计算机科学技术导论复习要点

1计算机科学技术导论复习要点第1章计算机科学技术与信息化社会考核要点：1.什么是计算机？计算机能够完成的基本操作有哪些？2.解释冯.诺依曼所提出的“存储程序”的概念。3.计算机有哪些主要的特点？4.计算机有哪些主要的用途？5.计算机发展中各个阶段的主要特点是什么？答案1.什么是计算机？计算机能够完成的基本操作有哪些？什么是计算机:计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储的系统。一个计算机系统包括硬件和软件两大部分。硬件是由电子的、磁性的、机械的器件组成的物理实体，包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备等五个基本组成成分。软件则是程序和有关文档的总称，包括系统软件、应用软件和工具软件三类。计算机能够完成的基本操作有哪些:计算机能够完成基本操作有输入、处理、输出、存储四种基本操作。这四种操作通常被称为IPOS循环，它反映计算进行的数据处理的基本步骤即输入、处理、输出和存储。当然计算机不一定严格的按照I（inpui）-P（processing）-O（output）-S（storage）的顺序出现，在程序的控制下计算机根据程序中的指令决定执行哪一个步骤或者执行某一步骤。2.解释冯.诺依曼所提出的“存储程序”的概念。存储程序原理又称“冯·诺依曼原理”。将程序像数据一样存储到计算机内部存储器中的一种设计原理。程序存入存储器后，计算机便可自动地从一条指令转到执行另一条指令。现电子计算机均按此原理设计。存储程序原理：程序由指令组成，并和数据一起存放在存储器中，计算机启动后，能自动地按照程序指令的逻辑顺序逐条把指令从存储器中读出来，自动完成由程序所描述的处理工作。“存储程序原理”的提出是计算机发展史上的一个里程碑，也是计算机与其他计算工具的根本区别。3.计算机有哪些主要的特点？各种类型的计算机虽然在规、用途、性能结构等方面有所不同，但是它们都具备以下一些特点：1运算速度快2运算精度高3具有记忆能力4具有逻辑判断能力5存储程序冯·诺依曼结构计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。美藉匈牙利科学家冯·诺依曼结构（JohnvonNeumann）奠定了现代计算机的基本结构，其特点是：1）使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。2）存储单元是定长的线性组织。3）存储空间的单元是直接寻址的。4）使用低级机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作。5）对计算进行集中的顺序控制。6）计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能。7）彩二进制形式表示数据和指令。8）在执行程序和处理数据时必须将程序和数据道德从外存储器装入主存储器中，然后才能使计算机在工作时能够自动调整地从存储器中取出指令并加以执行。2这就是存储程序概念的基本原理。4.计算机有哪些主要的用途？按照计算机的运用领域，计算的用途可以有以下几个方面：科学方面、数据方面、实时控制、人工智能、计算机辅助工程和辅助教育、娱乐与游戏等5.计算机发展中各个阶段的主要特点是什么？第一代计算机的特点：逻辑器件使用电子管；用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备；用磁鼓或磁带作为外存储器；使用机器语言编程。虽然第一代计算机的体积大、速度慢、能耗大、使用不便且经常发生故障，但是它显示出强大的生命力、预示了将来要改变世界的未来。第二代计算机的特点：使用晶体管代替了电子管；内存储器采用了磁芯体；应用了变址寄存器和浮点运算硬件；利用I/O处理提高了输入输出能力；在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，并且推出了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级程序设计语言及相应的编译程序。但是第二代计算机的输入输出设备速度很慢，无法与主机计算速度相匹配。第三代计算机的特点：用小的规模或中规模的集成电路来地体晶体管等；用半导体存储器代替磁芯存储器；使用微程序时机技术简化处理器的结构；在软件方面则广泛引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统以及功能完备的操作系统，同时还提供了大量的面向用户的应用程序。第四代计算机的特点：使用另外大规模集成电路和超大规模集成电路。大规模集成电路每个芯片上的原件数为1000~10000个；而超大规模集成电路每个芯片上则可以集成10000个以上的原件。此外，第四代计算机使用了大容量的半导体存储器作为内存储器；在体系结构方面进一步并行处理、多机系统、分布式计算机系统和计算机网络系统；在软件方面则推出了数据库系统、分布式操作系统以及软件工程标准等。第五代计算机的特点：目前的计算机都属于第四代计算机，第五代计算机尚在研制之中，而且进展比较缓慢。第五代计算机的研究目标是试图打破计算机现有的体系结构，使得计算机能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。也就说，第五代计算机的主要特征是人工智能，它将具有一些人类只能属性，例如自然语言理解能力、模式识别能力和推理能力等。第2章计算机科学技术的基础知识考核要点：1.什么是数制？采用位权表示法的数制具有哪三个特点？2.二进制、八进制、十六进制数之间的转换。3.什么是原码、补码、反码？4.根据给定的数值（无符号或有符号的整数或小数）写出其原码、补码及反码。5.如何利用补码进行减法运算？6.数值数据在计算机中表示形式。7.定点小数表示法和浮点小数表示法。8.命题公式的等价证明及化简；逻辑代数的等价证明及化简。9.程序设计语言。10.结构化程序设计的三种基本控制结构。11.计算机硬件系统由哪几部分组成？简述各部分的功能。12.指令中的操作码的功能是什么？简述指令的执行过程。13.计算机的工作原理是什么？它是由谁首先提出来的？14.计算机系统中的位、字节、字和字长各表示的含义是什么？15.精简指令集技术，高速缓冲存储技术，虚拟存储技术，指令流水线和并行处理技术。16.什么是线性表？线性表有哪些运算？线性表怎样存储？17.什么是堆栈？堆栈有哪些运算？堆栈怎样存储？18.什么是队列？队列有哪些运算？队列怎样存储？答案1.什么是数制？采用位权表示法的数制具有哪三个特点？3什么是数制：按进位的原则进行计数称为进位计算数制，简称数制。在日常生活中最常用的数制是十进制。此外，也有使用许多非十进制的计算方法。采用位权表示法的数制具有哪三个特点：位权表示法的数制具有以下三个特点：（1）数字的总个数等于基数，如十进制使用10个数字（0~9）.（2）最大的数字比基数小1，如十进制中最大的数字为9。（3）每个数字都要乘以基数的宓次，该幂次由每个数字所在的位置决定。2.二进制、八进制、十六进制数之间的转换。二进制转化为八进制：若把二进制数转化为八进制数，只要以小数点为界，将整数部分自右向左和小数部分自左向右分别按每三位为一组（不足三位用0补足），然后将各个三位二进制数转换为对应的一位八进制数，即得到转换的结果。反之，若把八进制数转换为二进制，只要把每一位八进制数转换为对应的三位二进制数即可。（记忆：8=2^3）例如：将二进制（10111001010.1011011）2转换为八进制。解：010111001010.1011011000×2^2+1×2^1+0×2^0=21×2^2+1×2^1+1×1^0=70×2^2+0×2^1+1×2^0=10×2^2+1×2^1+0×2^0=21×2^2+0×2^1+1×2^0=51×2^2+0×2^1+1×2^0=51×2^2+0×2^1+0×2^0=4所以（10111001010.1011011）2=（2712.554）8例如：将八进制（2712.554）8转换为二进制2|22|72|102|3101→0102|1101→111同理可以将其他数字转化为2进制数注意：要标明数字的进制二进制转化为十六进制之间的转换类似地，由于4位二进制数恰好是一位十六进制数，所以若把二进制转化为十六进制数，只要以小数点为界，将整数部分自右向左和小数部分分别按每四为一组，不足4位的用0补足，然后将各个4位二进制数转换为对应的一位十六进制数，即得到转化的结果。反之，若把十六进制数转化为二进制数，只要把每一个十六进制数转化为对应的4位2进制数即可。（记忆：16=2^4）例如：将二进制（10111001010.1011011）2转换为十六进制010111001010.101101100×2^3+1×2^2+0×2^1+1×2^0=51×2^3+1×2^2+0×2^1+0×2^0=12(C)1×2^3+0×2^2+1×2^1+0×2^0=10（A）1×2^3+0×2^2+1×2^1+1×2^0=11（B）0×2^3+1×2^2+1×2^1+0×2^0=6所以（10111001010.1011011）2=（5CA.B6）163.什么是原码、补码、反码？原码：原码表示法规定：用符号位和数值表示待符号数，整数的符号为是用“0”表示，负数的符号为是用“1”表示，数制部分用二进制表示例如：设代符号数的数的真值x=+62和y=-62，则它们的原码分别是：4[x]原=0111110[y]原=1111110反码：反码表示法规定：正数的反码与原码相同，负数的反码为该数的原码的原码除符号位外取反。例如：设带符号数的真值x=+62和y=-62，则他们的原码和反码分别是：[x]原=0111110[x]反=0111110[y]原=1111110[y]反=1000001补码：补码表示法规定：正数的补码与原码相同，负数的补码为对该数的原码除负号位外各位取反，然后再最后一位加一。例如：设代符号数的数的真值x=+62和y=-62，则它们的补分别是：[x]原=0111110[x]反0111110[y]原=1111110[y]反1000010（此处是000001+1=000002由于二进制是满2进一所以是000010）4.根据给定的数值（无符号或有符号的整数或小数）写出其原码、补码及反码。略5.如何利用补码进行减法运算？例如：补码的减法法则如下x]原=01101011[y]原=00111011求：x-y的值解：[x]补=[x]原[y]补=[y]原[-y]补=[11000101]补[x-y]补=[x]补+[-y]补=00110000[x-y]原=00110000x-y=487.定点小数表示法和浮点小数表示法。定点小数：定点小数：8位字长纯小数，第一位为符号位，小数点在第一位后面，后七位为具体数值。↑数值部分符号位如：-0.1001原码表示为1.1001，反码为1.0110，补码为1.0111注意：定点小数格式表示的所有数都是绝对值小于一得纯小数。定点小数所表示的范围计算：对于二进制的（m+1）位定点小数格式的数N，所能表示的数的范围：|N|≤1-2^(-m);计算如下：当定点小数表示最大是为（N.111……1）2所以max=1*2^-m+1*2^-m+1+……1*2^(-1)+1*2^0=1-2^(-m)浮点小数表示法浮点小数是指小数点位置不固定的数。浮点表示法规定：一个浮点分数为阶码和尾码两部分组成，阶码用于表示小数点在该数中的位置，尾数用于表示该数的有效数值。由于阶码表示小数点的位置，所以阶码总是一个整数，可以是正整数，也可以是负整数；尾数可以采用整数或纯小数两种形式。例如3.14159+1.314459nN-1N-2············N-m符号位（1位阶码部分（8位）尾数部分（23位）5↑↑↑符号位阶码（10^-1）尾数部分实际上在计算机里是用二进制来表示小数的这里是为了便于理解浮点数的表示范围：±2^(-1)*2^(-128)~(1-2^(-24))*2^(127)8.命题公式的等价证明及化简；逻辑代数的等价证明及化简。命题与连接词(∧)当且仅当A和B同事为真是A∧B为真，在其他情况下A∧B的真值均为假ABA∧BTTTTFFFTFFFF(∨)当且仅当A∨B均为假时A∨B为假，其他情况下A∨B为真ABA∨BTTTTFTFTTFFF()若A为假则A为真若A为真则A为真AATFFT()当且仅当A和B同时为真或者同时为假时AB为假，在其他情况下AB的真值为真ABABTTFTFTFTTFFF例：A：上海到北京的14次列车下午