学期（2024-2025-1） 学号20241425 《计算机基础与程序设计》第2周学习总结

作业信息

教材学习内容总结

计算系统 计算系统的分层：计算系统可以分为信息层、硬件层、程序设计层、操作系统层、应用程序层以及通讯层这六个层次，类似洋葱结构从内到外分布。各层之间相互关联，内层为外层提供支持，外层依赖内层实现具体功能。 ◦ 抽象：抽象是一种删除复杂细节的心理模型。在计算机科学中，抽象帮助人们理解和处理复杂的系统，通过忽略不必要的细节，关注关键的特性和行为，使得复杂的问题变得更容易理解和解决。 2. 计算的历史 3 ： ◦ 计算硬件简史：回顾了计算硬件的发展历程，从早期的计算工具如算盘等，到机械计算设备，再到电子计算机的诞生和发展。电子计算机的发展经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路等阶段，硬件性能不断提升，体积不断缩小，成本不断降低。 ◦ 计算软件简史：软件的发展与硬件的发展相辅相成。早期的软件是为了配合硬件的运行，随着计算机的普及和应用需求的增加，软件的规模和复杂性不断提高，出现了操作系统、编程语言、应用软件等不同类型的软件。 ◦ 预言：对未来计算技术的发展进行了一些预测和展望，如计算机性能的进一步提升、新型计算技术的出现等。 3. 计算工具与计算学科：计算工具的不断发展推动了计算学科的形成和发展，计算学科研究的内容包括计算机系统的设计、开发、应用以及相关的理论和方法等。计算工具为计算学科的研究提供了实践基础，而计算学科的发展又促进了计算工具的不断改进和创新。

教材学习中的问题和解决过程（先问 AI）

• 问题1：为什么十六进制更简洁？

• 问题1解决方案：计算机内部使用二进制存储和处理数据，但是二进制数字通常很长。例如，二进制的 1111（十进制为 15），而在十六进制中只用 F 来表示。由于 16 是 2 的幂次方（2⁴ = 16），所以每四位二进制数可以很方便地转换为一位十六进制数。这种转换关系使得在处理二进制数据时，如果用十六进制来表示可以大大缩短数据的长度，看起来更加简洁。 ◦ 比如，二进制数 110101101110 可以按四

• 问题2：电脑硬件组成？

• 问题2解决方案：中央处理器（CPU）
  功能：它是电脑的核心部件，相当于人的大脑，主要负责执行计算机程序中的指令，进行数据处理和运算。例如，在运行一个复杂的 3D 游戏时，CPU 需要处理游戏场景中的物理模型计算、人工智能算法等众多任务。
  组成结构：它包括控制器和运算器。控制器负责指挥和协调计算机各部件的工作，比如控制数据的读取和写入、指令的执行顺序等。运算器则主要进行算术运算（如加、减、乘、除）和逻辑运算（如与、或、非）。
  性能指标：其性能主要由主频、核心数和缓存等因素决定。主频是指 CPU 的时钟频率，单位是赫兹（Hz），主频越高，CPU 处理数据的速度通常越快。核心数表示 CPU 能够同时处理任务的线程数量，例如，四核 CPU 可以同时处理四个线程，这有助于提高计算机在多任务处理时的效率。缓存是用于存储 CPU 近期可能会频繁访问的数据，缓存越大，CPU 访问数据的速度就越快。
  内存（RAM）
  功能：内存用于暂时存储 CPU 正在处理的数据和程序指令。当计算机运行程序时，程序和相关数据会从硬盘等存储设备加载到内存中，CPU 可以快速地从内存中读取和写入数据。例如，当你打开一个文字处理软件，软件程序和正在编辑的文档内容就会存储在内存中，以便 CPU 快速访问。
  类型：主要有 DDR（双倍数据速率）系列，如 DDR3、DDR4 和 DDR5 等。DDR 后面的数字越大，其传输数据的速度通常越快。不同类型的内存在数据传输速率、工作电压等方面有所不同。
  性能指标：内存容量和内存频率是两个重要的性能指标。内存容量越大，计算机能够同时运行的程序就越多，处理大型数据文件的能力也就越强。例如，8GB 内存可以满足一般办公和轻度娱乐需求，而对于专业的视频编辑或大型游戏运行，可能需要 16GB 或 32GB 甚至更多的内存。内存频率决定了内存与 CPU 之间数据传输的速度，单位是 MHz（兆赫兹）。
  存储设备
  硬盘（HDD）：
  功能：硬盘是计算机的主要存储设备，用于长期存储数据和程序，如操作系统、应用程序、用户文件（文档、照片、视频等）。即使计算机断电，硬盘中的数据也不会丢失。
  工作原理：它通过磁头在高速旋转的盘片上进行数据的读写操作。盘片上有许多磁性涂层，磁头可以改变这些涂层的磁性状态来存储数据。
  性能指标：容量和转速是硬盘的主要性能指标。容量通常以 GB（吉字节）或 TB（太字节）为单位，常见的硬盘容量有 1TB、2TB 等。转速是指硬盘盘片每分钟旋转的圈数，单位是 RPM（转 / 分钟），常见的转速有 5400RPM 和 7200RPM，转速越高，硬盘的数据读写速度越快。
  固态硬盘（SSD）：
  功能：固态硬盘也是用于存储数据和程序的设备，它使用闪存芯片来存储数据，相比硬盘，SSD 具有更快的数据读写速度。在安装操作系统和启动应用程序时，SSD 可以大大缩短等待时间。
  工作原理：数据存储在闪存芯片的晶体管中，通过电信号来控制数据的写入和读取。
  性能指标：读写速度和容量是主要性能指标。SSD 的读写速度通常用顺序读取速度、顺序写入速度和随机读写速度来衡量，单位是 MB/s（兆字节 / 秒）。其容量常见的有 256GB、512GB、1TB 等。
  主板
  功能：主板是电脑硬件的平台，它将电脑的各个部件连接在一起，使它们能够相互通信和协同工作。例如，CPU、内存、存储设备、显卡等都需要通过主板上的接口和线路进行连接。
  组成结构：主板上有各种插槽和接口，如 CPU 插槽用于安装 CPU，内存插槽用于安装内存，PCI - E（高速串行计算机扩展总线标准）插槽用于安装显卡等扩展卡。同时，主板还包含芯片组，芯片组可以分为南桥芯片和北桥芯片（在一些新型主板中，功能进行了整合），南桥芯片主要负责管理低速设备（如硬盘、USB 接口等），北桥芯片主要负责管理高速设备（如 CPU、内存、显卡等）。
  接口类型：主板上有多种接口，包括 USB 接口用于连接外部设备（如 U 盘、鼠标、键盘等），SATA 接口用于连接硬盘和光驱等存储设备，HDMI 接口用于连接显示器等显示设备等。
  显卡（GPU）
  功能：显卡主要负责处理计算机的图形和图像相关的任务。在显示高质量的视频、3D 游戏、图形设计等应用场景中发挥关键作用。例如，在 3D 游戏中，显卡需要将游戏中的 3D 模型转换为显示器能够显示的 2D 图像，包括对模型的渲染、光影效果的处理等。
  组成结构：它包括图形处理单元（GPU）、显存和显卡 BIOS 等部分。GPU 是显卡的核心，类似于 CPU 在电脑中的地位，主要负责进行图形数据的计算和处理。显存用于存储图形处理过程中需要的数据，如纹理数据、顶点数据等。显卡 BIOS 则存储了显卡的基本输入输出程序，用于初始化显卡和提供基本的显卡功能。
  性能指标：显存容量、显存类型和 GPU 核心频率等是显卡的重要性能指标。显存容量越大，能够存储的图形数据就越多，在处理复杂的图形场景时就越不容易出现显存不足的情况。显存类型（如 GDDR6 等）影响显存的数据传输速度。GPU 核心频率越高，显卡处理图形的速度就越快。

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基于AI的学习

选择至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战，并提交过程截图，提示过程参考下面内容