由-学科的发展，知识的膨胀周以真教授提出计算思维，Dennis提出计算的伟大原理。

《computational Thinking》计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

计算思维的本质就是抽象（abstraction）与自动化（Automation）即在不同层面进行抽象，以及将这些抽象自动化。

计算思维是人类应具备的第三种思维（实验思维，理论思维，计算思维->计算科学）实验思维：实验-》观察-》发现、推断与总结。

---观察与归纳理论思维：假设、预设-》定义/性质/定理-》证明。

---推理和演绎计算思维：设计，构造与计算。

--设计与构造计算思维关注的是人类思维中有关可行性、可构造性和可评价性的部分当前环境下，理论与实验手段在棉铃大规模数据的情况下，不可避免的要用计算手段来辅助进行。

（1）计算之树的第一个维度-计算技术的奠基性思维“0和1”思维—符号化-》计算化-》自动化0和1是实现任何计算的基础；社会/自然与计算融合的基本手段；0和1是连接硬件与软件的纽带；0和1是最基本的抽象与自动化机制“程序思维”—千变万化复杂功能的构造、表达与执行程序是基本动作（指令）的各种组合，是控制计算系统的基本手段“递归”思维—无限食物及重复过程的表达与执行方法递归是最典型的构造程序的手段；递归函数是可计算函数的精确的数学描述；递归函数是研究计算学科理论问题的基础。

（2）计算指数的第二个维度-通用计算环境的进化思维（3）计算指数的第三个维度-交替促进与共同进化的问题求解思维“算法”问题的求解的一种手段—构造与设计算法算法是计算的灵魂；算法强调数学建模；算法考虑的是可计算性与计算复杂性；算法研究通常被认为是计算学科的理论研究“系统”问题的求解的一种手段—构造与设计系统系统是改造自然的手段；系统号强调非数学建模；系统考虑的是如何化复杂为简单（使其能够被做出来）；系统还强调结构性、可靠性、安全性等。

第一章计算机与计算思维概述计算机与计算思维是现代社会中不可或缺的重要组成部分。

计算机科学的快速发展和计算机技术的广泛应用在很大程度上改变了人们的生活方式、思维方式和工作方式。

计算机可以被视为一种能够执行指令和处理数据的自动化机器。

它可以在极短的时间内完成复杂的计算和处理任务。

计算机的核心是中央处理器（CPU），它负责执行计算和控制计算机的各种操作。

计算机还包括内存、硬盘、输入输出设备等各种组件，这些组件协同工作，使得计算机可以完成各种任务。

计算思维是人们在解决问题时使用的一种思维方式。

它通过将问题分解为更小的子问题，利用逻辑推理和数学方法进行分析和解决。

计算思维强调思考问题的方法，而不是具体的处理结果。

计算思维的核心是算法，即一系列明确的步骤，用于解决特定问题。

计算机和计算思维的发展离不开数学的支持。

数学是计算机科学的基础，它提供了抽象和逻辑推理的方法。

数学的概念和方法在计算机科学中得到广泛的应用，如数据结构、算法设计等。

计算机和计算思维对人们的生活和工作产生了深远的影响。

计算机的广泛应用使得信息的获取和传递更加便捷和高效，人们可以通过互联网获取各种信息。

计算机还在生产和服务行业中得到广泛应用，如自动化生产线和机器人技术，它们提高了生产效率和质量。

计算机还为人们提供了很多娱乐和社交的方式，如电子游戏、社交网络等。

计算思维也对人们的思维方式产生了深刻的影响。

计算思维强调问题的分解和抽象，培养了人们的逻辑思维和系统思维能力。

计算思维还注重解决问题的方法和过程，强调探索和创新。

计算思维的培养有助于提高人们的问题解决能力和创新能力。

在现代社会中，计算机和计算思维已经成为一个国家和组织的核心竞争力。

各国政府和组织都在积极推动计算机科学的发展和计算思维的培养。

许多国家将计算机科学纳入教育体系，培养学生的计算思维能力。

许多技术公司也在积极开展相关的研究和开发工作，推动计算机技术的发展。

然而，计算机和计算思维也面临一些挑战和问题。

1计算机与计算思维计算机是现代社会中不可或缺的工具，无论是个人还是企业，计算机的应用都十分广泛。

然而，计算机的背后并不仅仅是硬件和软件，更重要的是计算思维。

计算思维是指人们在解决问题时使用的一种思维方式，通过将问题分解为小的组成部分并进行抽象和模式化，以便用计算机来解决。

计算思维不仅仅是理解如何使用计算机，更是培养创造力、逻辑思维、问题解决和合作精神的一种方式。

通过学习计算思维，人们可以获得更强的分析和解决问题的能力，并且能够更好地理解和掌握计算机的运作方式。

首先，计算思维能够培养创造力。

在解决问题的过程中，人们需要找到新的方法和思路，这需要创造性的思维。

计算思维的核心是将问题分解为小的组成部分，并寻找合适的算法和数据结构来解决问题。

这种分解问题和寻找解决方案的过程可以促进人们的创造思维，激发人们寻找新的方式和方法的能力。

其次，计算思维能够培养逻辑思维。

在计算机中，所有的操作都是逻辑上的步骤，需要严谨的分析和推理过程。

通过学习计算思维，人们可以提高逻辑思维的能力，更好地理解、分析和推理问题。

逻辑思维是一种重要的思维方式，可以用于解决各类问题，并且在日常生活中也能够帮助人们更好地思考和决策。

此外，计算思维还可以培养问题解决的能力。

在解决问题时，人们需要学会对问题进行分析和理解，并且寻找合适的解决方案。

计算思维的核心是将问题分解为小的组成部分，并通过合适的算法和数据结构来解决问题。

这种问题解决的思维方式可以帮助人们更好地理解问题的本质，并且能够快速、高效地找到解决方案。

最后，计算思维能够培养合作精神。

在计算机领域中，很多问题需要团队合作来解决，每个人都有自己的专长和贡献。

通过学习计算思维，人们可以培养合作的能力，学会与他人进行有效的沟通和协作。

这对于个人来说是一种非常重要的素质，可以在工作和生活中帮助人们更好地与他人合作。

综上所述，计算机与计算思维是密切相关的。

计算思维不仅仅是解决计算机相关问题的一种思维方式，更是一种培养创造力、逻辑思维、问题解决能力和合作精神的方式。