計(jì)算思維案例及平時(shí)成績(jī)討論題

1、1.5本章計(jì)算思維的典型案例本章計(jì)算思維的典型案例案例1：計(jì)算作為人類文明的開端，從最遠(yuǎn)古的手指計(jì)數(shù)到中國(guó)古代的算盤計(jì)算到近代西方的納皮爾算籌及帕斯卡機(jī)械式計(jì)算機(jī)，至當(dāng)前的電子計(jì)算機(jī)的高速度計(jì)算，不管是計(jì)算方法還是計(jì)算工具都有了變革性的創(chuàng)新，計(jì)算也作為一種思維方式存在，并成為人類科學(xué)思維的重要一員。從算盤到計(jì)算機(jī)的發(fā)展過(guò)程是計(jì)算思維內(nèi)容不斷拓展的過(guò)程?，F(xiàn)今，我們面臨著一個(gè)問(wèn)題：計(jì)算機(jī)能不能再快些？我們還能不能依靠單一的電子器件加快我們的

2、“大腦”？從歷史來(lái)看，機(jī)械到電子不但是材料的進(jìn)步，也是思維方式的進(jìn)步。計(jì)算機(jī)發(fā)展，歸根結(jié)底是計(jì)算思維的傳承和發(fā)揚(yáng)光大。計(jì)算機(jī)的歷史就像一個(gè)孩子的成長(zhǎng)史，它已經(jīng)經(jīng)歷了少年時(shí)期的瘋長(zhǎng)，進(jìn)入了青年時(shí)期。它還會(huì)有下一輪的飛速成長(zhǎng)，但是要靠人類的智慧作為營(yíng)養(yǎng)哺育它。在不久的將來(lái)，我們會(huì)將計(jì)算機(jī)變成一個(gè)眾多學(xué)科交叉結(jié)合而成的精靈。而到那時(shí)，我們相信那個(gè)精靈傳承和發(fā)揚(yáng)的仍然是計(jì)算思維。案例2：抽象就是忽略一個(gè)主題中與當(dāng)前問(wèn)題(或目標(biāo))無(wú)關(guān)的那些方面，

3、以便更充分地注意與當(dāng)前問(wèn)題(或目標(biāo))有關(guān)的方面。通過(guò)抽象，人們可以從眾多的事物中抽取出共同的、本質(zhì)性的特征，舍棄其非本質(zhì)的特征。抽象是一種從個(gè)體把握一般、從現(xiàn)象把握本質(zhì)的認(rèn)知過(guò)程和思維方法。在本章中介紹了圖靈機(jī)模型，它是一個(gè)抽象的計(jì)算模型。圖靈把他的計(jì)算模型抽象成一種非常精簡(jiǎn)的裝置：一條無(wú)限長(zhǎng)的紙帶、一個(gè)讀寫頭、一套控制讀寫頭工作的規(guī)則、一個(gè)狀態(tài)寄存器。有了圖靈機(jī)這一抽象模型，我們可以得到很多本質(zhì)的規(guī)律，通過(guò)抽象我們能夠抽取事物的本質(zhì)特

4、性、忽略煩瑣的細(xì)節(jié)，在抽象的模型上進(jìn)行科學(xué)研究，有助于發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)在規(guī)律。雖然圖靈機(jī)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型，但它不等同于實(shí)際的計(jì)算機(jī)，如何設(shè)計(jì)實(shí)際可用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也需要抽象的思維。在第3章中介紹的馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)就是對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的一種抽象認(rèn)識(shí)。本章小結(jié)與思考本章小結(jié)與思考本章通過(guò)對(duì)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展起到關(guān)鍵作用的人物和事件的介紹，回顧了計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史。從計(jì)算機(jī)的起源開始，介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程及未來(lái)可能的發(fā)展趨勢(shì)。介紹了科學(xué)技

5、術(shù)的發(fā)展特別是電子器件的發(fā)展在計(jì)算機(jī)發(fā)展中的重要作用。了解了計(jì)算機(jī)的“存儲(chǔ)程序方式”和采用二進(jìn)制思想。計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一。計(jì)算技術(shù)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，但最近20余年卻取得了飛速的進(jìn)展。這里面蘊(yùn)含了其自身的規(guī)律性，值得深刻領(lǐng)悟。計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用己使人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)生了翻天覆地的變化，計(jì)算和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用己經(jīng)無(wú)處不在。信息作為繼物質(zhì)和能源之后的第三類資源，它的價(jià)值日益受到人們的重視。在計(jì)算機(jī)滲透到社

6、會(huì)各行各業(yè)的今天，每一名大學(xué)生都應(yīng)該接受信息技術(shù)教育，應(yīng)該具有“獲取信息、分析信息、加工信息”的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)際能力。計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化。計(jì)算何種校驗(yàn)是事先規(guī)定好的。通常專門設(shè)置一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，用它使這組代碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。若用奇校驗(yàn)，則當(dāng)接收端收到這組代碼時(shí)，校驗(yàn)“1”的個(gè)數(shù)是否為奇數(shù)，從而確定傳輸

7、代碼的正確性。在本章中，介紹了II碼為7位編碼，占1個(gè)字節(jié)，空出來(lái)的最高位通常為0。但在需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)可以用作奇偶校驗(yàn)的校驗(yàn)位。例如偶校驗(yàn)時(shí)，若7位II碼中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則校驗(yàn)位置為“0”；若7位II碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則校驗(yàn)位置為“1”。這樣就可以保證傳送數(shù)據(jù)滿足偶校驗(yàn)的要求。在接收方收到數(shù)據(jù)時(shí)，將按照奇校驗(yàn)的要求檢測(cè)數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)，如果是偶數(shù)，表示傳送正確，否則表示傳送錯(cuò)誤。奇偶校驗(yàn)位是最簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤檢測(cè)碼。案例4：對(duì)中

8、國(guó)漢字的信息處理就是一種典型的計(jì)算思維應(yīng)用，蘊(yùn)含了構(gòu)造原理。計(jì)算機(jī)是西方人發(fā)明的，他們用了近40年的時(shí)間發(fā)展了一整套技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)西文的處理。而漢字是一種象形文字，字種繁多，字形復(fù)雜，漢字的信息處理與通用的西方簡(jiǎn)單的字母數(shù)字類信息處理有很大差異，一度成為棘手問(wèn)題。然而，近幾十年來(lái)，漢字信息處理研究得到飛躍式的發(fā)展。這其中，讓計(jì)算機(jī)能表示并處理漢字要解決的首要的問(wèn)題就是要對(duì)漢字進(jìn)行編碼，即確定每個(gè)漢字同一組通用代碼集合的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣，在輸

9、入設(shè)備通過(guò)輸入法接收漢字信息后，即按對(duì)應(yīng)關(guān)系將其轉(zhuǎn)換為可由一般計(jì)算機(jī)處理的通用字符代碼，然后再利用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的信息處理技術(shù)對(duì)這些代碼信息的組合進(jìn)行處理，如信息的比較、分類合并、檢索、存儲(chǔ)、傳輸和交換等。處理后的代碼組合，再通過(guò)漢字輸出設(shè)備，按照同樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為漢字字形庫(kù)的相應(yīng)字形序號(hào)，輸出設(shè)備將處理后的漢字信息直觀地顯示或打印出來(lái)。本章小結(jié)與思考本章小結(jié)與思考本章主要介紹了計(jì)算機(jī)基本信息表示方法，所謂基本信息，是指數(shù)值信息和字符信息

10、。其中二進(jìn)制的概念是十分重要的，因?yàn)槎M(jìn)制是計(jì)算機(jī)信息表示的基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的底層，任何類型的信息都用二進(jìn)制編碼，還因?yàn)樵谟?jì)算領(lǐng)域，很多術(shù)語(yǔ)直接與二進(jìn)制相聯(lián)系，不懂得二進(jìn)制，就不能很好理解這些術(shù)語(yǔ)。同一個(gè)數(shù)可以用不同的進(jìn)制表示，不同進(jìn)制表示之間存在等價(jià)關(guān)系，利用這個(gè)等價(jià)關(guān)系可以在不同的進(jìn)制之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。針對(duì)數(shù)值的二進(jìn)制表示，還介紹了如何采用原碼、反碼和補(bǔ)碼的方法解決了帶符號(hào)數(shù)值的處理，以及帶小數(shù)點(diǎn)的實(shí)數(shù)表示方法。掌握這些知識(shí)對(duì)于理解計(jì)

11、算機(jī)的運(yùn)算過(guò)程非常重要。計(jì)算機(jī)之所以具有邏輯處理能力，是因?yàn)橛?jì)算機(jī)中采用了實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的電路，這些邏輯電路是由能夠?qū)崿F(xiàn)與、或、非等邏輯運(yùn)算的基本電路組成的。而邏輯代數(shù)是進(jìn)行邏輯電路設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。通過(guò)組合基本的邏輯電路，可以設(shè)計(jì)出非常復(fù)雜的組合邏輯電路，用于構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。了解計(jì)算機(jī)信息數(shù)據(jù)的編碼對(duì)于計(jì)算機(jī)信息處理具有很大的幫助。由于計(jì)算機(jī)是以二進(jìn)制方式組織、存放信息的，這就意味著所有需要計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)并處理的信息包括都要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的