答疑讨论-- 《计算机基础与程序设计》（持续更新）

2023-2024-1 20231301 《计算机基础与程序设计》暑期作业

作业信息

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作业课程	<班级>（2023-2024-1-计算机基础与程序设计）
作业要求在哪里	<作业>(2023-2024-1计算机基础与程序设计暑期作业)
作业目标	<《计算机基础与程序设计》预习>《计算机基础与程序设计》英 《计算机基础与程序设计》中
作业正文	<博客>（答疑讨论）

教材学习内容总结

预习《计算机科学概论》，了解计算机相关知识，提出问题、思考。

教材学习中的问题和解决过程

（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）。 ）

第一章

1. P3

计算机上的信息采用二进制数字1和0管理。所以，要理解计算机处理技术，首先必须理解二进制数制以及它与其他数制（如人们日常使用的十进制数制）的关系。

问题：日常使用二进制不现实，因为二进制位数多。想象一下将“收款70元”换成“收款1000110元“。冗长且容易出错。但是既然计算机是人发明的，而人们又常用10进制，为什么要设定计算机采用二进制数制呢？

电脑的基层部件是由集成电路组成的，这些集成电路可以看成是一个个门电路组成，（当然事实上没有这么简单的）。当计算机工作的时候，电路通电工作，于是每个输出端就有了电压。电压的高低通过模数转换即转换成了二进制：高电平是由1表示，低电平由0表示。也就是说将模拟路转换成为数字电路。这里的高电平与低电平可以人为确定，一般地，2.5伏以下即为低电平，3.2伏以上为高电平。
电子计算机能以极高速度进行信息处理和加工，包括数据处理和加工，而且有极大的信息存储能力。数据在计算机中以器件的物理状态表示，采用二进制数字系统，计算机处理所有的字符或符号也要用二进制编码来表示。

电路开关有断开和闭合两种状态，分别对应0和1。计算机用二进制数制，在电路信号方面容易实现。同时，二进制中0和1与逻辑代数中假和真相对应，便于人们编程。
根据我的猜测，以十进制数制为例，假设计算机采用十进制数制，则同理需要电路产生10种不同的信号状态。这样对电路要求更高，难度更大。同时，10种信号更复杂，减慢运行速度，降低抗干扰能力。再者，计算机能快速转换二进制和十进制。这样，即使计算机底层语言是二进制，人们也能采用常见的十进制进行操作。因此，计算机采用二进制是最容易，最可行的方案。

2. P4

计算机在表示信息安全方面有固有的缺陷，而且它们只能完成程序设计要求的功能。此外，还有一些问题是根本不能解决的。

问题：计算机有哪些缺陷？为什么会产生这些缺陷？有哪些问题计算机不能解决？为什么呢？

计算机网络本身存在一些固有的弱点(脆弱性)，非授权用户利用这些脆弱性可对网络系统进行非法访问，这种非法访问会使系统内数据的完整性受到威胁，也可能使信息遭到破坏而不能继续使用，更为严重的是有价值的信息被窃取而不留任何痕迹。

计算机难题

就目前而言，我的知识储备不足以回答我的问题。希望学习更多知识后能回来回答。

3. P6

尽管Jacquard织布机不是一种计算设备，但是它第一次使用了穿孔卡片，该方式后来成为一种重要的输入形式。

问题：穿孔卡片演变成什么输入形式？

一文了解穿孔卡片

4. P7

英国数学家Alan M. Turing发明了一种抽象数学模型，即图灵机（Turinng machine），为计算理论的主要领域奠定了基础。

问题：图灵机是怎样的一种抽象数学模型？

图灵的基本思想是用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程，他把这样的过程看作下列两种简单的动作：
1、在纸上写上或擦除某个符号；
2、把注意力从纸的一个位置移动到另一个位置。
而在每个阶段，人要决定下一步的动作，依赖于 (1) 此人当前所关注的纸上某个位置的符号和(2) 此人当前思维的状态。
为了模拟人的这种运算过程，图灵构造出一台假想的机器，该机器由以下几个部分组成：
1、一条无限长的纸带 TAPE。纸带被划分为一个接一个的小格子，每个格子上包含一个来自有限字母表的符号，字母表中有一个特殊的符号 表示空白。纸带上的格子从左到右依此被编号为 0，1，2，... ，纸带的右端可以无限伸展。
2、一个读写头 HEAD。该读写头可以在纸带上左右移动，它能读出当前所指的格子上的符号，并能改变当前格子上的符号。
3、一套控制规则 TABLE。它根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作，并改变状态寄存器的值，令机器进入一个新的状态。
4、一个状态寄存器。它用来保存图灵机当前所处的状态。图灵机的所有可能状态的数目是有限的，并且有一个特殊的状态，称为停机状态。参见停机问题。
注意这个机器的每一部分都是有限的，但它有一个潜在的无限长的纸带，因此这种机器只是一个理想的设备。图灵认为这样的一台机器就能模拟人类所能进行的任何计算过程。

思考：图灵通过观察人们复杂的运算过程，将其分解成简单、容易程序化的两部分。这给我的启发是遇到较难一步完成的程序可以将其巧妙转化为多个易于解决的、典型的小部分。虽然步骤上会增多，但是有利于实现目标，且易于复刻。

5. P8

第一代商用计算机（从约1951～1959年）使用真空管存储信息。

问题：如何利用真空管存储信息？

为了提高计算能力，继电器的替代品“真空管”出现了。当控制电极带正电时，电子就能从发射电极穿过真空到达接收电极，从而形成电流，相当于产生信号“1”；当控制电极带负电或者不带电时，电子就无法被吸引穿过真空区域，也就无法形成电流，相当于产生信号“0”。

真空管通过控制电流的形成从而产生0、1两种状态，进而通过二进制存储信息

6. P10

Intel公司的奠基人之一Gordon Moore注意从发明IC起，一个集成电路上能够容纳的电路的数量每年增长一倍，这就是著名的摩尔定律。

问题：什么是摩尔定律？

摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔的经验之谈，其核心内容为：集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。
摩尔定律是内行人摩尔的经验之谈，汉译名为“定律”，但并非自然科学定律，它一定程度揭示了信息技术进步的速度。

摩尔定律虽只是经验之谈，但是却体现出信息技术进步速度之快，预示了信息技术给千家万户生活带来的巨大变化。

7. P