《计算文化与计算思维基础》重点内容

《计算文化与计算思维基础》——赵国栋第一章认识计算文化与计算思维1、什么是计算？什么是计算科学？计算是依据一定的法则对有关符号串进行变换的过程。计算机科学既是构造计算机器的学科，而是基于自动计算进行问题求解的学科。2、计算思维主要包括哪些内容？计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解等涵盖计算机科学领域的一系列思维活动；计算思维综合了数学思维（求解问题的方法）、工程思维（设计、评价大型复杂系统）和科学思维（理解可计算性、智能、心理和人类行为）。3、计算思维与数学思维有什么区别和联系？计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。数学思维就是数学地思考问题和解决问题的思维活动形式，也就是人们通常所指的数学思维能力，即能够用数学的观点去思考问题和解决问题的能力。比如转化与划归，从一般到特殊、特殊到一般，函数/映射的思想，等等。计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法，现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法，以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。4、简述图灵机模型图灵机模型是指给出固定的程序，模型能够按照程序和输入完全确定性地运行。5、冯·诺依曼提出的程序存储计算机方案的要点有哪些？“存储程序”的计算机方案包含以下三个要点：（1）采用二进制的形式表示数据和指令。（2）将指令和数据存放在存储器中。（3）由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成计算机。6、计算机的发展经历了几代？1）第一代（1946-1958）——电子管计算机时代2）第二代（1959-1964）——晶体管计算机时代3）第三代（1965-1970）——中小规模集成电路时代4）第四代（1971年至今）——大规模和超大规模集成电路时代书上黑色字体：1、在计算机科学中，当一个问题的描述及其求解方法或求解过程可以用构造性数学形式来描述，而且该问题所涉及的论域为有穷或虽为无穷但存在有穷表示时，则该问题就一定能用计算机来求解，所以计算机科学研究和解决的是什么能计算且被有效地自动计算的问题。2、计算思维是人类除了理论思维、实验思维以外，应具备的第三种思维方式。3、计算机是一种用严密的数学语言来描述的计算机器。4、1946年2月，世界上第一台电子数字计算机“埃尼阿克”（ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学诞生。第二章信息在计算机内的表示1、什么是信息和信息技术？各自的主要特征有哪些？信息：（1）信息是不确定性内容的减少或消除。（2）信息是控制系统进行调节活动时，与外界相互作用、相互交换的内容。（3）信息是事物运动的状态和状态变化的形式。（4）信息是经过加工、能够对接受者的行为和决策产生影响的数据。特征：信息是人们对客观存在的一切实物的反映，是通过载体所发出的消息、指令、数据、信号中所包含的一切可传递和交换的知识内容。信息技术：广义而言，信息技术是指能充分利用与扩展人类信息器官功能的各种方法、工具与技能的总和。该定义强调的是从哲学上阐述信息技术与人的本质关系。中义而言，信息技术是指对信息进行采集、传输、存储、加工、表达的各种技术之和。该定义强调的是人们对信息技术功能与过程的一般理解。狭义而言，信息技术是指利用计算机、网络、广播电视等各种硬件设备、软件工具与科学方法，对图文声像等各种信息进行获取、加工、存储、传输与使用的技术之和、该定义强调的是信息技术的现代化与高科技含量。特征：信息技术的特征应从如下两方面来理解：1）信息技术具有技术的一般特征——技术性。具体表现为：方法的科学性，工具设备的先进性，技能的熟练性，经验的丰富性，作用过程的快捷性，功能的高效性等。2）信息技术具有区别于其它技术的特征——信息性。具体表现为：信息技术的服务主体是信息，核心功能是提高信息处理与利用的效率、效益。由信息的秉性决定信息技术还具有普遍性、客观性、相对性、动态性、共享性、可变换性等特性。2、进行以下数制转换：213D=（）B=（）H=（）O3E1H=（）B=（）D=（）O10110101101011B=（）H=（）O=（）D11010101；D5；325解法举例：B：27+26+24+22+20；H：15×161+5×160；O：3×82+2×81+5×801111100001；993；17412D6B；26553；116273、某台计算机的机器数占8位，写出十进制数57的原码、反码和补码。57D=110111BN=+110111[N]原=0110111[N]反=0110111[N]补=01101114、什么是ASCⅡ码？BCD码的作用及其编码的方法是什么？美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），简称ASCII码。用二进制数码来表示十进制数，称为“二—十进制编码”，简称BCD（Binary—CodedDecimal）码。因为十进制数有0~9这10个数码，显然需要4位二进制数码以不同的状态分别表示它们。而4位二进制数码可编码组合成16种不同的状态，因此，选择其中的10种状态作为BCD码的方案有很多种，而常用的为8421码。5、汉字编码有哪几类？各有什么作用？可分为4类，即汉字输入码、汉字交换码、汉字内码和汉字字形码。汉字输入码：汉字输入码是为从计算机外部输入汉字而编制的汉字编码，也称汉字外部码，简称外码。汉字交换码：汉字交换码是指在不同汉字信息系统之间进行汉字交换时所使用的编码。汉字内码：汉字内码是汉字在信息处理系统内部最基础的表现形成，是信息处理系统内部存储、处理、传输汉字而使用的编码，简称内码。汉字字形码：汉字字形码是表示汉字字形信息的编码，在显示或打印时使用。6、对于1616的汉字点阵，一个汉字的存储需要多少字节？32B1B（byte）=8bit（点）1KB（Kibibyte）=210B7、多媒体的概念及其特征是什么？常用的媒体元素有哪些？多媒体是一种以交互的方式将文字、声音、图形、视频等多种媒体信息和计算机技术集成到一个数字环境中，并能扩展利用这种组合技术的新应用。特征：（1）多样化；（2）数字化；（3）集成化；（4）交互化；（5）实时性。常用媒体元素：1.文本；2.图形和图像；3.音频；4.流媒体。8、MPC的主要硬件有哪些？简述这些硬件的作用。一台MPC的硬件系统主要包括以下几部分：1）多媒体主机主机是电脑信息的处理中心多媒体输入设备。2）多媒体输入设备向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。3）多媒体输出设备输出设备是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。4）外存储器外存储器主要指那些容量比主存大、读取速度较慢、通常用来存放需要永久保存的或相对来说暂时不用的各种程序和数据的存储器。5）操纵控制设备管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操纵控制设备身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。6）多媒体接口卡（1）声卡又称为声效卡或声霸卡，它是MPC接收、处理、播放各类音频信息的重要部件，声卡具有录音、放音、MIDI音乐功能、混合输出功能及语音压缩、解压缩功能等。（2）视卡又称视频卡，用来连接视频设备的电路板，实现音频信号与数字信号之间的转换，可接收来自摄像机、录像机、电视机和各种激光视盘的视频信号。9、举例说明模拟视频和数字视频的特点，并加以比较。模拟视频是指每一帧图像是实时获取的自然景物的真实图像信号。数字视频信号是基于数字技术以及其他更为拓展的图像显示标准的视频信息。模拟视频信号优点：具有成本低和还原性好等优点，视频画面往往会给人一种身临其境的感觉。模拟视频信号缺点：不论被记录的图像信号有多好，经过长时间的存放之后，信号和画面的质量将大大的降低；或者经过多次复制之后，画面的失真就会很明显。数字视频与模拟视频相比有以下特点：（1）数字视频可以可以不失真的进行无数次复制，而模拟视频信号每转录一次，就会有一次误差积累，产生信号失真。（2）模拟视频长时间存放后视频质量会降低，而数字视频便于长时间的存放。（3）可以对数字视频进行非线性编辑，并可增加特技效果等。（4）数字视频数据量大，在存储与传输的过程中必须进行压缩编码。10、常用视频处理工具有很多，比如Edius、Premiere、绘声绘影等，比较它们各自的特点。1.同样的配置规，Premiere比Edius渲染速度慢上很多，4分钟的视频，Premiere渲染可能需要一个小时左右，但是Edius就只需要15分钟左右。2.Premiere输出的视频质量比Edius差。3.Premiere不稳定，容易崩溃，不能多格式同轨道混编。4.Premiere各种特效比Edius多，可以同Adobe公司其他的产品相互动态链接比如可以同AE实现动态链接，相互调用项目和工程文件。绘声绘影：优点：软件比较容易学习和掌握，基本功能都有，也比较稳定，处理速度也较快，处理后图象和视频质量也不错。界面友好、简洁大方，使用方便。缺点：功能不够全，如没有文字的“3D”处理功能、实用的滤镜比较少、对部分格式的音、视频和图象文件支持不够全、动画内容不够多等。11、为什么要对多媒体数据压缩？多媒体的压缩标准有哪些？数字化后的视频、音频信号的数据量非常大，不进行合理压缩根本就无法传输和存储。数据压缩的目的就是用最少的代码表示源信息，减少所占存储空间，并利于传输。目前应用于计算机的多媒体压缩算法标准有压缩静态图像的JPEG标准、压缩运动图像的MPEG标准和GIF标准。书上黑色字体：1、r进制数转换为十进制数使用“位权展开式求和”的方法。2、通常规定寄存器中最高位为符号位，并用0表示正，用1表示负。3、“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码”（代号GB2312-1980）中规定的汉字交换码为标准汉字编码，简称GB2312-1980编码或国际码，国际码中共收录了7445个汉字和字符符号。4、为了在计算机内部能够区分是汉字编码还是ASCII码，将国际码的每个字节的最高位由“0”变为“1”，变换后的国际码称汉字内码。第三章计算机硬件系统1、什么是指令和指令系统？指令是指示计算机执行某种操作的命令，它由一串二进制代码组成。一台计算机所能识别和执行的全部指令的集合叫做这台计算机的指令系统。2、简述计算机的工作过程。计算机的工作过程，是计算机依次执行程序指令的过程。一条指令执行完毕后，控制器再取下一条指令执行，如此下去，知道程序执行完毕。3、什么是系统总线？微机中的总线分为哪几种？系统总线（Bus）是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信号的公用通道。总线分类：1）数据总线；2）地址总线；3）控制总线。4、对比内存和外存的作用。内存储器简称内存，是计算机各部件信息交流的中心，用来存放现行程序的指令和数据。内存具有容量小、存取速度快、停电后数据丢失的特点。外存储器简称外存，用来存储大量暂时不参与运算的数据和程序以及运算结果。外存储器具有容量大、存取速度慢、停电后数据不丢失的特点。常见的外存设备有硬盘、闪存盘、光盘等。5、内存按功能分为哪几类？各自的特点是什么？内存储器按功能分为随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）、只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）和高速缓冲存储器（Cache）。1）随机存储器RAM的作用是临时存放正在运行程序和数据及临时（从磁盘）调用的系统程序。其特点是RAM中的数据可以随机读出或写入。2）只读存储器ROM的作用是存放一些需要长期保留的程序和数据，如系统程序、控制时存放的控制程序等。其特点是只能读，一般不能改写，能长期保留其上的数据，即使断电也不会破坏。3）高速缓冲存储器Cache的作用是缓解高速度的CPU和低速度的DRAM之