2024-2025-1 20241314 《计算机基础与程序设计》第一周学习总结

作业信息

教材学习内容总结

《计算机科学概论（第七版）》由机械工业出版社出版，该书全面介绍了计算机科学领域的基础知识，以下是其主要内容的总结：
基础理论与数制：
数制系统：讲解了各种数制，如二进制、八进制、十六进制等，以及它们与十进制之间的转换方法。介绍了位置记数法、数制的基数等概念。
数字的表示：包括负数的表示方法，如符号数值表示法、二进制补码等。还探讨了实数的浮点表示法、科学记数法等，以及在算术运算中可能出现的精度、有效位、表示 / 舍入误差、下溢、溢出、化零误差等问题。
硬件基础：
门和电路：详细介绍了计算机硬件中的基本逻辑门，如非门、与门、或门、异或门、或非门、与非门等的工作原理、布尔表达式、逻辑框图符号和真值表。还讲解了由这些门组成的电路如何实现特定的运算，是组合电路的基本原理。
计算机部件：包括寄存器、锁存器、集成电路等基本部件，以及冯・诺伊曼体系结构和非冯・诺伊曼体系结构。介绍了计算机的运行周期、内存（RAM 和 ROM）、存储设备等硬件组成部分。
程序设计层：
算法与程序设计：阐述算法的概念、设计方法以及问题求解的思路，介绍了伪代码等算法描述工具。讲解了程序设计的思想，包括信息屏蔽、抽象等概念，以及自顶向下设计方法和面向对象方法等程序设计方法。
程序设计语言：介绍了机器语言、汇编语言和高级程序设计语言的特点和发展历程，以及不同程序设计语言的范型，如命令式语言、面向对象语言等。
操作系统：
操作系统组成：讲解操作系统的基本功能和组成部分，包括进程管理、内存管理、文件系统管理、CPU 调度等。
管理功能详解：介绍了不同的内存管理方法，如单块内存管理、分区内存管理、页式内存管理等；CPU 调度算法，如先到先服务（FCFS）、最短作业优先（SJN）、循环调度法等；文件系统和目录的组织方式，以及磁盘调度算法等。
应用程序：
信息系统：介绍信息管理系统、电子制表软件等应用程序，包括电子数据表中的单元格、函数、范围、循环引用等概念，以及数据库管理系统、关系模型、结构化查询语言等数据库相关知识。
人工智能与其他领域：涉及人工智能领域的基本概念，如图灵测试、知识表示、专家系统、神经网络、自然语言处理、机器人学等；还探讨了计算机安全领域的信息加密、密码学、数字签名、数字认证等技术，以及信息安全的机密性、完整性和可用性等方面的要求。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题一：算术逻辑单元（ALU）是怎样进行计算的
  解决方案:查阅书籍，询问AI
  结果：算术逻辑单元（ALU）是计算机中央处理器（CPU）中的一个重要组成部分，负责执行所有的算术操作和逻辑运算。ALU进行计算的过程可以分为以下几个步骤：
  输入操作数：ALU首先接收要进行计算的操作数，这些操作数通常存储在寄存器中。寄存器是位于CPU内部的高速存储单元。
  选择操作：ALU根据指令选择要执行的运算类型。指令中通常包含一个操作码（Opcode），指定了ALU应该执行的操作（如加法、减法、与、或等）。
  执行运算：
  算术运算：对于算术运算（如加法、减法），ALU使用其内部的电路（如加法器、减法器）来完成运算。例如，加法器使用异或门和与门的组合实现加法运算。
  逻辑运算：对于逻辑运算（如与、或、非），ALU利用逻辑电路，这些电路由基本的逻辑门构成，能够根据输入的二进制位产生相应的输出。
  输出结果：ALU计算完成后，将结果送回寄存器或内存，供后续指令使用。

• 问题二：除2、8、10、16进制还有哪些常用的进制
  结果：3进制：基数为3，仅使用数字0、1、2，用于某些特定计算和编码。

  4 进制：基数为4，仅使用数字0、1、2、3，常用于某些数字系统。

  5进制：基数为5，仅使用数字0到4，在特定的数学和计算中有应用。

  12进制：基数为12，使用数字0至11（通常用A、B表示10、11），在一些计量系统中有使用，如传统的度量衡。

  60进制：基数为60，使用数字0到59，广泛用于时间（1小时=60分钟，1分钟=60秒）和角度（1圈=360度）等计量。

• 问题三:Linux和shell的区别
  结果：Linux
  定义：Linux是一个开源的操作系统内核，最初由Linus Torvalds于1991年开发。它是类Unix操作系统的一种，广泛用于服务器、桌面计算机和嵌入式系统等。
  功能：作为操作系统，Linux负责管理计算机的硬件资源，提供文件管理、进程管理、内存管理和用户管理等功能。
  发行版：Linux有众多发行版（如Ubuntu、CentOS、Debian等），每个发行版在内核外部包装了各种软件和工具。
  Shell
  定义：Shell是一个命令行解释器，用户通过它与操作系统进行交互。它可以接受用户输入的命令，并将其传递给操作系统执行。
  功能：Shell提供了一个界面，让用户可以执行命令、运行脚本、管理文件和进程、控制程序的执行等。常见的Shell包括Bash、Zsh、Sh等。
  脚本编程：Shell不仅可以执行单条命令，还支持编写脚本，方便实现自动化任务和批处理任务。
  总结
  Linux是操作系统内核，而Shell是一个用户与操作系统交互的命令行工具。Linux提供系统资源和功能，而Shell则用于操作和控制这些资源。两者相辅相成，构成了Linux操作系统环境中的重要组成部分。

基于AI的学习

感悟

逻辑思维的重要性：计算机科学强调逻辑和结构化思维。编程和算法设计需要清晰的逻辑推理能力，这对解决问题非常关键。

持续学习的必要性：技术更新迅速，新的编程语言、框架和工具层出不穷。保持学习的态度，适应变化是非常重要的。

实践与理论结合：理论知识固然重要，但实践经验更能加深理解。通过实际项目和练习，可以更好地掌握计算机科学的概念。

团队合作的价值：许多计算机项目需要团队合作。与他人协作、分享知识和经验，可以提高工作效率和创新能力。

解决问题的能力：计算机科学的核心在于解决问题。面对复杂的挑战时，能够分析问题、提出解决方案并实施是非常重要的技能。
“登高必自卑，行远必自迩“，学习是一个漫长的过程，须穿花寻路，方能见真章