第1、2章习题参考答案
《大学计算机基础——计算机科学概论》
课后习题参考解答
第一章
一、选择题
(一)
1.(b )
2.(m )
3.(g )
4.(l )
5.(k )
6.(f )
7.(j )8.(h )9.(c )10.(a )11.(i )12.(e )
(二)
13.(h )14.(g )15.(f )16.(c )17.(e )18.(d )
19.(a )20.(b )
二、填空题
1.逻辑代数(或布尔代数)
2.克劳德·香农
3.美,匈牙利,存储程序和程序控制
4. 计算机设计五原则
5. 图灵机,图灵测试
6. 姚期智
7. 电子管,机器语言、符号语言,ENIAC
8. 晶体管
9. 集成电路,IBM360
10.运算器,控制器
三、简答题
1. 冯·诺依曼思想的关键:
(1)冯·诺依曼结构:计算机采用二进制,不但数据采用二进制,指令也采用二进制;计算机由五部分构成:运算器、控制器、存储器、输入和输出装置。
(2)存储程序和程序控制工作原理:程序由指令组成并与数据一起存放在存储器中,所谓“存储程序”;机器按程序指定的逻辑顺序,把指令从存储器中
读出并逐条执行,从而自动完成程序描述的工作,看上去机器是在程序的指挥控制下工作的,即所谓“程序控制”。
2. 现代电子计算机以ENIAC的问世为标志,至今已经历了四代,目前正向第五代发展,以逻辑元件的更迭为划分依据。下表列出了各代的时间段及特点:
3. 此题没有完全标准的答案,所谓仁者见仁、智者见智,以下只是参考答案。
笔者认为分析机的失败主要有两点原因:
(1)巴贝奇的奇思妙想太过超前,超越了时代。
当时是19世纪30年代,蒸汽机时代(第二子工业革命)大约在30年以后才到来,所以当时人们制造机器都是使用齿轮、砝码、链条等纯机械零件,而不是电器设备甚至不是机电式的。用如此原始古老的零件制造如此超前构想的机器必定“力不从心”。
(2)使用十进制,而非二进制
显然,十进制运算规则比二进制复杂得多,导致运算器(巴贝奇称之为“作坊”)的设计和实现异常复杂。
4. 此题没有完全标准的答案,各人可有不同观点,以下只是参考答案。
以下技术的出现导致了电子计算机的出现:
(1)电子管的发明
(2)冯·诺依曼关于计算机结构(五部件及连接方式)及工作原理(程序存储+程序控制)的提出
(3)穿孔卡片技术
(4)布尔逻辑及开关电路
5. 计算机和计算机器最本质的区别是:计算机可以离开人的干预,自动地执行程序,计算机一旦启动一个程序,在程序运行过程中是不需要人们守候在旁的;而计算器虽然也可以完成计算任务,但它的每一步都需要人的干预,不可能自动连续地执行程序。
6. 巨型机追求运算速度最快,不吝啬成本、也不在乎耗电量和体积大小,它往往代表着一个国家计算机科学及制造技术发展水平,它不可能被广大用户所熟知和使用。
微型机追求体积小、重量轻、耗电少,性能良好,能满足一般事务处理和数据处理要求,性能/价格比是它所追求的指标。它是拥有最广大用户群体的机型,人们每天都在与微型计算机打交道。
这两种机器是计算机技术的不同两个发展方向,都是不可缺少的。
7. 此题无标准答案,所谓仁者见仁、智者见智,只要能叙述有理即可。
8. 此题并无标准答案,以下仅为参考答案。
社会发展到现在,计算机已经无处不在,不管我们愿意与否,我们每天都在与无数的计算机打交道,有的是在不经意间就在操作计算机。计算机已不再仅仅以传统的计算机的外形出现,而是嵌入到了其他电子设备甚至是生活用品之中。
举例如下:
生活中随处可见的例子:在汽车、空调、微波炉、全自动洗衣机、数字电视、智能手机、PDA等等设备中都存在嵌入式计算机。
国民经济各行业:名用飞机、导弹、航天飞机、宇宙飞船、各种用途的机器
人、机器手等等。
9. 1965年,Intel公司的缔造者之一戈登·摩尔(Gordon Moore)在总结存储器芯片的增长规律时,指出“微芯片上集成的晶体管数目每12个月翻一番”。这一论断是在归纳微芯片的发展情况后做出的推测和设想,并没有理论上的依据。在随后的年月里,发现微芯片的容量通常每18~24个月翻一番。因而,“微芯片上集成的晶体管数目每三年翻两番”就被人们称为摩尔定律(Moore's Law),如下图所示。
晶体管数目
摩尔定律
年
过去40年的实践基本上验证了摩尔定律的有效性。虽然目前电子计算机遇到了技术瓶颈,本人认这并不代表着摩尔定律的终结,今后摩尔定律仍将继续有效,因为很快就有新的体系结构和新材料计算机问世(如光电混合计算机、生物计算机等)。
(注:读者也可以认为摩尔定律即将失效,因为围绕摩尔定律是否会失效本省就存在争论。只需阐明自己的观点并说出有说服力的理由即可。)
10.ENIAC是世界上第一台投入使用的通用电子计算机。
因为在此之前的计算机分别有Z系列计算机和MARK系列计算机,其中Z 系列计算机并没有被投入真正使用即毁于战乱,而MARK系列计算机是机电混合式计算机不是纯电子的。
ENIAC存在的缺陷:(1) 没有使用规则更为简单的二进制,而是使用的十进制;(2) 没有存储器,程序与计算分离。(程序指令存放在外部电路里,每次运行程序不需临时用人工搭接。)
第二章
一、选择题
1. C
2. D
3. D
4. D
5. D
6. C
7. B
8. B
9. C 10.A 11.D 12.C
二、填空题
1. 硬件系统,软件系统
2. 程序,系统软件,应用软件
3. 管理和控制计算机各种资源、调度用户作业和处理中断,用户和计算机之间
4. 四,八
5. 00110101
6. 40F4H或0100 0000 1111 0100 B
7. B00BH或1011 0000 0000 1011 B
8. 的公共传输线,地址总线,数据总线,控制总线,地址信息,数据信息,控制和状态信息
9. 1111011,173,7B
10.11072.576744,1001000111010.1011111101111001,4666.7479400634765625
三、简答题
1. 计算机由五个部件组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。各部件的主要功能是:
运算器:负责各种算术运算和逻辑运算。
控制器:整个计算机的指挥中心,负责往其他部件发送控制命令,其他部件都是在它的指挥下动作。按照冯·诺依曼的“存储程序”思想,控
制器产生控制信号都是基于程序指令的。
存储器:计算机的记忆部件。正是由于有了存储器,计算机才能实现“存储程序”,才能自动地执行程序,这也正是计算器与计算机的本质区别。
输入设备:负责将程序和数据输入计算机。
输出设备:负责将程序执行结果输出计算机。
这五个部件各司其职,在控制器的指挥下,实际是在程序的“指挥”下进行每一步动作,最终完成程序指定的所有任务。
2.它们都属于光盘存储器。光盘保存信息时间长,携带方便。光驱类型和光盘容量如下:
CD-ROM:只读光盘,不可重写。
CD-R:一次性可写光盘。
CD-RW:可多次重写光盘。
3. CPU内部由3部分组成:算术逻辑单元(Arithmetic Logical Unit,ALU)、控制单元(Control Unit,CU)和寄存器组(Register Files)。
(1)算术逻辑单元(ALU)
ALU是进行算术运算和逻辑运算的部件,采用组合逻辑电路构造而成。
(2)寄存器(Register)组
寄存器是用于临时存放数据的高速存储设备,主要有数据寄存器、程序计数器(Program Counter,PC)和指令寄存器(Instruction Register,IR)。
(3)控制单元(CU)
控制单元(CU)是计算机的管理机构和指挥中心,它协调计算机的各部件自动地工作。
4. (1)(113)10=(1110001)2=(161)8=(71)16
(2)(83.675)10≈(1010011.1011)2=(123.54)8=(53.B)16
(转换为二进制后为无限不循环小数,取小数点后四位)
5. (1)22.625 (2)110.375
6. (1) 78H (2) 00H
(3) 00H (4) 87H
(5) 87H (6) FFH
(7) 00H (8) 78H
7. 常见的输入设备有键盘、鼠标、手写笔、数字化仪、扫描仪、摄像机、麦克风等;常见输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音箱等;存储设备分为内存储器和外存储器,内存分为只读存储器ROM和随机存储器RAM两种,常见的外存储器则包括软盘、硬盘、光盘、U盘等。
8. 一个完整的计算机系统包含两大部分:计算机硬件系统和计算机软件系统。硬件是构成计算机系统的设备实体,它包括运算器、控制器、存储器、输入
设备和输出设备五部件。软件是各类程序和文件,它包括系统软件和应用软件。
9. ROM(Read Only Memory),即只读存储器。此部分内存区域在线访问时只能读取其中内容,机器内存的前面少量区域是ROM,一般在出厂时将BIOS程序固化在里面。
RAM(Random Access Memory),即随机存储器。此部分内存区域既可被随机读取,又可随机写入。内存的大部分空间都是RAM,一般用户都是使用这部分内存区域。
10. ASCII码,即美国信息交换标准(American Standard Code for Information Interchange)代码,是计算机内通用的西文字符表示代码。常见的ASCII码用7位二进制表示一个字符,最高位在机内存储时恒为0,故1个字节表示1个字符。
‘1’表示字符‘1’,机内应以ASCII码存储,即00110001;而1表示数字1,如果同样用8位二进制代码表示,机内存储代码为00000001。
11. CRT和LCD都属于显示器。
CRT(Cathode Ray Tube)叫阴极射线管显示器,CRT显示器的核心部件是CRT 显像管,其工作原理和我们家中电视机的显像管基本一样,我们可以把它看作是一个图像更加精细的电视机。
LCD(Liquid Crystal Display),即液晶显示器的简称,LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。效果比CRT要好得多,辐射小、耗电少、体积小,但是价钱较其贵LCD在价格上要贵一些,近来价格有较大幅度下降,现在的计算机一般都配置LCD显示器。
12. 计算机的工作原理是基于冯·诺依曼的“存储程序+程序控制”的原理,实际上计算机都是“指令驱动”的,即计算机的工作过程实质上就是逐条执行程序的过程。
13. 主板又名主机板、母板、系统板。在一台微型计算机里,主板上安装了CPU及其支持电路、内存条,留有各种标准接口、扩展槽及各种插件等,即主要部件是CPU、内存条及外设接口,换句话说即主机。它在计算机中的作用不言而喻,一台机器没有主板根本无法启动。
14. 打印机是计算机的输出设备,主要用途是将计算机的输出信息打印在某
种载体(如纸)上。目前,微型计算机系统使用的打印机主要有3种:针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。
15. 20×220个汉字(或20971520个汉字)