《大学计算机-计算思维视角》 课件 第1章 计算机与计算思维

计算机的诞生章名：节名：计算机与计算思维计算工具的演变第一台计算机的诞生冯•诺伊曼和图灵1234

计算工具的产生源于对计算的需求，自古以来，人类就在不断地发明和改进计算工具，计算工具经历了从简单到复杂，从低级到高级，从手动到自动的发展过程，而且还在不断发展。计算工具的演变结绳记事算筹手动式计算工具算筹的摆法计算工具的演变算盘加法口诀计算工具的演变硬件体系化算法机械式计算工具

1642年，年仅19岁的法国物理学家布莱士.帕斯卡（BlaisePascal,1623-1662）制造出第一台机械式计算器“加法器”。这台计算机器是手摇的，也称为“手摇计算机器”，只能计算加法和减法。帕斯卡从加法器的成功中得到结论：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械来模拟人的思维活动。加法器计算工具的演变

1761年，德国数学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨（GottfriedWilhelmLeibniz，1646－1716），改进了帕斯卡的加法器，制成了能进行完整四则运算的乘法机。莱布尼兹同时还提出“把计算交给机器去完成，使优秀的人才从繁重的计算中解脱出来”。同时，莱布尼兹从中国的易经八卦中获得灵感，完成了对二进制的研究。乘法机计算工具的演变

1819年，英国著名数学家、发明家查尔斯·巴贝奇（CharlesBabbage1791-1871）从提花纺织机上获得灵感，设计了差分机，并于1822年制造出差分机模型。所谓“差分”，就是把函数表的复杂算式转化为差分运算，用简单的加法代替平方运算。差分机是最早采用寄存器来存储数据的计算机，体现了早期程序设计思想的萌芽。差分机计算工具的演变计算工具的演变机电式计算机随着电力技术的发展，电动式计算机逐步取代了以人工为动力的计算机。1880年，为了完成美国人口普查的需求，德裔美籍统计学家赫尔曼·何乐礼（HermanHollerith，1860－1929）发明了穿孔制表机，仅用3年就完成了需人工统计要10年才能完成的人口普查，制表机的发明第一次把数据转换成二进制进行处理，这种方法一直沿用到至今。何乐礼在1896年成立了制表机器公司，后来成为IBM的前身。何乐礼和制表机计算工具的演变1904年，英国物理学家与电气工程师弗莱明（1849—1945)发明了第一只电子二极管，是人类历史上第一只电子器件。1907年，美国发明家德福雷斯特(1873—1961)在真空二极管的基础上加以改良，制造出第一支电子三极管。20世纪30年代后期，许多研究者将目光投向制造电子管计算机这一领域。计算工具的演变

1944年，英国为了破译德国人的密码，研制了“巨人”电子数字计算机，在“巨人”机研制前，英国破译德军的密码需要6至8个星期，而使用“巨人”机后仅需6至8小时。出于战争的需要，英国将“巨人”计算机视为“国家机密”，并在战争后进行了秘密销毁。第一台计算机的诞生20世纪40年代，在第二次世界大战期间，美国宾夕法尼亚大学电工系由莫利奇和艾克特领导，为美国陆军军械部研制了一台用于弹道轨迹计算的“电子数值积分和计算机”（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator简称ENIAC）。工作中的ENIAC第一台计算机的诞生两位发明人莫利奇和艾克特ENIAC使用的电子管第一台计算机的诞生占地面积170平方米总重量30吨使用了18000只电子管，6000个开关，7000只电阻，10000只电容，50万条线耗电量150千瓦每秒可执行5000次加法或400次乘法运算ENIAC和女程序员第一台计算机的诞生1946年2月14日在美国举行了揭幕典礼。1955年10月2日，“埃尼阿克”宣告“退役”

。1996年2月14日，美国副总统戈尔再次启动了这台计算机，以纪念信息时代的到来。第一台计算机邮票第一台计算机的诞生ENIAC不完善之处：1、存储器容量小，至多存储20个10位十进制数，而且存储单元仅用来存放数据，不能存放程序；2、“程序是外插的”，利用配线或开关来进行外部编程，每次解题都要靠人工改线，准备时间过长，降低了总体运行效率。第一台计算机的诞生计算机的体系结构是冯·诺依曼模型体系结构。计算机的计算模型是基于图灵机模型。冯·诺依曼冯•诺依曼与ENICA冯·诺依曼（JohnvonNeumann，1903~1957），原籍匈牙利，布达佩斯大学数学博士。20世纪最重要的数学家之一，在现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等领域内的科学全才之一，先后执教于柏林大学和汉堡大学，1930年前往美国，后入美国籍。冯·诺依曼离散变量自动电子计算机EDVAC(ElectronicDiscreteVariable

AutomaticComputer）电子数值积分和计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）为了解决ENIAC的问题，冯·诺依曼以顾问的身份与研制ENIAC的原班人马合作，着手研制新机器EDVAC，冯·诺依曼在与工作组成员共同探讨的基础上提出了程序和数据都应该存储在存储器中，按照这种方法，每次使用计算机来完成一项新的任务，工作人员只需改变程序，而不用重新布线或者调节成千上万的开关。冯·诺依曼冯诺依曼提出了一个“存储程序”的计算机方案：计算机基本工作原理是存储程序和程序控制，自动执行。计算机使用二进制。计算机由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

以运算器为中心，控制器负责解释指令，运算器负责执行指令。现代几乎所有的计算机都是冯·诺依曼体系结构，被称为“现代计算机之父”。图灵艾伦·麦席森·图灵（AlanMathisonTuring，1912年6月23日－1954年6月7日），英国数学家、逻辑学家，被称为“计算机科学之父”，“人工智能之父”。1931年图灵进入剑桥大学国王学院，毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位，二战爆发后回到剑桥，后曾协助军方破解德国的著名密码系统，帮助盟军取得了二战的胜利。图灵图灵1936年图灵发表了著名的《论数学计算在决断难题中的应用》一文，提出了理想计算机的数学模型----图灵机（TuringMachine）。图灵图灵机是指一个抽象的机器，通过某种一般的机械步骤，原则上能一个接一个地解决所有的数学问题。图灵把人在计算时所做的工作分解成简单的动作，把人的工作机械化，并用形式化方法成功地表述了计算这一过程的本质。图灵机反映的是一种具有可行性的用数学方法精确定义的计算模型，而现代计算机正是这种模型的具体实现。图灵为了纪念图灵对计算机科学的巨大贡献，由美国计算机协会（ACM）于1966年设立一年一度的图灵奖，以表彰在计算机科学中做出突出贡献的人，图灵奖被喻为“计算机界的诺贝尔奖”。图灵奖奖杯图灵人工智能之父：1950年他发表论文《计算机器与智能》（ComputingMachineryandIntelligence），为后来的人工智能科学提供了开创性的构思,提出著名的“图灵测试”。1956年图灵的这篇文章以“机器能够思维吗？”为题重新发表，人工智能进入了实践研制阶段。图灵的机器智能思想无疑是人工智能的直接起源之一，随着人工智能领域的深入研究，人们越来越认识到图灵思想的深刻性：它们如今仍然是人工智能的主要思想之一。第一台计算机的诞生冯•诺伊曼和图灵计算工具的演变计算机的发展计算机与计算思维章名：节名：计算机发展的四个阶段摩尔定律我国计算机的发展123从第一台电子计算机的诞生到现在，计算机的发展随着所采用的电子器件的变化，已经历了四代。计算机发展的四个阶段电子管晶体管中、小规模集成电路大规模集成电路计算机发展的四个阶段第一代：电子管计算机（1946—1957年）硬件方面，逻辑元件采用的是电子管，主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用的是磁带。软件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。特点是体积大、耗电量大、速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵，寿命短、可靠性低，需要频繁进行维护工作。计算机发展的四个阶段第二代：晶体管计算机（1958—1964年）硬件方面，逻辑元件采用的是晶体管，主存储器采用磁芯，外存储器采用的是磁盘、磁鼓。软件方面开始有了系统软件，提出了操作系统的概念；出现了FORTRAN、COBOL等高级语言。应用领域以科学计算和事务处理为主，并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高（一般为每秒数10万次，可高达300万次）。计算机发展的四个阶段第三代：中小规模集成电路计算机（1965—1970年）硬件方面，逻辑元件采用中、小规模集成电路，主存储器采用半导体。软件方面，出现了分时操作系统，多用户可以共享计算机软、硬件资源。采用了结构化程序设计方法，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），可靠性显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化等。计算机发展的四个阶段第四代：大规模和超大规模集成电路计算机（1971年至今）硬件方面，逻辑元件采用大规模、超大规模集成电路，主存储器采用半导体存储器，外存储器采用的是软、硬磁盘、光盘、优盘等。软件方面软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷，极大地方便了用户，计算机技术与通信技术相结合出现了计算机网络，它把世界紧密地联系在一起，集图像、图形、声音和文字处理于一体的多媒体技术迅速崛起。计算机发展的四个阶段第四代：大规模和超大规模集成电路计算机（1971年至今）应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。由于集成技术的发展，半导体芯片的集成度更高，每块芯片可容纳数万乃至数百万个晶体管，把运算器和控制器都集中在一个芯片上，出现了微处理器，微处理器和大规模、超大规模集成电路组装成微型计算机。微型计算机体积小，价格便宜，使用方便，但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。计算机的四个发展阶段第四代计算机发展的重要事件1、微型计算机：微处理器微处理器由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器CPU，执行控制部件和算术逻辑部件的功能。2、计算机网络：信息技术标志：1971年全球首颗微处理器因特尔Intel4004史上第一款商用微处理器——英特尔4004历史意义：

4004是全球首颗微处理器，是大规模集成电路的开创先驱。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界。计算机发展的四个阶段请同学们查阅资料，了解微处理器CPU的发展历程？计算机发展的四个阶段计算机发展的四个阶段计算机网络：是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，网络化就是利用现代通信技术和计算机技术，将分布在不同地点的计算机连接起来，在网络软件的支撑下实现软件、硬件、数据资源的共享。摩尔定律戈登·摩尔戈登·摩尔（GordonMoore,1929-）英特尔公司（Intel）的创始人之一，出生在加州旧金山的一个普通小官员家里，高中毕业后摩尔进入了著名的加州伯克利分校的化学专业，实现了自己的少年梦想。1950年，摩尔获得了学士学位，接着他继续深造，于1954年获得物理化学博士学位。1965年，提出“摩尔定律”，揭示了信息技术进步的速度。摩尔定律摩尔定律的定义归纳起来，主要有以下三种版本：集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一倍。微处理器的性能每隔18个月提高一倍，或价格下降一半。用一个美元所能买到的计算机性能，每隔18个月翻两倍。我国计算机的发展1956年，周总理亲自主持制定的《十二年科学技术发展规划》中，就把计算机列为发展科学技术的重点之一，并在1957年筹建了中国第一个计算技术研究所。华罗庚教授，是我国计算技术的奠基人和最主要的开拓者之，1952年在他任所长的中国科学院数学所内建立了中国第一个电子计算机科研小组。我国计算机的发展1958年，中科院计算所研制成功我国第一台小型电子管通用计算机103机，标志着我国第一台电子计算机的诞生；1965年，中科院计算所研制成功第一台大型晶体管计算机109乙，该机为两弹试验中发挥了重要作用；1974年，清华大学等单位联合设计、研制成功采用集成电路的DJS-130小型计算机，运算速度达每秒100万次；1983年，国防科技大学研制成功运算速度每秒上亿次的银河-I巨型机，这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑；我国计算机发展的重要标志：我国计算机的发展1992年，国防科技大学研究出银河-II通用并行巨型机，峰值速度达每秒4亿次浮点运算，中央处理机是采用中小规模集成电路自行设计的，总体上达到80年代中后期国际先进水平。它主要用于中期天气预报；1993年，国家智能计算机研究开发中心（后成立北京市曙光计算机公司）研制成功“曙光一号”全对称共享存储多处理机，这是国内首次以基于超大规模集成电路的通用微处理器芯片和标准UNIX操作系统设计开发的并行计算机；我国计算机的发展2013年6月发布的全球超级计算机TOP500排行榜名单上，中国国防科技大学研制的天河二号超级计算机，以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度夺得头筹，成为全球最快的超级计算机。在连续六届TOP500榜单上，“天河二号”一直名列榜首。天河二号超级计算机我国计算机的发展2016年6月20日，由中国国家并行计算机工程和技术研究中心研发的“神威·太湖之光”取代了基于英特尔的中国超级计算机“天河二号”，实现了核心处理器的全国产化，荣登TOP500榜单榜首。2017年11月，“神威·太湖之光”

第四次夺冠。神威·太湖之光超级计算机我国计算机的发展2019年6月17日，第53届全球超算TOP500名单在德国法兰克福举办的国际超算大会（ISC）上发布。中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”分列三、四名。从上榜总数来看，中国大陆有219台超算上榜，在上榜数量上位列第一，这是2017年11月以来，中国超算上榜数量连续第四次位居第一。我国计算机的发展超级计算机，被称为“国之重器”，超级计算属于战略高技术领域，是世界各国竞相角逐的科技制高点，也是一个国家科技实力的重要标志之一。依托“神威·太湖之光”，在天气气候、航空航天、海洋科学、新药创制、先进制造、新材料等重要领域取得了一批应用成果。计算机发展的四个阶段摩尔定律我国计算机的发展计算机的特点和分类计算机与计算思维章名：节名：计算机的特点计算机的分类12计算机的特点运算速度快计算精度高逻辑运算能力强存储容量大自动化程度高，通用性强性价比高计算机的特点运算速度快

由于计算机采用了高速的电子器件和线路并利用先进的计算技术使得计算机可以有很高的运算速度。2019年6月17日，美国国家能源部下属的橡树岭国家实验室的超级计算机“顶点”,每秒浮点运算速度能够达到14.86亿亿次，创下了新的超算记录。很多场合下，运算速度起决定作用。顶点超级计算机计算机的特点计算精度高

科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标，是与计算机的精确计算分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位有效数字，计算精度可由千分之几到百万分之几，是任何计算工具所望尘莫及的。计算机的特点逻辑运算能力强

计算机不仅能进行精确计算，还具有逻辑运算功能，能对信息进行比较和判断。计算机能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来，并能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。计算机的特点存储容量大

计算机内部的存储器具有记忆功能，可以存储大量的信息，这些信息，包括各类数据信息，还包括加工这些数据的程序。这使计算机具有了“记忆”功能。目前计算机的存储容量越来越大。计算机具有“记忆”功能，是与传统计算工具的一个重要区别。计算机的特点自动化程度高，通用性强由于计算机的工作方式是将程序和数据先存放在计算机内，工作时按程序规定的操作，一步一步地自动完成，一般无须人工干预，因而自动化程度高。这一特点是一般计算工具所不具备的。计算机通用性的特点表现在几乎能求解自然科学和社会科学中一切类型的问题，能广泛地应用于各个领域。计算机的特点性价比高计算机已经成为了基础工具，必需品，可以又好又快的代替我们的很多工作，让我们解放出更多的时间创造更多无限的成果和可能。性价比是机器性能与价格的一个比值，是衡量计算机产品性能优劣的一个综合性指标。计算机的分类计算机分类按计算机的结构原理划分：模拟计算机、数字计算机和混合式计算机。按计算机的用途划分：专用计算机和通用计算机。按计算机的运算速度、字长、存储容量等划分：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机。计算机的分类按计算机的综合性能指标，结合计算机应用领域的分布：高性能计算机微型计算机工作站服务器嵌入式计算机计算机得分类高性能计算机

高性能计算机，也称超级计算机，或者以前说的巨型机。超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。计算机的分类微型计算机

微型计算机简称“微型机”、“微机”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称为“微电脑”，是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。微型计算机的核心部件是中央处理器CPU，是微型计算机的心脏。目前微型计算机已广泛应用于办公、学习、娱乐等社会生活的方方面面，是发展最快、应用最为普及的计算机。计算机的分类工作站

工作站，是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。

计算机的分类服务器

服务器是指在网络环境下运行相应的应用软件，为网上用户提供共享信息资源和各种服务的一种高性能计算机。它的高性能主要体现在高速的运算能力、长时间的可靠性、强大的外部数据吞吐能力等方面，服务器是网络的中枢和信息化的核心。计算机的分类计算机——个人需求(基础)微型计算机、工作站、服务器之间关系工作站——专业需求(图像)服务器——大众需求(后台)计算机的分类嵌入式计算机

嵌入式计算机是指嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的专用计算机系统。嵌入式计算机系统是以应用为中心，以计算机技术为是基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统几乎包含了生活中的所有电器设备，例如电冰箱、全自动洗衣机、空调、数码产品等都采用嵌入式计算机技术。请同学们查阅资料，归纳总结计算机的应用领域？计算机的分类计算机的特点计算机的分类计算机的发展趋势和计算机的热门话题计算机与计算思维章名：节名：计算机的发展趋势计算机的热门话题12计算机的发展趋势计算机巨型化计算机微型化计算机网络化计算机智能化计算机多媒体化绿色计算机非冯.诺伊曼体系结构计算机计算机技术与其他技术结合的新技术计算机计算机的发展趋势计算机巨型化巨型化是指计算机的计算速度更快、储存容量更大、功能更完善、可靠性更高。其运算速度可达到每秒万万亿次。巨型机的应用范围：航天、军事、工业、气象、电子、人工智能、国防系统等。计算机的发展趋势计算机微型化随着微型处理器(CPU)的出现，计算机中开始使用微型处理器，使计算机体积缩小了，成本降低了。未来计算机仍会不断趋于微型化，体积将越来越小。笔记本电脑

平板电脑

掌上电脑计算机的发展趋势计算机网络化

互联网将世界各地的计算机连接在一起，从此进入了互联网时代。计算机网络化彻底改变了人类世界，人们通过互联网进行沟通、交流（QQ、微博、微信等），教育资源共享、信息查阅共享等，特别是无线网络的出现，极大的提高了人们使用网络的便捷性，未来计算机将会进一步向网络化方面发展。计算机的发展趋势计算机智能化智能化使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力，使计算机成为智能计算机。这也是目前正在研制的新一代计算机要实现的目标。

计算机人工智能化是未来发展的必然趋势。人类不断在探索如何让计算机能够更好的反应人类思维，使计算机能够具有人类的逻辑思维判断能力。阿尔法狗大战李世石计算机的发展趋势多媒体技术

多媒体技术可以集图形、图像、音频、视频、文字为一体，使信息处理的对象和内容更加接近真实世界。多媒体计算机将真正改善人机界面，使计算机朝着人类接受和处理信息的最自然的方式发展。计算机的发展趋势绿色计算机

绿色计算机指利用各种软件和硬件先进技术，将目前大量计算机系统的工作负载降低，提高其运算效率，减少计算机系统数量，进一步降低系统配套电源能耗，同时，改善计算机系统的设计，提高其资源利用率和回收率，降低二氧化碳等温室气体排放，从而达到节能、环保和节约的目的。计算机的发展趋势非冯.诺依曼体系结构的计算机冯诺依曼体系结构不足：在“集中顺序控制方面”的串行机制，成为了进一步提高计算机性能的瓶颈。解决方法：提高计算机性能的方向之一是并行处理。计算机的发展趋势计算机技术与其他技术结合纳米计算机量子计算机请同学们查阅资料，了解未来世界的计算机？计算机的发展趋势计算机的热门话题物联网物联网（IoT,Internetofthings）即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。简单理解：物物相连的互联网，即物联网。物联网的应用行业：智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、老人护理、个人健康等。计算机的热门话题云计算云计算

（CloudComputing）是一种按使用量付费的模式，云计算就是通过大量在云端的计算资源进行计算。水龙头观点论：当需要的时候，扭开水龙头，水就来了，只需要操心交水费就是了！云计算，像在每个不同地区开设不同的自来水公司，没有地域限制，优秀的云软件服务商，向世界每个角落提供软件服务——就像天空上的云一样，不论你身处何方，只要你抬头，就能看见！计算机的热门话题云计算特点：大规模、分布式虚拟化高可用性和扩展性按需服务，更加经济安全计算机的热门话题大数据大数据（bigdata），指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。计算机的热门话题例子：比如淘宝，我们个人在任何时间在淘宝上浏览和购物的记录，这些行为在淘宝自然沉淀的数据，通过阿里云计算，给我们推荐我们感兴趣的商品。另外结合支付宝个人信用卡还款、转账、理财、社交关系等等，给我们一定的芝麻信用分，继而为我们提供快速授信及现金分期服务（如花呗和借呗）。如果你是淘宝卖家，阿里会掌握你足够多的数据，对你的信用评估也会更加全面，也可以从阿里巴巴旗下的网商银行，进行贷款。计算机的热门话题人工智能人工智能（ArtificialIntelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。计算机的热门话题1、阿尔法狗（AlphaGo）是第一个击败人类职业围棋选手、第一个战胜围棋世界冠军的人工智能机器人。2、无人驾驶汽车是智能汽车的一种，是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。3、美颜相机在拍照的时候，相机会自动识别人像，分析面部特征，然后自动添补肌肌上的瑕疵，构造出最佳的拍摄场景。4、手机智能语音，比如像苹果的Siri语音。计算机的热门话题物联网、云计算、大数据和人工智能的关系万物互联必然带来万物智慧，物联网就是人工智能的触角，云计算为人工智能提供了计算资源，而大数据则为人工智能提供了决策的基础。给未来多一些可能，给未知多一些可能，给不可能多一些可能!计算机的发展趋势计算机的热门话题计算思维的提出计算机与计算思维章名：节名：计算与计算科学计算机科学科学思维计算思维的提出1234计算与计算科学计算就是把一个符号串变换成另一个符号串。计算的本质是基于规则的符号串变换，更广义的说，计算是基于规则的物理状态的变换。

如：1+2+3=？

将一段中文文章翻译成英文计算任何给定的输入，经过处理和变换，得到期望的输出的过程都可以称为计算。计算与计算科学计算

计算是人类的基本技能，也是进行科学研究的工具。在传统自然科学和人文社会科学的研究过程中，一般采用理论研究或实验研究，而计算是进行研究时有力的辅助手段，已扩展为科学概念和认知问题、解决问题的方法。计算已经改变了科学家们的思考方式计算博弈理论改变着经济学家的思考方式；计算生物学改变着生物学家的思考方式；

计算物理学改变着物理学家的思考方式；。。。。。。计算科学是运用高级计算能力来理解和处理复杂问题的学科。计算科学是21世纪最重要的技术领域之一，因为它对整个社会的进步都是十分重要的。计算科学是研究计算技术的一门科学，它具有促进其他科学门类发展的重要作用。计算与计算科学计算科学计算与计算科学计算科学特征：计算手段的器械化，

计算过程的形式化，

计算执行的自动化，

计算对象的泛在化。抽象算法程序运行高性能计算能力是计算科学的关键要素，要实现高性能计算，就要有高性能计算机和相关技术的支持，所以计算机科学和计算机技术对计算科学的发展至关重要。研究和解决的问题：是能计算且能被有效地自动计算的问题。计算机科学计算机科学终极问题：是什么可以被自动的计算。定义：研究计算机及其周围各种现象和规律的科学，是构造计算机器的学科，也是基于自动计算进行问题求解的学科。计算机对我们产生了什么影响？无处不在、工作伴侣、生活伙伴

……最直观的感受计算机科学计算机深刻影响着人们的思维方式，影响着很多学科研究和发展

……事实上科学思维三大科学

以数学为代表的理论科学

三大科学思维

理论思维:

假设/预设定义/性质/定理证明---推理和演绎方法实验思维:

实验观察发现推断与总结---观察与归纳方法计算思维:

设计构造与计算.---设计与构造方法以物理为代表的实验科学

新兴的计算机科学计算思维的提出计算思维历史追溯计算思维的提出计算思维历史追溯

计算思维不是今天才有的，从我国古代的算筹、算盘，到近代的加法器，计算器以及现代的计算机，直至目前风靡全球的互联网和云计算，无不体现着计算思维。可以说，计算思维是一种早已存在的思维活动。只是在相当长的时期内，并没有得到系统的整理和总结，也没得到应有的重视。计算思维的提出计算思维的提出1972年，图灵奖得主EdsgerDii.kstra艾兹赫尔·韦伯·戴克斯特拉提出“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也深刻地影响着我们的思维能力”。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在美国权威期刊上发表论文，对计算思维做了明确的定义。计算思维的提出计算思维的提出2010年10月，中国科学技术大学陈国良院士，在第六届大学计算机课程报告论坛中倡议将计算机思维引入到大学计算机基础教学中。目前，研究大致可分为两个方向。一是理论研究，一是应用研究。二者相辅相成，形成对计算思维的完整阐述。计算思维的提出计算科学计算计算机科学计算思维计算思维的提出小结：计算是将一个符号串变成另外一个符号串，研究计算技术的科学叫计算科学，计算科学是用高级计算能力来理解和处理复杂问题的学科，提高计算能力促进计算机科学的发展，计算机科学的发展促进计算科学的发展，形成很多交叉学科，计算机科学作为一种科学技术飞速发展和普及，在长期解决和处理问题过程中形成了一种科学的思维方式，就是计算思维。计算与计算科学计算机科学计算思维的提出科学思维计算思维概述计算机与计算思维章名：节名：计算思维定义计算思维应用举例计算思维特征计算思维能力培养1234计算思维定义计算思维的完整性定义计算思维完整定义概念性定义操作性定义狭义计算思维广义计算思维计算思维的内涵计算思维的抽象要素计算思维是问题的解决过程计算思维要素的具体体现计算思维体现的素质计算思维定义计算思维的概念性定义计算思维(ComputationalThinking，CT)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。计算思维的本质是抽象和自动化。抽象要素

算法、数据结构、状态机、逻辑和语义、启发式、控制结构等。计算思维中的抽象完全超越了物理的时空观，更为丰富和复杂，完全用符号来表示。计算思维的抽象最终是要能够机械地一步一步自动执行。计算思维的操作性定义计算思维是问题解决的过程。这一认识是对计算思维被人掌握后，在行动或思维过程中表现出来的形式化的描述，这个过程不仅体现在编程中，还体现在广泛的情境中。来自应用研究，主要讨论计算思维在跨学科领域中的具体表现、如何应用以及如何培养等问题。计算思维定义计算思维定义计算思维的操作性定义各领域、学科的问题（发现问题）问题的抽象（表征问题）问题求解算法选择（策略与方法）问题求解的实现（实施方案）问题解决结果评价成功失败具体的解决流程如下：1、发现各领域、学科的问题并进行描述，符合逻辑地组织和分析数据。2、通过抽象，建立数学模型。3、用算法对求解过程进行精确描述。4、利用某种计算机语言进行编写程序，实现可能的解决方案，从中找到问题求解的最佳方案。5、将对解决结果进行评价，如果成功，该问题得到解决，并可以将求解过程进行推广并移植到广泛的问题中。如果失败，则分析出错原因，根据具体的原因，返回之前的某个步骤重新处理。计算思维定义计算思维的操作性定义计算思维要素的具体体现计算思维作为问题解决的过程，不仅需要利用数据和大量计算科学的概念还需要调度和整合各种有效思维要素，抽象的计算思维概念，只有分解成具体的思维要素，才能有效地指导应用研究与实践。计算思维体现出的素质处理复杂情况的自信处理难题的毅力对模糊不确定