計(jì)算機(jī)基本概念

1.什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序,自動(dòng)、高速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的系統(tǒng),由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)兩大部分組成。
2.請(qǐng)解釋馮?諾依曼所提出的“存儲(chǔ)程序”概念。
把程序和數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制的形式統(tǒng)一存放在存儲(chǔ)器中,由機(jī)器自動(dòng)執(zhí)行。不同的程序解決不同的問題,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)通用計(jì)算的功能。
3.控制器的主要功能是什么?
控制器基本功能就是從內(nèi)存中取出指令和執(zhí)行指令,即控制器按程序計(jì)數(shù)器指出的指令地址從內(nèi)存中取出該指令進(jìn)行譯碼,然后根據(jù)該指令功能向有關(guān)部件發(fā)出控制命令,執(zhí)行該指令。另外,控制器在工作過程中,還要接受各部件反饋回來的信息。
4.簡(jiǎn)述CPU和主機(jī)的概念。
通常把運(yùn)算器、控制器做在一個(gè)大規(guī)模集成電路塊上稱為中央處理器,又稱CPU(Central Processing Unit)。 通常把內(nèi)存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和控制器合稱為計(jì)算機(jī)主機(jī),也可以說主機(jī)是由CPU與內(nèi)存儲(chǔ)器組成的,而主機(jī)以外的裝置稱為外部設(shè)備,外部設(shè)備包括輸入/輸出設(shè)備,外存儲(chǔ)器等。
5.什么是計(jì)算機(jī)軟件?計(jì)算機(jī)軟件的分類有哪些?
軟件是指用來指揮計(jì)算機(jī)運(yùn)行的各種程序的總和以及開發(fā)、使用和維護(hù)這些程序所需的技術(shù)文檔。 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件由操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、以及各種軟件工具等組成,指揮、控制計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)按照預(yù)定的程序運(yùn)行、工作,從而達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。應(yīng)用軟件是用戶利用計(jì)算機(jī)軟、硬件資源為解決各類應(yīng)用問題而編寫的軟件,包括用戶程序及其說明性文件資料。
6.計(jì)算機(jī)有哪些主要的特點(diǎn)?
(1)運(yùn)算速度快、精度高 計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)越長(zhǎng),其精度越高,現(xiàn)在世界上最快的計(jì)算機(jī)每秒可以運(yùn)算幾十萬億次以上。一般計(jì)算機(jī)可以有十幾位甚至幾十位(二進(jìn)制)有效數(shù)字,計(jì)算精度可由千分之幾到百萬分之幾,是任何計(jì)算工具所望塵莫及的。 (2)具有邏輯判斷和記憶能力 計(jì)算機(jī)有準(zhǔn)確的邏輯判斷能力和高超的記憶能力。能夠進(jìn)行各種邏輯判斷,并根據(jù)判斷的結(jié)果自動(dòng)決定下一步應(yīng)該執(zhí)行的指令。
(3)實(shí)時(shí)控制也稱過程控制,實(shí)時(shí)控制能及時(shí)地采集檢測(cè)數(shù)據(jù)、使用計(jì)算機(jī)快速地進(jìn)行處理并自動(dòng)地控制被控對(duì)象的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。
(4)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/輔助制造/輔助教學(xué) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design——CAD)是使用計(jì)算機(jī)來輔助人們完成產(chǎn)品或工程的設(shè)計(jì)任務(wù)的一種方法和技術(shù)。計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer Aided Manufacturing——CAM)是使用計(jì)算機(jī)輔助人們完成工業(yè)產(chǎn)品的制造任務(wù),能通過直接或間接地與工廠生產(chǎn)資源接口的計(jì)算機(jī)來完成制造系統(tǒng)的計(jì)劃、操作工序控制和管理工作的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Computer Aided Instruction——CAI)是把計(jì)算機(jī)用作教學(xué)媒體,使它充當(dāng)指導(dǎo)者、工具和學(xué)習(xí)者角色,學(xué)生通過與計(jì)算機(jī)的對(duì)話進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種新型教學(xué)技術(shù)。
(5)人工智能 人工智能(Artificial Intelligence——AI)就是指計(jì)算機(jī)模擬人類某些智力行為的理論、技術(shù)和應(yīng)用。
(6)多媒體技術(shù) 隨著電子技術(shù)特別是通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,人們已經(jīng)有能力把文本、音頻、視頻、動(dòng)畫、圖形和圖像等各種媒體綜合起來,構(gòu)成“多媒體”(Multimedia)的概念。
10.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。
(1)微型化 一方面,隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛,在一些特定場(chǎng)合,需要很小的計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)的重量、體積都變得越來越小,但功能并不減少。另一方面,隨著計(jì)算機(jī)在世界上日益普及,個(gè)人電腦正逐步由辦公設(shè)備變?yōu)殡娮酉M(fèi)品。人們要求電腦除了要保留原有的性能之外,還要有時(shí)尚的外觀、輕便小巧、便于操作等特點(diǎn),如平板電腦、手持電腦等。今后個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)在計(jì)算機(jī)中所占的比重將會(huì)越來越大,使用也將會(huì)越來越方便。
(2)巨型化 社會(huì)在不斷發(fā)展,人類對(duì)自然世界的認(rèn)識(shí)活動(dòng)也越來越多,很多情況要求計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算?!熬扌突痹谶@里并不是通常意義上的大小,主要是指機(jī)器的性能——運(yùn)算速度等。
(3)網(wǎng)絡(luò)化 因特網(wǎng)(Internet)的建立正在改變我們的世界,改變我們的生活。網(wǎng)絡(luò)具有虛擬和真實(shí)兩種特性,網(wǎng)上聊天和網(wǎng)絡(luò)游戲等具有虛擬特性,而網(wǎng)絡(luò)通信、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)資源共享則具有真實(shí)的特性。
(4)智能化 今后,計(jì)算機(jī)在生活中扮演的角色將會(huì)更加重要,計(jì)算機(jī)應(yīng)用將具有更多的智能特性,能夠幫助用戶解決—些自己不熟悉或不愿意做的事,如智能家電、烹調(diào)等。
(5)新型計(jì)算機(jī) 目前新一代計(jì)算機(jī)正處在設(shè)想和研制階段。新一代計(jì)算機(jī)是把信息采集、存儲(chǔ)處理、通信和人工智能結(jié)合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 11.簡(jiǎn)述計(jì)算學(xué)科的定義、計(jì)算學(xué)科的本質(zhì)、計(jì)算學(xué)科的三個(gè)過程。

計(jì)算學(xué)科是對(duì)描述和變換信息的算法過程,包括對(duì)理論分析、設(shè)計(jì)、效率、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等進(jìn)行的系統(tǒng)研究。計(jì)算學(xué)科的研究包括了從算法與可計(jì)算性的研究到根據(jù)可計(jì)算硬件和軟件的實(shí)際實(shí)現(xiàn)問題的研究。 計(jì)算學(xué)科的根本問題是“什么能被有效地自動(dòng)進(jìn)行?”。計(jì)算學(xué)科的根本問題討論的是能行性的有關(guān)內(nèi)容,而凡是與能行性有關(guān)的討論都是處理離散對(duì)象的。 計(jì)算學(xué)科的實(shí)質(zhì)是學(xué)科方法論的思想,其關(guān)鍵問題是抽象、理論和設(shè)計(jì)三個(gè)過程相互作用的問題。
(1)理論 理論是數(shù)學(xué)科學(xué)的根本。應(yīng)用數(shù)學(xué)家們都認(rèn)為,科學(xué)的進(jìn)展都是基于純數(shù)學(xué)的。應(yīng)用數(shù)學(xué)用數(shù)學(xué)的方法推動(dòng)經(jīng)驗(yàn)科學(xué)和工程學(xué)的發(fā)展,同時(shí)又不斷刺激對(duì)新數(shù)學(xué)的需要,為純理論數(shù)學(xué)提出新的問題。
(2)抽象 抽象(模型化)是自然科學(xué)的根本??茖W(xué)家們相信,科學(xué)進(jìn)展的過程基本上都是形成假設(shè),然后用模型化過程去求證。
(3)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)是工程的根本。工程師們認(rèn)為,工程進(jìn)展基本上都是提出問題,然后通過設(shè)計(jì)去構(gòu)造系統(tǒng),以解決問題。
12.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的定義。 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)是研究計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與制造和利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息獲取、表示、存儲(chǔ)、處理、控制等的理論、原則、方法和技術(shù)的學(xué)科,包括科學(xué)與技術(shù)兩方面。科學(xué)側(cè)重于研究現(xiàn)象、揭示規(guī)律;技術(shù)則側(cè)重于研制計(jì)算機(jī)和研究使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理的方法與技術(shù)手段??茖W(xué)是技術(shù)的依據(jù),技術(shù)是科學(xué)的體現(xiàn);技術(shù)得益于科學(xué),它又向科學(xué)提出新的課題。 13.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)科學(xué)課程體系的核心內(nèi)容。 計(jì)算學(xué)科課程體系的教學(xué)內(nèi)容歸結(jié)為14個(gè)知識(shí)體,包括:
(1)離散結(jié)構(gòu)(PS) 計(jì)算學(xué)科是以離散型變量為研究對(duì)象,離散數(shù)學(xué)對(duì)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展起著十分重要的作用。隨著計(jì)算技術(shù)的迅猛發(fā)展,離散數(shù)學(xué)越來越受到重視。 (2)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(PF) 《計(jì)算作為一門學(xué)科》報(bào)告指出了程序設(shè)計(jì)在計(jì)算學(xué)科的正確地位:程序設(shè)計(jì)是計(jì)算學(xué)科課程中固定練習(xí)的一部分,是每一個(gè)計(jì)算學(xué)科專業(yè)的學(xué)生應(yīng)具備的能力,是計(jì)算學(xué)科核心科目的一部分,程序設(shè)計(jì)語言還是獲得計(jì)算機(jī)重要特性的有力工具。
(3)算法與復(fù)雜性(AL) 算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)和軟件工程的基礎(chǔ),現(xiàn)實(shí)世界中,任何軟件系統(tǒng)的性能僅依賴于兩個(gè)基本點(diǎn)方面,一方面是所選擇的算法;另一方面是各不同層次實(shí)現(xiàn)的適宜性和效率。
(4)組織與體系結(jié)構(gòu)(AR) 計(jì)算機(jī)在計(jì)算中處于核心地位,如果沒有計(jì)算機(jī),計(jì)算學(xué)科只是理論數(shù)學(xué)的一個(gè)分支,應(yīng)該對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能構(gòu)件、以及他們的特點(diǎn)/性能和相互作用有一定的理解。
(5)操作系統(tǒng)(OS) 操作系統(tǒng)定義了對(duì)硬件行為的抽象,程序員用它來對(duì)硬件進(jìn)行控制。操作系統(tǒng)還管理計(jì)算機(jī)用戶間的資源共享。
(6)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算(NC) 計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,尤其是基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在計(jì)算學(xué)科中更加重要。
(7)程序設(shè)計(jì)語言(PL) 程序設(shè)計(jì)語言是程序員與計(jì)算機(jī)交流的主要工具。一個(gè)程序員不僅要知道如何使用一種語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì),還應(yīng)理解不同語言的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格。
(8)人-機(jī)交互(HL) 人機(jī)交互重點(diǎn)在于理解人對(duì)交互式對(duì)象的交互行為,知道如何使用以人為中心的方法開發(fā)和評(píng)價(jià)交互軟件系統(tǒng),以及人機(jī)交互設(shè)計(jì)問題的一般知識(shí)。
(9)圖形學(xué)和可視化計(jì)算(GV) 該主領(lǐng)域的主要內(nèi)容包括:計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)視覺等4 個(gè)學(xué)科子領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容。
(10)智能系統(tǒng)(IS) 人工智能領(lǐng)域關(guān)心的問題是自主代理的設(shè)計(jì)和分析。智能系統(tǒng)必須干知其環(huán)境,合理地朝著指定的任務(wù)行動(dòng),并與其它代理和人進(jìn)行交互。 (11)信息管理(IM) 信息系統(tǒng)幾乎在所有使用計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合都發(fā)揮著重要的作用。 (12)軟件工程(SE) 軟件工程是關(guān)于如何有效地利用建立滿足用戶和客戶需求的軟件系統(tǒng)理論/知識(shí)和實(shí)踐的學(xué)科,可以應(yīng)用于小型、中型、大型系統(tǒng)。
(13)數(shù)值計(jì)算科學(xué)(CN) 從計(jì)算學(xué)科的誕生之日起,科學(xué)計(jì)算的數(shù)值方法和技術(shù)就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)科學(xué)研究的一個(gè)主要領(lǐng)域。
(14)社會(huì)和職業(yè)問題(SP) 大學(xué)生需要懂得計(jì)算學(xué)科本身基本的文化、社會(huì)、法律和道德問題。還需要培養(yǎng)學(xué)生提出有關(guān)計(jì)算的社會(huì)影響這樣嚴(yán)肅問題以及對(duì)這些問題的可能答案進(jìn)行評(píng)價(jià)的能力。學(xué)生還需要認(rèn)識(shí)到軟硬件銷售商和用戶的基本法律權(quán)利,也應(yīng)意識(shí)到這些權(quán)利的基本基礎(chǔ)——道德價(jià)值觀。

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