计算机科学概论与计算思维 习题及答案刘新 第17章 计算机技术概述 计算思维简介.docx

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1、第1章计算机技术概述思考与练习1 .计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？表1-1计算机发展的4个阶段代次第一代第二代第三代第四代时间19461957年19581964年19651971年1972年至今主要电子元件电子管晶体管中小规模集成电路大规模和超大规模集成电路内存储器汞延迟线磁芯存储器半导体存储器半导体存储器外存储器纸带、卡片、磁带和磁鼓磁盘、磁带磁盘、磁带磁盘、光盘等大容量存储器处理速度（每秒执行的指令数）几千几万条几十万条几百万条上亿条代表机型UNIVAC-IIBM的7000系列IBM的360系列IBM的4300系列、3080系列、3090系列和900系列第一代计算机

2、的主要特点：内存储器容量非常小（仅为1000-4000字节）；计算机程序设计语言处于最低阶段，用一串0和1表示的机器语言进行编程，直到20世纪50年代才出现了汇编语言；尚无操作系统，操作困难。其体积庞大、造价昂贵、运算速度低、存储容量小、可靠性差、操作方法复杂，主要应用于军事目的和科学研究领域的狭小天地里。第二代计算机的主要特点：采用晶体管这种体积小、重量轻、开关速度快、工作温度低的电子元件；内存储器容量扩大到几十万字节；计算机软件有了较大发展，出现了监控程序并发展成为后来的操作系统；推出了BASIC.Fortran.CoBo1等程序设计语言。与第一代计算机相比，其体积小、成本低、重量轻、功耗

3、低、运算速度快、功能强、可靠性高，主要应用范围由单一的科学计算扩展到数据处理和事务管理等其他领域。第三代计算机的主要特点：体积、重量、功耗进一步减小或减少，运算速度、逻辑运算功能和可靠性进一步提高；软件在这个时期形成了产业；出现了分时操作系统；提出了结构化、模块化的程序设计思想，出现了结构化的程序设计语言一Pasca1这一时期的计算机同时向标准化、多样化、通用化发展。第四代计算机的主要特点：磁盘的存取速度和容量大幅度上升；体积、重量和功耗更进一步减小或减少；计算机的性能价格比基本上以每18个月翻一番的速度上升；操作系统向虚拟操作系统发展，数据库管理系统不断完善和加强，程序设计语言进一步发展和改

4、进，软件行业发展成为新兴的高科技产业；计算机的应用领域不断向社会各个方面渗透.2 .计算机的类型有哪些？按照计算机的运算速度、字长、存储容量等综合性能指标，可将计算机分为巨型机、大型机、小型机和微型机等。根据计算机应用领域及其综合性能指标，将计算机分为微型计算机、高性能计算机、工作站、服务器、嵌入式计算机等。3 .简述计算机的应用领域。目前，计算机的应用主要分为下面6个方面。（1）科学与工程计算计算机可应用于科学研究和工程技术中所提出的数值计算，如人造卫星轨迹的计算，导弹发射的各项参数的计算，房屋抗震强度的计算等。(2)信息管理计算机信息管理已广泛应用于企业管理、物资管理、辅助决策、文档管理、

5、情报检索、文字处理、医疗诊断、数字媒体艺术等各个行业。信息管理和实际应用领域相结合产生了很多的应用系统，如办公领域的办公自动化系统、生产领域的物料需求计划(MRP)系统、商业流通领域的电子商务系统等。(3)自动控制在工业生产过程中，计算机自动控制系统把工业现场的模拟量、开关量以及脉冲量，经放大电路和模/数、数/模转换电路传送给计算机的处理系统，由计算机进行数据采集、显示以及现场控制。计算机自动控制系统还应用于交通控制、通信控制、武器控制等方面。(4)计算机辅助工程计算机辅助工程是指利用计算机进行工程设计、产品制造、性能测试等。计算机辅助系统包括计算机辅助设计(ComputerAidedDesi

6、gn,CAD)、计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing,CAM)、计算机辅助测试(ComputerAidedTesting,CAT)、计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSystem,C1MS)、计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction,CAI)等系统。(5)人工智能近年来，人工智能技术高速发展，已经开始为人类生活带来便利，包括语音识别技术、图像分析技术、无人驾驶汽车、医疗诊断、翻译工具以及具有一定思维能力的智能机器人等。但是，人工智能的巨大潜力也给人类社会带来潜在的威胁，我们需要警惕人工智能科

7、技的过度发展，防止人工智能产生超越人类的智慧并失去控制。(6)网络应用计算机网络是将分布于世界各地的计算机系统用通信线路和通信设备连接起来，以实现计算机之间的数据通信和资源共享。网络和通信的快速发展改变了传统的信息交流方式，加快了社会信息化的步伐。网络应用的日趋大众化和普及化正深刻改变着我们的工作方式和生活方式。4 .什么是基数？什么是位权？一个记数制所包含的数字符号的个数称为该数制的基数，用R表示。例如，十进制的基数REO,二进制的基数R=2,八进制的基数R=8,十六进制的基数R=I6。任何一个R进制的数都是由一串数码表示的，其中每一位数码所表示的实际值大小，除数码本身的数值外，还与它所处的

8、位置有关，由位置决定的值就叫作位值(或位权)，用基数R的i次塞(Ri)表示。5 .简述二进制数、八进制数、十进制数以及十六进制数相互转换的方法。(1)非十进制数转换成十进制数方法：将非十进制数的数值按其位权展开，再把各项相加。(2)十进制数转换成非十进制数方法：将十进制数转换成非十进制数时，要将该数的整数部分和小数部分分别转换；其中，整数部分采用“除基数取余数”法，小数部分采用“乘基数取整数”法；最后将两部分拼接起来即可。除基数取余数”法的具体操作方法为将十进制数的整数部分连续地除以要转换成的数制的基数，直到商数等于0为止。得到的余数(必定小于基数)就是对应非十进制数的整数部分的各位数字。但必

9、须注意：第一次得到的余数为非十进制数的最低位，最后一次得到的余数为非十进制数的最高位。乘基数取整数”法的具体操作方法：将十进制数的小数部分连续地乘以要转换成的数制的基数，直到小数部分为0,或达到所要求的精度(小数部分可能永不为0)。得到的整数就是对应非十进制数的小数部分的各位数字。但必须注意：第一次得到的整数为非十进制数的最高位，最后一次得到的整数为非十进制数的最低位。(3)二进制数与八进制数的相互转换方法：将二进制数转换成八进制数，要以该二进制数的小数点为中心向左右两边每3位划分为一组(中间的。不能省略)，两头位数不够时可以补0,然后将每组的3位二进制数转换成1位八进制数；将八进制数转换成二

10、进制数的过程正好与其相反，即将一位的八进制数转换成3位的二进制数。(4)二进制数与十六进制数的相互转换方法：将二进制数转换成十六进制数，要以该二进制数的小数点为中心向左右两边每4位划分为一组(中间的0不能省略)，两头位数不够时可以补0；然后将每组的4位二进制数转换成1位十六进制数，将十六进制数转换成二进制数的过程正好与其相反，即将1位的十六进制数转换成4位的二进制数。(5)八进制数与十六进制数的相互转换方法八进制数与十六进制数的转换要借助二进制数揩八进制数转换成十六进制数时,首先将该八进制数转换成相应的二进制数,然后将转换后的二进制数转换成相应的十六进制数；将十六进制数转换成八进制数时，首先将

11、该十六进制数转换成相应的二进制数，然后将转换后的二进制数再转换成相应的八进制数。6 .什么是ASCII?计算机中的一切信息都是用二进制编码表示的，用以表示文本信息的二进制编码称为字符编码。美国信息交换标准代码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange,ASCII)是由美国国家标准学会制定的标准单字节字符编码方案。ASCII有7位码和8位码两种版本。国际通用的7位ASCII是用7位二进制数表示一个字符的编码，其编码范围为OooooooB-immB,共有27=128个不同的编码值，相应地表示128个不同字符的编码。计算机内部用一个字节(8位二进制位

12、)存放一个7位ASCII,最高位置为0。7 .说明图像数字化的过程。如何估算数字化后图像文件的大小？模拟图像的数字化过程包括下面两个步骤：采样和量化。采样就是将二维空间上模拟图像的连续亮度信息转化为一系列有限的离散数值,具体做法就是将二维空间上的模拟图像在水平和垂直方向上分割成矩形点阵的网状结构。采样结果是整幅图像画面被划分为由mn个像素点构成的离散像素点集合。量化就是将亮度取值空间划分成若干个子区间，在同一子区间内的不同亮度值都用这个子区间内的某一确定值代替，这就使取值空间离散化为有限个数值。这个实现量化的过程就是模/数转换过程，相反，把数字数据恢复成模拟数据的过程称为数/模转换过程。图像文

13、件的存储空间二图像分辨率X图像深度/88 .什么是矢量图？什么是位图？两者有什么区别？矢量图形也称几何图形或图形，它是用一组指令来描述的图形，这些指令给出构成该画面的所有直线、曲线、矩形、椭圆等的形状、位置、颜色等各种属性和参数。计算机在显示图形时从文件中读取指令并转化为屏幕上显示的图形效果。由于矢量图形是由点和线组成的，因此文件记录的是图形中每个点的坐标及相互关系。当放大或缩小矢量图形时，图形的质量不受损失。矢量图形占用空间通常较小，基于矢量的图形清晰度与分辨率无关。位图图像也称栅格图像,简称位图，它是在空间和亮度上已经离散化的图像。可以把一幅位图理解为由多个网格组成的图像，每一个网格都对应

14、图像上的一个点，这些点称为像素(PiXe1)。像素的颜色等级越多，图像越逼真。矢量图形适合于大部分的线条、标志、简单的插图以及可能需要以不同的大小被显示或打印的图表。与位图比较，矢量图形具有如下优缺点。在改变大小时，矢量图形比位图效果更佳。在改变矢量图形的大小时，图中的各个对象会按比例改变从而保持其边缘光滑(见图1-28)；而位图在放大后,边缘可能会产生锯齿。矢量图形占用的存储空间通常比位图小。图1-28所示的SWF格式的文件仅占用IKB的存储空间，而同一图像的BMP格式的位图的存储空间超过500KB。当然，矢量图形所占用的存储空间和图形的复杂程度有关。矢量图形通常不如位图真实。大部分的矢量图

15、形往往具有类似卡通图画的外观，而不是那种从照片中获得的真实外观。在矢量图形中编辑对象比在位图中更容易。9 .音频文件格式有哪些？音频数据以文件的形式保存在计算机中。音频文件主要有WAVE、MP3、RA和WMA等格式。10 .常用的流媒体视频格式有哪些？各有什么特点？在Internet上较为常用的流媒体视频格式有以下3种。RM格式。它由Rea1NetWOrkS公司推出,包括Rea1AUdio(RA).ReaIVideo(RV)和ReaIFIash(RF)3种格式。RA格式用来传输接近CD音质的音频数据，RV格式主要用来在低速率的网络上实时传输活动视频影像，RF则是一种高压缩比的动画格式。QT格式。它是由苹果公司推出，可用QUiCkTime播出的视频格式，用于保存音频和视频信息，具有先进的音频和视频功能，被包括APP1eMaCint:oShc)S、MicrosoftWindows在内的所有主流计算机操作系统支持。ASF格式。它是由微软公司推出的高级流格式。音频、视频、图像、控制命令脚本等多媒体信息可通过ASF格式，以网络数据包的形式传输，实现流式多媒体内容的发布。11 .有损压缩和无损压缩的主要区别是什么？数据压缩是通过改善编码技术来减少数据存储时所需的空间，当需要使用原始数据时，再对压缩文件进行解压缩。如果压缩后的数据经解压缩后，能准确地恢复为压缩