大學(xué)計算機導(dǎo)論第1章概述(答案).doc

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第1章 概 述 習(xí)題(答案) 一．選擇題 1. D 2.C 3.D 4.B 5.A 6. B 7. CD 8.C 9.A 10. ABC 11.A 12.C 13.B 14.B 15. A 16.A 17.C 18.A 19. ABC 20.B 21.ABCD 22.C 23. ABCDE 二．簡答題 1．舉例說明石子計數(shù)的過程 早上放10頭牛出去，就拿10顆小石子表示，晚上?；貋砬鍞?shù)時，就以小石子的數(shù)量來逐個進行清點，看看是否一致。 2．簡述計算機的發(fā)展階段 計算機的出現(xiàn)是20世紀最輝煌的成就之一，按照采用的電子器件劃分，計算機大致經(jīng)歷了四個階段。 1. 第一代計算機(1946—1957) 其主要特征是邏輯器件使用了電子管，用穿孔卡片機作為數(shù)據(jù)和指令的輸入設(shè)備，用磁鼓或磁帶作為外存儲器，使用機器語言編程。第一臺計算機需要工作在有空調(diào)的房間里，如果希望它處理什么事情，需要把線路重新連接接，把成千上萬的線重新焊接。 1949年發(fā)明了可以存儲程序的計算機，這些計算機使用機器語言編程，可存儲信息和自動處理信息，存儲和處理信息的方法開始發(fā)生革命性的變化。 第一代計算機體積大、運算速度低、存儲容量小、可靠性低。幾乎沒有什么軟件配置，主要用于科學(xué)計算。盡管如此，第一代計算機卻奠定了計算機的技術(shù)基礎(chǔ)，如二進制、自動計算及程序設(shè)計等，對以后計算機的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。其代表機型有：ENIAC、IBM650(小型機)、IBM709(大型機)等。 2. 第二代計算機(1958—1964) 其主要特征是使用晶體管代替了電子管，內(nèi)存儲器采用了磁芯體，引入了變址寄存器和浮點運算部件，利用I/O處理機提高了輸入輸出能力。這不僅使得計算機的體積縮小了很多，同時增加了機器的穩(wěn)定性并提高了運算速度，而且計算機的功耗減小，價格降低。在軟件方面配置了子程序庫和批處理管理程序，并且推出了Fortran、COBOL、ALGOL等高級程序設(shè)計語言及相應(yīng)的編譯程序，降低了程序設(shè)計的復(fù)雜性。除應(yīng)用于科學(xué)計算外，它還開始應(yīng)用在數(shù)據(jù)處理和工業(yè)控制等方面。其代表機型有IBM7090、IBM7094、CDC7600等。 3. 第三代計算機(1965—1972) 其主要特征是用半導(dǎo)體中、小規(guī)模集成電路(Integrated Circuit，IC)作為元器件代替晶體管等分立元件，用半導(dǎo)體存儲器代替磁芯存儲器，使用微程序設(shè)計技術(shù)簡化處理機的結(jié)構(gòu)，這使得計算機的體積和耗電量顯著減小，而計算速度和存儲容量卻有較大提高，可靠性也大大加強。在軟件方面則廣泛地引入多道程序、并行處理、虛擬存儲系統(tǒng)和功能完備的操作系統(tǒng)，同時還提供了大量的面向用戶的應(yīng)用程序。計算機開始定向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化，此外，計算機的應(yīng)用進入到許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。代表機器有IBM 360系列、富士通F230系列等。 4. 第四代計算機(1972年至今) 其主要特征是使用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，使計算機沿著兩個方向飛速向前發(fā)展。一方面，利用大規(guī)模集成電路制造多種邏輯芯片，組裝出大型、巨型計算機，使運算速度向每秒十萬億次、百萬億次及更高速度發(fā)展，存儲容量向百兆、千兆字節(jié)發(fā)展，巨型機的出現(xiàn)，推動了許多新興學(xué)科的發(fā)展。另一方面，利用大規(guī)模集成電路技術(shù)，將運算器、控制器等部件集成在一個很小的集成電路芯片上，從而出現(xiàn)了微處理器。微型計算機、筆記本型和掌上型等超微型計算機的誕生是超大規(guī)模集成電路應(yīng)用的直接結(jié)果，并使計算機很快進入到尋常百姓家。完善的系統(tǒng)軟件、豐富的系統(tǒng)開發(fā)工具和商品化的應(yīng)用程序的大量涌現(xiàn)，以及通信技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，使得計算機進入了一個快速發(fā)展的階段。 現(xiàn)在很多國家正在研制新一代的計算機，新一代計算機將是微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、電子仿生技術(shù)等多學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物。它能進行知識處理、自動編程、測試和排錯，以及用自然語言、圖形、聲音和各種文字進行輸入和輸出。新一代計算機的研究目標(biāo)是打破計算機現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)，使得計算機能夠具有像人那樣的思維、推理和判斷能力。已經(jīng)實現(xiàn)的非傳統(tǒng)計算技術(shù)有超導(dǎo)計算、量子計算、生物計算、光計算等。未來的計算機可能是超導(dǎo)計算機、量子計算機、生物計算機、光計算機、納米計算機或DNA計算機等。 3. 簡述中國計算機的發(fā)展歷程。 1. 華羅庚和我國第一個計算機科研小組 華羅庚教授是我國計算技術(shù)的奠基人和最主要的開拓者之一。當(dāng)馮諾依曼開創(chuàng)性地提出并著手設(shè)計EDVAC時，正在美國 Princeton大學(xué)工作的華羅庚教授參觀過他的實驗室，并經(jīng)常與他討論有關(guān)學(xué)術(shù)問題。1952年，全國大學(xué)院系進行調(diào)整，他從清華大學(xué)電機系物色了閔乃大、夏培肅和王傳英三位科研人員，在他擔(dān)任所長的中國科學(xué)院數(shù)學(xué)所內(nèi)建立了中國第一個電子計算機科研小組。1956年，在籌建中科院計算技術(shù)研究所時，華羅庚教授擔(dān)任籌備委員會主任。 2. 第一代電子管計算機研制(1958—1964) 我國從1957年開始研制通用數(shù)字電子計算機，1958年8月1日該機研制成功，可以表演短程序運行，標(biāo)志著我國第一臺電子計算機誕生。為紀念這個日子，該機定名為八一型數(shù)字電子計算機。該機在738廠開始小量生產(chǎn)，改名為103型計算機(即DJS-1型)，共生產(chǎn)38臺。 1958年5月我國開始了第一臺大型通用電子計算機(104機)研制(如圖1.2所示)，以前蘇聯(lián)當(dāng)時正在研制的БЭСМ-II計算機為藍本，在前蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)幫助下，中科院計算所、四機部、七機部和部隊的科研人員與738廠密切配合，于1959年國慶節(jié)前完成了研制任務(wù)。 在研制104機同時，夏培肅院士領(lǐng)導(dǎo)的科研小組首次自行設(shè)計于1960年4月研制成功一臺小型通用電子計算機，即107機，1964年我國第一臺自行設(shè)計的大型通用數(shù)字電子管計算機119機研制成功，平均浮點運算速度達到5萬次/每秒。 (3) 第二代晶體管計算機研制(1965—1972) 1965年研制成功的我國第一臺大型晶體管計算機(109乙機，共用2萬多支晶體管，3萬多支二極管)。對109乙機加以改進，兩年后又推出109丙機，為用戶運行了15年，有效算題時間10萬小時以上，在我國兩彈試驗中發(fā)揮了重要作用，被用戶譽為“功勛機”。 同時華北計算所先后研制成功108機、108乙機(DJS-6)、121機(DJS-21)和 320機(DJS-6)，并在738廠等五家工廠生產(chǎn)。哈軍工(國防科大前身)于1965年2月成功推出了441B晶體管計算機并小批量生產(chǎn)了40多臺。 (4) 第三代基于中小規(guī)模集成電路的計算機研制(1973—20世紀80年代初) 我國于1970年初期陸續(xù)推出大、中、小型采用集成電路的計算機。1973年，北京大學(xué)與北京有線電廠等單位合作研制成功運算速度每秒100萬次的大型通用計算機。進入80年代，我國高速計算機，特別是向量計算機有了新的發(fā)展。1983年中國科學(xué)院計算所完成我國第一臺大型向量機（757機，如圖1.6所示）計算速度達到1000萬次/每秒。 同年，國防科技大學(xué)研制的銀河-Ⅰ億次巨型計算機（如圖1.7所示）是我國高速計算機研制的一個重要里程碑，它標(biāo)志著我國文革動亂時期與國外拉大的距離又縮小到7年左右(銀河-Ⅰ的參考機克雷-Ⅰ于1976年推出)。 (5) 第四代基于超大規(guī)模集成電路的計算機研制(20世紀80年代中期至今) 和國外一樣，我國第四代計算機研制也是從微機開始的。1980年初我國很多單位也開始采用Z80、X86和M6800芯片研制微機。1983年12月電子部六所研制成功與IBM PC機兼容的DJS-0520微機。 1992年國防科技大學(xué)研究成功銀河-Ⅱ通用并行巨型機，峰值速度達4億次/每秒浮點運算(相當(dāng)于每秒10億次基本運算操作)，總體上達到80年代中后期國際先進水平。 從上世紀90年代初開始，國際上采用主流的微處理機芯片研制高性能并行計算機已成為一種發(fā)展趨勢。1993年，國家智能計算機研究開發(fā)中心成功研制曙光一號全對稱共享存儲多處理機；1995年，該中心又推出了中國第一臺具有大規(guī)模并行處理機(MPP)結(jié)構(gòu)的并行機曙光1000(含36個處理機)，峰值速度25億次/每秒浮點運算，實際運算速度上了10億次/每秒浮點運算這一高性能臺階。 1997年國防科技大學(xué)成功研制銀河-Ⅲ百億次并行巨型計算機系統(tǒng)，采用可擴展分布共享存儲并行處理體系結(jié)構(gòu)，由130多個處理結(jié)點組成，峰值性能為130億次/每秒浮點運算，系統(tǒng)綜合技術(shù)指標(biāo)達到90年代中期國際先進水平。 國家智能計算機研究開發(fā)中心與曙光公司于1997至1999年先后在市場上推出具有機群結(jié)構(gòu)的曙光1000A，曙光2000-Ⅰ，曙光2000-Ⅱ超級服務(wù)器，峰值計算速度已突破1000億次/每秒浮點運算，機器規(guī)模已超160個處理機。2000年推出浮點運算速度3000億次/每秒的曙光3000超級服務(wù)器。 2004年上半年推出每秒浮點運算速度1萬億次/每秒的曙光4000超級服務(wù)器。 4．舉例說明計算機微型化的最新產(chǎn)品 列舉當(dāng)前的平板電腦，說明其特點即可。 5．網(wǎng)上搜索最新的計算機娛樂方式 社交娛樂如微信、易信等，手機游戲如打飛機、神廟逃亡等，家庭娛樂如數(shù)字影院、體感游戲等。 6．什么是計算機系統(tǒng)？ 計算機系統(tǒng)是一種能夠按照事先存儲的程序，自動、高速地對數(shù)據(jù)進行輸入、處理、輸出和存儲的系統(tǒng)，由計算機硬件系統(tǒng)和計算機軟件系統(tǒng)兩大部分組成。 7. 簡述計算機硬件系統(tǒng)的五大部分。 ① 運算器 運算器又稱算術(shù)邏輯單元(Arithmetic Logic Unit，ALU)，是計算機對數(shù)據(jù)進行加工處理的部件，它的主要功能是對二進制數(shù)進行加、減、乘、除等算術(shù)運算和與、或、非等基本邏輯運算，實現(xiàn)邏輯判斷。運算器是在控制器的控制之下實現(xiàn)其功能的，運算結(jié)果由控制器發(fā)出的指令送到內(nèi)存儲器中。 ② 控制器 控制器主要由指令寄存器、譯碼器、程序計數(shù)器和操作控制器等組成，控制器是用來控制計算機各部件協(xié)調(diào)工作，并使整個處理過程有條不紊地進行。它的基本功能就是從內(nèi)存中取出指令和執(zhí)行指令，即控制器按程序計數(shù)器指出的指令地址從內(nèi)存中取出該指令進行譯碼，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。 通常把運算器、控制器集成在一個大規(guī)模集成電路板上稱為中央處理器，又稱CPU(Central Processing Unit)。 ③ 存儲器 存儲器是計算機的記憶裝置，用于存放原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)、最終結(jié)果和處理程序。為了對存儲的信息進行管理，把存儲器劃分成存儲單元，每個單元的編號稱為該單元的地址。各種存儲器基本上都是以1個字節(jié)作為一個存儲單元。存儲器內(nèi)的信息是按地址存取的，如要訪問存儲器中的某個信息，就必須知道它的地址。向存儲器里存入信息也稱為“寫入”，寫入新的內(nèi)容將覆蓋原來的內(nèi)容。從存儲器里取出信息也稱為“讀出”，信息讀出后并不破壞原來存儲的內(nèi)容，因此信息可以重復(fù)讀出，多次利用。 通常把內(nèi)存儲器、運算器和控制器合稱為計算機主機，也可以說主機是由CPU與內(nèi)存儲器組成的，而主機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、外存儲器等。 ④輸入和輸出設(shè)備 輸入和出設(shè)備簡稱I/O(Input/Output)設(shè)備。用戶通過輸入設(shè)備將程序和數(shù)據(jù)輸入計算機，輸出設(shè)備將計算機處理的結(jié)果(如數(shù)字、字母、符號和圖形)顯示或打印出來。常用的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀、數(shù)字化儀等；常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機、繪圖儀等。 8．請解釋馮?諾依曼所提出的“存儲程序”概念。 把程序和數(shù)據(jù)都以二進制的形式統(tǒng)一存放在存儲器中，由機器自動執(zhí)行。不同的程序解決不同的問題，實現(xiàn)了計算機通用計算的功能。 9．控制器的主要功能是什么？ 控制器基本功能就是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令，即控制器按程序計數(shù)器指出的指令地址從內(nèi)存中取出該指令進行譯碼，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。 10．簡述CPU和主機的概念。 通常把運算器、控制器做在一個大規(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)存儲器、運算器和控制器合稱為計算機主機，也可以說主機是由CPU與內(nèi)存儲器組成的，而主機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，外存儲器等。 11．什么是計算機軟件？計算機軟件的分類有哪些？ 軟件是指用來指揮計算機運行的各種程序的總和以及開發(fā)、使用和維護這些程序所需的技術(shù)文檔。 計算機軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計算機系統(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各種軟件程序組成，指揮、控制計算機硬件系統(tǒng)按照預(yù)定的程序運行、工作，從而達到預(yù)定的目標(biāo)。應(yīng)用軟件是用戶利用計算機軟、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。 12．計算機有哪些主要的特點？ (1)運算速度快、精度高 計算機的字長越長，其精度越高，現(xiàn)在世界上最快的計算機每秒可以運算幾十萬億次以上。一般計算機可以有十幾位甚至幾十位(二進制)有效數(shù)字，計算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是任何計算工具所望塵莫及的。 (2)具有邏輯判斷和記憶能力 計算機有準(zhǔn)確的邏輯判斷能力和高超的記憶能力。能夠進行各種邏輯判斷，并根據(jù)判斷的結(jié)果自動決定下一步應(yīng)該執(zhí)行的指令。 (3)高度的自動化和靈活性 計算機采取存儲程序方式工作，即把編好的程序輸入計算機，機器便可依次逐條執(zhí)行，這就使計算機實現(xiàn)了高度的自動化和靈活性。 13. 簡述計算機系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)。 評價計算機的性能指標(biāo)有很多，通常人們從計算機的字長、時鐘周期和主頻、運算速度、內(nèi)存容量、數(shù)據(jù)輸入輸出最高速率等技術(shù)指標(biāo)來評價計算機系統(tǒng)。 1．字長 在計算機中，用若干二進制位表示一個數(shù)或一條指令，前者稱為數(shù)據(jù)字，后者稱為指令字。字長的直接影響計算機的功能強弱、精度高低和速度快慢。計算機處理數(shù)據(jù)時，一次可以運算的數(shù)據(jù)長度稱為一個“字”(Word)，字的長度稱為字長。一個字可以是一個字節(jié)(Byte，簡稱B)，也可以是多個字節(jié)。常用的字長有8位（bit）、16位、32位、64位等。如某一類計算機的字由4個字節(jié)組成，則字的長度為32位，相應(yīng)的計算機稱為32位機。 2．時鐘周期和主頻 計算機的中央處理器對每條指令的執(zhí)行是通過若干個微指令操作來完成的，這些微指令操作是按時鐘周期的節(jié)拍來“動作”的，時鐘周期的微秒數(shù)反映出計算機的運算速度。有時也用時鐘周期的倒數(shù)——時鐘頻率(兆頻)，即人們常說的主頻來表示。一般說來，主頻越高(時鐘周期越短)，計算機的運算速度越快。但是，主頻并不能全面準(zhǔn)確地反映計算機的運算速度，而每秒鐘執(zhí)行百萬條指令數(shù)(MIPS)指標(biāo)則能較全面準(zhǔn)確地反映計算機的運算速度。近十年來，微計算機的主頻提高很快，例如，IBM PC/XT微機的CPU主頻為4.77MHz，而Pentium 4 CPU的主頻己超過1GMHz，并且在不斷提高。 3．運算速度 計算機的運算速度是衡量計算機水平的一項主要指標(biāo)，它取決于指令執(zhí)行時間。運算速度的計算方法多種多樣，目前常用單位時間內(nèi)執(zhí)行多少條指令來表示，而計算機執(zhí)行各種指令所需時間不同。因此，常根據(jù)在一些典型題目計算中，各種指令執(zhí)行的頻度以及每種指令的執(zhí)行時間來折算出計算機的等效速度。 4．內(nèi)存容量 存儲器的容量反映計算機記憶信息的能力，它常以字節(jié)為單位表示。存儲器的容量越大，則存儲的信息越多，計算機的功能越強。 計算機中的操作大多是與內(nèi)存交換信息，但內(nèi)存的存取速度相對CPU的算術(shù)和邏輯運算的速度要低1～2個數(shù)量級。因此，內(nèi)存的讀寫速度也是影響計算機運行速度的主要因素之一。 為了度量信息存儲容量，將8位二進制位(8bits)稱為1個字節(jié)，字節(jié)是計算機中數(shù)據(jù)處理和存儲容量的基本單位。1024個字節(jié)稱為1K字節(jié)(1KB)，1024K個字節(jié)稱1兆字節(jié)(1MB)，1024M個字節(jié)稱為1G字節(jié)(1GB)，1024G個字節(jié)稱為1T字節(jié)(1TB)，現(xiàn)在微型計算機主存容量大多數(shù)在兆字節(jié)以上。 5．?dāng)?shù)據(jù)輸入輸出最高速率 主機與外部設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)的速率也是影響計算機系統(tǒng)工作速度的重要因素。由于各種外部設(shè)備本身工作的速度不同，常用主機所能支持的數(shù)據(jù)輸入輸出最大速率來表示。 14．計算機的分類有哪些？ 根據(jù)計算機工作原理和運算方式的不同，以及計算機中信息表示形式和處理方式的不同，計算機可分為數(shù)字式電子計算機(Digital Computer)、模擬式電子計算機(Analog Computer)和數(shù)字模擬混合計算機(Hybrid Computer)。當(dāng)今廣泛應(yīng)用的是數(shù)字計算機，因此，常把數(shù)字式電子計算機(Electronic Digital Computer)簡稱為電子計算機或計算機。 按計算機的用途可分為通用計算機(General Purpose Computer)和專用計算機(Special Purpose Computer )兩大類。通用計算機能解決多種類型問題，是具有較強通用性的計算機，一般的數(shù)字式電子計算機多屬此類；專用計算機是為解決某些特定問題而專門設(shè)計的計算機，如嵌入式系統(tǒng)。 根據(jù)計算機的總體規(guī)模對計算機分類，可分為巨型機(Super Computer)、大/中型計算機(Mainframe)、小型計算機(Mini computer)、微型計算機(Micro computer)和網(wǎng)絡(luò)計算機(Network Computer)五大類。 常見的微型機還可以分為臺式機、便攜機、筆記本電腦、掌上型電腦等多種類型。 15．簡述計算機的基本運行方式。 計算機的基本運作方式可概括為所謂的“IPOS循環(huán)”。IPOS循環(huán)即輸入(Input)、處理(Processing)、輸出(Output)和存儲(Storage)，它反映了計算機進行數(shù)據(jù)處理的基本步驟。 (1)輸入 接受由輸入設(shè)備(如鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀等)提供的數(shù)據(jù)。 (2)處理 對數(shù)值、邏輯、字符等各種類型的數(shù)據(jù)進行操作，按指定的方式進行轉(zhuǎn)換。 (3)輸出 將處理所產(chǎn)生的結(jié)果等數(shù)據(jù)由輸出設(shè)備(如顯示器、打印機、繪圖儀等)進行輸出。 (4)存儲 計算機可以存儲程序和數(shù)據(jù)供以后使用。 16．計算機有哪些主要的用途？ (1)科學(xué)計算 使用計算機來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學(xué)問題的計算稱為科學(xué)計算，也稱為數(shù)值計算?？茖W(xué)計算是使用計算機完成在科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域中所提出的大量復(fù)雜的數(shù)值計算問題，是計算機的傳統(tǒng)應(yīng)用之一。 (2)信息處理 所謂信息處理就是使用計算機對數(shù)據(jù)進行輸入、分類、加工、整理、合并、統(tǒng)計、制表、檢索以及存儲等，又稱為數(shù)據(jù)處理。例如座席預(yù)訂與售票系統(tǒng)、零售業(yè)中的應(yīng)用、辦公自動化等。信息處理已成為當(dāng)代計算機的主要任務(wù)，是現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)。 (3)實時控制(也稱過程控制) 實時控制也稱過程控制，實時控制能及時地采集檢測數(shù)據(jù)、使用計算機快速地進行處理并自動地控制被控對象的動作，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。 (4)計算機輔助設(shè)計/輔助制造/輔助教學(xué) 計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design——CAD)是使用計算機來輔助人們完成產(chǎn)品或工程的設(shè)計任務(wù)的一種方法和技術(shù)。計算機輔助制造(Computer Aided Manufacturing——CAM)是使用計算機輔助人們完成工業(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)資源接口的計算機來完成制造系統(tǒng)的計劃、操作工序控制和管理工作的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。計算機輔助教學(xué)(Computer Aided Instruction——CAI)是把計算機用作教學(xué)媒體，使它充當(dāng)指導(dǎo)者、工具和學(xué)習(xí)者角色，學(xué)生通過與計算機的對話進行學(xué)習(xí)的一種新型教學(xué)技術(shù)。 (5)人工智能 人工智能(ArtificialIntelligence——AI)就是指計算機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)特別是通信和計算機技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)有能力把文本、音頻、視頻、動畫、圖形和圖像等各種媒體綜合起來，構(gòu)成“多媒體”(Multimedia)的概念。 17．簡述計算機的發(fā)展趨勢。 (1)微型化 一方面，隨著計算機的應(yīng)用日益廣泛，在一些特定場合，需要很小的計算機，計算機的重量、體積都變得越來越小，但功能并不減少。另一方面，隨著計算機在世界上日益普及，個人電腦正逐步由辦公設(shè)備變?yōu)殡娮酉M品。人們要求電腦除了要保留原有的性能之外，還要有時尚的外觀、輕便小巧、便于操作等特點，如平板電腦、手持電腦等。今后個人計算機(Personal Computer)在計算機中所占的比重將會越來越大，使用也將會越來越方便。 (2)巨型化 社會在不斷發(fā)展，人類對自然世界的認識活動也越來越多，很多情況要求計算機對數(shù)據(jù)進行運算?！熬扌突痹谶@里并不是通常意義上的大小，主要是指機器的性能——運算速度等。 (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的特性。 (4)智能化 今后，計算機在生活中扮演的角色將會更加重要,計算機應(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)新型計算機 目前新一代計算機正處在設(shè)想和研制階段。新一代計算機是把信息采集、存儲處理、通信和人工智能結(jié)合在一起的計算機系統(tǒng)。 18．簡述計算學(xué)科的定義、計算學(xué)科的本質(zhì)、計算學(xué)科的三個過程。 計算學(xué)科是對描述和變換信息的算法過程，包括對理論分析、設(shè)計、效率、實現(xiàn)和應(yīng)用等進行的系統(tǒng)研究。計算學(xué)科的研究包括了從算法與可計算性的研究到根據(jù)可計算硬件和軟件的實際實現(xiàn)問題的研究。 計算學(xué)科的根本問題是“什么能被有效地自動進行？”。計算學(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象的。 計算學(xué)科的實質(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)計三個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)家們都認為，科學(xué)的進展都是基于純數(shù)學(xué)的。應(yīng)用數(shù)學(xué)用數(shù)學(xué)的方法推動經(jīng)驗科學(xué)和工程學(xué)的發(fā)展，同時又不斷刺激對新數(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 設(shè)計是工程的根本。工程師們認為，工程進展基本上都是提出問題，然后通過設(shè)計去構(gòu)造系統(tǒng)，以解決問題。 19．簡述計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的定義。 計算機科學(xué)技術(shù)是研究計算機的設(shè)計與制造和利用計算機進行信息獲取、表示、存儲、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?？茖W(xué)側(cè)重于研究現(xiàn)象、揭示規(guī)律；技術(shù)則側(cè)重于研制計算機和研究使用計算機進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。 20.簡述計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的根本問題及研究范疇。 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的根本問題是什么能被有效地自動化。問題的符號表示及其處理過程的機械化、嚴格化的固有特性，決定了數(shù)學(xué)是計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的重要基礎(chǔ)之一，數(shù)學(xué)及其形式化描述、嚴密的表達和計算是計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科所用的重要工具，建立物理符號系統(tǒng)并對其實施變換是計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科進行問題描述和求解的重要手段。 計算機科學(xué)與技術(shù)的研究范疇包括計算機理論、硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用等，按照研究的內(nèi)容，也可以劃分為基礎(chǔ)理論、專業(yè)基礎(chǔ)和應(yīng)用三個層面。 計算機理論的研究包括離散數(shù)學(xué)、算法分析理論、形式語言與自動機理論、程序設(shè)計語言理論、程序設(shè)計方法學(xué)；計算機硬件的研究包括元器件與存儲介質(zhì)、微電子技術(shù)、計算機組成原理、微型計算機技術(shù)、計算機體系結(jié)構(gòu)；計算機軟件的研究包括程序設(shè)計語言的設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、程序設(shè)計語言翻譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、算法設(shè)計與分析、軟件工程學(xué)、可視化技術(shù)；計算機網(wǎng)絡(luò)的研究包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全；計算機應(yīng)用的研究及人－機工程包括計算機應(yīng)用的研究、軟件開發(fā)工具、完善既有的應(yīng)用系統(tǒng)、開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域、人－機工程、研究人與計算機的交互和協(xié)同技術(shù)。 21．簡述計算機科學(xué)課程體系的核心內(nèi)容。 計算學(xué)科課程體系的教學(xué)內(nèi)容歸結(jié)為14個知識體，包括： (1)離散結(jié)構(gòu)(PS) 計算學(xué)科是以離散型變量為研究對象，離散數(shù)學(xué)對計算技術(shù)的發(fā)展起著十分重要的作用。隨著計算技術(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)計基礎(chǔ)(PF) 《計算作為一門學(xué)科》報告指出了程序設(shè)計在計算學(xué)科的正確地位：程序設(shè)計是計算學(xué)科課程中固定練習(xí)的一部分，是每一個計算學(xué)科專業(yè)的學(xué)生應(yīng)具備的能力，是計算學(xué)科核心科目的一部分，程序設(shè)計語言還是獲得計算機重要特性的有力工具。 (3)算法與復(fù)雜性(AL) 算法是計算機科學(xué)和軟件工程的基礎(chǔ)，現(xiàn)實世界中，任何軟件系統(tǒng)的性能僅依賴于兩個基本點方面，一方面是所選擇的算法；另一方面是各不同層次實現(xiàn)的適宜性和效率。 (4)組織與體系結(jié)構(gòu)(AR) 計算機在計算中處于核心地位，如果沒有計算機，計算學(xué)科只是理論數(shù)學(xué)的一個分支，應(yīng)該對計算機系統(tǒng)的功能構(gòu)件、以及他們的特點/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)定義了對硬件行為的抽象，程序員用它來對硬件進行控制。操作系統(tǒng)還管理計算機用戶間的資源共享。 (6)網(wǎng)絡(luò)計算(NC) 計算機和通信網(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)在計算學(xué)科中更加重要。 (7)程序設(shè)計語言(PL) 程序設(shè)計語言是程序員與計算機交流的主要工具。一個程序員不僅要知道如何使用一種語言進行程序設(shè)計，還應(yīng)理解不同語言的程序設(shè)計風(fēng)格。 (8)人-機交互(HL) 人機交互重點在于理解人對交互式對象的交互行為，知道如何使用以人為中心的方法開發(fā)和評價交互軟件系統(tǒng)，以及人機交互設(shè)計問題的一般知識。 (9)圖形學(xué)和可視化計算(GV) 該主領(lǐng)域的主要內(nèi)容包括：計算機圖形學(xué)、可視化、虛擬現(xiàn)實、計算機視覺等4 個學(xué)科子領(lǐng)域的研究內(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，并與其它代理和人進行交互。 (11)信息管理(IM) 信息系統(tǒng)幾乎在所有使用計算機的場合都發(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/知識和實踐的學(xué)科，可以應(yīng)用于小型、中型、大型系統(tǒng)。 (13)數(shù)值計算科學(xué)(CN) 從計算學(xué)科的誕生之日起，科學(xué)計算的數(shù)值方法和技術(shù)就構(gòu)成了計算機科學(xué)研究的一個主要領(lǐng)域。 (14)社會和職業(yè)問題(SP) 大學(xué)生需要懂得計算學(xué)科本身基本的文化、社會、法律和道德問題。還需要培養(yǎng)學(xué)生提出有關(guān)計算的社會影響這樣嚴肅問題以及對這些問題的可能答案進行評價的能力。學(xué)生還需要認識到軟硬件銷售商和用戶的基本法律權(quán)利，也應(yīng)意識到這些權(quán)利的基本基礎(chǔ)——道德價值觀。 三．討論題 1．計算機的產(chǎn)生是世紀最偉大的成就之一，具體體現(xiàn)在哪些方面？根據(jù)你的觀察，請列出計算機的應(yīng)用。 答案略。 2．在信息社會，如何才能在計算機產(chǎn)業(yè)中做出自己的貢獻，有所作為？ 答案略。 3．計算機提供了無限的機會和挑戰(zhàn)。利用它可以更快更好地完成許多事情，可以方便地和全世界的人們聯(lián)系和通信。但是，是否想過事情的反面呢？所有的變化都是積極的么？計算機的廣泛使用會產(chǎn)生什么負面的影響嗎？討論這些問題和其他所能想到的問題。 答案略。