导图社区 第一章 计算机与计算思维基础
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第一章 计算机与计算思维基础
计算思维基础
分别
理论
实验
计算
什么是计算思维
定义
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
本质
抽象
自动化
特征
是人类求解问题的一条途径,是属于人的思维方式,不是计算机的思维方式
计算思维的过程可以由人执行,也可以由计算机执行
计算思维是思想,不是人造物
计算思维是概念化,不是程序化
计算思维内涵
基本问题
可计算性
可以使用计算机在有限步骤内解决
计算复杂性
标准
时间复杂性
为指数阶0(2)n次方的问题,当n稍大就无法计算了,但是仍然属于可计算性范畴
空间复杂性
图灵测试
基本方法
分类
来自数学和工程的方法
计算机科学独有的方法
应用
计算物理学
计算化学
计算生物学
计算经济学
计算机的新技术
大数据
具有海量,高增长率和多样化的信息资产
数据量巨大
数据类型繁多
速度快
价值密度底
大数据技术
思维和方法特点
不是抽样,面向全体样本
允许不精确和混杂性
不是因果关系是相互关系
大数据的应用
云计算
特点
超大规模
资源抽象
高可靠性
类型
IaaS 基础设施即服务,最低点
PaaS 平台即服务 中间
SaaS 软件即服务 最常见,顶端
物联网
the Internet ofthings
关键技术
射频识别技术(RFID)
基础技术
传感技术 从自然信源获取信息,并对之进行处理和识别
嵌入式技术
将应用软件与硬件固话在一起
软件代码小
高度自动化
响应速度快
位置服务技术
全时空
全天候
高精度
IPv6技术
128位地址长度,好多个IP地址
大力发展该技术是实现物联网的网络基础条件
虚拟现实
沉浸性
交互性
想象性
设备
输入设备
输出设备
计算机的诞生和发展
图灵机
阿兰•图灵(英)
奠定了可计算性理论的基础
图灵机模型
描述
形式化描述(繁琐)
非形式化描述
组成部分
无限长的纸带,无线存储
读写头(读写左右移动)
状态
接受
拒绝
进位(初始)
一个问题对应一台图灵机,不同的问题需要不同的图灵机
奠定了人工智能的理论基础
ENIAC
1946第一台电子计算机
其问世表明了电子计算机时代的到来
缺点
没有存储器
用布线接板进行控制,需要接几天
EDVAC
为现代计算机在体系结构和工作原理上奠定了基础
冯诺依曼体系结构计算机
采用二进制
存储程序
计算器五部分
运算器
控制器
存储器
UNIVAC
第一款商用计算机
奠定了计算机工业的基础
计算机的分代
根据计算机采用的物理器件
第一代 电子管
第二代 晶体管
第三代 集成电路
第四代 大规模集成电路超大规模集成电路
计算机将朝着巨型化网络化智能化微型化发展
计算机的分类
根据用途及其适用的范围
通用机
通用性强,很强的综合处理能力
能解决各种类型问题
专用机
功能单一
根据计算机运算速度和性能指标
高性能计算机
目前运行最快
处理能力最强
神威太湖之光
微型计算机
个人计算机
适用微处理器作为CPU
桌面
笔记本
平板
种类众多的仪器设备
工作站
高端通用微型计算机,比个人计算机更强大
具有较强信息处理功能和高性能的图形,图像处理功能以及联网功能
服务器
在网络环境中对外提供服务的计算机系统
Web
FIP
文件
数据库
嵌入式计算机
作为一个信息处理部件,嵌入到应用系统之中的计算机
系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中,系统的应用软件与硬件一体化
计算机的应用
科学计算
计算机最早的应用领域
也称为数值计算
计算工作量大,数值变化范围大
ENIAC是为科学计算而研制的
数据处理
也称非数值计算或事务处理
计算机应用最广泛的一个领域
电子商务
利用计算机和网络进行新型商务活动
意味着一个全新的全球性的网络驱动经济的诞生
过程控制
自动化技术的重要组成部分
CAD
计算机辅助设计
CAM
计算机辅助制造
CIMS
计算机集成系统
以计算机为中心的现代化信息技术应用于企业管理与产品开发制造的新一代制造系统
充分信息共享
CAQ
计算机辅助质量管理
PDMS
产品数据管理系统
多媒体技术
以计算机技术为核心,将现代声像技术和通信技术融为一体
人工智能
用计算机来模拟人类的智能
实现其根本途径
机器学习
早期具有历史意义的计算工具
算筹(最早)
算盘(唐代)
计算尺(1622年,可以加减乘除指数三角函数,沿用到1979s被计算器取代)
加法器(1642年,采用齿轮旋转进位方式执行,只加法)
差分机1812和分析机1834
分析机体现了现代电子计算机的结构设计思想,被称为现代通用计算机的雏形