[电子书]谢柏青大学计算机应用基础教材课后习题答案详解考研笔记

谢柏青大学计算机应用基础教材课后习题答案详解考研笔记
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作者:冲刺线教育
出版社:冲刺宝典
版次:1 资料更新时间:2018-01-07 14:49
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第1章 绪 论

1.1 复习笔记

一、信息与信息社会

信息是人们由客观事物得到的,使人们能够认知客观事物的各种消息、情报、数字、信号、图形、图像、语音等所包括的内容。

1.信息

(1)理论基础

最初研究信息理论的科学家香农(C.E.Shannon)和维纳(N.Wiener)提到“信息是以消除随机不确定性的东西”和“信息就是信息,既不是物质,也不是能量”,为信息学的建立奠定了理论基础。

(2)分类

①未加工的信息

未加工的信息包括通过视觉、听觉、触觉、味觉等器官直接感受到的信息等。

②加工后的信息

通过加工处理,再用各种各样的媒体形式表达出来,更清晰、更准确、更有利于对客观事物的研究分析和判断处理,叫做加工后的信息。

例如,利用测量的气象数据、空气质量状况来预测天气变化的趋势,然后利用语言、图片、文字、声音、影视等形式,将这种趋势通过广播、电视、报纸杂志和互联网等媒体发布出来。

(3)基本特征

①客观性

信息是客观存在的,是事物的一种属性,是不以人的意识为转移的。

②普遍性

信息是事物运动的状态和方式。运动是绝对的,所有的事物都在不断发展和变化着。因此,信息存在于自然界和人类社会之中,无时无刻,无所不在。

③认知性

信息是可以认知和理解的。但是对信息所表达的内容的理解,会因每个人不同的世界观、价值观、实践经验、认知水平等而有所差异。

④共享性

信息是一种资源,但不同于材料和能源。材料和能源在使用之后会被转化、消耗;而信息在使用过程中是不会减少的,可以复制并不断地重复产生副本。使用信息的人越多,信息传播的面越广,信息的价值和作用就会越大。这是信息的共享性的必然结果。

⑤时效性

随着事物的发展和变化,信息的可利用价值也会相应地发生变化。信息的价值和作用有着鲜明的时效性。

⑥依附性

信息必须依附于载体,需要借助某种载体或符号才能表现出来并被感知,而且有些信息可以借助多种载体表现出来。

2.信息社会

(1)定义

信息社会被称为后工业社会。高度工业化的社会进一步发展,将成为信息社会,即信息起主要作用的社会。

(2)特点

在信息社会中,信息产业高度发达且在产业结构中占据优势;信息资源得到充分开发利用且成为经济增长的基本资源之一;信息技术高度发展且在社会经济发展中得到广泛应用,从根本上改变了生活方式、行为方式和价值观念。

二、计算工具的发展与变革

1.我国古代的计算思想和工具

(1)算筹

人类最早有实物作证的计算工具——算筹诞生在我国。

(2)算盘

我国古代在计算工具领域的另一项发明是算盘。它结合了十进制计数法和一整套计算口诀(相当于算盘的“软件”)并一直沿用至今,所以被认为是人类最早的“数字计算机”。

2.西方近代的计算思想和工具

(1)从1642年法国数学家帕斯卡(B.Pascal)发明的齿轮式加法器到1673年德国数学家莱布尼兹(G.Leibniz)发明的乘法器,再到1822年英国数学家巴贝奇(C.Babbage)发明的差分器,这些工具的计算功能不断提高。

(2)1834年,巴贝奇提出了“分析机”的概念,由三个装置(类似现在的存储器、计算器、控制器)组成,并可以编程。尽管这台分析机最终未能问世,但其设计思想为现代电子计算机的结构设计奠定了基础。现代电子计算机的中心结构部分恰好包括了巴贝奇提出的分析机的三个装置。

(3)1888年,美国人霍勒斯(H.Hollerith)发明了制表机。它采用穿孔卡片进行数据处理,并用电气控制技术取代了纯机械装置。霍勒斯于1896年创立了制表机公司;1911年,该公司并入计算制表记录(CTR)公司;1924年,老沃森(T.Watson)把CTR更名为国际商业机器(International Business Machines)公司,即鼎鼎大名的IBM公司。

3.现代计算机的诞生和发展

(1)1946年2月15日,世界上第一台通用电子数字积分计算机ENIAC(electronic numerical integrator and calculator,电子数值积分和运算器)宣告研制成功。ENIAC的问世标志着电子计算机时代的到来。

(2)根据构成计算机的核心元器件的更新换代时间,可将计算机的发展历程划分为电子管时代、晶体管时代、集成电路(integrated circuit,IC)时代、大规模集成电路(1arge scale integration,LSI)和超大规模集成电路(Very large scale integration,VLSI)时代和微型计算机时代。每代之间不是截然分开的,在时间上有所重叠。

三、计算机的特点

1.自动控制能力

计算机是由程序控制其操作过程的。只要根据应用的需要,事先编制好程序并输入计算机,计算机就能自动、连续地工作,完成预定的处理任务。计算机中可以存储大量的程序和数据。存储程序是计算机工作的一个重要原则,这是计算机能自动控制处理的基础。

2.高速运算能力

现代计算机的运算速度最高可达几万亿次每秒。即使是个人计算机(personal computer, PC),运算速度也可达到几千万到几亿次每秒,远远高于人工计算速度。

3.很强的记忆能力

计算机拥有容量很大的存储装置。它不仅可以存储指挥计算机工作的程序,还可以存储所处理的原始数据信息、中间结果与最终结果。计算机所能保存、处理、分析和重新组合的信息包括大量的文字、图像、声音等形式,以满足这些信息的各种应用需求。

4.很高的计算精度

由于计算机采用二进制数字进行计算,因此可以通过增加表示数字的设备和运用计算技巧等手段使数值计算的精度越来越高。例如,可根据需要获得千分之一到几百万分之一,甚至更高的精度。

5.逻辑判断能力

计算机具有逻辑判断能力;也就是说,计算机能够进行逻辑运算,并根据逻辑运算的结果选择相应的处理。当然,计算机的逻辑判断能力是在软件编制时就预定好的;软件编制时没有考虑到的问题,计算机还是无能为力的。

6.很强的通用性

计算机能够在各行各业得到广泛的应用,具有很强的通用性,原因之一是它的可编程性。

(1)计算机可以将任何复杂的信息处理任务分解成一系列的基本算术运算和逻辑运算,反映在计算机的指令操作中,按照各种规律要求的先后次序把它们组织成各种不同的程序,存入存储器中。

(2)在计算机的工作过程中,这种存储的指令序列指挥和控制计算机进行自动、快速的信息处理,并且十分灵活、方便、易于变更,这就使计算机具有极大的通用性。

(3)同一台计算机,只要安装不同的软件或连接到不同的设备上,就可以完成不同的任务。

四、计算机的分类

1.超级计算机(supercomputer)

超级计算机(巨型计算机)的运算速度为每秒数十万亿次,甚至高于百万亿次浮点数运算;数据存储容量很大,结构复杂,功能完善,价格昂贵。它在计算机系列中,运算速度最快,系统规模最大,具有极强的处理能力。

2.大型计算机(mainframe computer)

大型计算机是大型计算机中心、大型信息处理中心的核心系统;其主机运算速度快,存储容量大,事务处理能力强,数据输入、输出吞吐率高,可同时为众多用户提供服务。

3.微型计算机(microcomputer)

微型计算机(简称微机;又称为个人计算机)的产生与发展是与大规模集成电路的发展分不开的。

(1)1971年1月,英特尔(Intel)公司成功研制出世界上第一块4位微处理器芯片 Intel 4004,标志着微机时代的开始。微处理器加上半导体存储器(包括随机存储器)、外部接口、时钟发生器与其他部件,就组成了微机。

(2)从1971年至今,微处理器已由4位字长、8位字长发展到64位字长;时钟频率由最初的1 MHz发展到现在的几百至几千兆赫;运算速度为每秒几千万次,甚至几十亿次。随着性能的不断提高,计算机的体积大大缩小,价格不断下降。

4.嵌入式计算机(embedded computer)

嵌入式计算机是把处理器和存储器以及接口电路直接嵌入设备当中的计算机。例如,一块配以程序段的微机芯片就可以构成用于洗衣机的嵌入式计算机。嵌入式计算机的应用正向国民经济、军事、生活服务等方面扩展。

5.小型计算机(minicomputer)

小型计算机的运算速度低于大型计算机,存储容量小于大型计算机,与终端和各种外部设备连接比较容易,适合作为联机系统的主机或工业生产过程的自动化控制主机。

6.工作站(workstation)

工作站是具有很强功能和性能的单用户计算机,通常使用在信息处理要求比较高的应用场合,如平面制作、工程或产品的计算机辅助设计(computer aided design,CAD)等。

五、计算机的应用领域

1.科学计算

科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算,是计算机最早、最重要的应用领域。以天气预报为例,用高性能的计算机系统,取得10天的预报数据只需要计算数分钟,使中长期天气预报成为可能。

2.自动控制

自动控制(3L称实时控制或过程控制)是指使用计算机及时采集数据,对数据进行分析,并根据分析结果选择最佳方案从而对过程进行控制。

(1)军事上,常使用计算机控制导弹等武器的发射与导航,自动修正导弹在飞行中的航向。军事领域在武器系统中大量使用的嵌入式计算机,是配有执行机构的实时控制系统。为了提高这类实时控制软件的质量,美国国防部还专门研制了一种通用的高级语言——Ada语言。

(2)在汽车工业方面,利用计算机控制机床和整条装配流水线,可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化,甚至使整个车间或工厂实现自动化。

(3)计算机技术与通信技术结合,可以实现遥控和遥测,如控制远距离的输油、输气等。

3.数据处理

数据处理是对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。

(1)60年代初期,银行、企业和政府机关用计算机来处理账册、管理仓库或统计报表,计算机在数据的收集、存储、整理到检索统计方面的应用很快就超过了科学计算,成为计算机最大的应用领域。

(2)目前,数据处理在所有计算机应用中稳居第一位,耗费的机时大约占到全部应用的2/3。银行、航空与铁路运输的管理都是使用计算机网络,许多航空公司已经使用电子机票。

4.网络通信

计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络通信系统。广义上的网络通信系统不仅包括计算机组成的网络,还包括各种无线通话系统、卫星通信系统等。

计算机网络通信系统最常见的应用方式有上网浏览信息、参加网络视频会议、在网络上发布信息、收发电子邮件、手机通话、利用全球卫星定位系统(global position satellite,GPS)导航等。

5.辅助设计

计算机辅助设计是计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计,以实现最佳设计效果的一种技术,目前已广泛地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。

6.教育培训

计算机辅助教学(computer aided instruction,CAD、校园网、远程教育正改变着传统教学模式,构建着全新的立体化教学环境。学生不仅可以跨院校、跨地区地接受教育,而且可以选择授课教师和内容,进行自主学习、终身学习。

7.电子商务

电子商务就是利用计算机、网络和远程通信技术,实现整个商务(买卖)过程中的电子化、数字化和网络化。人们通过网络和网上琳琅满目的商品信息、完善的物流配送系统和方便安全的资金结算系统进行交易(买卖)。

8.电子政务

(1)电子政务就是政府机构应用现代信息和通信技术,将管理和服务通过网络技术进行集成,在互联网上实现政府组织结构和工作流程的优化重组,超越时间、空间及部门之间的分隔限制,向社会提供优质、全方位、规范、透明、符合国际水准的管理和服务。

(2)电子政务是实现政务公开、提高效率、科学决策、改进和完善服务职能的重要手段。以电子政务为核心的政府信息化是推动我国国民经济信息化的关键。

9.促进人文科学的发展

现代信息社会,信息技术与人文科学的融合更加明显。计算机技术的应用使得人文科学的相关研究有了更先进的工具和手段。例如,作家利用计算机进行创作,利用网络发表作品;设计师利用计算机来设计动画和实现影视特技等。

10.休闲娱乐

计算机不仅可以用来上网浏览、聊天、发邮件,还可以用来收看有线电视。

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