第1章 计算、计算机和计算思维
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《大学计算机基础与计算思维》课后习题参考答案第1章计算、计算机与计算思维............................. 第2章数据的计算基础计算机硬件系统第4章操作系统基础 (11)第5章算法与数据结构 (13)第6章程序设计及软件工程基础 (17)第7章数据库技术 (19)第8章计算机网络 (22)第9章信息安全与职业道德 (24)第10章计算软件第11章办公软件Office 2010算机科学与技术学院计算机基础教学部28 292015年9月第1章计算、计算机与计算思维1.1举例说明可计算性和计算复杂性的概念。
答:对于给定的一个输入,如果计算机器能在有限的步骤内给出答案,这个问题就是可计算的。
数值计算、能够转化为数值计算的非数值问题(如语咅、图形、图像等)都是可计算的。
汁算复杂性从数学上提出计算问题难度大小的模型,判断哪些问题的讣算是简单的,哪些是困难的,研究计算过程屮时间和空间等资源的耗费情况,从而寻求更为优越的求解复杂问题的有效规则,例如著名的汉诺塔问题。
1.2列举3种电子计算机岀现之前的计算工具,并简述其主要特点。
答:(1)算盘通过算法口诀化,加快了计算速度。
(2)帕斯卡加法器通过齿轮旋转解决了自动进位的问题。
(3)机电式计算机Z・l,全部采用继电器,第一次实现了浮点记数法、二进制运算、带存储地址的指令等设计思想。
1.3简述电子计算机的发展历程及各时代的主要特征。
答:第一代一一电子管计算机(1946—1954年)。
这个时期的计算机主要釆用电子管作为运算和逻辑元件。
主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁芯,外存储器采用磁带。
在软件方面,用机器语言和汇编语言编写程序。
程序的编写与修改都非常繁琐。
计算机主要用于科学和工程计算。
第二代一一晶体管计算机(1954—1964年)。
计算机逻辑元件逐步由电子管改为晶体管, 体积与功耗都有所降低。
主存储器采用铁脸氧磁芯器,外存储器釆用先进的磁盘,汁算机的速度和可靠性有所提高。
大学计算机第1章 计算思维与计算机

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1.1.2 思维概述
1. 思维与思维过程
① 分析与综合 ② 比较 ③ 抽象与概括
2. 三种科学思维
① 实证思维:实验思维 ② 逻辑思维:理论思维 ③ 计算思维:构造思维
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1.1.3 计算思维的引入
1. 计算思维的含义
① 机器人、专家系统、模式识别、智能检索
6. 网络应用 7. 多媒体技术的应用
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1.3 高性能计算机 1.3.1 并行计算 1.3.2 分布式计算 1.3.3 集群计算 1.3.4 云计算
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1.3.1 并行计算
1. 并行计算(Parallel Computing):
指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程。
① 计算思维是概念化思维,不是程序化思维。 ② 计算思维是基础的技能,不是机械的技能。 ③ 计算思维是人的思维,不是计算机的思维。 ④ 计算思维是思想,不是人造品。 ⑤ 计算思维是数学和工程互补的思维,不是数学性的思维。 ⑥ 计算思维面向所有的人,所有领域。7源自1.1.3 计算思维的引入
2. 计算思维的特点
① 算盘时代 ② 机械时代 ③ 机电时代
加法器
差分机
制表机
12
1.2.1 计算机的发展
2. 计算机的诞生
1946年2月14日诞生,是美国宾夕法尼亚大学研制的 “电子数值积分计算机”(ENIAC)。
1. 5000次加法/秒 2. 保存80个字节 3. 体重28吨 4. 占地170m2 5. 18800只电子管 6. 1500个继电器 7. 功率150KW 13
三级分层:云软件、云平台、云设备。
CH1计算机与计算思维概述

二、存储器
• 存储器(memory)是用来存储程序和数据的部件。 对存储器既可以进行“读”(取数)、“写” (存数)操作。 • 衡量存储器的性能指标有: 存储容量 存储速度 价格 • 存储器技术在不断发展,存储器容量越来越大、 存取速度越来越快、价格越来越低、体积越来越 小、耗电越来越省,就连使用寿命也越来越长。
?有的电磁感应笔其基板能感应出用户写字过程中在笔尖上用力的变化并将压力的大小例如分为512级传送给主机主机就能在荧屏上显示出笔迹的粗细这样就更接近于真正的笔在书写时的感觉这就是所谓的压力感应笔它在签名识别绘画中很有用
第1章 计算机与计算思维概述
1.1 计算机系统组成
• 硬件系统 • 软件系统
硬件系统
安腾(Itanium)处理器: 64位开拓者 瞄准高端企业市场,运行的系统一般是UNIX系统 高性价比,性能卓越,更低功耗
Itanium 2被大量用在需要计算的超级电脑上, 以及大型公司的Байду номын сангаас据库系统
Intel Atom是Intel历史 上体积最小和功耗最小 的处理器。 下一代ATOM芯片: 进军移动通讯领域
取 出 指 令
操 作 信 号
反 馈 信 号
一、 CPU
• 运算器和控制器合称为中央处理器(Central Processing Unit,CPU)。 • 它是计算机的核心部件。 • CPU的具体任务是执行指令,它按照指令 的要求完成对数据的基本运算和处理。 • CPU主要由运算器、控制器、寄存器和高 速缓冲存储器(cache)等组成。
三、输入设备
• 输入(Input)设备能把程序、数字、图形、图像、 声音、控制现场的模拟量等数据,通过输入接口 转换成计算机可以接收的电信号。 • 常用的输入设备有键盘、鼠标器、操纵杆、卡片 输入机、纸带输入机、光笔、语音识别装置、数 字化仪、扫描仪、条形码阅读器、磁墨水字符阅 读机、光学字符阅读机(Optical Character Reader,OCR)、调制解调器(modem)及各种模/数 (A/D)转换器等。
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。
第一章计算思维与计算机概论

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1.2.2 计算机的发展
计算机的发展趋势
计算机科学是有史以来发展最快的学科,为了迎合社会 对计算机不同层次的应用需求,计算机正朝着巨型化、 微型化、网络化和智能化方向发展。 计算机按其规模、速度和功能等可分为巨型机、大型机、 中型机、小型机、微型机及单片机等等。这些类型之间 的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率 消耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软 件配置等的不同。
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第一章 计算机基础知识
1.1
计算思维 1.2 计算机概述 1.3 计算机系统的运算基础 1.4 计算机系统的构成 1.5 微型计算机硬件组成
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1.1 计算思维
1.1.1 1.1.2 1.1.3
什么是计算思维 计算思维与计算机 应用计算思维求解
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1.1.3 应用计算思维求解问题的一 般过程
国际教育技术协会(ISTE)和计算机科学教师协会(CSTA) 指出计算思维是一个用来解决问题的过程,该过程包括以 下六个步骤。 (1)制定问题,能够使用外界工具如计算机和其他工具等帮 助解决这个问题; (2)组织和分析数据,要符合逻辑; (3)通过抽象,如模型、仿真等,重现数据; (4)通过一系列有序的步骤也就是算法思想,支持自动化的 解决方案; (5)识别、分析和实施可能的解决方案,找到最有效的方案, 并且有效结合这些步骤和资源; (6)将该问题的求解过程进行推广并移植到更广泛的问题中。
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1.2 计算机概述
1.2.1 1.2.2 1.2.3
什么是计算机 计算机的发展 计算机的分类
大学《计算机基础与计算思维》第一章计算与计算思维题库及答案

第一章计算与计算思维题库其中1表示选择题的题干下的第一行为答案(多选类推),也表示判断题答案为正确。
其中2表示选择题的题干下的第二行为答案(多选类推),也表示判断题答案为错误。
一、判断题1巴贝奇制造的差分机是一种电动机械计算工具。
22人工智能可以完成普通的设计工作。
13计算机发展趋势的巨型化主要指超级计算机的体积越来越大。
24计算思维是实现人工智能的必备条件。
15现在我们普遍使用的计算机是第五代计算机。
26计算思维就是要像计算机一样思考问题。
27智能手机也是一种计算机。
18计算机产业的发展将在很长时间内仍遵循摩尔定律。
2二、选择题1第一台电子计算机是1946年在美国研制的,该机的英文缩写为()。
3 EDVACEDSACENIACUNIVAC2电子计算机技术在半个世纪中虽有进步,遵循着一位科学家提出的基本原理,他就是()2爱迪生冯•诺依曼布尔图灵3摩尔定律是指()o 1芯片集成晶体管的能力每18个月增长一倍,其计算能力也增长一倍芯片集成晶体管的能力每年增长一倍,其计算能力也增长一倍芯片集成晶体管的能力每两年增长一倍,其计算能力也增长一倍芯片集成晶体管的能力每6个月增长一倍,其计算能力也增长一倍4为什么要学习计算思维?因为()0 2如果理解了计算思维,则便具有了融会贯通、联想启发的能力,这样再看计算学科的知识便感觉他们似乎具有相同的道理或原理,只是术语不同而已不仅仅是上述的理由,有很多理由说明大思维比小技巧更重要,思维的学习比知识的学习更重要计算学科知识膨胀速度非常快,知识学习的速度跟不上知识膨胀的速度,因此要先从知识的学习转向思维的学习,在思维的指引下再去学习知识学习计算思维并不仅仅是学习计算机及相关软件的原理,因为社会/自然中的很多问题解决思路与计算学科中的方法和原理是一致的,计算思维的学习也可以提高解决社会/自然问题的能力5早期的计算机体积大、耗电多、速度慢,主要原因是()o 4设计水平元材料工艺水平元器件6下列关于世界上第一台电子计算机ENIAC叙述错误的是()2 它主要采用电子管作为电子器件使用高级语言进行程序设讣世界上第一台电子计算机是1946年在美国诞生的它主要用于军事目的和科学计算7本课程中拟学习的计算思维是指()。
第1章 计算、计算机与计算思维

第12次人口普查共做了6300万人的调查登记,1个
月就完成了统计制表工作。 制表机穿孔卡第一次把数据转变成了二进制信息。 被称为“数据处理”之父。 创办CTR公司,后改名为国际商用机器公司IBM。
河北农业大学 信息科学与技术学院
第24页
2. 机电式计算机---艾肯的继电器计算机
1937年,哈佛大学博士艾肯(1900-
河北农业大学 信息科学与技术学院
第16页
2. 圆周率的计算史
(6)总结
Π值
计算 方法
相辅相成
共同促进
计算机
河北农业大学 信息科学与技术学院
第17页
1.2 计算机
计算机的发展历程
手动式 计算工具 电子 计算机
计算 工具
机械式 计算工具 机电式 计算机
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第18页
1.2.1 计算机文化
1991年,为纪念巴贝奇诞辰 200周年,伦敦科学博物馆采 用18世纪的技术设备,制作了 完整的差分机。
河北农业大学 信息科学与技术学院
第23页
2. 机电式计算机---霍列瑞斯的制表机
起因:1880年,美国举行全国性人口普查。手摇计 算机“摇”得满头大汗,一天也算不出几张表格。 这次人口调查统计制表工作花了7年半的时间。 1888年,霍列瑞斯发明了他的制表机。1890年的
Π =3. 14159265358979323846264338327950288419716939937510 58209749445923078164062862089986280348253421170679 82148086513282306647093844609550582231725359408128 48111745028410270193852110555964462294895493038196 44288109756659334461284756482337867831652712019091 45648566923460348610454326648213393607260249141273 72458700660631558817488152092096282925409171536436 78925903600113305305488204665213841469519415116094 3305727036575959195309………….
第1章 计算机与计算思维

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while(r!=0) /*利用辗除法,直到r为0为止*/
{ m=n; n=r; r=m%n;
} intGreatComDiv=n; intLeaseComMul=M*N/intGreatComDiv; printf("m和n的最大公约数是:
一个可以使用计算机解决的问题应该被定 义为“可以在有限步骤内被解决的问题”, 故哥德巴赫猜想这样的问题是不属于“可 计算问题”之列的,因为计算机没有办法 给出数学意义上的证明。
不能期待计算机能解决世界上所有的问题。
24
1.2计算思维
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 解的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。如同 所有人都具备“读、写、算”(简称3R)能 力一样,计算思维已经成为必须具备的科学 思维能力。
设计一个算法完成这个查找过程,那么这个算法 的思想和人工查找是基本一致的,即逐个对比 s1,s2,…,sn,
如果其中某一个的学号值与key=10011087匹配, 则查找成功,结束查找过程;
如果所有的学号都不与key匹配,则说明没有要找 的这个学生,称为查找失败,结束查找过程。
演规则)。任何结论都要从公理集合出发, 经过推演系统的合法推理,得出结论。
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计算思维
计算思维是人类科学思维中,以抽象化和 自动化,或者说以形式化、程序化和机械 化为特征的思维形式。
计算思维也是与人类思维活动同步发展的 思维模式,但是计算思维概念的明确和建 立却经历了较长的时期。
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计算思维中的抽象化与数学(逻辑思维) 的抽象化有不同的含义。计算思维的抽象 化不仅表现为研究对象的形式化表示,也 隐含这种表示应具备有限性、程序性和机 械性。
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大学计算机基础 我们毕业啦
其实是答辩的标题地方
计算机科学与技术学院 计算机基础教学部
1.1 1.2 1.3 1.4
计算 计算机 计算模型 计算机系统
第一章 计算、计 算机与计算思维
7/7/2016
1.5
计算思维
本章总结
太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部
2
1.1
计算
7/7/2016
太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部
3
公元480 年 7位
1950年 2037位
1955年 3089位
15世纪 初15位
1989年 4.8亿位
1610年 35位
1948年 808位
2011年 10万亿 位
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2. 计算机的分类
(1)高性能计算机(2)微型计算机(3)工作站 (4)服务器(5)嵌入式计算机
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3. 计算机的应用--科学计算
科学计算也称为数值计算 , 对科学研究和工程技术中提 出的数学模型进行求解计算。 数学模型:几十阶微分方程 组、几百个线性联立方程组、 大型矩阵等
2016/7/7 太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部
人类第一只晶体管 (真空二极管),1947
第三代——集成电路计算机(1964—1970 年)
• 物理元件 中小规模集成电路(硅) • 内 存 半导体存储器
• • • • • • •
外 存 磁带或磁盘 工作速度 几十万~几百万次/秒 软 件 高级算法语言、操作系统 应 用 计算、管理及控制 代表机型 IBM System /360 优 点 体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长 发展特点 计算机设计出现了标准化、通用化、系列化的局面
自动提花编织机
能够按照设计者的旨意,自动处理不同函数的处理过程。他的
助手、英国著名诗人拜伦的独生女阿达.奥古斯塔(Ada Augusta)为 分析机编制了人类历史上第一个计算机程序。
1854年:布尔创立布尔代数,为百年后出现的数字计算机的开关电
路设计提供了重要的理论基础。
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电子计算机
1946年2月15日,世界公认的第一台“电子数字
积分式计算机”ENIAC(Electronic Numerical Integrato研制成功。
高速是ENIAC最突出的优点。
采用电子器件代替了机械齿轮或电动机械来执 行算术运算、逻辑运算和存储信息。 ENIAC不能存储程序,需要用连线的方法来编辑 程序,计算速度的优势被过长的准备时间抵消了。
1.1.1计算的基本概念
计算理论观点:
计算是依据一定的法则对有关符号串进行变换的过程,即 计算是从已知的符号开始,按照规则一步一步地改变符号串,经 过有限的步骤,最终得到一个满足预定条件的符号串的过程。
1985年图灵奖的获得者Richard M. Karp的观点:
很多自然的、人工的和社会的系统中的过程自然而然是计 算的,计算就是执行信息变换。这是广义的计算,即对信息进 行加工和处理。
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第二代——晶体管计算机(1954—1964年)
• 物理元件 晶体管 • 内 存 磁芯 • 外 存 磁带或磁盘 • 工作速度 几十万次/秒 • 软 件 高级算法语言 • 应 用 事务管理及工业控制 世界上第一台全晶体管 计算机TRADIC,1953 • 代表机型 IBM 7000 系列 • 优 点 体积小,寿命长,速度快,能耗少,可靠性高
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6
利用机器进行自动计算需要思考和研究的问题:
1. 是不是所有的问题都可以通过自动计算来解决? 可计算性理论的研究。“理发师悖论” 2. 可计算问题的计算代价有多大? 计算复杂性理论。“汉诺塔问题”
3. 如何实现自动计算? 构建一个低成本、高效率的通用的计算系统。
集成电路计算机
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我国巨型机机微处理器的发展
天河二号
“龙芯”3号
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1.2.2计算机基础知识
1. 计算机的特点
(1)运算速度快 (2)计算精度高 (3)具有记忆能力 (4)具有逻辑判断能力 (5)具有自动执行能力
依据卫星云图进行气象预报
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3. 计算机的应用----数据处理
利用计算机技术解决企业内部、企 业之间的业务管理与协同问题。 企业资源规划(ERP) 供应链管理(SCM) 物流管理(Logistics) 人力资源管理(HRM) 项目管理(PM) 客户关系管理(CRM) 数据库系统和软件工程是数据处理 的重要基础。
1944年,美国科学家艾肯(Howard Aiken)成功研制了自动 顺序控制计算机MARK-Ⅰ。它使用了3000多个继电器,各种导线 总长达800km以上。1947年艾肯又研制出速度更快的机电式计算 机MARK-Ⅱ。
自动顺序控制计算机MARK-Ⅰ 7/7/2016 太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 13
摩尔定律----每18个月芯片能力增长一倍
第四代计算机—个人计算机,1981 2016/7/7
VLSI芯片及其封装的内部电路
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我国计算机的发展历程
类型 电子管计算机 晶体管计算机 时间 1958—1964年 1965—1972年 1973年— 20世纪80 年代初 1974年 1977年 1983年 1985年 1992年起 大规模超大规模集 成电路计算机 20世纪80 年代中期 至今 1993年起 1999年 2009年起 2010年起 2001年起 代表机型 小型电子管通用计算机103机 大型晶体管计算机109乙、109丙 集成电路小型计算机DJS-130 微型计算机DJS-050 银河-I巨型机 长城0520CH微机 银河系列巨型计算机 曙光系列超级计算机 神威I超级计算机 天河系列超级计算机 星云超级计算机 “龙芯”微处理器芯片及其系列 我国第一款通用CPU芯片 我国超级计算机技术已经处于世 界领先地位 重要意义 我国第一台电子计算机 主要用于两弹试验 掌握集成电路小型机技术 我国第一台微型计算机 我国能够独立设计和制造巨型机 的标志 系列微机产业化的里程碑
1.2
计算机
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1.2.1计算机的发展
第一代 (1946~1958) 电子管 5千~4万(次/秒) 第二代 (1958~1964) 晶体管 几十万~百万(次/秒)
第四代 (1971年以后) 大集成电路 几百万~几亿(次/秒)
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电子 计算机
计算 工具
机械式 计算工 具
机电式 计算机
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算盘
提供了计算过程中存储数的手段
提供了一套计算规则(口诀)
人按照规则进行计算
珠算珍品 九层算盘
一、加法 直加 满五加 进十加 一: 一上一 一下五去四 一去九进一 二: 二上二 二下五去三 二去八进一 三: 三上三 三下五去二 三去七进一 四: 四上四 四下五去一 四去六进一 五: 五上五 五去五进一 六: 六上六 六去四进一 六上一去五进一 七: 七上七 七去三进一 七上二去五进一 八: 八上八 八去二进一 八上三去五进一 九: 九上九 九去一进一 九上四去五进一 二、减法 直减 破五减 退位减 一 一下一 一上四去五 一退一还九 二 二下二 二上三去五 二退一还八 三 三下三 三上二去五 三退一还七 四 四下四 四上一去五 四退一还六 五 五下五 五退一还五 六 六下六 六退一还四 六退一还五去一 七 七下七 七退一还三 七退一还五去二 八 八下八 八退一还二 八退一还五去三 九 九下九 九退一还一 九退一还五去四
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复杂计算问题的解决方法
复杂计算问题:
研究简化规则。如一元二次方程解的公式。
知道计算规则,但超出人的计算能力,无法获得计算结果:
设计一些简单的规则,让机器通过重复执行来完成计算, 也就是使用机器来代替人进行自动计算。
7/7/2016
计算机所采用。 意义:提出了“可以用机械代替人进行繁琐重 复的计算工作”的重要思想。
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其他重要工作
蕴含着程序控制思想的萌芽。
1805年: 法国机械师杰卡德(J.Jacquard)根据布乔“穿孔纸带” 的构想完成了“自动提花编织机”的设计制作----用连接按序的穿孔 卡控制编织的样式,实践了数据的输入手段问题。 1834年:巴贝奇设计了差分机、分析机。
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帕斯卡加法器----第一台机械计算机
Blaise Pascal (1623~1662), 法国科学家。
1642年,研制成功---帕斯卡机。