2024-2025-1 20241314 《计算机基础与程序设计》第一周学习总结

作业信息

作业所属课程	<班级的链接>（如2024-2025-1-计算机基础与程序设计）
作业要求	<作业要求的链接>(如2024-2025-1计算机基础与程序设计第一周作业)
作业的目标	课程概论工业革命与浪潮之巅信息与信息安全计算机系统概论计算机安全计算的限制思维
作业正文	2024-2025-1 20241314 《计算机基础与程序设计》第一周学习总结

教材学习内容总结

《计算机科学概论（第七版）》由机械工业出版社出版，该书全面介绍了计算机科学领域的基础知识，以下是其主要内容的总结：
基础理论与数制：
数制系统：讲解了各种数制，如二进制、八进制、十六进制等，以及它们与十进制之间的转换方法。介绍了位置记数法、数制的基数等概念。
数字的表示：包括负数的表示方法，如符号数值表示法、二进制补码等。还探讨了实数的浮点表示法、科学记数法等，以及在算术运算中可能出现的精度、有效位、表示 / 舍入误差、下溢、溢出、化零误差等问题。
硬件基础：
门和电路：详细介绍了计算机硬件中的基本逻辑门，如非门、与门、或门、异或门、或非门、与非门等的工作原理、布尔表达式、逻辑框图符号和真值表。还讲解了由这些门组成的电路如何实现特定的运算，是组合电路的基本原理。
计算机部件：包括寄存器、锁存器、集成电路等基本部件，以及冯・诺伊曼体系结构和非冯・诺伊曼体系结构。介绍了计算机的运行周期、内存（RAM 和 ROM）、存储设备等硬件组成部分。
程序设计层：
算法与程序设计：阐述算法的概念、设计方法以及问题求解的思路，介绍了伪代码等算法描述工具。讲解了程序设计的思想，包括信息屏蔽、抽象等概念，以及自顶向下设计方法和面向对象方法等程序设计方法。
程序设计语言：介绍了机器语言、汇编语言和高级程序设计语言的特点和发展历程，以及不同程序设计语言的范型，如命令式语言、面向对象语言等。
操作系统：
操作系统组成：讲解操作系统的基本功能和组成部分，包括进程管理、内存管理、文件系统管理、CPU 调度等。
管理功能详解：介绍了不同的内存管理方法，如单块内存管理、分区内存管理、页式内存管理等；CPU 调度算法，如先到先服务（FCFS）、最短作业优先（SJN）、循环调度法等；文件系统和目录的组织方式，以及磁盘调度算法等。
应用程序：
信息系统：介绍信息管理系统、电子制表软件等应用程序，包括电子数据表中的单元格、函数、范围、循环引用等概念，以及数据库管理系统、关系模型、结构化查询语言等数据库相关知识。
人工智能与其他领域：涉及人工智能领域的基本概念，如图灵测试、知识表示、专家系统、神经网络、自然语言处理、机器人学等；还探讨了计算机安全领域的信息加密、密码学、数字签名、数字认证等技术，以及信息安全的机密性、完整性和可用性等方面的要求。

教材学习中的问题和解决过程

问题一：算术逻辑单元（ALU）是怎样进行计算的
解决方案:查阅书籍，询问AI
结果：算术逻辑单元（ALU）是计算机中央处理器（CPU）中的一个重要组成部分，负责执行所有的算术操作和逻辑运算。ALU进行计算的过程可以分为以下几个步骤：
输入操作数：ALU首先接收要进行计算的操作数，这些操作数通常存储在寄存器中。寄存器是位于CPU内部的高速存储单元。
选择操作：ALU根据指令选择要执行的运算类型。指令中通常包含一个操作码（Opcode），指定了ALU应该执行的操作（如加法、减法、与、或等）。
执行运算：
算术运算：对于算术运算（如加法、减法），ALU使用其内部的电路（如加法器、减法器）来完成运算。例如，加法器使用异或门和与门的组合实现加法运算。
逻辑运算：对于逻辑运算（如与、或、非），ALU利用逻辑电路，这些电路由基本的逻辑门构成，能够根据输入的二进制位产生相应的输出。
输出结果：ALU计算完成后，将结果送回寄存器或内存，供后续指令使用。
问题二：除2、8、10、16进制还有哪些常用的进制
结果：3进制：基数为3，仅使用数字0、1、2，用于某些特定计算和编码。

4 进制：基数为4，仅使用数字0、1、2、3，常用于某些数字系统。

5进制：基数为5，仅使用数字0到4，在特定的数学和计算中有应用。

12进制：基数为12，使用数字0至11（通常用A、B表示10、11），在一些计量系统中有使用，如传统的度量衡。

60进制：基数为60，使用数字0到59，广泛用于时间（1小时=60分钟，1分钟=60秒）和角度（1圈=360度）等计量。
问题三:Linux和shell的区别
结果：Linux
定义：Linux是一个开源的操作系统内核，最初由Linus Torvalds于1991年开发。它是类Unix操作系统的一种，广泛用于服务器、桌面计算机和嵌入式系统等。
功能：作为操作系统，Linux负责管理计算机的硬件资源，提供文件管理、进程管理、内存管理和用户管理等功能。
发行版：Linux有众多发行版（如Ubuntu、CentOS、Debian等），每个发行版在内核外部包装了各种软件和工具。
Shell
定义：Shell是一个命令行解释器，用户通过它与操作系统进行交互。它可以接受用户输入的命令，并将其传递给操作系统执行。
功能：Shell提供了一个界面，让用户可以执行命令、运行脚本、管理文件和进程、控制程序的执行等。常见的Shell包括Bash、Zsh、Sh等。
脚本编程：Shell不仅可以执行单条命令，还支持编写脚本，方便实现自动化任务和批处理任务。
总结
Linux是操作系统内核，而Shell是一个用户与操作系统交互的命令行工具。Linux提供系统资源和功能，而Shell则用于操作和控制这些资源。两者相辅相成，构成了Linux操作系统环境中的重要组成部分。