计算机科学导论——基于计算思维的思想与方法（第4版）-参考答案ch01.docx

第一章计算机科学概述 选择题 1-5DBDDC 6-10CBADB 问答题 1.冯·诺依曼结构计算机的基本思想是什么? “储存程序式计算机结构思想 2.计算机采用二进制有何优点? (1)电路简单：与十进制数相比，二进制数在电子元件中容易实现。因为制造仅有两种不同稳定状态的电子元件要比制造具有十种不同稳定状态的电子元件容易得多。 (2)工作可靠：用两种状态表示两个代码，数字传输和处理不易出错，因此可靠性好。 (3)运算简单：二进制只有4种求和与求积运算规则： 求和：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10。 求积：0x0=0；0x1=0；1x0=0；1x1=1。 十进制数的求和运算从0+0=0到9+9=18的加法规则有100条，求积运算从0x0=0到9×9＝81的乘法规则也是100条。显然，二进制数比十进制数的运算要简单得多。 (4)逻辑性强：计算机的工作原理是建立在逻辑运算基础上的。二进制只有“1”和“0”两种状态，正好与逻辑命题中的“是”和“否”对应。 3.目前，计算机主要应用在哪些领域? 1.科学计算(ScientificCompute) 2.信息管理(InformationManagement) 3.实时控制(Real-timeControl) 4.系统仿真(SystemSimulation) 5.计算机辅助系统(ComputerAidedSystem) 6.多媒体应用(Multi-mediaApplication) 7.网络通信(NetworkCommunication) 8.人工智能(ArtificialIntelligence) 4.现代计算机科学体系的形成与哪些基础理论有关? 1.布尔提出的逻辑代数 尽管布尔代数是用文字符号来代替数码，以表示变量，但这种变量的取值范围仅限于取“0”和“1”，所以逻辑变量是二值的，因此被称之为二值逻辑。这种简化的二=值逻辑为数字计算机的二进制运算、开关逻辑元件和逻辑电路的设计与简化铺平了道路，并为二进制数字计算机的研制奠定了理论基础。 2.香农提出的逻辑电路 自从香农通过继电器开关电路实现了布尔代数运算之后，人们在计算机的设计中开始采用逻辑代数来分析和设计逻辑电路，今天，计算机中的芯片都是由数以万计的微小逻辑部件组成的。 3.维纳提出的计算机设计原则 设计原则对新一代计算机的研制具有重要的指导意义，在计算机发展史上，维纳为计算机的设计理论做出了不可磨灭的贡献。 4.图灵提出的图灵机和图灵测试 图灵机是一种十分简单但运算能力很强的计算装置，用来计算可以想像得到的可计算函数，它不仅解决了纯数学基础理论问题，而且在理论上证明了研制通用数字计算机的可行性。 5.冯·诺依曼提出的EDVAC EDVAC之所以能自动高效地工作，其关键是冯·诺依曼的“存储程序控制”概念的提出和实现，以及采用二进制。EDVAC的研制成功标志着计算机科学体系的形成，从此揭开了现代计算机研究的序幕，开启了现代计算机发展的新纪元，因而使得冯·诺依曼被称为“计算机之父”。 5.冯.诺依曼对计算机的贡献主要体现在哪些方面? 冯·诺依曼提出了2进制思想与程序内存思想 EDVAC的研制成功标志着计算机科学体系的形成，从此揭开了现代计算机研究的序幕，开启了现代计算机发展的新纪元，因而使得冯·诺依曼被称为“计算机之父”。 6.什么是冯·诺依曼结构计算机的技术瓶颈? Neumann体系结构的最大局限是存储器和处理器之间的通路太狭窄，即每次只能执行一条指令，即使扩大存储容量和提高CPU的速度，但与提高系统的整体性能不成等比关系，因而其意义不大，人们将这种现象称为“冯·诺依曼瓶颈”。 7.计算机体系结构的演变包括哪些方面? 计算机体系结构是指计算机硬件系统的基本架构，主要研究软/硬件功能分配和对软/硬件界面的确定，即确定哪些功能由软件实现，哪些功能由硬件实现。现代计算机在Neumann结构基础上经过几十年的发展，在硬件系统的结构上由以运算器为中心演变成以存储器为中心的结构形式。 8.决定计算机性能的因素有哪些? 现代计算机的结构组成及其功能特点，决定了计算机系统的性能，并且一般以字长、内存容量、存取周期、主频、运算速度、外围设备的配置、系统软件、应用软件的配置等指标来衡量。 9.当前，计算机的发展趋势主要体现在哪些方面? 1.微型化(Micromation) 由于微电子技术的高速发展，超大规模集成芯片技术水平不断提高，使得计算机的结构发生了巨大变革，曾经的大中型计算机在体形上从“庞然大物”已演变成“笔记本”式，而功能越来越强，能随身携带。随着微电子技术的综合使用，计算机的体型还会不断演变、缩小。 2.巨型化(Giganticism) 现代科学技术，尤其是国防技术的发展，需要高速度大容量的计算机，促使巨型机得到高速发展。 3.网络化