2024-2025-1 20241314 《计算机基础与程序设计》第四周学习总结

2024-2025-1 20241314 《计算机基础与程序设计》第四周学习总结

作业信息

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这个作业要求在哪里	2024-2025-1计算机基础与程序设计第四周作业
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教材学习内容总结

计算机系统

• 计算机组成：

中央处理器（CPU）：负责执行指令，进行计算和控制其他组件。主要包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器。
内存：用于存储数据和指令，包括主存（RAM）和辅助存储（如硬盘、SSD）。
输入/输出（I/O）设备：与外部世界交互的设备，例如键盘、鼠标、显示器及打印机。
操作系统（OS）：

功能：
进程管理：调度和管理程序的执行，确保资源合理分配。
内存管理：监控和分配内存资源，以提高效率。
文件系统：组织、存储和管理数据文件，提供用户和程序访问文件的接口。
用户接口：提供让用户能够与计算机交互的工具，包括图形用户界面（GUI）和命令行界面（CLI）。
类型：批处理系统、时间共享系统、实时系统等。
计算机架构：

介绍冯·诺依曼架构，即存储程序计算模型，强调存储、处理和输入输出的统一。
现代计算机的多核处理和并行计算的基本概念。

• 算法的基本概念：

定义：算法是为了解决特定问题而设计的一系列步骤和规则。
特性：
确定性：对每个输入有明确的输出。
有穷性：算法必须在有限步骤内结束。
可行性：每一步都应是可执行的。
算法的效率：

• 时间复杂度：分析算法执行所需时间的量度，常用大O符号表示，例如O(n)、O(log n)等。
  空间复杂度：算法运行所需内存的量度。
  常见算法设计策略：

• 分治法：将问题划分为较小的子问题，分别解决后合并结果。例如，归并排序和快速排序。
  动态规划：通过保存中间结果来避免重复计算，适用于优化问题，如背包问题和最短路径问题。
  贪心算法：做出局部最优选择，期望通过这些选择达到全局最优。如活动选择问题和 Huffman 编码。
  基本数据结构：

• 数组：固定大小、连续存储的元素集合，允许快速随机访问。
  链表：元素按节点组成，节点包含数据和指向下一个节点的指针，适合动态插入和删除。
  栈（Stack）：先进后出（LIFO）的数据结构，适用于递归和表达式求值。
  队列（Queue）：先进先出（FIFO）的数据结构，常用于任务调度和数据流管理。
  树（Tree）：分层结构的元素集合，常用于表示层次关系，例如二叉树、AVL树和红黑树等。

• 加法器
  加法器是一种基本的数字电路，用于执行两个或多个二进制数的加法运算。加法器可以分为以下几种类型：

半加器（Half Adder）：

仅能加两个单比特（二进制位）。
输出两个信号：和（Sum）和进位（Carry）。
逻辑公式：和 = A ⊕ B（异或运算），进位 = A · B（与运算）。
全加器（Full Adder）：

可加三个比特：两个主要的比特和一个进位输入。
输出同样是和和进位。
逻辑公式：和 = A ⊕ B ⊕ Cin（Cin为进位输入），进位 = (A · B) + (Cin · (A ⊕ B))。
级联加法器（Ripple Carry Adder）：

由多个全加器级联组成，适合加多个比特的二进制数。
每个全加器的进位输出连接到下一个全加器的进位输入。
加法器是计算机和电子设备中的基础逻辑单元，广泛应用于算术运算、数据处理等领域。

• 多路复用器
  多路复用器（Multiplexer，简称MUX）是一种数字电路，用于从多个输入信号中选择一个并将其输出。其主要功能是将多个信号合并成一个信号，以节省线路和资源。

主要特点：
输入输出：

多路复用器有多个输入端（通常是2的幂次方，比如2、4、8等），但只有一个输出端。
选择线：

使用若干选择线（Select lines）来决定哪一个输入信号被输出。选择线的数量与输入数量相关，比如一个有4个输入的多路复用器需要2条选择线（因为2²=4）。
工作原理：

根据选择线的状态（0或1），多路复用器会将对应的输入信号传递到输出端。
示例：
一个4选1的多路复用器有4个输入（I0, I1, I2, I3），2条选择线（S0, S1）。选择线的组合决定了输出：

如果 S1S0 = 00，输出 I0；
如果 S1S0 = 01，输出 I1；
如果 S1S0 = 10，输出 I2；
如果 S1S0 = 11，输出 I3。
应用：
多路复用器广泛应用于数据传输、信号路由、控制电路等领域，可以有效提高系统的灵活性与效率。

基于AI的学习