计算机科学导论Word格式文档下载.docx
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•大型计算机
–体积更大，需要专门的机房和维护环境
–系统性能更高，数据存储空间更大
–一般用于大型企业和科研机构的数据中心和计算服务平台
•超级计算机
–拥有远胜于其他计算机的计算能力和存储能力
–用于国家战略服务和专项的超级数据计算
计算机硬件设备
附1.1.6（考核知识点解释）：
计算机存储设备包括内存、硬盘、软盘、光盘、U盘
计算机软件层次
附1.1.7（考核知识点解释）：
在计算机系统中，软件的层次结构从内向外依次是：
机器语言、汇编语言、高级语言、系统软件、应用软件；
越靠近里层的越接近计算机硬件、越靠近外层的越接近计算机用户。
位置计数法
附1.1.8（考核知识点解释）：
基数是位置记数系统的基本数值，规定了这个系统中使用的数字量和数位位置的值。
以数字836为例，因为出现了8，根据位置计数法的性质，其基数最小应该是9。
一个反例是，如果该数为一个7进制的数，则该计数系统中允许出现的数字符号是0-6，不可能出现8。
附1.1.9（考核知识点解释）：
在基数为R的位置计数法系统中，从右数起第1位的数位位值是R0=1，第2位的数位位值是R1=R，所以10可以表示基数值。
位值计数法
附1.1.10（考核知识点解释）：
根据位值计数法的定义，将十三进制数字943展开为十进制，可得9*132+4*131+3*130=1576。
二进制向十进制转换
附1.1.11（考核知识点解释）：
根据二进制向十进制转换的规则，可得1*26+0*25+1*24+0*23+1*22+1*21+0*20=86。
命题和逻辑
附1.1.12（考核知识点解释）：
命题应该是一条或真或假的陈述语句，而不能是疑问句或祈使句。
电路设计
附1.1.13（考核知识点解释）：
半加法器和全加法器作为两种典型的示例电路，其主要区别就是是否考虑上一次加法产生的进位。
半加法器不考虑之前的进位，因此只有本次相加的两个数输入电路；
全加法器则需要考虑之前的进位，因此除了本次相加的两个数之外，还有之前的进位输入电路。
全加法器的电路比半加法器的电路复杂。
利用卡诺图化简电路
附1.1.14（考核知识点解释）：
已知某电路对应的布尔表达式后利用卡诺图的方法对其进行化简是第3章的一个重要知识点，其基本步骤是：
首先绘制一个空的卡诺图，然后根据原始的布尔表达式将卡诺图对应的空格填充为1；
然后根据化简规则将可化简的多个小方格组合在一起；
最后写出化简后的新布尔表达式即可。
本课程对卡诺图的考察仅限2变元、3变元、4变元。
利用卡诺图化简电路时无需在意的条件
附1.1.15（考核知识点解释）：
在某些电路中，由于输入值的一些组合从未出现过，所以对其输出值可以任意选择，函数对于这种组合的值称为无需在意条件。
在卡诺图中，用d作其记号
冯诺依曼体系
附1.1.16（考核知识点解释）：
中央处理器由运算器、控制器、寄存器组成。
需求分析
附1.1.17（考核知识点解释）：
数据流程图是软件需求分析的重要工具，它以图形的方式表达数据处理系统中信息的变换和传递过程，从而可以在软件开发者和软件需求提出者之间建立有效的沟通途径。
计算机网络的分类
附1.1.18（考核知识点解释）：
•局域网
–LocalAreaNetwork，LAN
–将有限范围内的各种计算机互联成网，提供高数据传输速率（10M/s~10G/s）和低误码率的高质量数据传输环境，一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展
•城域网
–MetropolitanAreaNetwork，MAN
•广域网
–WideAreaNetwork，WAN，也叫远程网
–覆盖的地理范围从几十公里到几千公里
OSI参考模型
附1.1.19（考核知识点解释）：
OSI参考模型定义了网络互连的7层框架，详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互联性、互操作性与应用的可移植性。
模型自底向上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
域名系统
附1.1.20（考核知识点解释）：
美国是Internet的发源地，因此美国的顶级域名以组织模式划分，其他国家的顶级域名以地理模式划分
（二）、判断部分
附1.2.1（考核知识点解释）：
•硬件：
–通常是指计算机系统中有形的装置和设备的总称
•Hardware：
–Themachinerywhichmakesupacomputer,asopposedtothesystemsthatmakeitperformparticularjobs.
附1.2.2（考核知识点解释）：
机器语言是内置在计算机电路中的指令。
汇编语言则是使用助记忆码表示每条机器语言指令，是一种程序设计的辅助工具。
行程长度编码
附1.2.3（考核知识点解释）：
行程长度编码的原理是利用三个字符表示连续重复出现的若干字符。
显然当某个字符仅重复出现3次时不宜使用行程长度编码，因为编码后的长度并没有缩短，还额外浪费了编码时间。
布尔代数
附1.2.4（考核知识点解释）：
提供的是集合{0,1}上的运算和规则，这个集合及布尔代数的规则被用来研究电子和光学开关
门
附1.2.5（考核知识点解释）：
门是对电信号执行基础运算的设备，接受一个或者多个输入信号，生成一个输出信号；
门是构成数字逻辑电路的基元，基本的门电路包括与、或、非、异或、与非、或非。
编译器
附1.2.6（考核知识点解释）：
随着时间的推移，围绕计算机硬件建立了不同层次的程序设计语言，简化了应用程序员的工作。
其中，高级程序设计语言与人类的思维和交流方式最为接近。
然而计算机只能执行机器码，所以需要翻译程序把高级语言编写的程序翻译成机器码。
编译器：
把用高级语言编写的程序翻译成机器码的程序
E-R模型
附1.2.7（考核知识点解释）：
实体是某个抽象事物，实体集是某些相似实体的集合。
附1.2.8（考核知识点解释）：
软件是指与系统有关的程序、步骤和有关文件编制的集合，而非仅指与计算机有关的程序。
等值原理
附1.2.9（考核知识点解释）：
不同数形的两个数字可能表示同等数量的实体
视频
附1.2.10（考核知识点解释）：
视频是活动的、连续的图像序列。
帧是视频中的一幅图像，是构成视频信息的基本单元。
视频编译码器是用于缩减电影大小的方法
排序算法
附1.2.11（考核知识点解释）：
稳定排序算法是相同大小的元素不被交换的算法，占用有限额外空间的算法是原址排序算法。
软件危机
附1.2.12（考核知识点解释）：
软件危机产生的原因有两方面：
•与软件本身的特点有关
–软件属于逻辑部件，过程管理和质量评价不容易
–修改软件错误通常意味着修改设计
–规模庞大
•与软件开发与维护的方法不正确有关
–对用户要求认识不足就匆忙编写程序
–重视代码编写，轻视软件维护
计算机网络协议
附1.2.13（考核知识点解释）：
计算机网络是由多个互联的节点组成的，节点之间需要不断地交换数据与控制信息。
要做到有条不紊地交换数据，每个节点都必须遵守一些事先约定好的规则。
一个协议就是一组控制数据通信的规则。
这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。
网络协议就是为网络数据交换而制定的规则
二、主观部分：
（名词解释、简答、分析设计）
（一）、名词解释
★考核知识点：
位置计数法的概念
附2.1.1（考核知识点解释）：
一种表达数字的系统，数位按顺序排列，每个数位有一个位值，数字的值是每个数位和位值的乘积之和。
模拟数据的概念
附2.1.2（考核知识点解释）：
是一种连续表示法，模拟它表示的真实信息。
数字数据的概念
附2.1.3（考核知识点解释）：
是一种离散表示法，把信息分割成了独立的元素。
原码的概念
附2.1.4（考核知识点解释）：
将数的符号数码化，即用一个二进制位表示符号：
对整数，该位取0，对负数，该位取1。
而数值部分保持数的原有形式（有时需要在高位部分添几个0）。
这样所得结果为该数的原码表示。
补码的概念
附2.1.5（考核知识点解释）：
一个负数加模的结果即是该数的补码，它与该负数等价，或者说是一对一的，一个正数的补码就是它本身。
反码的概念
附2.1.6（考核知识点解释）：
正数的反码与其原码、补码相同，负数的反码等于原码除符号位外，按位求反。
溢出的概念
附2.1.7（考核知识点解释）：
当运算的结果超出某种数据类型所表示的数的范围时，机器不能正确表示，这时要产生溢出，在溢出的情况下，机器将产生错误的结果
字符集的概念
附2.1.8（考核知识点解释）：
字符和表示它们的代码的清单
RGB表示法的概念
附2.1.9（考核知识点解释）：
在计算机中，颜色通常用RGB（red-green-blue）值表示，其中的三个数字说明了每种基色的份额，用0~255之间的数字表示一种元素的份额
布尔代数的概念
附2.1.10（考核知识点解释）：
提供的是集合{0,1}上的运算和规则，这个集合及布尔代数的规则被用来研究电子和光学开关
布尔函数的概念
附2.1.11（考核知识点解释）：
设B={0,1}，则Bn={（x1，x2，……，xn）|xi∈B，1≤i≤n}是由0和1所能构成的所有n元有序列的集合，从Bn到B的函数称为n度布尔函数
文字的概念
附2.1.12（考核知识点解释）：
布尔变元或其补
小项的概念
附2.1.13（考核知识点解释）：
布尔变元x1，x2，……，xn的小项是一个布尔积y1y2……yn，其中yi等于xi，或yi等于xi的补
积之和展开式的概念
附2.1.14（考核知识点解释）：
给定一个布尔函数，可以构造小项的布尔和使得：
当此布尔函数具有值1时它的值为1，当此布尔函数具有值0时它的值为0，此布尔和中的小项与使得此函数值为1的值的组合对应，表示布尔函数的小项的和称为此函数的积之和展开式或析取范式
门的概念
附2.1.15（考核知识点解释）：
对电信号执行基础运算的设备，接受一个或者多个输入信号，生成一个输出信号
电路的概念
附2.1.16（考核知识点解释）：
相互关联的门的组合，用于实现特定的逻辑函数
无需在意的条件的概念
附2.1.17（考核知识点解释）：
在某些电路中，由于输入值的一些组合从未出现过，所以对其输出值可以任意选择，函数对于这种组合的值称为无需在意条件
指令的概念
附2.1.18（考核知识点解释）：
人给机器下达的完成一项基本操作的命令
程序的概念
附2.1.19（考核知识点解释）：
完成一项任务所需的并且按照一定顺序排列起来的一系列指令
驱动程序的概念
附2.1.20（考核知识点解释）：
是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，可以说相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作.
算法的概念
附2.1.21（考核知识点解释）：
在有限的时间内用有限的数据解决问题或子问题的明确指令集合.
编译器的概念
附2.1.22（考核知识点解释）：
把用高级语言编写的程序翻译成机器码的程序.
基本操作的概念
附2.1.23（考核知识点解释）：
是指算法运行中起主要作用且花费最多时间的操作，引入基本操作的概念，用其执行次数来度量算法的时间代价，是算法分析的基础。
T（n）的概念
附2.1.24（考核知识点解释）：
算法的时间复杂度，用问题实例长度的函数表示,也就是用该算法用于问题长度为n的实例所需要的基本操作次数来刻划。
排序问题的概念
附2.1.25（考核知识点解释）：
n项纪录的集合R，其中一个域是关键字Key属于全序集，利用Key的顺序对R重新排列。
稳定排序算法的概念
附2.1.26（考核知识点解释）：
相同大小的元素不被交换的排序算法。
原址排序算法的概念
附2.1.27（考核知识点解释）：
占用有限额外空间或者说额外空间与n无关的排序算法。
计算机网络的概念
附2.1.28（考核知识点解释）：
是为了通信和共享资源而以各种方式连在一起的一组计算设备。
数据库的概念
附2.1.29（考核知识点解释）：
由专门系统管理的信息集合。
（二）、简答题
计算硬件的发展历程
附2.2.1：
（考核知识点解释）
绘制该图时应力求完整，即从计算硬件的雏形、发展、成熟一直绘制到当前的情况，其中时间轴及各时间段图形可以适当简化。
计算软件的发展历程
附2.2.2：
绘制该图时应力求完整，即从计算软件的雏形、发展、成熟一直绘制到当前的情况，其中时间轴及各时间段图形可以适当简化。
计算机的类型和特点
附2.2.3：
计算机分为个人计算机、小型计算机、大型计算机、超级计算机，每种类型有其特点及适用范围。
附2.2.4：
等值原理的基础是位值记数法，即一种表达数字的系统，数位按顺序排列，每个数位有一个位值，数字的值是每个数位和位值的乘积之和。
不同数形的两个数字可能表示同等数量的实体。
其他进制向十进制的转换
附2.2.5：
解决其他进制向十进制的转换问题关键是掌握位置计数法的原理，将待转换数字的每一位的数值和位值相乘，然后在求其累加和即可。
以八进制数754为例，右起第1位的位值是80=1，数值是4，乘积是4；
第2位的位值是81=8，数值是5，乘积是40；
第3位的位值是82=64，数值是7，乘积是448，所以最后转换得到的十进制数是448+40+4=492。
十进制向其他进制的转换
附2.2.6：
解决十进制向其他进制的转换问题关键是找到该十进制数中含有多少个待转换进制的整数幂。
以十进制数43转换为八进制为例，数制8的整数幂是1、8、64、……，显然43中包含了5个8和3个1，所以结果是53（8）。
音频格式
附2.2.7：
.wav是Microsoft公司用于Windows平台的音频文件格式。
.cda是音质最好的音频格式。
.mp3是MovingPictureExpertsGroupAudioLayer3，目前处于统治地位的音频数据格式，压缩率在1/10~1/12之间，容量较小，每分钟音乐在1M左右。
.mid是MusicInstrumentDigitalInterface，可供数字合成器和其他设备交换信息，每分钟音乐大约5~10KB
图像格式
附2.2.8：
.jpg是JointPhotograhicExpertsGroup，失真式压缩，压缩率在1/10~1/40之间，适用于网页，对色彩的信息保留较好。
.bmp与硬件设备无关，不采用任何压缩，文件较大，数据存储时，按从左到右、从下到上的顺序扫描图像。
gif是GraphicsInterchangeFormat，CompuServe公司在1987年开发，压缩时保留像素信息，丢失一定色彩信息，最多存储256色。
.tif是TaggedImageFileFormat，非失真的压缩格式，最高压缩率1/3，占用空间大，较完整的保留原有信息
视频格式
附2.2.9：
视频压缩包括时间压缩和空间压缩两种方式。
前者是根据连续帧之间的差别压缩电影的技术，空间压缩是基于静态图像的压缩方法的电影压缩技术。
主要格式如.avi是AudioVideoInterleave，来自微软公司，兼容好，调用方便，图像质量好，文件较大
计算机的颜色系统
附2.2.10：
色彩三要素包括亮度、色调和饱和度。
其中，亮度描述光作用于人眼时引起的明暗程度感觉，彩色光辐射的功率越大，亮度越高，彩色光辐射的功率越小，亮度越低。
色调描述人眼看到光时产生的彩色感觉，颜色的类别，不同波长的光呈现不同的颜色。
色饱和度表示某一颜色的深浅程度（浓度），高饱和度的深色光可掺入白色光被冲淡
分辨率
附2.2.11：
显示分辨率是显示屏上能够显示出的像素数目，显示分辨率越高，显示的图像质量越高。
图像分辨率是组成一幅图像的像素密度，表示为每英寸多少点，对于同样大小的一幅图像，组成的像素数目越多，则分辨率越高，图像越逼真，组成的像素数目越少，则分辨率越低，图像越粗糙
视频压缩
附2.2.12：
视频压缩包括时间压缩和空间压缩两种方式。
布尔函数最小化的作用
附2.2.13：
布尔函数最小化的作用包括降低成本、提高电路可靠性、在一块芯片上设计更合适的电路、减少电路计算时间
冯诺依曼体系
附2.2.14：
冯诺依曼体系的结构示意图是本课程的一个重点，绘制该图有两个要点：
一是准确绘制计算机的三大核心模块，即CPU、存储器、输入输出设备；
二是准确绘制上述设备之间传递数据、指令、控制信号的路径。
驱动程序和应用程序的异同
附2.2.15：
每个位于总线上的设备必须包含系统设备管理器下的驱动程序，但不一定都包含应用程序；
驱动程序位于操作系统下层，提供设备的存取操作；
应用程序位于操作系统上层，不需要直到设备所用地址、信号种类或者通信协议
算法复杂度
如果解决问题P的算法A和算法B，其时间复杂度分别是TA（n）和TB（n），则判断A、B性能优劣的标准是查看在n足够大时TA（n）和TB（n）的大小关系
冒泡排序
附2.2.17：
比较表中的相邻元素，如果它们是逆序的话就交换它们的位置；
重复多次以后，最小的元素就像气泡一样升到了列表的第一个位置；
第二遍操作将第二小的元素升起来；
这样一直做，直到n-1遍以后，该列表就排好序了
快速排序
附2.2.18：
按照元素的值进行划分；
对给定数组中的元素进行重新排列，以得到一个快速排序的分区；
在一个分区中，所有在s下标之前的元素都小于等于A[s]，所有在s下标之后的元素都大于等于A[s]；
建立了一个分区以后，A[s]已经位于它在有序数组中的最终位置。
接下来使用同样的方法继续对A[s]前和A[s]后的子数组分别进行排序
操作系统和应用软件的异同
附2.2.19：
应用软件是计算机用户利用计算机的软件、硬件资源为某一专门的应用目的而开发的软件；
操作系统则负责有效地组织和管理系统中的各种软硬件资源，合理地组织计算机系统工作流程，控制程序的执行，并向用户提供一个良好的工作环境和友好的接口
数据库
附2.2.20：
数据库是管理信息的计算机系统，其设计思路包括提炼思想、绘制实体联系图、设计关系模式、构建数据库等。
（三）、分析与设计题
1、设计一个两路开关电路并绘制其电路图
面向应用的简单电路设计
附2.3.1：
由一个实际问题设计对应电路是第3章的一个重要知识点，其基本步骤是：
首先分析题意，了解所要求解的问题，做出合理假设；
其次根据题意列出对应的真值表，然后找到真值表中函数值取1的行，提取这些情况下各自变量的取值（真或假），写出满足题意要求的布尔表达式；
最后根据布尔表达式绘制出对应的电路。
这类题目不要求对布尔表达式进行化简。
2、设计一个三路开关电路并绘制其电路图
附2.3.2：
3、利用卡诺图的方法化简布尔表达式
利用卡诺图的方法化简电路
附2.3.3：
已知某电路对应的布尔表达式后利用卡诺图的方法对其进行化简是第3章的一个重要知识点，其基本步骤是：
首先绘制一个空的卡诺图，然后根据原始的布尔表达式将卡诺图对应的空格
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