计算思维与计算机基础讲解
计算思维与大学计算机基础教育
计算思维与大学计算机基础教育一、本文概述随着信息技术的飞速发展，计算机基础教育已经成为高等教育不可或缺的一部分。
特别是在当前数字化、智能化的时代背景下，培养学生的计算思维能力，已经成为大学计算机基础教育的核心目标。
本文旨在探讨计算思维的概念内涵，分析其在大学计算机基础教育中的重要性，以及如何在教学中有效地培养学生的计算思维能力。
通过深入研究和实践，本文旨在为大学计算机基础教育的改革与发展提供新的思路和方法，以适应时代的发展和社会的需求。
二、计算思维概述计算思维，作为一种独特的思维方式，正在逐渐改变我们对问题的认知和解决方式。
这种思维方式的核心在于运用计算机科学的基础概念和方法进行问题求解、系统设计和人类行为理解。
计算思维并不仅仅局限于计算机专业人士，它已经成为一种普遍适用的思维方式，对于提升个人的综合素质和创新能力具有重要意义。
计算思维强调抽象和自动化的概念。
通过将复杂问题分解为可管理的部分，并设计出解决方案，我们可以更有效地应对各种挑战。
这种思维方式的核心在于对数据和信息的有效处理，以及通过算法和程序实现自动化和智能化。
计算思维还具有普适性，可以应用于各种领域。
无论是在科学研究、工程设计、商业决策还是日常生活中，我们都可以运用计算思维来解决问题。
例如，在商业领域，通过数据分析和预测，企业可以制定更精确的市场策略；在医疗领域，通过算法和模型，医生可以更准确地诊断疾病和制定治疗方案。
计算思维还强调创新思维和协作精神。
在解决问题的过程中，我们需要不断探索新的方法和思路，并与其他领域的人进行跨学科合作。
这种思维方式有助于培养我们的创新意识和团队协作能力，为未来的社会发展和科技进步做出贡献。
因此，将计算思维融入大学计算机基础教育具有重要意义。
通过培养学生的计算思维能力，我们可以帮助他们更好地适应未来社会的发展需求，提升他们的综合素质和创新能力。
这也将为培养更多具有计算机科学素养的人才打下坚实基础，推动我国的科技进步和社会发展。
计算机基础与计算思维知识点
计算机基础与计算思维知识点
计算机技术正快速发展，不仅对于我们的日常应用而言重要，也正在成为当今社会的重要组成部分。
随着技术的发展，我们对计算机的基础知识和计算思维也变得越来越重要。
首先，我们需要了解计算机基础知识，这也是计算机技术学习的基础。
当我们开始学习计算机技术时，应该要了解什么是计算机、计算机的结构、如何构建和运行程序、计算机网络技术等等。
另外，还需了解计算机的常用操作系统以及如何使用常用软件。
这些知识可以帮助我们更加深入的理解计算机技术，并有效地应用它们。
接下来，计算思维也是一个重要知识点。
计算思维具有构建和解决问题的能力，也可以被用来理解、分析、提出、解决问题和设计系统的能力。
它是人们表达、传达、理解和利用计算机技术的方式。
在现代社会中，计算思维的重要性日益凸显，因为它可以帮助我们更好的利用计算机技术解决问题。
计算机思维也可以帮助我们更好的理解计算机语言，如C/C++、Java/Python/PHP等，以及扩展其他计算机相关知识，如数据库技术、Web开发等。
正确的学习方法包括观察、模拟、演示、试验、调试、推理等步骤。
在学习计算机有关知识时，可以使用这些方法获得更多的收获。
最后，计算机技术以及计算思维都是当今社会发展的基础，它们的重要性可以说是无可替代的。
因此，我们应该充分珍惜这些有趣的技术内容，并努力深入学习，以进一步提升自己的计算机技术水平。
大学计算机基础-01-计算机与计算思维
大学计算机基础-01-计算机与计算思维在当今的数字化时代，计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是工作、学习还是娱乐，我们几乎每天都会与计算机打交道。
而要真正理解计算机的运行原理和应用，就必须掌握计算思维。
接下来，让我们一起走进计算机与计算思维的奇妙世界。
计算机，这个看似复杂的设备，实际上是由一系列硬件和软件组成的。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘等组件，它们协同工作，使得计算机能够执行各种任务。
软件则是指安装在计算机上的程序和操作系统，如 Windows、Mac OS、Linux 等。
这些软件为我们提供了与计算机交互的界面和工具，让我们能够轻松地完成文档编辑、图像处理、游戏娱乐等各种活动。
计算机的发展经历了几个重要的阶段。
从最初的大型机到个人电脑的普及，再到如今的智能手机和平板电脑，计算机的体积越来越小，性能却越来越强大。
早期的计算机主要用于科学计算和军事领域，而随着技术的进步，计算机逐渐走进了千家万户，成为了人们日常生活和工作的得力助手。
那么，什么是计算思维呢？简单来说，计算思维是一种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。
它不仅仅是关于编程和算法，更是一种解决问题的方式和思维模式。
计算思维具有几个重要的特点。
首先是抽象。
在面对复杂的问题时，我们需要将其抽象为简单的模型，以便更好地理解和解决。
例如，在设计一个在线购物系统时，我们可以将用户、商品、订单等元素抽象为数据结构，并通过算法来处理这些数据。
其次是逻辑。
计算思维要求我们遵循严格的逻辑规则，确保我们的解决方案是正确和有效的。
无论是编写程序还是设计系统，逻辑的严密性都是至关重要的。
此外，计算思维还强调分解和组合。
我们可以将一个大问题分解成若干个小问题，分别解决后再将它们组合起来，形成最终的解决方案。
计算思维在各个领域都有着广泛的应用。
在科学研究中，科学家们利用计算思维来模拟自然现象、分析实验数据，从而推动科学的进步。
大学计算机—基于计算思维知识点
大学计算机基础知识点第一章计算思维与计算机1、三大科学思维——理论思维（以数学为基础的理论思维）、实验思维以物理为基础的实验思维、计算思维2、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、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.3、计算思维的本质：抽象+自动化4、计算机是一种能存储程序和数据，自动执行程序、快速而精确地完成对各种数字化信息处理的电子设备5、1946年(美)宾夕法尼亚大学第一台数字电子计算机 ENIAC诞生。
6、按照计算机所使用的逻辑部件将计算机的发展分为四代：第一代：(1946-1957) 电子管时代第二代：(1958-1964) 晶体管时代第三代：(1965-1970) 中小规模集成电路第四代：(1971－至今) 大规模、超大规模集成电路(出现网络，使用面日益广泛)7、存储程序的工作原理是：在计算机中设置存储器，将程序和数据存放到存储器中，计算机按照程序指定的逻辑顺序依次取出存储器中的内容进行处理，直到得出结果。
计算机有两个基本能力：一是能够存储程序和数据二是能够自动地执行程序程序(Program) ：是指可以连续执行的一条条指令的集合指令(Instruction) ：是指计算机完成某一种操作的命令指令是一组二进制代码操作码：指出进行什么操作地址码：是规定操作数的值或地址、操作结果的地址及下一条指令的地址等计算机硬件系统第二章⏹数制（Numbering System）即表示数值的方法，有进位计数制和非进位计数制两种⏹进位计数制的基本特点如下:☐使用固定个数的数码表示数值的大小☐逢R进一☐采用位权表示法数制的转换二进制、八进制、十六进制和十进制之间的转换信息的存储单位（位、字节）除字节外，还有千字节(KB)、兆字节(MB)、吉字节(GB)、太字节(TB)，拍字节(PB)。
它们的换算关系原码、反码、补码之间的转换ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码，即美国标准信息交换代码。
《信息技术基础教学课件》第1章计算思维和计算机基础
础
目录
• 计算思维 • 计算机基础 • 信息技术的发展历程 • 信息技术基础课程的学习方法
01
计算思维
计算思维的定义
计算思维：一种解决问题的思维方式， 通过抽象、分解、概括等方式，将复 杂问题转化为可计算的问题，并利用 计算技术 包括理解问题、抽象化、设计解决方 案、实施解决方案以及评估解决方案 的有效性。
理解信息技术在日常生活和工 作中的应用。
培养自主学习和解决问题的能 力。
学习方法与技巧
理论与实践相结合
在学习理论知识的同时，结合实际操 作，加深理解和记忆。
案例分析
通过分析实际案例，了解计算思维和 计算机技术在不同领域的应用。
小组讨论
与同学一起讨论学习内容，互相交流 心得，提高学习效果。
主动探索
积极寻找相关的学习资源，如网络教 程、在线课程等，拓宽知识面。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行 计算和存储，因为二进制只有0和
1两种状态，易于表示和实现。
指令执行
计算机执行指令的过程包括取指令、 解码、执行和写回等阶段，通过一 系列指令完成程序设定的任务。
数据存储
计算机存储数据的方式包括内存储 器和外存储器，内存储器速度快， 但容量较小，而外存储器容量大， 但速度较慢。
计算机的应用领域
科学计算
计算机在科学计算领域 的应用包括数值计算、 数据处理和模拟实验等。
工业控制
计算机在工业控制领域 的应用包括自动化生产 线、机器人和智能制造
等。
电子商务
计算机在电子商务领域 的应用包括网上购物、 电子支付和物流配送等。
计算机基础与计算思维知识点
计算机基础与计算思维知识点
计算机基础与计算思维是计算机科学中一个重要的研究领域。
它主要包括计算机基础、数
学基础和计算机科学逻辑学。
它也是计算机科学应用研究的基础知识。
它以概念、技术和
任务构成了一种系统的、正确的计算机学习和思考的总体框架，对计算机思维、算法及编
程有非常重要的意义。
计算机基础包括计算机构造、编程语言、软件工程原理、数据库、操作系统等基础知识。
这些基础知识将为学习计算机科学、利用计算机解决问题和实现技术创新提供支援。
数学基础是解决计算机问题的基本技能，最少应用数学，包括：数论、集合论、代数、数
值分析、微积分、几何、概率论、统计学等知识。
这部分知识涉及逻辑、证明及系统分析，掌握它将帮助使用者将复杂问题转化为结构化的计算机问题，进而提高解决复杂问题的能力。
计算机科学逻辑学是计算机科学中最基本的，也是最重要的部分。
它研究计算机思维和计
算逻辑，包括证明论、演算论、图论等，以及大量的算法及算法分析知识。
它是计算机基
础设施和计算思维能力的核心，对学习和研究任何计算机方面的问题都具有重要的意义。
计算机基础与计算思维能力是计算机科学领域最基础的部分，也是最重要的部分，它涉及
计算机基础、数学基础、计算机科学逻辑学和算法等多方面的知识，是计算机学习、利用
计算机解决问题和实现技术创新的基础，对计算机思维、算法及编程有非常重要的意义。
计算机基础与计算思维知识点
计算机基础与计算思维知识点计算机科学与技术作为一门专业，涉及的知识点广泛而且日新月异。
其中最重要而又基础的内容之一就是计算机基础与计算思维。
本文将为大家介绍计算机基础与计算思维的相关知识点。
一、计算机基础知识1. 计算机硬件与软件计算机硬件包括中央处理器（CPU）、内存（RAM）、硬盘、显卡等组成部分，而软件则是指计算机的操作系统、应用程序等。
硬件是计算机的基础，而软件则是实现硬件功能的关键。
2. 二进制与十进制计算机使用的是二进制，即由0和1组成的数字系统。
而人类通常使用的是十进制，即由0到9组成的数字系统。
转换二进制与十进制可以加深对计算机数字表示的理解。
3. 计算机网络计算机网络包括局域网（LAN）、广域网（WAN）等，通过各种设备连接起来，实现信息的传输与共享。
了解计算机网络的基本概念与工作原理对于网络通信有着重要的意义。
4. 数据结构与算法数据结构是组织和存储数据的方式，而算法是解决问题的一系列步骤。
了解不同的数据结构和算法有助于学习编程和解决实际问题。
5. 操作系统操作系统是计算机的核心软件，负责管理计算机的硬件和软件资源，并提供给用户一个友好的界面。
掌握操作系统的基本功能和原理有助于更好地使用计算机。
二、计算思维知识点1. 抽象与模型抽象是将复杂的问题简化为一系列可处理的概念和模型。
模型是对真实世界的一种简化和抽象，通过模型可以更好地理解问题的本质。
2. 分解与组合将一个问题分解为更小的子问题，通过解决各个子问题最终解决整个问题。
同时，将多个简单的问题组合起来也可以解决复杂的问题。
3. 模式识别与建模通过观察和分析，寻找问题的规律和模式，并将其抽象为合适的模型，以便于问题的解决和优化。
4. 自动化与智能化计算机的最大特点就是可以执行自动化任务。
计算思维要求我们将复杂的问题进行自动化处理，同时，利用人工智能等技术实现智能化任务。
5. 算法设计与优化设计高效的算法是解决问题的关键，同时也需要不断地考虑算法的优化和改进，以提升计算效率和解决问题的质量。
计算机技术与计算思维基础
一.一一.二计算机技术计算思维基础学目地•了解计算机地发展,分类及应用•掌握计算机地特点•了解计算思维基本概念一.一计算机技术计算机(电脑)是一种能够接收信息,并按照存储在其内部地程序对输入信息行处理,并产生输出结果地高度自动化地数字电子设备。
计算机地诞生(一) ENIAC （埃尼阿克）世界上第一台电子计算机诞生于一九四六年,美宾夕法尼亚大学;(二)规模 一八零零零多个电子管,一七零方米,三零吨,功率一四零千瓦;(三)速度 五零零零次/秒。
一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展•七零多年来发展速度之快大大超出们地预料:•能,体积,价格,···•应用领域•软件技术与软件产品一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展问题:七零多年来没变地是什么？基本工作原理按照采用地物理元器件,分为四代:（一）第一代（二零世纪四零年代-五零年代末）CPU:电子管机器语言与汇编语言程序速度几千次到几万次/秒应用范围:科学计算一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代一.一计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代（二）第二代（二零世纪五零年代,后期-六零年代）• CPU:晶体管•高级语言（Fortran）•体积小•速度几十万次/ 秒•应用范围扩大:科学计算,数据处理一.一计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代（三）第三代（二零世纪六零年代-七零年代初）• CPU:SSI,MSI（小,规模集成电路）•体积更小•速度几十万次/ 秒~几百万次/秒•出现了操作系统与数据库管理系统•应用范围扩大:科学计算,数据处理, 辅助设计,工业控制等（四）第四代 （七零年代期至今）• CPU:LSI,VLSI （大规模,超大规模集成电路）• 体积更小• 速度上千万次/ 秒~数十万亿次/秒• 软件丰富• 应用范围扩大:各个领域一.一 计算机技术一.一.一 计算机地发展计算机地分代一.一计算机技术一.一.二 计算机地特点一. 处理速度快二. 具有庞大地信息存储能力三. 自动处理例如:求一~一零零地与四. 具有逻辑判断能力例如:判断二<三地对错五. 计算精度高能行天文数据地计算等六. 通用强（数值型数据与非数值型数据）一.巨型机即超级计算机,采用并行处理地体系结构,数以万计地CPU组成,处理速度达到每秒亿亿次以上。
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1.2计算机基础知识
4.计算机未来发展方向
神经计算机
分子计算机
量子计算机
光子计算机
生物计算机 纳米计算机
1.2.3数据与信息
♥数据（data） 是载荷或记录信息的、按一定规则排列组合的 物理符号。数据可以是数字、文字、图像，也可 以是计算机代码。 ♥信息（Information） 是数据的内在与解释，是数据中有意义的内容， 是以适合于通信、存储或处理的形式来表示的知 识或消息。 在计算机系统中，各种字母、数字符号的组合、 语音、图形、图像、视频等统称为数据，数据经 过加工后就成为信息。
第1章 计算思维与计算机基础
主讲人 姜永生
1.1计算思维
1．思维的概念 思维是思维主体处理信息及意识的活动，是人
脑对客观事物间接的和概括的反映。 思维主体可包括自然进化而形成的动物（如人）
与将来逐渐发展完善的人工智能产品。 思维活动的对象是信息及意识。 信息是能被思维主体识别的事物现象及表象；
意识是思维活动的产物。 意识以信息的形式储存、表现和输出，意识
0，1，…，9
8i
10i
r=16 0，A1，，……，，F7，
16i
标识 B（Binary） O（Octal） D（Decimal） H（Hexadecimal）
1.2.3数据与信息
3.使用“计算器”转换数制
步骤1
步骤2
步骤3
步骤4
选择“开 始”→“所 有程 序”→“附 件”→“计 算器”命令， 启动计算器。
ASCII码 汉字编码 Unicode编码
1.2.4 计算机的特点与分类
计算机的特点
速度快 精度高
逻辑判 断能力
连续自 动执行
通用性 强
微型机 PC
计算机的分类
小型 计算机
大型机
巨型机
1.2.5计算机的应用领域
♥科学计算 ♥信息管理 ♥过程控制 ♥计算机辅助系统 计算机辅助设计CAD 计算机辅助制造CAM 计算机辅助教育CBE ♥人工智能 ♥多媒体应用 ♥计算机网络
一种手持 式屏幕坐 标定位设 备
机械式 光电式
由一组开关 利用光电扫 矩阵组成， 描将图像转 包括数字键、换成像素数 字母键、符 据输入到计 号键、功能 算机的输入 键及控制键 设备
将声波转 换为数字 音频信号 的输入设 备
1.3.1 计算机硬件系统
5.输出设备 将各种计算结果数据或信息以数字、字符、图
1.3计算机系统组成
1.2.5计算机的应用领域 ♥科学计算 ♥信息管理 ♥过程控制 ♥计算机辅助系统 计算机辅助设计CAD 计算机辅助制造CAM 计算机辅助教育（CBE） ♥人工智能 ♥多媒体应用 ♥计算机网络
1.3.1 计算机硬件系统
计算机硬件（Computer Hardware）是指构成 计算机系统的电子、机械和光电元件等各种物理 设备。 1.控制器----读取指令、分析指令和执行指令
计算器中， 选择“查 看”→“程 序员”命令 （XP中为 “查 看”→“科 学型”）。
选择数制如 十进制，输 入要转换的 数字如5566
选择转换数 制如十六进 制，得到转 换结果如
15BE
1.2.3数据与信息
使用WIN7的“计算器”转换数制
1.2.3数据与信息
4.常见的信息编码
常见的信息编码
BCD码
代
年份
字长
代表性处理器芯片
1 1971~1973 4位~8位
Intel4004、8008
2 1974~1977 8位
Intel8080
3 1978~1985 16位
Intel80386、80486
4 1986~2000 32位
Pentium及Pentium Pro
5 2000~至今 64位 Intel IAtathnliounm6（4安（腾速）龙，）AMD
ALU），是计算机中执行各种算术和逻辑运算的 部件。
算术逻 辑单元
累加器
状态 寄存器
通用 寄存器
算术逻辑运算单元的基本功能为加、减、乘、除四则 运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补 等操作。
运算器与控制器共同组成了CPU的核心部分。
1.3.1 计算机硬件系统
3.存储器 存储器可接收计算机内的信息（数据和程序），
数十万~几 百万次/秒
工程设计、 数据处理
3 1965~1971 集成电路
结构化、模块化程 数百万~几 序设计、实时处理 千万次/秒
工业控制、 数据处理
4
1971~至今
大规模超大规 分时、实时数据处 上亿条指令/ 模集成电路 理、计算机网络 秒
工业、生活等 各方面
1.2计算机基础知识
3.微型计算机的发展阶段
Visual Basic
1.3.2 计算机软件系统
2.应用软件 为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应
用软件。 它可以是一个特定的程序，如一个图像浏览器；
也可以是一组功能联系紧密，可以互相协作的程 序的集合，如微软的Office软件；还可以是一个 由众多独立程序组成的庞大的软件系统，如学校 的教务管理等数据管理系统。
指存储器完成一次读取或写入操作所需的时间 6. RAS技术 可靠性、可维护性、可使用性。
指令 寄存器
程序 计数器
指令 译码器
操作 控制器
用于保存 当前执行 或即将执 行的指令.
指明程序 中下一次 要执行指 令地址的 一种计数 器.
将输入二进 制代码的状 态翻译成输 出信号，以 表示其原来 含义的电路
各寄存器 之间建立 数据通路
1.3.1 计算机硬件系统
2.运算器 又称算术逻辑部件（Arithmetic and Logic Unit，
对数据库 进行加工、 管理的系 统软件
1.3.2 计算机软件系统
语言处理系统
机器语言
汇编语言
高级语言
用二进制序列 编写的程序称 为机器语言程 序，是计算机 唯一能直接识 别并执行的低 级语言
采用指令的助 记符、符号地 址、标号等符 号书写程序， 以代替机器语 言的操作码。
高级语言的特 点是接近于人 类的自然语言 和数学语言， C++、Java、 COBOL、
计算思 维是思 想，不 是人造 物。
1.2计算机基础知识
1.2.1计算机的基本概念 计算机（Computer）全称：电子计算机，俗
称电脑，是一种具有算术运算和逻辑判断能力， 并能通过预先编好的程序来自动完成海量数据加 工处理的现代化智能电子设备。 1.2.2 计算机的产生与发展
1. 世界上第一台电子计算机叫 埃尼阿克（Electronic Numerical Integrator And Computer，电子 数字积分计算机，ENIAC），它 于1946年2月15日在美国宣告诞生。
存储程序思想：指令和数据不加区别混合存储 在同一个存储器中，让计算机能自动执行程序指 令和数据。
1.2计算机基础知识
3.计算机的发展
代 年份
电子元器件 数据处理方法
运算速度
应用领域
1 1946~1957 电子管
汇编语言、代码程 序
5千~3万次/秒
国防及高科技
2 1958~1964 晶体管
高级程序语言
把具有相同属性的事物归入一类。
1.1计算思维
3．思维的认知方式 ♥归纳与演绎 归纳是从个别性的前提推出一般性的结论，前
提与结论之间的联系是或然性的。 演绎是从一般性的前提推出个别性的结论，前
提与结论之间的联系是必然性的。 ♥抽象与概括 抽象是将事物的本质属性抽取出来，舍弃事物
的非本质属性。 概括是将抽取出来的本质属性综合起来，并推
1MB=210KB=1024KB
1GB=210MB=1024MB 1TB=210GB=1024GB
1.2.3数据与信息
2.数制及相互转换
二进制
八进制
十进制
十六进制
进位制 二进制
八进制
十进制
十六进制
规则 逢二进一 逢八进一 逢十进一
逢十六进一
基数 数码 位权
r=2 0，1
2i
r=8
r=10
0，1，…， 7
广到同类事物中去的思维方法。
1.1计算思维
4．思维的分类 根据思维过程中是以日常经验还是以理论、设
计构造为指导来划分
实证思维 逻辑思维 计算思维
实证思维以观 察和总结（归 纳的方式，不 是数学归纳） 自然规律（包 括人类社会活 动）为特征。
逻辑思维是以 科学的原理、 定理、定律等 理论为依据， 对问题进行分 析、判断的思 维。
1.3.3 计算机的主要技术指标
1.字长 是指CPU中每个字所包含的二进制代码的位数，
即计算机一次能同时接纳和处理数据的位数。 2.时钟频率
又称主频，是指CPU内部晶振的频率，即CPU 每秒钟平均运行的次数, 单位是MHz。 3.运算速度
指每秒钟计算机能执行指令的条数，单位MIPS. 4.内存容量 5.存储周期
地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB
用于传送地址 信息，CPU通 过地址总线中 传送的地址信 息访问存储器
用于传送数据 信息，主要连 接CPU与各个 部件，是它们 之间交换信息 的通路
用于传送控制 信号，以协调 各部件之间的 操作
1.3.2 计算机软件系统
软件系统可分为系统软件和应用软件两大类 6.系统软件
像、声音等形式表示出来的设备
显示器
打印机
音箱
光驱
阴极射线 管显示器、
液晶显示 器、等离 子显示器
按印字方 式可分为 击打式和 非击打式 两类
将数字音 频信号转 换为模拟 信号
将硬盘数 据刻录到 光盘