# 学期（如2024-2025-1）学号（如：20241402）《计算机基础与程序设计》第1周学习总结

作业信息

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教材学习内容总结

计算机科学概论第七版第一章的内容可以概括为以下几个关键方面：

一、计算系统概述
计算系统分层：
信息层：反映了计算机表示信息的方式，主要采用二进制管理。
硬件层：由计算机系统的物理硬件组成。
程序设计层：负责处理软件、用于实现计算的指令以及管理数据。
操作系统层：管理硬件设备、程序和数据间的交互方式。
应用层：用计算机解决真实世界的问题。
通信层：计算系统操作的基础层，包括云计算等现代计算理念。
二、抽象与计算
抽象概念：删除了复杂细节的心理模型，使得复杂系统可以被简化和理解。
信息隐藏：一种使程序段独立的技术，通过削减一个代码段的功能来获取其他代码段的信息。
三、计算机硬件和软件的历史

硬件发展：

早期历史：从算盘、Pascal机械机器、Leibniz机到Jacquard织布机，再到Babbage的分析机。
真空管时代：第一代商用计算机使用真空管存储信息。
晶体管时代：标志着第二代商用计算机的诞生，更小、更可靠、更快、寿命更长。
集成电路时代：第三代计算机的特征是集成电路的使用。
大规模集成化时代：第四代计算机的特征，包括个人计算机（PC）的兴起。

软件发展：

机器语言与汇编语言：早期程序用机器语言编写，随后出现了汇编语言。
高级语言：第二代软件的特征，提高了编程效率和可读性。
操作系统：第三代软件引入了操作系统，用于管理计算机资源。
面向对象的程序设计：现代软件设计方法，提高了代码复用性和可维护性。
四、计算工具与计算学科
计算工具：服务于计算学科，是执行计算的物理设备。
计算学科：研究计算理论、算法设计、软件开发等方面的科学，涵盖了广泛的知识领域。
五、数据存储与信息表示

位和位存储：

位（bit）：计算机中的基本单位，由0和1组成。
布尔运算：包括AND、OR、XOR等基本运算。
门与触发器：用于实现布尔运算的电子电路。

主存储器：

存储单元：以字节（8位）为基本单位，可独立访问。
RAM与ROM：RAM断电后数据消失，ROM存储固定程序。

海量存储器：

磁盘、CD、DVD、闪存：用于长期保存数据。
数据压缩：通过行程长度编码、字典编码等技术减少存储空间。
通信差错：采用奇偶校验、校验字节等技术确保数据传输的准确性。
六、其他重要概念
云计算：计算需求可以通过因特网上的资源进行处理，提高计算效率和灵活性。
二进制表示法：计算机中所有信息均以二进制形式表示。

综上所述，计算机科学概论第七版第一章全面介绍了计算系统的基础概念、发展历程、数据存储与信息表示方法，以及计算工具和计算学科的关系，为后续深入学习计算机科学奠定了坚实基础。

计算机科学概论第七版第二部分信息层内容概括如下：

二进制数值与记数系统：

介绍二进制、八进制和十六进制等计数系统。
讲解位置记数法，以及如何在不同基数之间转换数字。
讨论二进制数值与计算机之间的关系，以及为何计算机采用二进制系统。

数据表示法：

区分模拟数据与数字数据，并解释计算机如何处理数字数据。
详细介绍二进制表示法，包括位、字节、字等基本概念。
讲解负数表示法（如二进制补码）和实数表示法（如浮点表示法）。

文本、音频、图像与图形表示法：

介绍字符编码系统，如ASCII和Unicode字符集。
讲解音频数据的数字化表示法，包括MP3音频格式等。
讨论图像与图形的表示方法，包括颜色表示法、数字化图像与图形以及图形的矢量表示法。

视频表示法：

介绍视频编码器（codec）的概念，以及空间压缩和时间压缩等视频压缩技术。
简要概述视频文件的存储和传输方式。

该部分内容全面覆盖了计算机科学中信息层的基础知识，从基础的二进制数值与记数系统到复杂的数据表示法，再到多媒体数据的数字化表示，为学生构建了一个完整的信息层知识框架。

个人总结：了解了计算机内容的基本部分以及计算机的发展历史，使我系统性了解计算机的内涵；且练习各种进制转换方法

教材学习中的问题和解决过程（先问 AI）

（一个模板：我看了这一段文字（引用文字），有这个问题（提出问题）。我查了资料，有这些说法（引用说法），根据我的实践，我得到这些经验（描述自己的经验）。但是我还是不太懂，我的困惑是（说明困惑）。【或者】我反对作者的观点（提出作者的观点，自己的观点，以及理由）。）

问题1：如何将十进制数255转换为二进制数，并解释每一步的转换过程？
问题1解决方案：
解决过程

理解进制转换的基本原理：

十进制数是基于10的计数系统，使用0-9这10个数字。
二进制数是基于2的计数系统，仅使用0和1两个数字。
进制转换的核心在于将一种进制下的数表示为另一种进制下的数。

采用除2取余法：

这是将十进制数转换为二进制数的一种常用方法。
具体步骤是：用2去除十进制数，得到一个商和一个余数；再用2去除商，又得到一个商和一个余数，如此进行，直到商为0为止。
每次得到的余数都是二进制数的一位，余数从右往左排列（即最后得到的余数作为二进制数的最低位，最先得到的余数作为二进制数的最高位）。

执行转换步骤：

对于十进制数255：
255 ÷ 2 = 127 余 1
127 ÷ 2 = 63 余 1
63 ÷ 2 = 31 余 1
31 ÷ 2 = 15 余 1
15 ÷ 2 = 7 余 1
7 ÷ 2 = 3 余 1
3 ÷ 2 = 1 余 1
1 ÷ 2 = 0 余 1
将上述余数从下往上（即从右往左）排列，得到二进制数：11111111。

验证转换结果（可选步骤，用于增强理解）：

可以将得到的二进制数转换回十进制数进行验证。
二进制数11111111从右往左的位权分别为2^0, 2^1, ..., 2^7。
将每一位上的1乘以对应的位权并求和：12^0 + 12^1 + 12^2 + 12^3 + 12^4 + 12^5 + 12^6 + 12^7 = 255。
验证结果与原始十进制数一致，说明转换正确。

通过以上步骤，我们可以清晰地理解十进制数255转换为二进制数的过程，并掌握进制转换的基本方法。这种方法不仅适用于十进制到二进制的转换，也可以扩展到其他进制之间的转换，只需调整除数即可。