1、第 1 章 概 述习题( 答案)一 选 择 题1. D 2. B 3. CD 4. C 5.A6. ABC 7. A 8. C 9.B 10. B11. C 12. A 13. ABC 14.B 15. ABCD16.C 17.ABCDE二 简 答 题1 简 述 计 算 机 的 发 展 阶 段计 算 机 的 出 现 是 20 世 纪 最 辉 煌 的 成 就 之 一 ， 按 照 采 用 的 电 子 器 件 划 分 ， 计 算 机 大 致 经历 了 四 个 阶 段 。1. 第一代计算机(19461957)其 主 要 特 征 是 逻 辑 器 件 使 用 了 电 子 管 ， 用 穿 孔 卡 片 机 作
2、 为 数 据 和 指 令 的 输 入 设 备 ， 用磁 鼓 或 磁 带 作 为 外 存 储 器 ， 使 用 机 器 语 言 编 程 。 第 一 台 计 算 机 需 要 工 作 在 有 空 调 的 房 间 里 ，如 果 希 望 它 处 理 什 么 事 情 ， 需 要 把 线 路 重 新 连 接 接 ， 把 成 千 上 万 的 线 重 新 焊 接 。1949 年 发 明 了 可 以 存 储 程 序 的 计 算 机 ， 这 些 计 算 机 使 用 机 器 语 言 编 程 ， 可 存 储 信 息 和自 动 处 理 信 息 ， 存 储 和 处 理 信 息 的 方 法 开 始 发 生 革 命 性 的 变
3、化 。第 一 代 计 算 机 体 积 大 、 运 算 速 度 低 、 存 储 容 量 小 、 可 靠 性 低 。 几 乎 没 有 什 么 软 件 配 置 ，主 要 用 于 科 学 计 算 。 尽 管 如 此 ， 第 一 代 计 算 机 却 奠 定 了 计 算 机 的 技 术 基 础 ， 如 二 进 制 、 自动 计 算 及 程 序 设 计 等 ， 对 以 后 计 算 机 的 发 展 产 生 了 深 远 的 影 响 。 其 代 表 机 型 有 ：ENIAC、 IBM650(小 型 机 )、 IBM709(大 型 机 )等 。2. 第二代计算机(19581964)其 主 要 特 征 是 使 用 晶
4、 体 管 代 替 了 电 子 管 ， 内 存 储 器 采 用 了 磁 芯 体 ， 引 入 了 变 址 寄 存 器和 浮 点 运 算 部 件 ， 利 用 I/O处 理 机 提 高 了 输 入 输 出 能 力 。 这 不 仅 使 得 计 算 机 的 体 积 缩 小 了 很多 ， 同 时 增 加 了 机 器 的 稳 定 性 并 提 高 了 运 算 速 度 ， 而 且 计 算 机 的 功 耗 减 小 ， 价 格 降 低 。 在软 件 方 面 配 置 了 子 程 序 库 和 批 处 理 管 理 程 序 ， 并 且 推 出 了 Fortran、 COBOL、 ALGOL等 高 级程 序 设 计 语 言 及
5、 相 应 的 编 译 程 序 ， 降 低 了 程 序 设 计 的 复 杂 性 。 除 应 用 于 科 学 计 算 外 ， 它 还开 始 应 用 在 数 据 处 理 和 工 业 控 制 等 方 面 。 其 代 表 机 型 有 IBM7090、 IBM7094、 CDC7600等 。3. 第三代计算机(19651972)其 主 要 特 征 是 用 半 导 体 中 、 小 规 模 集 成 电 路 (Integrated Circuit， IC)作 为 元 器 件 代 替 晶 体管 等 分 立 元 件 ， 用 半 导 体 存 储 器 代 替 磁 芯 存 储 器 ， 使 用 微 程 序 设 计 技 术
6、简 化 处 理 机 的 结 构 ，这 使 得 计 算 机 的 体 积 和 耗 电 量 显 著 减 小 ， 而 计 算 速 度 和 存 储 容 量 却 有 较 大 提 高 ， 可 靠 性 也 大大 加 强 。 在 软 件 方 面 则 广 泛 地 引 入 多 道 程 序 、 并 行 处 理 、 虚 拟 存 储 系 统 和 功 能 完 备 的 操 作 系统 ， 同 时 还 提 供 了 大 量 的 面 向 用 户 的 应 用 程 序 。 计 算 机 开 始 定 向 标 准 化 、 模 块 化 、 系 列 化 ，此 外 ， 计 算 机 的 应 用 进 入 到 许 多 科 学 技 术 领 域 。 代 表
7、机 器 有 IBM 360系 列 、 富 士 通 F230系 列等 。4. 第四代计算机(1972 年至今)其 主 要 特 征 是 使 用 了 大 规 模 和 超 大 规 模 集 成 电 路 ， 使 计 算 机 沿 着 两 个 方 向 飞 速 向 前 发展 。 一 方 面 ， 利 用 大 规 模 集 成 电 路 制 造 多 种 逻 辑 芯 片 ， 组 装 出 大 型 、 巨 型 计 算 机 ， 使 运 算速 度 向 每 秒 十 万 亿 次 、 百 万 亿 次 及 更 高 速 度 发 展 ， 存 储 容 量 向 百 兆 、 千 兆 字 节 发 展 ， 巨 型机 的 出 现 ， 推 动 了 许 多
8、 新 兴 学 科 的 发 展 。 另 一 方 面 ， 利 用 大 规 模 集 成 电 路 技 术 ， 将 运 算 器 、控 制 器 等 部 件 集 成 在 一 个 很 小 的 集 成 电 路 芯 片 上 ， 从 而 出 现 了 微 处 理 器 。 微 型 计 算 机 、 笔记 本 型 和 掌 上 型 等 超 微 型 计 算 机 的 诞 生 是 超 大 规 模 集 成 电 路 应 用 的 直 接 结 果 ， 并 使 计 算 机很 快 进 入 到 寻 常 百 姓 家 。 完 善 的 系 统 软 件 、 丰 富 的 系 统 开 发 工 具 和 商 品 化 的 应 用 程 序 的 大量 涌 现 ， 以
9、 及 通 信 技 术 和 计 算 机 网 络 的 飞 速 发 展 ， 使 得 计 算 机 进 入 了 一 个 快 速 发 展 的 阶 段 。现 在 很 多 国 家 正 在 研 制 新 一 代 的 计 算 机 ， 新 一 代 计 算 机 将 是 微 电 子 技 术 、 光 学 技 术 、超 导 技 术 、 电 子 仿 生 技 术 等 多 学 科 相 结 合 的 产 物 。 它 能 进 行 知 识 处 理 、 自 动 编 程 、 测 试 和排 错 ， 以 及 用 自 然 语 言 、 图 形 、 声 音 和 各 种 文 字 进 行 输 入 和 输 出 。 新 一 代 计 算 机 的 研 究 目标 是
10、 打 破 计 算 机 现 有 的 体 系 结 构 ， 使 得 计 算 机 能 够 具 有 像 人 那 样 的 思 维 、 推 理 和 判 断 能 力 。已 经 实 现 的 非 传 统 计 算 技 术 有 超 导 计 算 、 量 子 计 算 、 生 物 计 算 、 光 计 算 等 。 未 来 的 计 算 机可 能 是 超 导 计 算 机 、 量 子 计 算 机 、 生 物 计 算 机 、 光 计 算 机 、 纳 米 计 算 机 或 DNA 计 算 机 等 。2. 简 述 中 国 计 算 机 的 发 展 历 程 。1. 华罗庚和我国第一个计算机科研小组华 罗 庚 教 授 是 我 国 计 算 技 术
11、 的 奠 基 人 和 最 主 要 的 开 拓 者 之 一 。 当 冯 诺 依 曼 开 创 性 地 提 出并 着 手 设 计 EDVAC 时 ， 正 在 美 国 Princeton 大 学 工 作 的 华 罗 庚 教 授 参 观 过 他 的 实 验 室 ， 并经 常 与 他 讨 论 有 关 学 术 问 题 。 1952 年 ， 全 国 大 学 院 系 进 行 调 整 ， 他 从 清 华 大 学 电 机 系 物 色 了闵 乃 大 、 夏 培 肃 和 王 传 英 三 位 科 研 人 员 ， 在 他 担 任 所 长 的 中 国 科 学 院 数 学 所 内 建 立 了 中 国 第一 个 电 子 计 算
12、机 科 研 小 组 。 1956 年 ， 在 筹 建 中 科 院 计 算 技 术 研 究 所 时 ， 华 罗 庚 教 授 担 任 筹备 委 员 会 主 任 。2. 第一代电子管计算机研制(19581964)我 国 从 1957 年 开 始 研 制 通 用 数 字 电 子 计 算 机 ， 1958 年 8 月 1 日 该 机 研 制 成 功 ， 可 以 表演 短 程 序 运 行 ， 标 志 着 我 国 第 一 台 电 子 计 算 机 诞 生 。 为 纪 念 这 个 日 子 ， 该 机 定 名 为 八 一 型数 字 电 子 计 算 机 。 该 机 在 738 厂 开 始 小 量 生 产 ， 改 名
13、 为 103 型 计 算 机 (即 DJS-1 型 )， 共 生 产38 台 。1958 年 5 月 我 国 开 始 了 第 一 台 大 型 通 用 电 子 计 算 机 (104 机 )研 制 (如 图 1.2 所 示 )， 以 前 苏联 当 时 正 在 研 制 的 -II 计 算 机 为 蓝 本 ， 在 前 苏 联 专 家 的 指 导 帮 助 下 ， 中 科 院 计 算 所 、四 机 部 、 七 机 部 和 部 队 的 科 研 人 员 与 738 厂 密 切 配 合 ， 于 1959 年 国 庆 节 前 完 成 了 研 制 任 务 。在 研 制 104 机 同 时 ， 夏 培 肃 院 士 领
14、 导 的 科 研 小 组 首 次 自 行 设 计 于 1960 年 4 月 研 制 成 功 一台 小 型 通 用 电 子 计 算 机 ， 即 107 机1964 年 我 国 第 一 台 自 行 设 计 的 大 型 通 用 数 字 电 子 管 计 算 机 119 机 研 制 成 功 (如 图 1.4 所 示 )，平 均 浮 点 运 算 速 度 达 到 5 万 次 /每 秒 。(3) 第二代晶体管计算机研制 (19651972)1965 年 研 制 成 功 的 我 国 第 一 台 大 型 晶 体 管 计 算 机 (109 乙 机 ， 共 用 2 万 多 支 晶 体 管 ， 3 万多 支 二 极 管
15、 )。 对 109 乙 机 加 以 改 进 ， 两 年 后 又 推 出 109 丙 机 ， 为 用 户 运 行 了 15 年 ， 有 效 算题 时 间 10 万 小 时 以 上 ， 在 我 国 两 弹 试 验 中 发 挥 了 重 要 作 用 ， 被 用 户 誉 为 “功 勋 机 ”。同 时 华 北 计 算 所 先 后 研 制 成 功 108 机 、 108 乙 机 (DJS-6)、 121 机 (DJS-21)和 320 机 (DJS-6)，并 在 738 厂 等 五 家 工 厂 生 产 。 哈 军 工 (国 防 科 大 前 身 )于 1965 年 2 月 成 功 推 出 了 441B 晶 体
16、 管计 算 机 并 小 批 量 生 产 了 40 多 台 。(4) 第三代基于中小规模集成电路的计算机研制 (197320 世纪 80 年代初)我 国 于 1970 年 初 期 陆 续 推 出 大 、 中 、 小 型 采 用 集 成 电 路 的 计 算 机 。 1973 年 ， 北 京 大 学与 北 京 有 线 电 厂 等 单 位 合 作 研 制 成 功 运 算 速 度 每 秒 100 万 次 的 大 型 通 用 计 算 机 。 进 入 80 年 代 ，我 国 高 速 计 算 机 ， 特 别 是 向 量 计 算 机 有 了 新 的 发 展 。 1983 年 中 国 科 学 院 计 算 所 完
17、成 我 国 第 一台 大 型 向 量 机 （ 757 机 ， 如 图 1.6 所 示 ） 计 算 速 度 达 到 1000 万 次 /每 秒 。同 年 ， 国 防 科 技 大 学 研 制 的 银 河 - 亿 次 巨 型 计 算 机 （ 如 图 1.7 所 示 ） 是 我 国 高 速 计 算 机研 制 的 一 个 重 要 里 程 碑 ， 它 标 志 着 我 国 文 革 动 乱 时 期 与 国 外 拉 大 的 距 离 又 缩 小 到 7 年 左 右 (银河 - 的 参 考 机 克 雷 - 于 1976 年 推 出 )。(5) 第四代基于超大规模集成电路的计算机研制 (20 世纪 80 年代中期至今
18、)和 国 外 一 样 ， 我 国 第 四 代 计 算 机 研 制 也 是 从 微 机 开 始 的 。 1980 年 初 我 国 很 多 单 位 也 开 始采 用 Z80、 X86 和 M6800 芯 片 研 制 微 机 。 1983 年 12 月 电 子 部 六 所 研 制 成 功 与 IBM PC 机 兼容 的 DJS-0520 微 机 。1992 年 国 防 科 技 大 学 研 究 成 功 银 河 - 通 用 并 行 巨 型 机 ， 峰 值 速 度 达 4 亿 次 /每 秒 浮 点 运算 (相 当 于 每 秒 10 亿 次 基 本 运 算 操 作 )， 总 体 上 达 到 80 年 代 中
19、 后 期 国 际 先 进 水 平 。从 上 世 纪 90 年 代 初 开 始 ， 国 际 上 采 用 主 流 的 微 处 理 机 芯 片 研 制 高 性 能 并 行 计 算 机 已 成为 一 种 发 展 趋 势 。 1993 年 ， 国 家 智 能 计 算 机 研 究 开 发 中 心 成 功 研 制 曙 光 一 号 全 对 称 共 享 存储 多 处 理 机 ； 1995 年 ， 该 中 心 又 推 出 了 中 国 第 一 台 具 有 大 规 模 并 行 处 理 机 (MPP)结 构 的 并 行机 曙 光 1000(含 36 个 处 理 机 )， 峰 值 速 度 25 亿 次 /每 秒 浮 点
20、运 算 ， 实 际 运 算 速 度 上 了 10 亿 次 /每 秒 浮 点 运 算 这 一 高 性 能 台 阶 。1997 年 国 防 科 技 大 学 成 功 研 制 银 河 - 百 亿 次 并 行 巨 型 计 算 机 系 统 ， 采 用 可 扩 展 分 布 共享 存 储 并 行 处 理 体 系 结 构 ， 由 130 多 个 处 理 结 点 组 成 ， 峰 值 性 能 为 130 亿 次 /每 秒 浮 点 运 算 ，系 统 综 合 技 术 指 标 达 到 90 年 代 中 期 国 际 先 进 水 平 。国 家 智 能 计 算 机 研 究 开 发 中 心 与 曙 光 公 司 于 1997 至
21、1999 年 先 后 在 市 场 上 推 出 具 有 机 群结 构 的 曙 光 1000A， 曙 光 2000- ， 曙 光 2000- 超 级 服 务 器 ， 峰 值 计 算 速 度 已 突 破 1000 亿 次/每 秒 浮 点 运 算 ， 机 器 规 模 已 超 160 个 处 理 机 。 2000 年 推 出 浮 点 运 算 速 度 3000 亿 次 /每 秒 的 曙光 3000 超 级 服 务 器 。 2004 年 上 半 年 推 出 每 秒 浮 点 运 算 速 度 1 万 亿 次 /每 秒 的 曙 光 4000 超 级服 务 器 。3 什 么 是 计 算 机 系 统 ？计 算 机 系
22、 统 是 一 种 能 够 按 照 事 先 存 储 的 程 序 ， 自 动 、 高 速 地 对 数 据 进 行 输 入 、 处 理 、输 出 和 存 储 的 系 统 ， 由 计 算 机 硬 件 系 统 和 计 算 机 软 件 系 统 两 大 部 分 组 成 。4. 简 述 计 算 机 硬 件 系 统 的 五 大 部 分 。 运算器运 算 器 又 称 算 术 逻 辑 单 元 (Arithmetic Logic Unit， ALU)， 是 计 算 机 对 数 据 进 行 加 工 处 理的 部 件 ， 它 的 主 要 功 能 是 对 二 进 制 数 进 行 加 、 减 、 乘 、 除 等 算 术 运
23、算 和 与 、 或 、 非 等 基 本逻 辑 运 算 ， 实 现 逻 辑 判 断 。 运 算 器 是 在 控 制 器 的 控 制 之 下 实 现 其 功 能 的 ， 运 算 结 果 由 控 制 器发 出 的 指 令 送 到 内 存 储 器 中 。 控制器控 制 器 主 要 由 指 令 寄 存 器 、 译 码 器 、 程 序 计 数 器 和 操 作 控 制 器 等 组 成 ， 控 制 器 是 用 来控 制 计 算 机 各 部 件 协 调 工 作 ， 并 使 整 个 处 理 过 程 有 条 不 紊 地 进 行 。 它 的 基 本 功 能 就 是 从 内存 中 取 出 指 令 和 执 行 指 令 ，
24、 即 控 制 器 按 程 序 计 数 器 指 出 的 指 令 地 址 从 内 存 中 取 出 该 指 令 进行 译 码 ， 然 后 根 据 该 指 令 功 能 向 有 关 部 件 发 出 控 制 命 令 ， 执 行 该 指 令 。 另 外 ， 控 制 器 在 工作 过 程 中 ， 还 要 接 受 各 部 件 反 馈 回 来 的 信 息 。通 常 把 运 算 器 、 控 制 器 集 成 在 一 个 大 规 模 集 成 电 路 板 上 称 为 中 央 处 理 器 ， 又 称CPU(Central Processing Unit)。 存储器存 储 器 是 计 算 机 的 记 忆 装 置 ， 用 于
25、存 放 原 始 数 据 、 中 间 数 据 、 最 终 结 果 和 处 理 程 序 。为 了 对 存 储 的 信 息 进 行 管 理 ， 把 存 储 器 划 分 成 存 储 单 元 ， 每 个 单 元 的 编 号 称 为 该 单 元 的 地址 。 各 种 存 储 器 基 本 上 都 是 以 1 个 字 节 作 为 一 个 存 储 单 元 。 存 储 器 内 的 信 息 是 按 地 址 存 取 的 ，如 要 访 问 存 储 器 中 的 某 个 信 息 ， 就 必 须 知 道 它 的 地 址 。 向 存 储 器 里 存 入 信 息 也 称 为 “写 入 ”，写 入 新 的 内 容 将 覆 盖 原
26、来 的 内 容 。 从 存 储 器 里 取 出 信 息 也 称 为 “读 出 ”， 信 息 读 出 后 并 不 破坏 原 来 存 储 的 内 容 ， 因 此 信 息 可 以 重 复 读 出 ， 多 次 利 用 。通 常 把 内 存 储 器 、 运 算 器 和 控 制 器 合 称 为 计 算 机 主 机 ， 也 可 以 说 主 机 是 由 CPU 与 内 存 储器 组 成 的 ， 而 主 机 以 外 的 装 置 称 为 外 部 设 备 ， 外 部 设 备 包 括 输 入 /输 出 设 备 、 外 存 储 器 等 。输入和输出设备输 入 和 出 设 备 简 称 I/O(Input/Output)设
27、 备 。 用 户 通 过 输 入 设 备 将 程 序 和 数 据 输 入 计 算 机 ，输 出 设 备 将 计 算 机 处 理 的 结 果 (如 数 字 、 字 母 、 符 号 和 图 形 )显 示 或 打 印 出 来 。 常 用 的 输 入 设备 有 ： 键 盘 、 鼠 标 器 、 扫 描 仪 、 数 字 化 仪 等 ； 常 用 的 输 出 设 备 有 ： 显 示 器 、 打 印 机 、 绘 图 仪等 。5 请 解 释 冯 诺 依 曼 所 提 出 的 “存 储 程 序 ”概 念 。把 程 序 和 数 据 都 以 二 进 制 的 形 式 统 一 存 放 在 存 储 器 中 ， 由 机 器 自
28、动 执 行 。 不 同 的 程 序解 决 不 同 的 问 题 ， 实 现 了 计 算 机 通 用 计 算 的 功 能 。6 控 制 器 的 主 要 功 能 是 什 么 ？控 制 器 基 本 功 能 就 是 从 内 存 中 取 指 令 和 执 行 指 令 ， 即 控 制 器 按 程 序 计 数 器 指 出 的 指 令 地址 从 内 存 中 取 出 该 指 令 进 行 译 码 ， 然 后 根 据 该 指 令 功 能 向 有 关 部 件 发 出 控 制 命 令 ， 执 行 该 指令 。 另 外 ， 控 制 器 在 工 作 过 程 中 ， 还 要 接 受 各 部 件 反 馈 回 来 的 信 息 。7
29、简 述 CPU 和 主 机 的 概 念 。通 常 把 运 算 器 、 控 制 器 做 在 一 个 大 规 模 集 成 电 路 块 上 称 为 中 央 处 理 器 ， 又 称 CPU(Central Processing Unit)。通 常 把 内 存 储 器 、 运 算 器 和 控 制 器 合 称 为 计 算 机 主 机 ， 也 可 以 说 主 机 是 由 CPU 与 内 存 储器 组 成 的 ， 而 主 机 以 外 的 装 置 称 为 外 部 设 备 ， 外 部 设 备 包 括 输 入 /输 出 设 备 ， 外 存 储 器 等 。8 什 么 是 计 算 机 软 件 ？ 计 算 机 软 件 的
30、 分 类 有 哪 些 ？软 件 是 指 用 来 指 挥 计 算 机 运 行 的 各 种 程 序 的 总 和 以 及 开 发 、 使 用 和 维 护 这 些 程 序 所 需的 技 术 文 档 。计 算 机 软 件 系 统 分 为 系 统 软 件 和 应 用 软 件 。 计 算 机 系 统 软 件 由 操 作 系 统 、 语 言 处 理 系统 、 以 及 各 种 软 件 工 具 等 各 种 软 件 程 序 组 成 ， 指 挥 、 控 制 计 算 机 硬 件 系 统 按 照 预 定 的 程 序运 行 、 工 作 ， 从 而 达 到 预 定 的 目 标 。 应 用 软 件 是 用 户 利 用 计 算
31、机 软 、 硬 件 资 源 为 解 决 各 类应 用 问 题 而 编 写 的 软 件 ， 包 括 用 户 程 序 及 其 说 明 性 文 件 资 料 。9计算机有哪些主要的特点？(1)运算速度快、精度高计算机的字长越长，其精度越高，现在世界上最快的计算机每秒可以运算几十万亿次以上。一般计算机可以有十几位甚至几十位(二进制) 有效数字，计算精度可由千分之几到百万分之几，是任何计算工具所望尘莫及的。(2)具有逻辑判断和记忆能力计算机有准确的逻辑判断能力和高超的记忆能力。能够进行各种逻辑判断，并根据判断的结果自动决定下一步应该执行的指令。(3)高度的自动化和灵活性计 算 机 采 取 存 储 程 序
32、方 式 工 作 ， 即 把 编 好 的 程 序 输 入 计 算 机 ， 机 器 便 可 依 次 逐 条 执 行 ，这 就 使 计 算 机 实 现 了 高 度 的 自 动 化 和 灵 活 性 。10. 简 述 计 算 机 系 统 的 主 要 技 术 指 标 。评价计算机的性能指标有很多，通常人们从计算机的字长、时钟周期和主频、运算速度、内存容量、数据输入输出最高速率等技术指标来评价计算机系统。1字长在 计 算 机 中 ， 用 若 干 二 进 制 位 表 示 一 个 数 或 一 条 指 令 ， 前 者 称 为 数 据 字 ， 后 者 称 为 指令 字 。 字 长 的 直 接 影 响 计 算 机 的
33、 功 能 强 弱 、 精 度 高 低 和 速 度 快 慢 。 计 算 机 处 理 数 据 时 ， 一 次可 以 运 算 的 数 据 长 度 称 为 一 个 “字 ”(Word)， 字 的 长 度 称 为 字 长 。 一 个 字 可 以 是 一 个 字 节(Byte， 简 称 B)， 也 可 以 是 多 个 字 节 。 常 用 的 字 长 有 8 位 （ bit） 、 16 位 、 32 位 、 64 位 等 。 如某 一 类 计 算 机 的 字 由 4 个 字 节 组 成 ， 则 字 的 长 度 为 32 位 ， 相 应 的 计 算 机 称 为 32 位 机 。2时钟周期和主频计 算 机 的
34、中 央 处 理 器 对 每 条 指 令 的 执 行 是 通 过 若 干 个 微 指 令 操 作 来 完 成 的 ， 这 些 微 指令 操 作 是 按 时 钟 周 期 的 节 拍 来 “动 作 ”的 ， 时 钟 周 期 的 微 秒 数 反 映 出 计 算 机 的 运 算 速 度 。 有时 也 用 时 钟 周 期 的 倒 数 时 钟 频 率 (兆 频 )， 即 人 们 常 说 的 主 频 来 表 示 。 一 般 说 来 ， 主 频 越 高(时 钟 周 期 越 短 )， 计 算 机 的 运 算 速 度 越 快 。 但 是 ， 主 频 并 不 能 全 面 准 确 地 反 映 计 算 机 的 运 算 速
35、度 ， 而 每 秒 钟 执 行 百 万 条 指 令 数 (MIPS)指 标 则 能 较 全 面 准 确 地 反 映 计 算 机 的 运 算 速 度 。 近 十年 来 ， 微 计 算 机 的 主 频 提 高 很 快 ， 例 如 ， IBM PC/XT 微 机 的 CPU 主 频 为 4.77MHz， 而Pentium 4 CPU 的 主 频 己 超 过 1GMHz， 并 且 在 不 断 提 高 。3运算速度计 算 机 的 运 算 速 度 是 衡 量 计 算 机 水 平 的 一 项 主 要 指 标 ， 它 取 决 于 指 令 执 行 时 间 。 运 算速 度 的 计 算 方 法 多 种 多 样 ，
36、 目 前 常 用 单 位 时 间 内 执 行 多 少 条 指 令 来 表 示 ， 而 计 算 机 执 行 各种 指 令 所 需 时 间 不 同 。 因 此 ， 常 根 据 在 一 些 典 型 题 目 计 算 中 ， 各 种 指 令 执 行 的 频 度 以 及 每种 指 令 的 执 行 时 间 来 折 算 出 计 算 机 的 等 效 速 度 。4内存容量存 储 器 的 容 量 反 映 计 算 机 记 忆 信 息 的 能 力 ， 它 常 以 字 节 为 单 位 表 示 。 存 储 器 的 容 量 越大 ， 则 存 储 的 信 息 越 多 ， 计 算 机 的 功 能 越 强 。计 算 机 中 的 操
37、 作 大 多 是 与 内 存 交 换 信 息 ， 但 内 存 的 存 取 速 度 相 对 CPU 的 算 术 和 逻 辑 运 算的 速 度 要 低 1 2 个 数 量 级 。 因 此 ， 内 存 的 读 写 速 度 也 是 影 响 计 算 机 运 行 速 度 的 主 要 因 素 之一 。为 了 度 量 信 息 存 储 容 量 ， 将 8 位 二 进 制 位 (8bits)称 为 1 个 字 节 ， 字 节 是 计 算 机 中 数 据 处理 和 存 储 容 量 的 基 本 单 位 。 1024 个 字 节 称 为 1K 字 节 (1KB)， 1024K 个 字 节 称 1 兆 字 节 (1MB)
38、，1024M 个 字 节 称 为 1G 字 节 (1GB)， 1024G 个 字 节 称 为 1T 字 节 (1TB)， 现 在 微 型 计 算 机 主 存容 量 大 多 数 在 兆 字 节 以 上 。5数据输入输出最高速率主 机 与 外 部 设 备 之 间 交 换 数 据 的 速 率 也 是 影 响 计 算 机 系 统 工 作 速 度 的 重 要 因 素 。 由 于各 种 外 部 设 备 本 身 工 作 的 速 度 不 同 ， 常 用 主 机 所 能 支 持 的 数 据 输 入 输 出 最 大 速 率 来 表 示 。11 计 算 机 的 分 类 有 哪 些 ？根 据 计 算 机 工 作 原
39、理 和 运 算 方 式 的 不 同 ， 以 及 计 算 机 中 信 息 表 示 形 式 和 处 理 方 式 的 不同 ， 计 算 机 可 分 为 数 字 式 电 子 计 算 机 (Digital Computer)、 模 拟 式 电 子 计 算 机 (Analog Computer)和 数 字 模 拟 混 合 计 算 机 (Hybrid Computer)。 当 今 广 泛 应 用 的 是 数 字 计 算 机 ， 因 此 ， 常 把 数 字式 电 子 计 算 机 (Electronic Digital Computer)简 称 为 电 子 计 算 机 或 计 算 机 。按 计 算 机 的 用
40、途 可 分 为 通 用 计 算 机 (General Purpose Computer)和 专 用 计 算 机 (Special Purpose Computer )两 大 类 。 通 用 计 算 机 能 解 决 多 种 类 型 问 题 ， 是 具 有 较 强 通 用 性 的 计 算 机 ，一 般 的 数 字 式 电 子 计 算 机 多 属 此 类 ； 专 用 计 算 机 是 为 解 决 某 些 特 定 问 题 而 专 门 设 计 的 计 算机 ， 如 嵌 入 式 系 统 。根 据 计 算 机 的 总 体 规 模 对 计 算 机 分 类 ， 可 分 为 巨 型 机 (Super Compute
41、r)、 大 /中 型 计 算 机(Mainframe)、 小 型 计 算 机 (Mini computer)、 微 型 计 算 机 (Micro computer)和 网 络 计 算 机 (Network Computer)五 大 类 。常 见 的 微 型 机 还 可 以 分 为 台 式 机 、 便 携 机 、 笔 记 本 电 脑 、 掌 上 型 电 脑 等 多 种 类 型 。12 简 述 计 算 机 的 基 本 运 行 方 式 。计算机的基本运作方式可概括为所谓的“IPOS 循环” 。IPOS 循环即输入(Input) 、处理(Processing)、输出 (Output)和存储(Stora
42、ge)，它反映了计算机进行数据处理的基本步骤。(1)输入接受由输入设备(如键盘、鼠标器、扫描仪等 )提供的数据。(2)处理对数值、逻辑、字符等各种类型的数据进行操作，按指定的方式进行转换。(3)输出将处理所产生的结果等数据由输出设备(如显示器、打印机、绘图仪等) 进行输出。(4)存储计 算 机 可 以 存 储 程 序 和 数 据 供 以 后 使 用 。13计算机有哪些主要的用途？(1)科学计算使用计算机来完成科学研究和工程技术中所遇到的数学问题的计算称为科学计算，也称为数值计算。科学计算是使用计算机完成在科学研究和工程技术领域中所提出的大量复杂的数值计算问题，是计算机的传统应用之一。(2)信息
43、处理所谓信息处理就是使用计算机对数据进行输入、分类、加工、整理、合并、统计、制表、检索以及存储等，又称为数据处理。例如座席预订与售票系统、零售业中的应用、办公自动化等。信息处理已成为当代计算机的主要任务，是现代化管理的基础。(3)实时控制(也称过程控制 )实时控制也称过程控制，实时控制能及时地采集检测数据、使用计算机快速地进行处理并自动地控制被控对象的动作，实现生产过程的自动化。(4)计算机辅助设计/ 辅助制造/ 辅助教学计算机辅助设计(Computer Aided DesignCAD)是使用计算机来辅助人们完成产品或工程的设计任务的一种方法和技术。计算机辅助制造(Computer Aided
44、 ManufacturingCAM)是使用计算机辅助人们完成工业产品的制造任务，能通过直接或间接地与工厂生产资源接口的计算机来完成制造系统的计划、操作工序控制和管理工作的计算机应用系统。计 算 机 辅 助 教 学 (Computer Aided InstructionCAI)是 把 计 算 机 用 作 教 学 媒 体 ， 使 它 充 当 指导 者 、 工 具 和 学 习 者 角 色 ， 学 生 通 过 与 计 算 机 的 对 话 进 行 学 习 的 一 种 新 型 教 学 技 术 。(5)人工智能人工智能(Artificial IntelligenceAI)就是指计算机模拟人类某些智力行为的理
45、论、技术和应用。(6)多媒体技术随 着 电 子 技 术 特 别 是 通 信 和 计 算 机 技 术 的 发 展 ， 人 们 已 经 有 能 力 把 文 本 、 音 频 、 视 频 、动 画 、 图 形 和 图 像 等 各 种 媒 体 综 合 起 来 ， 构 成 “多 媒 体 ”(Multimedia)的 概 念 。14简述计算机的发展趋势。(1)微型化一方面，随着计算机的应用日益广泛，在一些特定场合，需要很小的计算机，计算机的重量、体积都变得越来越小，但功能并不减少。另一方面，随着计算机在世界上日益普及，个人电脑正逐步由办公设备变为电子消费品。人们要求电脑除了要保留原有的性能之外，还要有时尚的
46、外观、轻便小巧、便于操作等特点，如平板电脑、手持电脑等。今后个人计算机(Personal Computer)在计算机中所占的比重将会越来越大，使用也将会越来越方便。(2)巨型化社会在不断发展，人类对自然世界的认识活动也越来越多，很多情况要求计算机对数据进行运算。 “巨型化”在这里并不是通常意义上的大小，主要是指机器的性能 运算速度等。(3)网络化因特网(Internet)的建立正在改变我们的世界，改变我们的生活。网络具有虚拟和真实两种特性，网上聊天和网络游戏等具有虚拟特性，而网络通信、电子商务、网络资源共享则具有真实的特性。(4)智能化今后，计算机在生活中扮演的角色将会更加重要,计算机应用将具
47、有更多的智能特性，能够帮助用户解决些自己不熟悉或不愿意做的事，如智能家电、烹调等。(5)新型计算机目 前 新 一 代 计 算 机 正 处 在 设 想 和 研 制 阶 段 。 新 一 代 计 算 机 是 把 信 息 采 集 、 存 储 处 理 、通 信 和 人 工 智 能 结 合 在 一 起 的 计 算 机 系 统 。15 简 述 计 算 学 科 的 定 义 、 计 算 学 科 的 本 质 、 计 算 学 科 的 三 个 过 程 。计 算 学 科 是 对 描 述 和 变 换 信 息 的 算 法 过 程 ， 包 括 对 理 论 分 析 、 设 计 、 效 率 、 实 现 和 应用 等 进 行 的
48、系 统 研 究 。 计 算 学 科 的 研 究 包 括 了 从 算 法 与 可 计 算 性 的 研 究 到 根 据 可 计 算 硬 件和 软 件 的 实 际 实 现 问 题 的 研 究 。计 算 学 科 的 根 本 问 题 是 “什 么 能 被 有 效 地 自 动 进 行 ？ ”。 计 算 学 科 的 根 本 问 题 讨 论 的 是能 行 性 的 有 关 内 容 ， 而 凡 是 与 能 行 性 有 关 的 讨 论 都 是 处 理 离 散 对 象 的 。计算学科的实质是学科方法论的思想，其关键问题是抽象、理论和设计三个过程相互作用的问题。(1)理论理论是数学科学的根本。应用数学家们都认为，科学的
49、进展都是基于纯数学的。应用数学用数学的方法推动经验科学和工程学的发展，同时又不断刺激对新数学的需要，为纯理论数学提出新的问题。(2)抽象抽象(模型化) 是自然科学的根本。科学家们相信，科学进展的过程基本上都是形成假设，然后用模型化过程去求证。(3)设计设 计 是 工 程 的 根 本 。 工 程 师 们 认 为 ， 工 程 进 展 基 本 上 都 是 提 出 问 题 ， 然 后 通 过 设 计 去构 造 系 统 ， 以 解 决 问 题 。16 简 述 计 算 机 科 学 与 技 术 学 科 的 定 义 。计 算 机 科 学 技 术 是 研 究 计 算 机 的 设 计 与 制 造 和 利 用 计 算 机 进 行 信 息 获 取 、 表 示 、 存 储 、处 理 、 控 制 等 的 理 论 、 原 则 、 方 法 和 技 术 的 学 科 ， 包 括 科 学 与 技 术 两 方 面 。 科 学 侧 重 于 研究 现 象 、 揭 示 规 律 ； 技 术 则 侧 重 于 研 制 计 算 机 和 研 究 使 用 计 算 机 进 行 信 息 处 理 的 方 法 与 技 术手 段 。 科 学 是 技 术 的 依 据 ， 技 术 是 科 学 的
