計算機(jī)科學(xué)概論與計算思維 習(xí)題及答案-劉新 第1-7章 計算機(jī)技術(shù)概述- 計算思維簡介

第1章計算機(jī)技術(shù)概述

思考與練習(xí)

1.計算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個階段？各階段的主要特征是什么？

表1-1計算機(jī)發(fā)展的4個階段

代次第一代第二代第三代第四代

時間1946?1957年1958~1964年1965~1971年1972年至今

中小規(guī)模集成電大規(guī)模和超大規(guī)模笫成電

主要電子元件電子管晶體管

路路

內(nèi)存儲器汞延遲線磁芯存儲器半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器

紙帶、卡片、微帶磁盤、光盤等大容量存儲

外存儲器磁盤、磁帶磁盤、磁帶

和磁鼓器

處理速度（每秒執(zhí)

幾千~幾萬條幾十萬條幾百萬條上億條

行的指令數(shù)）

IBM的4300系列、3080

代表機(jī)型UNIVAC-IIBM的7000系列IBM的360系列系列、3090系列和930系

列

第一代計算機(jī)的主要特點(diǎn)：內(nèi)存儲器容量非常?。▋H為1000~4000字節(jié)）；計算機(jī)程序設(shè)

計語言處于最低階段，用一串0和1表示的機(jī)器語言進(jìn)行編程，直到20世紀(jì)50年代才出現(xiàn)了

匯編語言；尚尢操作系統(tǒng)，操作困難。其體枳龐大、造價昂貴、運(yùn)算速度低、存儲容量小、可靠

性差、操作方法復(fù)雜，主要應(yīng)用于軍事目的和科學(xué)研究領(lǐng)域的狹小天地里。

第二代計算機(jī)的主要特點(diǎn)：采用晶體管這種體積小、重量輕、開關(guān)速度快、工作溫度低的電

子元件；內(nèi)存儲器容量擴(kuò)大到幾十萬字節(jié)；計算機(jī)軟件有了較大發(fā)展，出現(xiàn)了監(jiān)控程序并發(fā)展成

為后來的操作系統(tǒng)；推出了BASIC.Fortran.COBOL等程序設(shè)計語言。與第一代計算機(jī)相比，

其體積小、成本低、重量輕、功耗低、運(yùn)算速度快、功能強(qiáng)、可靠性高，主要應(yīng)用范圍由單一的

科學(xué)計算擴(kuò)展到數(shù)據(jù)處理和事務(wù)管理等其他領(lǐng)域。

第三代計算機(jī)的主要特點(diǎn)：體積、重量、功耗進(jìn)一步減小或減少，運(yùn)算速度、邏輯運(yùn)算功能

和可靠性進(jìn)一步提高；軟件在這個時期形成了產(chǎn)業(yè)；出現(xiàn)了分時操作系統(tǒng)；提出了結(jié)構(gòu)化、模塊

化的程序設(shè)計思想，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言—PascaL這一時期的計算機(jī)同時向標(biāo)準(zhǔn)化、

多樣化、通用化發(fā)展。

第四代計算機(jī)的主要特點(diǎn)：磁盤的存取速度和容量大幅度上升；體積、重量和功耗更進(jìn)一步

減小或減少；計算機(jī)的性能價格比基本上以每18個月翻一番的速度上升；操作系統(tǒng)向虛擬操作

系統(tǒng)發(fā)展，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不斷完善和加強(qiáng)，程序設(shè)計語言進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)，軟件行業(yè)發(fā)展成

為新興的高科技產(chǎn)業(yè)；計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷向社會各個方面滲透。

2.計算機(jī)的類型有哪些？

按照計算機(jī)的運(yùn)算速度、字長、存儲容量等綜合性能指標(biāo)，可將計算機(jī)分為巨型機(jī)、大

型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)等，

根據(jù)計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域及其綜合性能指標(biāo)，將計算機(jī)分為微型計算機(jī)、高性能計算機(jī)、工

作站、服務(wù)器、嵌入式計算機(jī)等。

3.簡述計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，計算機(jī)的應(yīng)用主要分為下面6個方面。

（1）科學(xué)與工程計算

計算機(jī)可應(yīng)用于科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)值計算，如人造衛(wèi)星軌跡的計算，導(dǎo)

彈發(fā)射的各項參數(shù)的計算，房屋抗震強(qiáng)度的計算等。

(2)信息管理

計算機(jī)信息管理已廣泛應(yīng)用于企業(yè)管理、物資管理、.輔助決策、文檔管理、情報檢索、

文字處理、醫(yī)療診斷、數(shù)字媒體藝術(shù)等各個行業(yè)“信息管理和實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域相結(jié)合產(chǎn)生了很

多的應(yīng)用系統(tǒng)，如辦公領(lǐng)域的辦公自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)領(lǐng)域的物料需求計劃(MRP)系統(tǒng)、商

業(yè)流通領(lǐng)域的電子商務(wù)系統(tǒng)等。

(3)自動控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，計算機(jī)自動控制系統(tǒng)把工業(yè)現(xiàn)場的模擬量、開關(guān)量以及脈沖量，經(jīng)

放大電路和模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路傳送給計算機(jī)的處理系統(tǒng)，由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示

以及現(xiàn)場控制。計算機(jī)自動控制系統(tǒng)還應(yīng)用于交通控制、通信控制、武器控制等方面。

(4)計算機(jī)輔助工程

計算機(jī)輔助工程是指利用計算機(jī)進(jìn)行工程設(shè)計、產(chǎn)品制造、性能測試等。計算機(jī)輔助系

統(tǒng)包括計算機(jī)輔助設(shè)計(ComputerAidedDesign,CAD)、計算機(jī)輔助制造(ComputerAided

Manufacturing,CAM)、計算機(jī)輔助測試(ComputerAidedTesting,CAT)、計算機(jī)集成制

造系統(tǒng)(ComputerIntegratedManufacturingSystem,CIMS)、計算機(jī)輔助教學(xué)(Computer

AidedInstruction,CAI)等系統(tǒng)。

(5)人工智能

近年來，人工智能技術(shù)高速發(fā)展，已經(jīng)開始為人類生活帶來便利，包括語音識別技術(shù)、

圖像分析技術(shù)、無人駕駛汽車、醫(yī)療診斷、翻譯工具以及具有一定思維能力的智能機(jī)器人等。

但是，人工智能的巨大潛力也給人類社會帶來潛在的威脅，我們需要警惕人工智能科技的過

度發(fā)展，防止人工智能產(chǎn)生超越人類的智慧并失去控制。

(6)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將分布于世界各地的計算機(jī)系統(tǒng)用通信線路和通信設(shè)備連接起來，以實(shí)現(xiàn)

計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信和資源共享。網(wǎng)絡(luò)和通信的快速發(fā)展改變了傳統(tǒng)的信息交流方式，加

快了社會信息化的步伐。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日趨大眾化和普及化正深刻改變著我們的工作方式和生

活方式。

4.什么是基數(shù)？什么是位權(quán)？

一個記數(shù)制所包含的數(shù)字符號的個數(shù)稱為該數(shù)制的基數(shù)，用R表示。例如，十進(jìn)制的基

數(shù)R=10,二進(jìn)制的基數(shù)R=2,八進(jìn)制的基數(shù)R=8,十六進(jìn)制的基數(shù)R=16。

任何一個R進(jìn)制的數(shù)都是由一串?dāng)?shù)碼表示的，其中每一位數(shù)碼所表示的實(shí)際值大小，除

數(shù)碼本身的數(shù)值外，還與它所處的位置有關(guān)，由位置決定的值就叫作位值(或位權(quán))，用基

數(shù)R的i次塞(Ri)表示。

5.簡述二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)以及十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換的方法。

(1)非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)

方法：將非十進(jìn)制數(shù)的數(shù)值按其位權(quán)展開，再把各項相加。

(2)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制數(shù)

方法：將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進(jìn)制數(shù)時，要將該數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換；其

中，整數(shù)部分采用"除基數(shù)取余數(shù)”法，小數(shù)部分采用“乘基數(shù)取整數(shù)”法；最后將兩部分

拼接起來即可。

“除基數(shù)取余數(shù)’法的具體操作方法為將十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分連續(xù)地除以要轉(zhuǎn)換成的數(shù)

制的基數(shù)，直到商數(shù)等于0為止。得到的余數(shù)(必定小于基數(shù))就是對應(yīng)非十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)

部分的各位數(shù)字。但必須注意：第一次得到的余數(shù)為非十進(jìn)制數(shù)的最低位，最后一次得到的

余數(shù)為非十進(jìn)制數(shù)的最高位。

“乘基數(shù)取整數(shù)”法的具體操作方法：將十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分連續(xù)地乘以要轉(zhuǎn)換成的數(shù)

制的基數(shù)，直到小數(shù)部分為0,或達(dá)到所要求的精度(小數(shù)部分可能永不為0)。得到的整數(shù)

就是對應(yīng)非十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分的各位數(shù)字。但必須注意：第一次得到的整數(shù)為非十進(jìn)制數(shù)

的最高位，最后一次得到的整數(shù)為非十進(jìn)制數(shù)的最低位。

(3)二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換

方法：將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)，要以該二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)為中心向左右兩邊每3位

劃分為一組(中間的0不能省略)，兩頭位數(shù)不夠時可以補(bǔ)0,然后將每組的3位二進(jìn)制數(shù)

轉(zhuǎn)換成1位八進(jìn)制數(shù)；將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的過程正好與其相反，即將一位的八進(jìn)制

數(shù)轉(zhuǎn)換成3位的二進(jìn)制數(shù)。

(4)二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換

方法：將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，要以該二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)為中心向左右兩邊每4

位劃分為一組(中間的0不能省略)，兩頭位數(shù)不夠時可以補(bǔ)0；然后將每組的4位二進(jìn)制

數(shù)轉(zhuǎn)換成1位十六進(jìn)制數(shù)，將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的過程正好與其相反，即將1位

的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成4位的二進(jìn)制數(shù)“

(5)八進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換

方法:八進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換要借助二進(jìn)制數(shù)將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)時,

首先將該八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，然后將轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的十六進(jìn)制

數(shù)；符十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)時，首先招該十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，然后招

轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。

6.什么是ASCII?

計算機(jī)中的一切信息都是用二進(jìn)制編碼表示的，用以表示文本信息的二進(jìn)制編碼稱為字

符編碼。美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange,

ASCII)是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會制定的標(biāo)準(zhǔn)單字節(jié)字符編碼方案。

ASCII有7位碼和8位碼兩種版本。國際通用的7位ASCII是用7位二進(jìn)制數(shù)表示一個

字符的編碼，其編碼范圍為0000000B~lllllllB,共有27二128個不同的編碼值，相應(yīng)地

表示128個不同字符的編碼。

計算機(jī)內(nèi)部用一個字節(jié)(8位二進(jìn)制位)存放一個7位ASCII,最高位置為0。

7.說明圖像數(shù)字化的過程。如何估算數(shù)字化后圖像文件的大??？

模擬圖像的數(shù)字化過程包括下面兩個步驟：采樣和量化。

采樣就是將二維空間上模擬圖像的連續(xù)亮度信息轉(zhuǎn)化為一系列有限的離散數(shù)值,具體做

法就是將二維空間上的模擬圖像在水平和垂直方向上分割成矩形點(diǎn)陣的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。采樣結(jié)果

是整幅圖像畫面被劃分為由mxn個像素點(diǎn)構(gòu)成的離散像素點(diǎn)集合。

量化就是將亮度取值空間劃分成若干個子區(qū)間，在同一子區(qū)間內(nèi)的不同亮度值都用這個

子區(qū)間內(nèi)的某一確定值代替，這就使取值空間離散化為有限個數(shù)值。這個實(shí)現(xiàn)量化的過程就

是模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程，相反，把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)恢復(fù)成模擬數(shù)據(jù)的過程稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換過程。

圖像文件的存儲空間二圖像分辨率x圖像深度/8

8.什么是矢量圖？什么是位圖？兩者有什么區(qū)別？

矢量圖形也稱幾何圖形或圖形，它是用一組指令來描述的圖形，這些指令給出構(gòu)成該畫

面的所有直線、曲線、矩形、橢圓等的形狀、位置、顏色等各種屬性和參數(shù)。計算機(jī)在顯示

圖形時從文件中讀取指令并轉(zhuǎn)化為屏幕上顯示的圖形效果。

由于矢量圖形是由點(diǎn)和線組成的，因此文件記錄的是圖形中每個點(diǎn)的坐標(biāo)及相互關(guān)系。

當(dāng)放大或縮小矢量圖形時，圖形的質(zhì)量不受損失。矢量圖形占用空間通常較小，基于矢量的

圖形清晰度與分辨率無關(guān)，

位圖圖像也稱柵格圖像，簡稱位圖，它是在空間和亮度上已經(jīng)離散化的圖像。可以把一

幅位圖理解為由多個網(wǎng)格組成的圖像，每一個網(wǎng)格都對應(yīng)圖像上的一個點(diǎn)，這些點(diǎn)稱為像素

(Pixel)。像素的顏色等級越多，圖像越逼真。

矢量圖形適合于大部分的線條、標(biāo)志、簡單的插圖以及可能需要以不同的大小被顯示或

打印的圖表。與位圖比較，矢量圖形具有如下優(yōu)缺點(diǎn)。

①在改變大小時，矢量圖形比位圖效果更佳。在改變矢量圖形的大小時，圖中的各個對

象會按比例改變從而保持其邊緣光滑(見圖1-28)；而位圖在放大后,邊緣可能會產(chǎn)生鋸齒。

②矢量圖形占用的存儲空間通常比位圖小。圖1-28所示的SWF格式的文件僅占用1KB

的存儲空間，而同一圖像的BMP格式的位圖的存儲空間超過500KB。當(dāng)然，矢量圖形所占

用的存儲空間和圖形的復(fù)雜程度有關(guān)。

③矢量圖形通常不如位圖真實(shí)。大部分的矢量圖形往往具有類似卡通圖畫的外觀，而不

是那種從照片中獲得的真實(shí)外觀。

4在矢量圖形中編輯對象比在位圖中更容易。

9.音頻文件格式有哪些？

音頻數(shù)據(jù)以文件的形式保存在計算機(jī)中。音頻文件主要有WAVE、MP3、RA和WMA等

格式。

10.常用的流媒體視頻格式有哪些？各有什么特點(diǎn)？

在Internet上較為常用的流媒體視頻格式有以下3種。

①RM格式。它由RealNetworks公司推出，包括RealAudio(RA)、RealVideo(RV)和

RealFlash(RF)3種格式，RA格式用來傳輸接近CD音質(zhì)的音頻數(shù)據(jù)，RV格式主要用來在

低速率的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時傳輸活動視頻影像，RF則是一種高壓縮比的動畫格式。

②QT格式。它是由蘋果公司推出，可用QuickTime播出的視頻格式，用于保存音頻和

視頻信息，具有先進(jìn)的音頻和視頻功能，被包括AppleMacintoshOS、MicrosoftWindows

在內(nèi)的所有主流計算機(jī)操作系統(tǒng)支持。

③ASF格式。它是由微軟公司推出的高級流格式。音頻、視頻、圖像、控制命令腳本等

多媒體信息可通過ASF格式，以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的形式傳輸實(shí)現(xiàn)流式多媒體內(nèi)容的發(fā)布。

11.有損壓縮和無損壓縮的主要區(qū)別是什么？

數(shù)據(jù)壓縮是通過改善編碼技術(shù)來減少數(shù)據(jù)存儲時所需的空間，當(dāng)需要使用原始數(shù)據(jù)時，

再對壓縮文件進(jìn)行解壓縮，如果壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)解壓縮后，能準(zhǔn)確地恢復(fù)為壓縮前的數(shù)據(jù),

則稱為無損壓縮；否則稱為有損壓縮。

無損壓縮是通過統(tǒng)計被壓縮數(shù)據(jù)中重復(fù)數(shù)據(jù)的出現(xiàn)次數(shù)來進(jìn)行編碼的。無損壓縮由于能

確保解壓縮后的數(shù)據(jù)不失真，一般用于文本數(shù)據(jù)、程序以及重要圖片和圖像的壓縮。無損壓

縮比一般為2：1~5：1,壓縮比例小，因此不適合實(shí)時處理圖像、視頻和音頻數(shù)據(jù)。典型

的無損壓縮軟件有WinZip、WinRAR等。

有損壓縮利用人類視覺對圖像的某些頻率成分不敏感的特性，允許壓縮過程中損失一定

的數(shù)據(jù)“雖然不能完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，但是所損失的部分對理解原始數(shù)據(jù)的影響極小，卻換

來了大得多的壓縮比。目前國際相關(guān)組織已經(jīng)聯(lián)合制訂了兩個壓縮標(biāo)準(zhǔn)，即JPEG和MPEG

標(biāo)準(zhǔn)。

第2章計算機(jī)系統(tǒng)

思考與練習(xí)

1.什么是計算機(jī)硬件？什么是計算機(jī)軟件？它們之間有什么關(guān)系？

計算機(jī)系統(tǒng)主要由硬件(Hardware)系統(tǒng)和軟件(Software)系統(tǒng)兩大部分組成。硬件

是指能看得見、摸得著的實(shí)際物理設(shè)備，如通常我們看到的計算機(jī)，總會有機(jī)柜或機(jī)箱，里

邊是各式各樣的電子元器件，還有鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器和打印機(jī)等外部設(shè)備，這些都是硬件，

它們是計算機(jī)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件是一系列按特定順序組織的計算機(jī)數(shù)據(jù)和指令的集合。

計算機(jī)軟件包括計算機(jī)本身運(yùn)行所需要的系統(tǒng)軟件和完成用戶任務(wù)所需要的應(yīng)用軟件。

2.簡述計算機(jī)系統(tǒng)的組成。

運(yùn)算器(AU)

中央處理器(CPU).

控制器(CU)

主機(jī),

r隨機(jī)存儲器(RAM)

硬

、內(nèi)存錯器＜

件〔只諭存儲器(RAM)

系輸入輸出設(shè)笛(鍵盤、鼠標(biāo)、拐描儀、顯示器、打印機(jī)等)

統(tǒng)外存儲器(光盤、硬盤、閃存盤等)

外部設(shè)備通信設(shè)備

計

數(shù)/楨、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

算

、其他設(shè)備

機(jī)＜

操作系統(tǒng)(Windows、UNIX、Linux等)

系

程序設(shè)計語言(C、Java等)和語言處理(翻譯)程序

統(tǒng)(系統(tǒng)軟件《服務(wù)程序(診斷、排錯、編軾等程序)

軟數(shù)據(jù)庫及共管理系燒(Oracle、Access.SQLServer等)

件＜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件

系科學(xué)計算程序

統(tǒng)輔助設(shè)計程序

應(yīng)用軟件信息笆理程序

過程控制程序

文字處理程序

3.馮?諾依曼思想有哪些主要內(nèi)容？

1945年，著名美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼提出了一個完整的通用電子計算機(jī)的設(shè)計方

案。在該方案中，馮?諾依曼總結(jié)并提出了如下思想。

(1)計算機(jī)應(yīng)包括運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等基本部件。

(2)計算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)。每條指令一般具有一個操作碼和一個

地址碼。其中，操作碼表示運(yùn)算性質(zhì)，地址碼指出操作碼在存儲器中的地址。

(3)將編寫好的程序送入內(nèi)存，然后啟動計算機(jī)工作，無須操作人員干預(yù)，計算機(jī)就

能自動逐條讀取指令和執(zhí)行指令。

4.什么是指令？什么是指令系統(tǒng)？

指令是能被計算機(jī)識別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計算機(jī)能完成的某一種操作。中

央處理器的運(yùn)算器只能完成基本的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及移位、求補(bǔ)等操作，對于比較復(fù)

雜問題的求解，在運(yùn)算前需要將其轉(zhuǎn)換成若干個基本操作步驟。中央處理器能執(zhí)行的每一種

基本操作稱為一條指令，這些指令稱為機(jī)器指令。

一臺計算機(jī)的所有指令的集合，稱為該計算機(jī)的指令系統(tǒng)。不同類型的計算機(jī)，指令系

統(tǒng)的指令條數(shù)有所不同。但無論是哪種類型的計算機(jī)，指令系統(tǒng)都應(yīng)具有以下指令。

(1)數(shù)據(jù)傳送指令：將數(shù)據(jù)在內(nèi)存與中央處理器之間進(jìn)行傳送。

(2)數(shù)據(jù)處理指令：對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯或關(guān)系運(yùn)算。

(3)程序控制指令：控制程序中指令的執(zhí)行，如條件轉(zhuǎn)移、無條件轉(zhuǎn)移、調(diào)用子程序、

返回、停機(jī)等。

(4)輸入輸出指令：用來實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，

(5)其他指令：對計算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等。

5.計算機(jī)的基本工作原理是什么？

計算機(jī)的基本工作原理如下。

(1)計算機(jī)自動計算或處理的過程實(shí)際上是執(zhí)行預(yù)先存儲在計算機(jī)里的一段程序的過

程，即計算機(jī)是由程序控制的，程序是由人編寫的。當(dāng)然，編寫程序所采用的語言可以不同。

(2)計算機(jī)程序是指令的有序序列，執(zhí)行程序的過程實(shí)際上是依次逐條執(zhí)行指令的過

程。

(3)指令的執(zhí)行是由計算機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)的。每一條指令的實(shí)現(xiàn)都經(jīng)過讀取指令、分析指

令和執(zhí)行指令3個步驟，并為讀取下一條指令做好準(zhǔn)備。

6.計算機(jī)的硬件系統(tǒng)由哪幾部分組成？

計算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心部件包括運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備C運(yùn)

算器和控制器合在一起組成CPU。

7.存儲容量都有哪些單位？這些單位之間存在什么樣的關(guān)系？

存儲器可容納的二進(jìn)制信息量稱為存儲容量。內(nèi)存儲器是由若干存儲單元構(gòu)成的，每個

存儲單元是一個字節(jié)(8個二進(jìn)制位)，因此度量存儲容量的基本單位就是字節(jié)。此外，常

用的存儲容量單位還有KB、MB、GB、TB和PB。它們之間的換算關(guān)系可表示為(210=1024)：

1KB=1O24B；

1MB=1O24KB；

1GB=1024MB；

1TB=1O24GB；

lPB=1024TBo

8.微型計算機(jī)的存儲系統(tǒng)由哪些部分構(gòu)成？

現(xiàn)代微型計算機(jī)的存儲系統(tǒng)可分為5個層次，第一層是位于微處理器內(nèi)部的通用寄存

器組，用于暫存中間運(yùn)算結(jié)果及特征信息，嚴(yán)格地講，它不屬于存儲器的范疇；第二層是高

速緩沖存儲器，在目前的微機(jī)系統(tǒng)中，高速緩沖存儲器通常有兩級，都集成在微處理器芯片

內(nèi)部；第三~五層分別為主存儲器、聯(lián)機(jī)外存儲器、脫機(jī)外存儲器。由上層到下層，存儲容

量越來越大，但存取速度越來越慢。

9.計算機(jī)的內(nèi)存儲器與外存儲器有什么特點(diǎn)？

內(nèi)存也稱為主存(MainMemory),用于暫時存放中央處理器正在運(yùn)行的程序及數(shù)據(jù)，

內(nèi)存運(yùn)行速度較快，容量相對較小，內(nèi)存是可以與中央處理器直接進(jìn)行信息交換的存儲器.

外存雖然也安裝在主機(jī)箱中，但它屬于外部設(shè)備的范疇。原因是它與中央處理器不能直

接進(jìn)行信息交換，而必須通過一個中間設(shè)備(接口電路)進(jìn)行。中央處理器只能直接訪問內(nèi)

存中的數(shù)據(jù)，外存中的數(shù)據(jù)需要先載入內(nèi)存，才能被中央處理器訪問和處理，因此，外存也

稱為輔存。外存的主要特點(diǎn)是：存儲容量大，存取速度相對內(nèi)存要慢很多，但存儲的信息很

穩(wěn)定，無須電源支撐，系統(tǒng)關(guān)機(jī)后信息依然可保存。

10.什么是隨機(jī)存儲器？什么是只讀存儲器？

根據(jù)存儲器是否可寫入，可將存儲器分為兩種類型：隨機(jī)存儲器、只讀存儲器。

(1)隨機(jī)存儲器(RandomAccessMemory,RAM)也稱讀/寫存儲器。RAM中存儲當(dāng)

前使用的程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和與外存交換的數(shù)據(jù)，中央處理器可以根據(jù)需要直接讀/寫

RAM中的內(nèi)容。RAM有兩個主要特點(diǎn)：一是其中的信息隨時可以讀出，也可以寫入；二是

加電使用時其中的信息完整無缺，而一旦斷電(關(guān)機(jī)或意外掉電)，RAM中存儲的數(shù)據(jù)就會

丟失，而且無法恢復(fù)。

(2)只讀存儲器(Read-OnlyMemory,ROM)中的信息只能被中央處理器隨機(jī)讀取，

不能由中央處理器任意寫入，也就是只能做讀出操作而不能進(jìn)行寫入操作。ROM中的信息

是在制造時由生產(chǎn)廠家或用戶用專門的設(shè)備寫入固化的。ROM常用來存放固定不變、重復(fù)

執(zhí)行的程序，如基本輸入輸出程序，即BIOS程序等。ROM中存儲的內(nèi)容是永久性的，即使

關(guān)機(jī)或意外掉電也不會消失。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了多種形式的ROM,如可

編程只讀存儲器(ProgrammableRead-OnlyMemory,PROM)、可擦可編程只讀存儲器

(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory,EPROM),以及掩模型只讀存儲器(Mask

Read-OnlyMemory,MROM)等，我們可以通過特殊的手段改變其中的內(nèi)容。

11.什么是總線？總線有哪些類型？

總線(Bus)由一組導(dǎo)線和相關(guān)控制電路組成，是各種公共信號線的集合，用于微機(jī)系

統(tǒng)各部件之間的信息傳遞，通常將用于主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部信息傳遞的總線稱為內(nèi)部總線，將連接

主機(jī)和外部設(shè)備之間的總線稱為外部總線。從傳送信息的類型上來說，這兩類總線都包括用

于傳送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線、傳送地址信息的地址總線和傳送控制信息的控制總線。

12.微型計算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)是什么？

(1)字長

(2)運(yùn)算速度

(3)時鐘頻率

(4)存儲容量

(5)外部設(shè)備配置

(6)軟件配置

(7)系統(tǒng)的兼容性

(8)系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性

(9)性能價格比

13.簡述計算機(jī)語言的發(fā)展過程。

計算機(jī)解題的一般過程是：用戶用程序設(shè)計語言編寫程序，輸入計算機(jī)，然后由計算機(jī)

將其翻譯成機(jī)器語言，運(yùn)行后輸出結(jié)果。程序設(shè)計語言的發(fā)展經(jīng)歷了5代一機(jī)器語言、匯編

語言、高級語言、非過程化語言和智能化語言。

(1)機(jī)器語言

它是第一代語言，是一種面向機(jī)器的語言。機(jī)器語言使用0和1的代碼序列描述指令

和數(shù)據(jù)，指令形式是二進(jìn)制形式，是計算機(jī)唯一能夠識別和執(zhí)行的形式。

(2)匯編語言

它是第二代語言，是符號化的機(jī)器語言，采用助記符來表示指令中的操作碼和操作數(shù)的

指令系統(tǒng)。它比機(jī)器語言前進(jìn)了一步，助記符比較容易記憶，可讀性也好。

(3)高級語言

它是第三代語言，是比較接近人類自然語言和數(shù)學(xué)語言的語言。其特點(diǎn)是與計算機(jī)的指

令系統(tǒng)無關(guān)。它從根本上擺脫了語言對計算機(jī)的依賴，使之獨(dú)立于計算機(jī)，用戶不必了解計

算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只需要把解決問題的執(zhí)行步驟通過程序設(shè)計語言輸入計算機(jī)即可。

(4)非過程化語言

它是第四代語言，使用這種語言，程序員不必關(guān)心問題的解法和處理過程的描述，只需

說明所要完成的工作目標(biāo)和工作條件，就能得到所要的結(jié)果,而其他的工作都由系統(tǒng)來完成。

因此，它比第三代語言具有更強(qiáng)的優(yōu)越性。

(5)智能化語言

它是第五代語言，除具有第四代語言的基本特征外，還具有一定的智能性。如Prolog就

是第五代語言的代表，主要應(yīng)用于抽象問題求解、自然語言理解、專家系統(tǒng)和人工智能等領(lǐng)

域。

14.什么是系統(tǒng)軟件？什么是應(yīng)用軟件？

系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)控和維護(hù)計算機(jī)資源的軟件，主要用于增強(qiáng)計算機(jī)的功能，提高計

算機(jī)的工作效率，方便用戶使用計算機(jī)。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言、語言處理

程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、系統(tǒng)輔助處理程序、驅(qū)動程序等。

應(yīng)用軟件也可以分為兩類，第一類是針對某個應(yīng)用領(lǐng)域的具體問題而開發(fā)的專用軟件,

它具有很強(qiáng)的實(shí)用性和專業(yè)性。這些軟件可以由專業(yè)的計算機(jī)公司開發(fā)，也可以由企業(yè)人員

自行開發(fā)。正是由于這些專用軟件的應(yīng)用，計算機(jī)日益滲透到社會的各個行業(yè)。但是，這類

應(yīng)用軟件使用范圍小,導(dǎo)致其開發(fā)成本過高,通用性不強(qiáng),軟件的升級和維護(hù)工作十分復(fù)雜。

第二類是一些大型專業(yè)軟件公司開發(fā)的通用應(yīng)用軟件，這些軟件功能強(qiáng)大，適用性好，

應(yīng)用也非常廣泛。由于軟件的銷售量大，因此，相對于第一類應(yīng)用軟件而言，其銷售價格會

便宜很多。這類應(yīng)用軟件的缺點(diǎn)是專用性不強(qiáng)，對某些有特殊要求的用戶不適用。

15.計算機(jī)用戶與計算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)之間的關(guān)系是什么？

計算機(jī)用丁—種癡瞅件

程序設(shè)計一守

語言處理系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)服務(wù)程序等

|一作系統(tǒng)

2件系統(tǒng)

第3章操作系統(tǒng)

思考與練習(xí)

1.什么是操作系統(tǒng)？的主要功能是什么？

操作系統(tǒng)(OperatingSystem,OS)是一組系統(tǒng)程序，它是直接作用于計算機(jī)硬件上的

第一層軟件，用于管理和控制計算機(jī)硬件和軟件資源。只有在操作系統(tǒng)的支持下，計算機(jī)才

能運(yùn)行其他的軟件

在計算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)的功能可以總結(jié)為兩方面：一方面是硬件和軟件的接口，它

負(fù)責(zé)管理所有硬件和軟件資源，實(shí)現(xiàn)資源充分、合理的利用，另一方面是硬件和用戶之間的

接口，用戶通過操作系統(tǒng)可以方便地使用計算機(jī)的所有資源“在計算機(jī)的使用層面，操作系

統(tǒng)起到了媒介和橋梁的作用。

從用戶角度來看，操作系統(tǒng)屏蔽了計算機(jī)內(nèi)部復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)，用戶只需通過操作系統(tǒng)

提供的一組規(guī)范、一組協(xié)議來使用計算機(jī)，操作系統(tǒng)的作用如圖3-2所示。用戶對計算機(jī)硬

件的使用就轉(zhuǎn)化為對操作系統(tǒng)的使用，這極大地方便了用戶。沒有操作系統(tǒng)，普通用戶就無

法使用計算機(jī)。從這個意義上講,如果計算機(jī)上的操作系統(tǒng)癱瘓了，計算機(jī)也就無法使用了。

因此，操作系統(tǒng)是一組包含許多模塊的計算機(jī)程序，是完成管理、調(diào)度、控制計算機(jī)中

硬件和軟件資源，合理地組織計算機(jī)的工作流程，為用戶提供方便使用計算機(jī)和可擴(kuò)展操作

計算機(jī)環(huán)境的重要系統(tǒng)軟件。

2.實(shí)時操作系統(tǒng)與分時操作系統(tǒng)的區(qū)別是什么？

分時系統(tǒng)是指在一個系統(tǒng)中多個用戶分時地使用同一臺計算機(jī)；實(shí)時系統(tǒng)是指計算機(jī)

及時響應(yīng)外部事件地請求并在規(guī)定時限那完成對該事件地處理，控制所有實(shí)時設(shè)和實(shí)時任務(wù)

協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。實(shí)時系統(tǒng)和分時系統(tǒng)的主要區(qū)別有兩點(diǎn):⑴分時系統(tǒng)的目標(biāo)是提供一種通

用性很強(qiáng)的系統(tǒng),有較強(qiáng)的交互能力;而實(shí)時系統(tǒng)則大都是具有特殊用途的專用系統(tǒng),交互能

力略差。⑵分時系統(tǒng)對響應(yīng)時間雖有要求但一般來說，響應(yīng)時間由人所能承受的等待時間來

確定;而實(shí)時系統(tǒng)對響應(yīng)時間要求很高，一般由控制系統(tǒng)或信息處理磁頭所能接受的延遲時間

來決定。

3.分時處理與多任務(wù)處理的區(qū)別是什么？

分時與多任務(wù)處理的區(qū)別:分時指的是多個用戶同時訪問一臺機(jī)器,而多任務(wù)處理指的是

一個用戶處理多個任務(wù)。

4.應(yīng)用軟件與實(shí)用軟件的區(qū)別是什么？

應(yīng)用軟件是一種旨在幫助人們掌握信息技術(shù)并使用戶更有效率或幫助他們完成個人任

務(wù)的軟件。它用于執(zhí)行個人和業(yè)務(wù)功能，其主要目的是滿足用戶要求。

實(shí)用程序軟件是一種旨在執(zhí)行特定任務(wù)的軟件，有助于使設(shè)備更好地運(yùn)行并保持環(huán)境安

全。它幫助用戶控制和維并計算機(jī)、硬件、軟件或其設(shè)備的操作。它還為不同的現(xiàn)場流程提

供能量和電力。

5.簡述軟件的分類。

根據(jù)軟件的功能和特點(diǎn)劃分，計算機(jī)軟件一般可分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。

系統(tǒng)軟件是指控制和協(xié)調(diào)計算機(jī)及外部設(shè)備,支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的系統(tǒng)，是無需

用戶干預(yù)的各種程序的集合，主要功能是調(diào)度，監(jiān)控和維護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)；

系統(tǒng)軟件負(fù)責(zé)管理計算機(jī)系統(tǒng)中各種獨(dú)立的硬件，使得它們可以協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)軟件使

得計算機(jī)使用者和其他軟件將計算機(jī)當(dāng)作一個整體而不需要顧及到底層每個硬件是如何工

作的。一般來講，系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)和一系列基本的工具(比如編譯器，數(shù)據(jù)庫管理,

存儲器格式化，文件系統(tǒng)管理，用戶身份驗(yàn)證，驅(qū)動管理，網(wǎng)絡(luò)連接等方面的工具)。

應(yīng)用軟件足為滿足用戶不同領(lǐng)域、不同問題的應(yīng)用需求而提供的那部分軟件。它可以

拓寬計算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，放大硬件的功能。

應(yīng)用軟件(applicationsoftware)是用戶可以使用的各種程序設(shè)計語言，以及用各種程

序設(shè)計語言編制的應(yīng)用程序的集合，分為應(yīng)用軟件包和用戶程序。

應(yīng)用軟件包是利用計算機(jī)解決某類問題而設(shè)計的程序的集合供多用戶使用。

應(yīng)用軟件可以是一個特定的程序，比如一個圖像瀏覽器。也可以是一組功能聯(lián)系緊密,

可以互相協(xié)作的程序的集合，比如微軟的Office軟件。也可以是一個由眾多獨(dú)立程序組成的

龐大的軟件系統(tǒng)，比如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

第4章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與新技術(shù)

思考與練習(xí)

1.什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本功能是什么？

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置K同的、功能獨(dú)立的多個計算機(jī)系統(tǒng)

互連起來，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件(即網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、信息交

換方式和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的資源共享和信息傳遞的計算機(jī)系統(tǒng)。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能主要體現(xiàn)在以下4個方面。

(1)數(shù)據(jù)通信

(2)資源共享

(3)提高可靠性與可用性

(4)易于進(jìn)行分布式處理

2.常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為星形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、總線型網(wǎng)、樹形網(wǎng)、網(wǎng)形網(wǎng)和混合型網(wǎng)。

(1)星形網(wǎng)

星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是最早采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，其每個節(jié)點(diǎn)都通過連接電纜與主控機(jī)相連。

相關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的通信都由主控機(jī)控制，所以要求主控機(jī)有很高的可靠性。這種結(jié)構(gòu)采用一種

集中控制方式。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，控制處理也較為簡便，增加工作節(jié)點(diǎn)十分容易；其缺點(diǎn)

是一旦主控機(jī)出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。

(2)環(huán)形網(wǎng)

環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各工作站依次互相連接組成一個閉合的環(huán)形。信息沿環(huán)形線路單向(或

雙向)傳輸，由目的節(jié)點(diǎn)接收。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適合那些數(shù)據(jù)不需要在主控機(jī)上集中處理而主

要在各自節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理的情況。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本低；缺點(diǎn)是環(huán)中任意一個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)

故障都可能引起網(wǎng)絡(luò)癱瘓，可靠性低。

(3)總線型網(wǎng)

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的各個工作站通過一條總線連接。信息可以沿著兩個不同的方向由一

個節(jié)點(diǎn)傳向另一個節(jié)點(diǎn)，是目前局域網(wǎng)中普遍采用的一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點(diǎn)是工作

站接入或從網(wǎng)絡(luò)中退出都非常方便，系統(tǒng)中某工作站出現(xiàn)故障也不會影響其他節(jié)點(diǎn)之間的通

信，系統(tǒng)可靠性較高，結(jié)構(gòu)簡單，建造成本低。

(4)樹形網(wǎng)

在樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)按照層次進(jìn)行連接，信息交換主要在上下節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行。其形狀

像一棵倒置的樹，頂端為艱，從根向下分支，每個分支又可以延伸出多個子分支，一直到樹

葉為止。這種結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展，但是一個非葉子節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障很容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)分割。

(5)網(wǎng)形網(wǎng)

網(wǎng)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制功能分散在網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點(diǎn)上，網(wǎng)上的每個節(jié)點(diǎn)都有幾條路徑與網(wǎng)

絡(luò)相連。即使一條線路出現(xiàn)故障，通過迂回線路，網(wǎng)絡(luò)依然能正常工作，但是必須進(jìn)行路由

選擇。這種結(jié)構(gòu)可靠性高，但網(wǎng)絡(luò)控制和路由選擇比較復(fù)雜，一般應(yīng)用在廣域網(wǎng)上。

(6)混合型網(wǎng)

將兩種或幾種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合起來構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)稱為混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(又稱雜

合型結(jié)構(gòu))。

3.什么是數(shù)據(jù)通信？數(shù)據(jù)通信方式有哪幾種？

數(shù)據(jù)通信或數(shù)據(jù)傳送是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最基本的功能之一。利用這一功能，在地理上分散分

布的計算機(jī)就可以通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，人們可以很方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。例如，

電子郵件和新聞發(fā)布就是典型的數(shù)據(jù)通信方面的應(yīng)用。

數(shù)據(jù)通信方式可分成單工通信、半雙工通信、雙工通信三種方式。

4.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由哪幾部分組成？其中硬件部分包括哪些內(nèi)容？

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般包括計算機(jī)系統(tǒng)、通信線路及通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)軟件等4個部

分。

(1)計算機(jī)系統(tǒng)的主要任務(wù)是數(shù)據(jù)的收集、處理、存儲、傳播和提供資源共享。計算

機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的計算機(jī)可以是巨型機(jī)、大型機(jī)、微型機(jī)及其他數(shù)據(jù)終端設(shè)備“

(2)通信線路指各種傳輸介質(zhì)及其連接部件，主要包括光纖、雙絞線、同軸電纜等；

通信設(shè)備指網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，包括網(wǎng)卡、集線器(Hub)、交換機(jī)、路由器和調(diào)制解調(diào)器等。通

信線路和通信設(shè)備負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)的發(fā)送、傳輸、接收或轉(zhuǎn)發(fā)。

5.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的作用是什么？列舉出你所知道的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議名稱。

為了使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)通信，通信雙方之間必須有一套彼此能夠互相了解和共同遵

守的規(guī)則和約定，這些規(guī)則和約定就稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

(1)以TCP為基礎(chǔ)的協(xié)議主要有文件傳輸協(xié)議(FileTransferProtocol,FTP)、電子郵

件協(xié)議(SimpleMailTransferProtocol,SMTP)>超文本傳輸協(xié)議(HypertextTransport

Protocol,HTTP)和網(wǎng)絡(luò)終端協(xié)議(Telnet)o

①FTP的功能是實(shí)現(xiàn)Internet中的交互式文件傳輸,

②SMTP的功能是實(shí)現(xiàn)Internet中電子郵件的傳輸，

③HTTP的功能是實(shí)現(xiàn)萬維網(wǎng)服務(wù)。

4Telnet的功能是實(shí)現(xiàn)Internet中的遠(yuǎn)程登錄。

(2)以UDP為基礎(chǔ)的協(xié)議，主要包括簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SimpleNetworkManagenent

Protocol,SNMP)、簡單文件傳輸協(xié)議(TrivialFileTransferProtocol,TFTP)。

①SNMP的功能是管理網(wǎng)絡(luò)效能，發(fā)現(xiàn)并解決網(wǎng)絡(luò)問題，以及規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)增長。

②TFTP的功能是實(shí)現(xiàn)小文件的傳輸。

6.畫圖說明OSI-RM,簡述各層的主要功能。

主機(jī)A主機(jī)B

(1)物理層

物理層提供機(jī)械、電氣、功能和過程特征，使數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間建立、保持和終止物

理連接，它對通信介質(zhì)、調(diào)制技術(shù)、傳輸速率、插頭等具體特性進(jìn)行說明。

(2)數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)以幀為單位的數(shù)據(jù)塊交換，包括幀的裝配、分解及差錯處理的管理，

如果數(shù)據(jù)幀被破壞，則發(fā)送端能自動重發(fā)。因此，幀是兩個數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)

單元。

(3)網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層主要控制兩個實(shí)體間路徑的選擇，建立或拆除實(shí)體之間的連接。在局域網(wǎng)中，

往往兩個實(shí)體間只有一條通道，不存在路徑選擇問題，但涉及幾個局域網(wǎng)互連時就要選擇

路徑。在網(wǎng)絡(luò)層中交換的數(shù)據(jù)單元稱為報文組或包。網(wǎng)絡(luò)層還具有阻塞控制、信息包順序

控制和網(wǎng)絡(luò)記賬等功能。

(4)傳輸層

傳輸層提供兩個會話實(shí)體(又稱端一端、主機(jī)一主機(jī))之間透明的數(shù)據(jù)傳送，并進(jìn)行

差錯恢復(fù)、流量控制等，該層實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)通信的端一端報文交換，為計算機(jī)節(jié)點(diǎn)之間

的連接提供服務(wù)。

(5)會話層

會話層在協(xié)同操作的情況下保持節(jié)點(diǎn)間的交互性活動，包括建立、識別、拆除用戶進(jìn)

程間的連接，處理某些同步和恢復(fù)問題。為建立會話，雙方的會話層應(yīng)該核實(shí)對方是否有

權(quán)參與會話，確定由哪一方支付通信費(fèi)用，并在選擇功能上取得一致。因此該層是用戶連

接到網(wǎng)絡(luò)上的接口。

(6)表示層

表示層用于進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，提供標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用接口和通用的通信服務(wù)，使雙方均能理解

接收到的對方數(shù)據(jù)的含義，如文本壓縮、數(shù)據(jù)編碼和加密、文件格式轉(zhuǎn)換等。

(7)應(yīng)用層

應(yīng)用層是通信用戶之詞的窗口。各種應(yīng)用服務(wù)程序在此層進(jìn)行通信，如分布式數(shù)據(jù)

庫、分布式文件系統(tǒng)、電子郵件等。

7.什么是局域網(wǎng)？簡述局域網(wǎng)的特點(diǎn)。

局域網(wǎng)是一種在局部范圍內(nèi)傳遞信息和共享資源的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，廣義上可將其理解為一種

支持各類數(shù)據(jù)通信設(shè)備互連且支持信息交換和資源共享的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);狹義上可將其理

解為在有限的距離內(nèi)(如一幢或一群建筑物內(nèi))將計算機(jī)、終端及各類外部設(shè)備(如大容量

硬盤系統(tǒng)、高速打印機(jī)等)通過高速傳輸線路連接而成的通信網(wǎng)絡(luò)。

局域網(wǎng)具有以下特點(diǎn),

(1)地理分布范圍較小，一般作用范圍為數(shù)千米。通常為某個單位所擁有，可以覆蓋

一幢大樓、一個校園或一個企業(yè)。

(2)數(shù)據(jù)傳輸速率高，一般為10Mbit/s~100Mbit/s°這是因?yàn)榫W(wǎng)內(nèi)所連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)有

限，較寬的總帶寬被所有狗節(jié)點(diǎn)共享。目前已出現(xiàn)傳輸速率達(dá)lGbit/s,甚至10Gbit/s的高

速局域網(wǎng)，可用于交換各類數(shù)字及非數(shù)字(如音頻、圖像、視頻等)信息。

(3)傳輸時延小、誤碼率低。這是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)通常采用短距離基帶傳輸，可以使用高

質(zhì)量的傳輸介質(zhì)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

(4)以PC為主體，包括終端及各種外部設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)中一般不設(shè)置中央主機(jī)系統(tǒng)，各節(jié)

點(diǎn)之間互為平等關(guān)系，可以進(jìn)行廣播或組播。

(5)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中一般僅包含OSI-RM中的低層功能，即僅涉及通信子網(wǎng)的內(nèi)容，

而且一般都不單獨(dú)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層。

(6)局域網(wǎng)的協(xié)議簡單、結(jié)構(gòu)靈活，建網(wǎng)成本低、周期短，便于管理和擴(kuò)充。

8.IP地址指的是什么？它和域名的關(guān)系是什么？請寫出一到兩個IP地址或域名。

為了確保通信的雙方能相互識別，在Internet上的每臺主機(jī)都必須有一個唯一的標(biāo)識,

即主機(jī)的IP地址。

32位二進(jìn)制數(shù)IP地址對計算機(jī)來說是十分有效的，但對人來說要記憶一組無意義且無

任何特征的IP地址很困難，為此，Internet引進(jìn)了字符形式的IP地址，即域名。域名采用

層次結(jié)構(gòu)的基于域的命名方案，每一層由一個子域名組成，子域名間用分隔，其格式如

下：

主機(jī)名.網(wǎng)絡(luò)名?機(jī)構(gòu)名.最局域名

9.簡述IPv4與IPv6的區(qū)別。

目前普遍采用的IP稱為IPv4,即第4版互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。IPv4采用32位地址空間，可以提

供約43億個地址。隨著Internet規(guī)模的不斷擴(kuò)大，現(xiàn)存的IPv4網(wǎng)絡(luò)面臨著可用的地址空間

枯竭和路由表急劇膨脹兩大危機(jī)，IPv6就是為了解決這些問題而提出的，IPv6指的是第6版

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它將逐步取代IPv4。

IPv6對地址分配系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，摒棄了IPv4的缺點(diǎn)，支持128位的地址長度，地址

空間是IPv4的296倍。同時，IPv6還具有靈活的報頭格式、支持資源分配和支持協(xié)議擴(kuò)展

等特點(diǎn)。因此，IPv6在地址容量、安全性、網(wǎng)絡(luò)管理、移動性以及服務(wù)質(zhì)量等方面有明顯的

改善，是下一代Internet可采用的比較合理的協(xié)議。

在IPv6中，每個地址占16個8位組，是IPv4地址長度的4倍。如此大的地址空間足

以使IPv6適應(yīng)各種地址分配策略。為了方便表示IP地址，IPv6的設(shè)計者建議使用冒分十六

進(jìn)制表示法，即把每個16位的值用4位十六進(jìn)制數(shù)表示，并用冒號將其分隔。

10.什么是云計算？什么是云存儲？它們有什么關(guān)系？

云計算(CloudComputing)是一種按使用量付費(fèi)的模式。這種模式提供可用的、便捷

的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用

軟件、服務(wù)等)。

云存儲(CloudStorage)是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)

絡(luò)中大量的各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存

儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)，以保證數(shù)據(jù)的安全性，并節(jié)約存儲空間。

當(dāng)云計算系統(tǒng)運(yùn)算和處理的核心任務(wù)是大量數(shù)據(jù)的存儲和管理時，云計算系統(tǒng)中就需要

配置大量的存儲設(shè)備，這洋一來，云計算系統(tǒng)就轉(zhuǎn)變成一個云存儲系統(tǒng)。因此，云存儲是一

個以數(shù)據(jù)存儲和管理為核心的云計算系統(tǒng)。

11.什么是大數(shù)據(jù)？大數(shù)據(jù)有什么特征？

大數(shù)據(jù)(BigData)是一個不斷發(fā)展的概念，可以指任何體量或復(fù)雜性超出常規(guī)數(shù)據(jù)處

理方法與處理能力的數(shù)據(jù)，

大數(shù)據(jù)有以下4個特征。

(1)容量(Volume)大：指數(shù)據(jù)量大。

(2)種類(Variety)多：指數(shù)據(jù)的類型多。

(3)速度(Velocity】快:指獲得數(shù)據(jù)的速度快。

(4)價值(Value)高:指可挖掘的價值高。

12.人工智能是什么？有哪些應(yīng)用？

人工智能(ArtificialIntelligence,Al)是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的

理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。

人工智能的實(shí)際應(yīng)用十分廣泛，如智能家居、自動駕駛、銀行、醫(yī)院、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)

等場景均有人工智能的應(yīng)用。地球以外的地方也有人工智能的影子：送至月球和火星的機(jī)器

人；在太空軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星。動畫片、電子游戲、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和谷歌的搜索引擎也都以

人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)學(xué)家們預(yù)測股市波動以及各國政府用來指導(dǎo)制定公共醫(yī)療和交通

決策的各項系統(tǒng)，也是基于人工智能技術(shù)的。還有虛擬現(xiàn)實(shí)中的虛擬替身技術(shù)，以及為陪護(hù)

機(jī)器人建立的各種“試水’情感模型。甚至美術(shù)館也使用人工智能技術(shù)，如網(wǎng)頁和計算機(jī)藝

術(shù)展覽。當(dāng)然，它還有一些應(yīng)用不那么讓人歡欣鼓舞，如在戰(zhàn)場上穿梭的軍事無人機(jī)。

13.什么是自動化、智能化和智慧化？

自動化(Automation)是指機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過程(生產(chǎn)、管理過程)在沒有人或較少

人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)

期的目標(biāo)的過程。

智能化比自動化更高級一點(diǎn)，智能化是加入了像人的智慧一樣的程序，一般能根據(jù)多種

不同的情況做出不同的反應(yīng)；

智能是有一定的自我判斷能力，自動化只是能夠按照已經(jīng)制定的程序工作，沒有自我判

斷能力。自動化常用于處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，智能化往往用于處理半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，人可以處理非

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

智能化是指由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而

成的針對某一個方面的應(yīng)用。從感覺到記憶再到思維，這一過程稱為“智慧”，智慧的結(jié)果

產(chǎn)生了行為和語言，將行為和語言的表達(dá)過程稱為“能力”，兩者合稱“智能”。

智慧化就是升級版的智能化，就是人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)之間的交互角色最優(yōu)化，取長補(bǔ)短，優(yōu)

勢互補(bǔ)。除了必要的計算機(jī)知識、數(shù)學(xué)算法外，還應(yīng)把哲學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)、語言學(xué)、人

類學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、社會學(xué)、地理學(xué)等學(xué)科的知識融合進(jìn)來，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)真正的智慧

化。

第5章信息與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

思考與練習(xí)

1.信息安全的含義與特征是什么？

信息安全主要涉及信息存儲的安全、信息傳輸?shù)陌踩?，以及對信息?nèi)容授權(quán)使用審核方

面的安全。我國在1997年7月實(shí)施了《計算機(jī)信息系統(tǒng)安全專用產(chǎn)品分類原則》，對信息

安全做了明確的定義：防止信息財產(chǎn)被故意或偶然的非授權(quán)泄露、更改、破壞或使信息被非

法的系統(tǒng)辨識、控制，即確保信息的完整性、保密性、可用性和可控性這4個特性。

(1)完整性(Integrity)：完整性是指信息未經(jīng)授權(quán)不能被改變的特性，即信息在存儲

或傳輸過程中保持不被偶然或蓄意刪除、修改、偽造、重放、插入等破壞和丟失的特性。只

有得到授權(quán)的人才能夠修改，并且能夠判別出信息是否已被改變。完整性要求信息保持原樣,

正確地生成、存儲和傳輸，

(2)保密性(Confidentiality):保密性是指確保信息不泄露給未授權(quán)用戶、實(shí)體或進(jìn)程，

不被非法利用，即信息的內(nèi)容不能被未授權(quán)的第三方獲知。這里所指的信息不但包括國家秘

密，而且包括各種社會團(tuán)體、企業(yè)組織的工作秘密和商業(yè)秘密，還包括個人的私密信息。

(3)可用性(Availability)：可用性是指可被授權(quán)實(shí)體訪問并按需求使用的特性。無論

何時，只要被授權(quán)者需要，就能夠取得所需的信息，攻擊者不能占用所有的資源而妨礙被授

權(quán)者的使用，系統(tǒng)必須是可用的，不能拒絕服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的拒絕服務(wù)、破壞網(wǎng)絡(luò)和破壞

系統(tǒng)的正常運(yùn)行等都屬于對可用性的攻擊。

(4)可控性(Controllability):可控性是指對信息的傳播及內(nèi)容具有控制能力的特性,

即授權(quán)機(jī)構(gòu)可以隨時控制信息的保密性。

2.信息安全面臨的主要威脅有哪些？

人們獲取信息的渠道越來越廣，信息在存儲、處理和交換過程中，面臨如下3種威脅°

(1)非法竊取信息

非法竊取信息的方式有很多，如信息截取、黑客攻擊、利用技術(shù)缺陷獲取等。

(2)惡意代碼

惡意代碼，顧名思義是一段對計算機(jī)系統(tǒng)實(shí)施破壞的程序，它通過各種傳播途徑植入計

算機(jī)系統(tǒng)，伺機(jī)開展破壞或非法獲取信息等操作,常見的惡意代碼有陷阱門、病毒、木馬等。

(3)拒絕服務(wù)

拒絕服務(wù)(DenialofService,DoS)就是通過某種方法耗盡被攻擊方的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或服務(wù)

器資源，使其不能正常提供服務(wù)的一種攻擊手法。拒絕服務(wù)分為直接攻擊和間接攻擊兩種。

3.操作系統(tǒng)可以采取哪些方式防范來自操作系統(tǒng)外部和操作系統(tǒng)內(nèi)部的攻擊？

操作系統(tǒng)一般通過為不同的授權(quán)用戶建立賬戶的方法來標(biāo)記不同權(quán)限的用戶。賬戶實(shí)際

上是包含諸如用戶的姓名、登錄密碼和用戶的權(quán)限等條目的記錄。操作系統(tǒng)在每個登錄

(Login)過程(登錄過程包含一系列事務(wù)活動，在這個過程中，用戶建立與計算機(jī)操作系

統(tǒng)的初步聯(lián)系)中使用這些信息管理用戶對系統(tǒng)的訪問權(quán)限。

為了防止這種惡意的活動，多任務(wù)處理的CPU被設(shè)計為工作在兩種特權(quán)級(Privilege

Level)之一的模式下。其中之一稱為有特權(quán)模式，而另外一個稱為無特權(quán)模式。

4.如何保證網(wǎng)絡(luò)的安全？

網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是為了保證網(wǎng)絡(luò)及節(jié)點(diǎn)的安全而采取的技術(shù)和方法，主要包括網(wǎng)絡(luò)訪問安

全控制和防火墻技術(shù)等。

第6章軟件技術(shù)基礎(chǔ)

1.什么是軟件工程？

軟件工程(SoftwareEngineering,SE)就是把軟件開發(fā)作為工程項目進(jìn)行全面管理，采

用工程學(xué)的原理、技術(shù)和方法指導(dǎo)計算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的一門工程學(xué)科。

2.什么是軟件的生命周期？軟件生命周期分為哪幾個階段？

將軟件產(chǎn)品從提出、實(shí)現(xiàn)、使用、維護(hù)到停止使用的全過程稱為軟件生命周期。軟件生

命周期可以分為定義、開發(fā)及運(yùn)行維護(hù)3個時期，每個時期又可進(jìn)一步地劃分成若干個階

段。

可

問

需

概

詳

行組測運(yùn)推退

求

要

細(xì)

題

性

分

設(shè)

設(shè)

定

研

析

計

計

義

究碼試仃護(hù)役

定義時期開發(fā)時期運(yùn)行維護(hù)時期

3.簡述用結(jié)構(gòu)化方法進(jìn)行軟件開發(fā)的過程。

結(jié)構(gòu)化方法是一種成熟的軟件開發(fā)方法，由結(jié)構(gòu)化分析、結(jié)構(gòu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)化編程3部

分構(gòu)成。用結(jié)構(gòu)化方法開發(fā)軟件的過程是：從系統(tǒng)需求分析開始，運(yùn)用結(jié)構(gòu)化分析方法建立

環(huán)境模型(即用戶要解決的問題，以及要達(dá)到的目標(biāo)、功能和環(huán)境)；需求分析完成后采用

結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，確定系統(tǒng)的