2024-2025-1 20241301 《计算机基础与程序设计》第4周学习总结

教材学习内容总结
1.计算系统的构成
2.二进制、八进制、十进制与十六进制的相互转化
3.原码、反码与补码的概念

教材学习中遇到的问题
1.关于计算系统
询问ai结果如下
计算系统是指由硬件、软件、网络资源以及与之相关的协议和人员组成的系统，其目的是执行计算任务。计算系统可以简单到一个手持计算器，也可以复杂到由成千上万台服务器组成的数据中心。以下是计算系统的一些关键组成部分：

1. 硬件组件：

   • 中央处理单元（CPU）：执行算术和逻辑运算。
   • 内存（RAM）：临时存储数据和程序。
   • 存储设备：如硬盘驱动器（HDD）、固态驱动器（SSD）、USB闪存等，用于长期存储数据。
   • 输入设备：如键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等。
   • 输出设备：如显示器、打印机、扬声器等。
   • 网络接口卡（NIC）：用于连接网络。
   • 电源供应单元（PSU）：为系统提供电力。

2. 软件组件：

   • 操作系统（OS）：管理计算机硬件资源，提供用户界面和应用程序运行环境。
   • 应用程序：用户用来执行特定任务的软件，如文字处理、图像编辑、数据库管理等。
   • 实用程序：用于维护和优化系统性能的工具。
   • 固件：嵌入在硬件设备中的软件，如BIOS或UEFI。

3. 网络资源：

   • 路由器：在网络中转发数据包。
   • 交换机：在局域网内转发数据帧。
   • 服务器：提供计算资源和服务，如Web服务器、数据库服务器等。
   • 客户端：请求服务的设备，如个人电脑、移动设备等。

4. 协议：

   • 网络协议：如TCP/IP，定义数据如何在网络中传输。
   • 文件传输协议：如FTP、HTTP，用于在网络上传输文件。
   • 应用程序协议：如SMTP（邮件传输）、DHCP（动态主机配置）。

5. 人员：

   • 系统管理员：负责维护和监控系统。
   • 开发人员：编写和维护软件。
   • 用户：使用系统来完成工作。

6. 安全组件：

   • 防火墙：保护网络不受未授权访问。
   • 防病毒软件：保护系统不受恶意软件的侵害。
   • 加密技术：保护数据的隐私和完整性。

7. 虚拟化技术：

   • 虚拟机：在单个物理机器上模拟多个虚拟计算机。
   • 容器：轻量级的虚拟化技术，用于运行和管理应用程序。

计算系统的设计和实现需要考虑性能、可靠性、安全性、可扩展性和成本效益等因素。随着技术的发展，计算系统也在不断地演变，以满足日益增长的计算需求。

2.原码，反码，补码的概念与关系
在计算机科学中，原码、补码和反码是表示整数的二进制编码方式，特别是在处理有符号整数时。这些编码方式主要用于简化计算机中的算术运算。以下是每种编码方式的简要说明：

1. 原码：

   • 原码是最直接的二进制表示方法，其中最高位作为符号位，0表示正数，1表示负数。
   • 剩下的位表示数值的绝对值。
   • 例如，对于8位二进制数，+5的原码是0000 0101，-5的原码是1000 0101。

2. 反码：

   • 反码用于表示有符号数，其规则是：
     • 正数的反码与其原码相同。
     • 负数的反码是其原码除符号位外，其他各位取反（0变1，1变0）。
   • 例如，+5的反码仍然是0000 0101，而-5的反码是1111 1010。

3. 补码：

   • 补码也是用于表示有符号数，其规则是：
     • 正数的补码与其原码相同。
     • 负数的补码是其反码加1。
   • 补码的设计使得计算机能够使用相同的加法运算来处理正数和负数的加法，包括减法。
   • 例如，+5的补码是0000 0101，而-5的补码是1111 1011。

为什么使用补码？

补码的主要优点是简化了加法和减法运算的硬件实现。在补码系统中，加法和减法可以使用相同的电路来处理，这大大简化了计算机的设计。此外，补码可以表示一个额外的负数（比原码和反码多一个），即最小的负数比最大的正数小1。
原码、反码和补码是计算机中表示有符号整数的三种不同的二进制编码方式。它们之间的关系如下：

1. 原码：

   • 原码是最直接的表示方法，最高位是符号位（0表示正数，1表示负数），其余位表示数值的绝对值。

2. 反码：

   • 正数的反码与其原码相同。
   • 负数的反码是原码除符号位外，其他各位取反（0变1，1变0）。

3. 补码：

   • 正数的补码与其原码相同。
   • 负数的补码是其反码加1。

它们之间的关系可以用以下步骤表示：

1. 从原码到反码：

   • 正数：反码 = 原码
   • 负数：反码 = 原码（除符号位外，其他各位取反）

2. 从反码到补码：

   • 正数：补码 = 反码
   • 负数：补码 = 反码 + 1

3. 从补码还原到原码：

   • 正数：原码 = 补码
   • 负数：原码 = 补码 - 1（然后除符号位外，其他各位取反）