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教材学习内容总结
计算机科学概论第七版第一章的内容可以概括为以下几个关键方面:
一、计算系统概述
计算系统分层:
信息层:反映了计算机表示信息的方式,主要采用二进制管理。
硬件层:由计算机系统的物理硬件组成。
程序设计层:负责处理软件、用于实现计算的指令以及管理数据。
操作系统层:管理硬件设备、程序和数据间的交互方式。
应用层:用计算机解决真实世界的问题。
通信层:计算系统操作的基础层,包括云计算等现代计算理念。
二、抽象与计算
抽象概念:删除了复杂细节的心理模型,使得复杂系统可以被简化和理解。
信息隐藏:一种使程序段独立的技术,通过削减一个代码段的功能来获取其他代码段的信息。
三、计算机硬件和软件的历史
硬件发展:
早期历史:从算盘、Pascal机械机器、Leibniz机到Jacquard织布机,再到Babbage的分析机。
真空管时代:第一代商用计算机使用真空管存储信息。
晶体管时代:标志着第二代商用计算机的诞生,更小、更可靠、更快、寿命更长。
集成电路时代:第三代计算机的特征是集成电路的使用。
大规模集成化时代:第四代计算机的特征,包括个人计算机(PC)的兴起。
软件发展:
机器语言与汇编语言:早期程序用机器语言编写,随后出现了汇编语言。
高级语言:第二代软件的特征,提高了编程效率和可读性。
操作系统:第三代软件引入了操作系统,用于管理计算机资源。
面向对象的程序设计:现代软件设计方法,提高了代码复用性和可维护性。
四、计算工具与计算学科
计算工具:服务于计算学科,是执行计算的物理设备。
计算学科:研究计算理论、算法设计、软件开发等方面的科学,涵盖了广泛的知识领域。
五、数据存储与信息表示
位和位存储:
位(bit):计算机中的基本单位,由0和1组成。
布尔运算:包括AND、OR、XOR等基本运算。
门与触发器:用于实现布尔运算的电子电路。
主存储器:
存储单元:以字节(8位)为基本单位,可独立访问。
RAM与ROM:RAM断电后数据消失,ROM存储固定程序。
海量存储器:
磁盘、CD、DVD、闪存:用于长期保存数据。
数据压缩:通过行程长度编码、字典编码等技术减少存储空间。
通信差错:采用奇偶校验、校验字节等技术确保数据传输的准确性。
六、其他重要概念
云计算:计算需求可以通过因特网上的资源进行处理,提高计算效率和灵活性。
二进制表示法:计算机中所有信息均以二进制形式表示。
综上所述,计算机科学概论第七版第一章全面介绍了计算系统的基础概念、发展历程、数据存储与信息表示方法,以及计算工具和计算学科的关系,为后续深入学习计算机科学奠定了坚实基础。
计算机科学概论第七版第二部分信息层内容概括如下:
二进制数值与记数系统:
介绍二进制、八进制和十六进制等计数系统。
讲解位置记数法,以及如何在不同基数之间转换数字。
讨论二进制数值与计算机之间的关系,以及为何计算机采用二进制系统。
数据表示法:
区分模拟数据与数字数据,并解释计算机如何处理数字数据。
详细介绍二进制表示法,包括位、字节、字等基本概念。
讲解负数表示法(如二进制补码)和实数表示法(如浮点表示法)。
文本、音频、图像与图形表示法:
介绍字符编码系统,如ASCII和Unicode字符集。
讲解音频数据的数字化表示法,包括MP3音频格式等。
讨论图像与图形的表示方法,包括颜色表示法、数字化图像与图形以及图形的矢量表示法。
视频表示法:
介绍视频编码器(codec)的概念,以及空间压缩和时间压缩等视频压缩技术。
简要概述视频文件的存储和传输方式。
该部分内容全面覆盖了计算机科学中信息层的基础知识,从基础的二进制数值与记数系统到复杂的数据表示法,再到多媒体数据的数字化表示,为学生构建了一个完整的信息层知识框架。
个人总结:了解了计算机内容的基本部分以及计算机的发展历史,使我系统性了解计算机的内涵;且练习各种进制转换方法
教材学习中的问题和解决过程(先问 AI)
(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)。 )
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问题1:如何将十进制数255转换为二进制数,并解释每一步的转换过程?
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问题1解决方案:
解决过程
理解进制转换的基本原理:
十进制数是基于10的计数系统,使用0-9这10个数字。
二进制数是基于2的计数系统,仅使用0和1两个数字。
进制转换的核心在于将一种进制下的数表示为另一种进制下的数。
采用除2取余法:
这是将十进制数转换为二进制数的一种常用方法。
具体步骤是:用2去除十进制数,得到一个商和一个余数;再用2去除商,又得到一个商和一个余数,如此进行,直到商为0为止。
每次得到的余数都是二进制数的一位,余数从右往左排列(即最后得到的余数作为二进制数的最低位,最先得到的余数作为二进制数的最高位)。
执行转换步骤:
对于十进制数255:
255 ÷ 2 = 127 余 1
127 ÷ 2 = 63 余 1
63 ÷ 2 = 31 余 1
31 ÷ 2 = 15 余 1
15 ÷ 2 = 7 余 1
7 ÷ 2 = 3 余 1
3 ÷ 2 = 1 余 1
1 ÷ 2 = 0 余 1
将上述余数从下往上(即从右往左)排列,得到二进制数:11111111。
验证转换结果(可选步骤,用于增强理解):
可以将得到的二进制数转换回十进制数进行验证。
二进制数11111111从右往左的位权分别为2^0, 2^1, ..., 2^7。
将每一位上的1乘以对应的位权并求和:12^0 + 12^1 + 12^2 + 12^3 + 12^4 + 12^5 + 12^6 + 12^7 = 255。
验证结果与原始十进制数一致,说明转换正确。
通过以上步骤,我们可以清晰地理解十进制数255转换为二进制数的过程,并掌握进制转换的基本方法。这种方法不仅适用于十进制到二进制的转换,也可以扩展到其他进制之间的转换,只需调整除数即可。
代码调试中的问题和解决过程
- 问题1:指令运行时间过长
- 问题1解决方案:使用更精确执行的指令
- 问题2:为什么有时候代码无法运行
- 问题2解决方案:出现拼写错误或者中英格式错误
其他(感悟
计算机程序设计有难度,需大量加强理论练习,以及细节需注意
学习进度条
代码行数(新增/累积) | 博客量(新增/累积) | 学习时间(新增/累积) | 重要成长 | |
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目标 | 5000行 | 30篇 | 400小时 | |
第一周 | 20 | 2 |2 |