计算机导论-第一部分计算与计算思维

计算机的发展

• 计算机从0-1, 程序, 递归的思想 到冯诺依曼计算机/到个人计算机环境-并行计算环境-云计算环境
• 比较重要的抽象手段
  语言和编译系统, 解决了人和机器交流的问题
  协议和解码器, 解决了机器和机器通信的基础
  模型和系统, 解决了业务模型到计算模型的基础
  这三种抽象机制是比较核心的基础
• 数据化思维
  数据库, 数据分析, 大数据分析
• 网络化思维
  物联网, 互联网, 深化对这些概念的理解
• 发展 计算机 --> 计算科学----> 计算思维
• 社会/自然问题
  集合论/图论/图的性质和证明/树的性质和证明/关系的性质和证明
  数据结构:图的存储和操作, 树的存储和操作, 链表的存储和操纵
  算法设计和分析: 分治法, 贪心法 , 动态规划
• 构建计算机知识: 知识构建次序

1. 符号化-计算化-自动化: 0-1
2. 组合-抽象-构造 :程序和系统
3. 构造的基本手段:迭代和递归

• 计算系统
  冯诺依曼计算机->个人计算机->并行分布计算环境->云计算环境
  问题求解的算法和程序设计
  网络化思维
  数据化思维
• 贯通的知识才是思维
  表层意义 -> 深层意义 -> 集成意义
  思维: 计算机思维导论 大学计算机
  知识/技能: 计算机语言与程序设计/数学建模/数据库 练习, 不断地练习
  能力: 云计算和云服务 知识与视野扩展

人计算与机器计算的差异

人的计算 :
一条规则可能很复杂, 但是计算量比较小
人需要知道具体的计算规则

特定规则, 只能求特定的问题

机器计算:
每条规则可能很简单, 但是计算量比较大
机器也可以使用人所使用的计算规则
一般性的规则, 可以求解通用问题
计算问题: 数据 + 计算规则 --> 表示? 自动读取?
有了计算规则, 那么我们怎么表示计算规则, 怎么实现自动存取? 如何实现自动执行?
将十进制转换为二进制, 我们只需要找到两种状态的元器件就可以表示数据了, 和计算规则的存取问题, 将数据和计算规则都转换为0-1, 进行存取
如何实现自动计算? 机器计算--> 程序? 程序的自动执行?
电子计算机的发展过程:
电子管 -> 晶体管-> 集成电路(可自动实现一定变换的元件) --> 超大规模集成电路
元器件的发展启示: 基本的输入0-1 -> 输出也是0-1 , 中间经过了一些变换, 这些变换就是对0-1的运算
通过实现多个元器件, 就可以实现更加复杂的输入, 同时得到更加复杂的输出

• 未来计算系统的发展
  主要是面向三个方向:
  云计算与大数据
  万物互联, 信息流通, 自然语言处理

计算与自动计算

• 计算学科的计算, 数学科学的计算
  数学的计算
  规则, 函数, 复杂计算
  计算科学的计算
  
  
• 自动计算要解决的几个问题?

1. 数据的表示
2. 计算规则的表示, 程序
3. 数据与计算规则的自动存储
4. 计算规则的自动运行

• 如何构建计算系统?

1. 控制和计算 微处理器
2. 输入 如何将外部信息输入到计算机中
3. 输出 如何将计算机信息显示
4. 永久存储和临时存储, 如何将计算机的信息永久保存和临时保存

• 微处理器的发展
  可以进行数值运算也可以使用逻辑运算
  
• 存储设备
  
• 输入设备
  如何将数据输入到计算机中
• 输出设备
  将计算机的信息显示出来