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知识点回顾

提到计算,大家都不陌生,每个时间段,我们对计算的理解不同,幼儿园阶段对计算的理解就是数数,小学阶段,理解计算就是四则运算,加减乘除,中学阶段,对计算的理解是增加了数学符号,公式的推导和证明也称为计算了,大学阶段,我们用计算机进行计算,对计算的理解就是从输入到输出的过程,由此推广开去,计算可以理解为从一个状态到另一个状态的转变,称之为广义的计算,例如:将石子丢入湖水,我们可以理解为输入是石子,输出是涟漪。

施乐帕克研究中心首席科学家马克 · 维瑟说:“以长远的观点看,计算机会消失,这种消失并不是指计算机本身物体上的消失,也不是指计算机技术的消失,而是计算机已经逐步融入到我们的生活中,我们体会不到计算机的存在了。”

为此,马克 · 维瑟提出了五个Any,access any body、any thing、at any time、via any device、via any where,含义是:任何人在任何时间、地点,可以通过任何设备访问任何事物。

2006年3月,美国卡内基 · 梅隆大学计算机科学系主任周以真教授,对计算思维进行了清晰、系统的阐述,使计算思维的概念得到人们的极大关注。

周以真教授说:“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、和理解人类行为等涵盖计算机科学广度的一系列思维活动。”

培养计算思维能力的目的是培养学生像拥有阅读、写作和算术基本技能一样拥有计算思维技能,并能自觉地应用于日常的学习、研究和工作中,要像计算机科学家那样思考问题。

计算思维的本质是抽象和自动。

(1)手工计算工具:

史前时代,用实物计数、刻道计数、结绳计数;春秋战国时期:算筹。

汉唐时代:算盘。

1621年,英国数学家埃德蒙·冈特制造出对数计算尺,方便了乘除计算。

1621~1622年,英国数学家奥特瑞德设计了直尺计算尺和圆形计算尺,不仅可以进行加、减、乘、除、乘方和开方运算,还能计算三角函数、指数函数和对数函数。

(2)机械计算工具

1642年到1644年间,帕斯卡帮助父亲做税务计算工作时,发明了加法器,这是世界上最早的计算器,现陈列于法国博物馆中。

1834年,查尔斯·巴贝奇发明了差分机,在这项设计中,他曾设想根据储存数据的穿孔卡上的指令进行任何数学运算的可能性,并设想了现代计算机所具有的大多数其他特性。

(3)电子计算机

1942年10月,美国爱荷华州立大学的约翰·文森特·阿塔纳索夫教授和他的研究生克里福特·贝瑞研制成第一台完全采用真空管作为存储与运算元件的电子计算机(ABC机)。

1942年,弹道实验室的领导人赫尔曼·戈德斯坦推动陆军军械部与宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院联合开发电子计算机。约翰·莫克利和约翰·普雷斯伯·埃克特提交了一份研制电子计算机的设计方案。1946年2月14日研制成功ENIAC是世界上第一台通用计算机,也是继ABC机之后的第二台电子计算机,这标志着电子计算机时代的到来。

ENIAC长30.48米,宽6米,高2.4米,占地面积约170平方米,30个操作台,重达30英吨,耗电量150千瓦,造价48万美元。它包含了17,468根真空管(电子管)7,200根晶体二极管,1,500 个中转,70,000个电阻器,10,000个电容器,1500个继电器,6000多个开关,计算速度是每秒5000次加法或400次乘法,是使用继电器运转的机电式计算机的1000倍、手工计算的20万倍。

ENIAC存在两个问题,一是没有存储器,二是它用布线接板进行控制,甚至要搭接几天,这样计算速度也就被这一工作抵消了。

1944年,美籍匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼偶然参加到电子计算机的开发中。冯·诺依曼和他的研制小组在共同讨论的基础上,发表了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”—— EDVAC(第二台通用电子计算机)。

EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备,并描述了这五部分的职能和相互关系.报告中,诺伊曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证,为计算机的设计树立了一座里程碑。

设计思想之一是二进制,他根据电子元件双稳工作的特点,建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点,并预言,二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路。

正是由于“存储程序原理”、“五大部件”、及“二进制”思想,约翰·冯·诺依曼被后人称为“计算机之父”。

1944年,美国数学教授霍华德•艾肯提出设计思想,由IBM承建,设计出“MARK Ⅰ”计算机。

Mark I 作为世界上最早的通用型自动程序控制计算机之一。

(1)计算分代:电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路(俗称:芯片)。

(2)计算机分类:巨型机、大型机、微软计算机、小型机、微机、和工作站。

(3)计算机的发展趋势:巨型化、微型化、网络化、多媒体化、智能化。

(4)计算机的局限性:信息无法离散为二进制、输入输出数据无法确定、无穷大的数据范围、问题无法转化为无二义性问题、问题无法在有限步骤内完成,这些都不能用计算机求解。

下一节:习题与解析

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计算思维导论课程列表:

第一章 计算思维概述

-1.1 计算与计算思维1

--计算与计算思维1

--延伸学习:计算无所不在

--延伸学习:智能家居(计算无所不在)

--延伸学习:曲道奎谈机器人

--延伸学习:局座召忠谈AI

--图文教学

--VARK 学习风格调查表

--请你用计算思维的本质解决下列问题

--1-1 巩固练习--作业

-1.2 计算与计算思维2

--计算与计算思维2

--延伸学习:周以真2014教育峰会讲话

--图文教学

--计算思维对你的学习、从事的学科、专业有价值吗?

--1-2 巩固练习--作业

-1.3 计算工具与计算机

--计算工具与计算机

--延伸学习:帕斯卡加法器

--延伸学习:手摇式差分机

--延伸学习:神威超算计算机1

--延伸学习:神威超算计算机2

--延伸学习:局座召忠谈超算

--图文教学

--什么是摩尔定律?

--1-3 巩固练习--作业

-实验1-1 初识计算思维

--周以真2012教育峰会讲话

--计算机发展简史

--这才是大学

--实验1-1 初识计算思维

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第二章 计算基础

-2.1 初识二进制

--初识二进制

--图文教学

--计算机为什么采用二进制?

--2-1 巩固练习--作业

-2.2 二进制的运算

--二进制的运算

--图文教学

--二进制的进位原则和借位原则是什么?

--2-2 巩固练习--作业

-2.3 数制转换

--数制转换

--延伸学习:李永乐老师讲老鼠吃药与二进制

--延伸学习:李永乐老师讲加法器

--常见进制

--图文教学

--数制转换口诀

--2-3 巩固练习--作业

-2.4 数的表示

--数的表示

--图文教学

--负数补码问题

--2-4 巩固练习--作业

-2.5 字符编码

--字符编码

--图文教学

--汉字编码问题

--2-5 巩固练习--作业

-2.6 声音图像编码

--声音图像编码

--延伸学习:李永乐老师讲RGB三原色

--延伸学习:小趣闻

--图文教学

--矢量图和位图有什么区别?

--2-6 巩固练习--作业

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--本章测验--作业

第三章 计算平台

-3.1 计算机系统构成

--计算机系统构成

--图文教学

--冯诺依曼原理的基本思想是什么?

--3-1 巩固练习--作业

-3.2 主板

--主板

--延伸学习:华硕游戏主板

--图文教学

--主板的作用

--3-2 巩固练习--作业

-3.3 接口与总线

--接口与总线

--图文教学

--总线和接口的区别

--3-3 巩固练习--作业

-3.4 CPU

--CPU

--李永乐老师讲“中国芯”

--延伸学习:局座召忠谈芯片-01

--延伸学习:局座召忠谈芯片-02

--延伸学习:局座召忠谈芯片-03

--延伸学习:从沙子到CPU的制造过程告诉你造芯片到底有多难

--图文教学

--什么是超频?如何来进行超频?

--什么是主频?

--3-4 巩固练习--作业

-3.5 内存

--内存

--图文教学

--主流内存类型

--3-5 巩固练习--作业

-3.6 外存

--外存

--图文教学

--硬盘类型

--3-6 巩固练习--作业

-3.7 输入输出设备

--输入输出设备

--延伸学习:极光尔沃3D打印机

--延伸学习:卢秉恒院士谈走进神奇的3D打印世界

--延伸学习:李永乐老师讲传感器与鼠标

--图文教学

--微机故障检测

--I/O设备

--3-7 巩固练习--作业

-3.8 计算机工作原理

--计算机工作原理

--延伸学习:计算机工作原理

--延伸学习:计算机工作原理

--延伸学习:微机维护专题之预防性维护

--延伸学习:微机维护专题之故障排除

--延伸学习:微机维护专题之PC常见问题

--图文教学

--人类与计算机

--3-8 巩固练习--作业

-3.9 操作系统1

--操作系统之处理机功能

--延伸学习:操作系统革命

--图文教学

--虚拟内存?

--3-9 巩固练习--作业

-3.10 操作系统2

--操作系统之其他功能

--延伸学习:Windows发展历史

--图文教学

--操作系统

--3-10 巩固练习--作业

-实验3-1 计算机原理与硬件组装

--延伸学习:微机组装

--延伸学习:计算机拆解

--上机实验3-1:计算机工作原理与硬件组装

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第四章 网络技术与数据共享

-4.1 初识网络

--初识网络

--延伸学习:邬贺铨院士谈互联网改变了我们什么?

--延伸学习:美国分分钟让中国断网?

--图文教学

--互联网改变了我们什么?

--4.1 巩固练习--作业

-4.2 网络分类

--网络分类

--延伸学习:李永乐老师讲GPS与手机定位

--延伸学习:什么是VPN?

--图文教学

--校园网

--4.2 巩固练习--作业

-4.3 网络体系结构

--网络体系结构

--图文教学

--TCP/IP协议和OSI协议的异同点

--4.3 巩固练习--作业

-实验4-1:简单网络布线

--实操:简单网络布线 - 1

--实操:简单网络布线 - 2

--实操:简单网络布线 - 3

-4.4 网络设备

--网络设备

--延伸学习:网线制作

--图文教学

--路由器的作用是什么?

--4.4 巩固练习--作业

-实验4-2:将计算机添加到现有网络中

--实操:将计算机添加到现有网络中 - 1

--实操:将计算机添加到现有网络中 - 2

--实操:将计算机添加到现有网络中 - 3

-4.5 局域网搭建

--局域网搭建

--延伸学习:无线局域网的搭建

--延伸学习:共享文件夹设置

--图文教学

--有线局域网和无线局域网

--4.5 巩固练习--作业

-实验4-3 无线路由器连接与设置

--实操:无线路由器连接与设置 - 1

--实操:无线路由器连接与设置 - 2

--实操:无线路由器连接与设置 - 3

-4.6 IP与域名系统

--IP与域名系统

--延伸学习:IPV4与IPV6

--延伸学习:网络 CLI 命令

--图文教学

--一台电脑可以同时有两个IP吗,怎样设置?

--4.6 巩固练习--作业

-实验4-4:测试无线连接

--实操:测试无线连接

-4.7 划分子网

--划分子网

--图文教学

--子网掩码

--4.7 巩固练习--作业

-4.8 Internet 服务

--Internet 服务

--延伸学习:吴建平院士谈中国互联网的新时代

--延伸学习:苏恒谈5D

--工信部部长谈5G

--延伸学习:局座召忠谈华为与5G

--延伸学习:互联网+

--图文教学

--您最常用的Web服务是什么?

--4.8 巩固练习--作业

-4.9 数字公民与网络安全

--数字公民与网络安全

--延伸学习:李永乐老师谈数字签名

--延伸学习:李永乐老师讲RSA加密算法

--延伸学习:Dos攻击

--延伸学习:DDos攻击

--延伸学习:云计算与数据中心

--延伸学习:网络维护专题

--图文教学

--数字签名

--4.9 巩固练习--作业

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第五章 数据库技术与数据管理

-5.1 数据库基本概念

--数据库基本概念

--图文教学

--细数你身边的数据库系统

--5.1 巩固练习--作业

-5.2 数据库的设计方法

--数据库的设计方法1

--数据库的设计方法2

--数据库的设计方法3

--图文教学

--数据库的设计步骤

--5.2 巩固练习--作业

-5.3 数据库的规范化设计1

--数据库的规范化设计(1)

--数据库规范化设计(2)

--图文教学

--为什么要规范化数据库设计?如果不规范化设计会有什么问题?

--5.3 巩固练习--作业

-5.4 数据库的规范化设计2

--数据库规范化设计(3)

--数据库规范化设计(4)

--图文教学

--规范化设计数据库

--5.4 巩固练习--作业

-5.5 ACCESS数据库的创建与查询

--ACCESS数据库的创建与查询

--图文教学

--主键与外键

--5.5 巩固练习--作业

-5.6 关系代数理论

--关系代数理论

--延伸学习:浪漫的爱情故事

--图文教学

--为什么关系代数是一种抽象的查询语言?

--5.6 巩固练习--作业

-5.7 SQL语句查询

--SQL语句查询

--图文教学

--简述SQL语句的特点

--5.7 巩固练习--作业

-实验5-1:数据库设计与实现(PBL直播课)

--PBL直播课:数据库设计与实现

--延伸学习:王小云教授讲密码学与系统安全

--延伸学习:悲观锁和乐观锁

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第六章 逻辑思维

-6.1 逻辑思维及其训练方法

--逻辑思维及其训练方法

--延伸学习:逻辑训练之李永乐老师讲皇帝新装

--延伸学习:逻辑训练之李永乐老师讲三姬分金

--图文教学

--白马非马论

--6-1 巩固练习--作业

-6.2 命题及命题判断

--命题及命题判断

--延伸学习:什么是悖论?

--延伸学习:十大悖论

--图文教学

--命题判断条件

--6.2 巩固练习--作业

-6.3 命题符号化

--命题符号化

--延伸学习:WORD文档中逻辑符号的录入

--图文教学

--蕴含运算符

--6-3 巩固练习--作业

-6.4 布尔代数与真值表

--布尔代数与真值表

--图文教学

--构造真值表

--6-4 巩固练习--作业

-6.5 命题演算和逻辑推理

--命题演算和逻辑推理

--图文教学

--永真式和永假式

--6-5 巩固练习--作业

-实验6-1:用真值表进行逻辑推理(PBL录屏课)

--PBL录屏课:用真值表进行逻辑推理

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第七章 问题求解

-7.1 什么是问题求解

--什么是问题求解

--图文教学

--传统思维模式与计算思维模式

--7-1 巩固练习--作业

-7.2 算法与算法描述

--算法与算法描述

--延伸学习:算法接管世界

--图文教学

--算法描述方法

--7-2 巩固练习--作业

-7.3 顺序结构设计

--顺序结构设计

--图文教学

--温度转换问题

--7-3 巩固练习--作业

-7.4 选择结构设计

--选择结构设计

--图文教学

--细数一下我们身边的选择

--7-4 巩固练习--作业

-7.5 循环结构设计

--循环结构设计

--图文教学

--细数一下我们身边的循环

--7-5 巩固练习--作业

-7.6 算法策略基础之数组

--算法策略基础之数组

--图文教学

--为什么要引入数组?

--7.6 巩固练习--作业

-7.7 算法策略基础之函数

--算法策略基础之函数

--图文教学

--用户自定义函数

--7.7 巩固练习--作业

-实验7-1:Raptor的基本操作(PBL录屏课)

--PBL录屏课:Raptor软件基本操作

--延伸学习:李永乐老师讲鸡兔同笼

--延伸学习:李永乐老师讲闰年

-7.8 算法策略之枚举法

--算法策略之枚举法

--图文教学

--细数一下我们身边的枚举?

--7-8 巩固练习--作业

-7.9 算法策略之递归法

--算法策略之递归法

--图文教学

--德罗斯特效应

--7.9 巩固练习--作业

-7.10 算法策略之递推法

--算法策略之递推法

--延伸学习:斐波那契数列

--图文教学

--举例说明,如何由递推法推导出通项公式

--7-10 巩固练习--作业

-7.11 算法策略之迭代法

--算法策略之迭代法

--延伸学习:辗转相除法是什么鬼?

--图文教学

--细数生活中的迭代现象

--7-11 巩固练习--作业

-实验7-2:算法设计与分析(PBL直播课)

--PBL直播课:算法设计与分析

-7.12 算法策略之分治法

--算法策略之分治法

--图文教学

--分治法思想

--7-12 巩固练习--作业

-7.13 算法策略之动态规划

--算法策略之动态规划

--延伸学习:什么是动态规划?

--图文教学

--什么是动态规划?

--7-13 巩固练习--作业

-7.14 算法策略之贪心算法

--算法策略之贪心算法

--图文教学

--贪心策略

--7.14 巩固练习--作业

-7.15 算法策略之回溯法

--算法策略之回溯法

--图文教学

--回溯现象

--7-15 巩固练习--作业

-7.16 算法策略之查找算法

--算法策略之查找算法

--图文教学

--二分查找方法的先决条件是什么?

--7-16 巩固练习--作业

-7.17 算法策略之排序算法

--算法策略之排序算法

--延伸学习:舞动的排序算法(冒泡法)

--图文教学

--冒泡排序

--7-17 巩固练习--作业

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

第八章 数据分析与数据挖掘

-8.1 数据挖掘概述

--数据挖掘概述

--延伸学习:梅宏院士谈大数据时代

--延伸学习:十个有趣的“大数据”经典数据挖掘案例

--图文教学

--数据挖掘案例

--8-1 巩固练习--作业

-8.2 数据采集

--数据采集

--图文教学

--数据采集

--8-2 巩固练习--作业

-8.3 数据探索之数据质量分析

--数据探索之数据质量分析

--图文教学

--异常值处理

--8-3 巩固练习--作业

-8.4 数据探索之数据特征分析

--数据探索之数据特征分析

--图文教学

--帕累托法则

--8-4 巩固练习--作业

-8.5 数据特征分析之分布分析

--数据特征分析之分布分析

--图文教学

--分组方法

--8-5 巩固练习--作业

-8.6 数据特征分析之统计分析

--数据特征分析之统计分析

--图文教程

--加权平均数

--8-6 巩固练习--作业

-8.7 数据特征分析之统计分析(续)

--数据特征分析之统计分析(续)

--图文教学

--无量纲数

--8-7 巩固练习--作业

-8.8 数据预处理

--数据预处理

--图文教学

--数据预处理

--8-8 巩固练习--作业

-8.9 数据挖掘之分类

--数据挖掘之分类

--延伸学习:李永乐老师讲概率与三门问题

--李永乐老师讲贝叶斯概率与酒鬼问题

--图文教学

--加法原理和乘法原理

--8-9 巩固练习--作业

-8.10 数据挖掘之预测

--数据挖掘之预测

--图文教学

--分类与预测

--8-10 巩固练习--作业

-8.11 数据挖掘之聚类分析

--数据挖掘之聚类分析

--图文教学

--聚类和分类

--8-11 巩固练习--作业

-8.12 数据挖掘之关联规则

--数据挖掘之关联规则

--图文教学

--智能推荐系统

--8-12 巩固练习--作业

-本章小结

--知识点回顾

--习题与解析

--章节自测--作业

期中考试(1-4章)

-期中考试(1-4章)

期末考试(5-8章)

-期末考试(5-8章)

知识点回顾笔记与讨论

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