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第一章
思维
需要记住三种思维的名称、特征、学科代表
- （数学）理论思维:演绎推理
- （物理）实验思维/实证思维:实验论证
- （计算机）计算思维/构造思维：以设计和构造为特征
什么是计算思维
运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、理解人类行为等
计算思维的目的
- 求解问题
- 设计系统
- 理解人类行为
计算机思维的特征
- 概念化，不是程序化
- 属于人的思维方式，不是计算机的思维方式
- 是思维，不是人造物（即 不是以具体 物品/硬件/软件 来呈现的）
- 可以由人执行，也可以由计算机执行
计算机思维的本质
- 抽象（Abstraction）
- 自动化（Automation）
计算思维的应用
- 计算物理
- 计算化学
- 计算生物学
- 计算经济学
计算机的诞生
世界第一台计算机：1946年2月14日
名称：ENIAC
地点：美国
电子元件：电子管
目的：科学计算
应用领域：军事领域
数据表现：十进制
发明人：莫奇莱、埃克特
主要杰出贡献人物
冯·诺依曼：提出存储程序控制原理，被称为“现代电子计算机之父”
EDVAC：提出存储程序控制原理的计算机
EDSAC：具有存储程序功能的计算机
阿兰·图灵
计算机分代
计算机根据电子元件，划分为四个阶段
| 阶段 | 时间段 | 速度（次/秒） | 主要元件 | 软件 | 存储器 |
| 第一代 | 电子管 | 机器语言、汇编语言 | 磁芯 | ||
| 第一代 | 晶体管 | 高级语言 | 磁芯 | ||
| 第一代 | 中（MSI）、小（SSI）规模集成电路 | 操作系统 | 磁芯 | ||
| 第一代 | 大（LSI）、超大（XLSI）规模集成电路 | 数据库、计算机网络 | 半导体 |
计算机未来发展趋势
技术方向
- 巨型化：运算速度快，存储能力强
- 微型化：体积越来越小
- 网络化：云计算，物联网，大数据
- 智能化：机器人，智能家居
- 多媒体化：视频会议
硬件方向
生物（分子）计算机：采用生物工程的对应蛋白质分子构成的生物芯片，信息以波的形式传播
量子计算机：量子力学技术形式计算机
光计算机：利用光作为信息的传输媒介，具有超强并行处理和超高速的运算速度
我国计算机发展
1956开始研究计算机
2017“神威·太湖之光”世界最快，也是我国运算速度最快的计算机，采用自主研发CPU：SW26010（申威26010）
2022年全球排名：日本fugaku，美国summit，美国sierra，中国神威太湖之光
第七章 多媒体技术
- 媒体：光盘、声卡
- 六大媒体元素：音频、视频、动画、图形、图像、文本
- 多媒体：在计算机系统中，组合两种或者两种以上媒体的一种
人机交互信息交流和传播的媒体 - 多媒体技术
- 【关键技术】压缩技术：在允许一定限度失真的前提下对图像数据进行压缩从而整体上
减小冗余。
- 多媒体技术/多媒体 特征：
- 多样性（综合处理多种媒体信息，将计算机处理的信息空间扩大）、
- 集成性（多种媒体信息的集成，以及这些媒体相关的设备集成）、
- 交互性（能为用户提供有效的控制和使用手段）、
- 实时性（能对静动态媒体，尤其是动态媒体进行实时处理的能力）、
- 数字化
（eg：计算机辅助教学最能体现出多媒体的交互性）
压缩技术
压缩编码指标
（1）压缩比：压缩前后所需信息存储空间之比。 该值越大越好
（2）压缩效果：要尽可能恢复到原始数据
（3）速度：压缩、解压缩的速度。其中解压速度更被关注。
（4）压缩开销：实现压缩的软硬件开销。压缩开销越小越好。
压缩技术分类
（1）无损压缩
无损压缩：统计欲压缩数据中重复数据的出现次数来进行编码，无损压缩确保解压后的数据不失真。
无损压缩的特点：利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据且不引起任何失真。
无损编码：霍夫曼编码、算数编码、行程编码
无损压缩软件：WinZip、WinRAR
无损压缩格式：
①【音频】wav、flac、ape
（wav：无损+音频+波形声音文件+存储原始二进制声音文件）
②【图像】tiff、png、JPEG2000
（png：无损+图像+支持通道透明图像制作+压缩比高+流行图像文件格式）
（JPEG2000：由JPEG衍生。该格式既可以有损也可以无损）
（2）有损压缩
有损压缩：牺牲某些信息（缺失这些信息基本不影响对原始数据的理解）为代价，换去较高的压缩比。有损压缩具有不可恢复性。
有损压缩的特点：不能完全恢复数据，但是损失的部分对于理解原始数据影响较小。
有损编码：参数编码、全频带编码、子带编码、混合编码、预测编码、变换编码、波形编码、PCM编码
有损压缩格式：
①【音频】WMA、MP3
②【图像】JPEG、BMP
③【视频】RM、RMVB、WMV、MP4
静态图像与动态图像压缩标准
静态图像压缩标准
（1）JPEG，称为 联合图像专家组（Joint Photographic Experts Group）这是第一个国际静态图像压缩标准。
（2）格式：jpeg，jpg
动态图像压缩标准
（1）MPEG，称为 动态图像专家组（moving picture experts group），这是专门针对运动图像和语言压缩制定国际标准的组织。这是主要对视频、音频的压缩制定的标准。它是数字存储动态图像压缩编码和伴音编码标准
MPEG压缩技术主要任务是减少时间冗余和空间冗余，以达到减少数据量的关系。
（2）格式：gif、mp3、mp4
（3）标准类别：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7
