计算机基础知识
1．什么是计算机？
答：计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地对数据进行处理和存储的系统。
2．计算机有哪些主要的特点？
答：计算机具有以下主要特点。
1．运算速度快
2．运算精确度高
3．具有记忆和逻辑判断能力
4．具有自动控制能力
3．计算机发展中各个阶段的主要特点是什么？
答：第一代（1946年～1958年）是电子管计算机，计算机使用的主要逻辑器件是电子管，用穿孔卡片机作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。虽然第一代计算机的体积大、速度慢、能耗高、使用不便且经常发生故障，但是它一开始就显示了强大的生命力。这个时期的计算机主要用于科学计算，从事军事和科学研究方面的工作。
第二代（1959年～1964年）是晶体管计算机，这个时期的计算机用晶体管代替了电子管，内存储器采用了磁心体、引入了变址寄存器和浮点运算硬件、利用I/O处理器提高了输出能力，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相应的编译程序。这个时期计算机的运行速度已提高到每秒几十万次，体积已大大减小，可靠性和内存容量也有较大的提高。
第三代（1965年～1970年）是集成电路计算机，所谓集成电路是将大量的晶体管和电子线路组合在一块硅晶片上，故又称其为芯片。这个时期的计算机用中小规模集成电路代替了分立元件，用半导体存储器代替了磁芯存储器，外存储器使用磁盘。软件方面，操作系统进一步完善，高级语言数量增多，出现了并行处理、多处理器、虚拟存储系统以及面向用户的应用软件。计算机的运行速度也提高到每秒几十万次到几百万次，可靠性和存储容量进一步提高，外部设备种类繁多，计算机和通信密切结合起来，广泛地应用到科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等领域。
第四代（1971年以后）是大规模和超大规模集成电路计算机。这个时期计算机的主要逻辑元件是大规模和超大规模集成电路，这一时期的计算机采用半导体存储器，具有大容量的软、硬磁盘，并开始引入光盘。软件方面，操作系统不断发展和完善，同时出现了数据库管理系统、通信软件等。在第四代计算机中，微型计算机最引人注目。微型计算机的诞生是超大规模集成电路应用的结果，奔腾系列处理器的产生使得现在的微型计算机体积越来越小、性能越来越强、可靠性越来越高、价格越来越低、应用范围越来越广。
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。
4．计算机科学的研究范畴主要包括哪些？
答：计算机科学技术的研究范畴包括计算机理论、硬件、软件、网络及应用等，按照研究的内容，也可以划分为基础理论、专业基础和应用3个层面。在这些研究领域中，有些方面已经研究得比较透彻，取得了许多成果；有些方面还不够成熟和完备，需要进一步去研究、发展和完善。
5．欧拉是如何对“哥尼斯堡七桥问题”进行抽象的？
答：1736年，著名数学家列昂纳德?欧拉（L.Euler）发表了关于“哥尼斯堡七桥问题”的论文——《与位置几何有关的一个问题的解》，欧拉是这样解决问题的：欧拉用4个字母A、B、C、D代表4个城区，并用7条线表示7座桥，这样做是基于该问题本质考虑的，它抽象出问题最本质的东西，忽视问题非本质的东西（如桥的长度等），从而将哥尼斯堡七桥问题抽象为一个数学问题，即经过图中每边一次且仅一次的回路问题。欧拉在论文中论证了这样的回路是不存在的，后来，人们把有这样回路的图称为欧拉图，称这个问题为欧拉七桥问题。
6．以“梵天塔问题”为例，说明理论上可行的计算问题实际上并不一定能行。
答：梵天塔问题是一个典型的只有用递归方法（而不能用其他方法）来解决的问题。根据递归方法，我们可以轻松地写出解决梵天塔问题的递归程序，但问题并没有想象的那么简单，假设让僧人们每秒移动一次盘子，则僧侣们一刻不停地来回搬动，也需要花费大约5 849亿年的时间，假定计算机以每秒1 000万个盘子的速度搬动，也需要花费大约58 490年的时间。
这就是算法复杂性要研究的典型问题，也是体现计算的本质“能行性问题”的典型实例：尽管能写出算法，但计算机无法在有效的时间内完成，仍然是一个无法用计算来解决的问题，仍然是“不能行的”。7．“图灵测试”和“中文屋子”是如何从哲学的角度反映人工智能本质特征的？
答：计算机能够思考吗？这是多年来计算机科学家和哲学家长期争论的问题。图灵和西尔勒又分别提出了能反映人工智能本质特征的两个著名的哲学问题，即“图灵测试”和西尔勒的“中文屋子”。
“图灵测试”不要求接受测试的思维机器在内部构造上与人脑一样，它只是从功能的角度来判定机器是否能思维，也就是从行为主义这个角度来对“机器思维”进行定义。尽管图灵对“机器思维”的定义是不够严谨的，但他关于“机器思维”定义的开创性工作对后人的研究具有重要意义，因此，一些学者认为，图灵发表的关于“图灵测试”的论文标志着现代机器思维问题讨论的开始。
西尔勒借用语言学的术语非常形象地揭示了“中文屋子”的深刻寓意：形式化的计算机仅有语法，没有语义。因此，他认为，机器永远也不可能代替人脑。作为以研究语言哲学问题而著称的分析哲学家西尔勒来自语言学的思考，的确给人工智能涉及的哲学和心理学问题提供了不少启示。
尽管多年来始终在争论，但“计算机能够思考吗？”这个问题尚未得到确切答案，不过这些争论促进了对人工智能的研究，并且已经研究出能够提高生活质量的技术。
8．在互联网上查找计算机在我国的主要应用。
答：略
第2章计算机的基础知识
1．什么是数制？
答：数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。
2．什么是BCD码？什么是ASCII码？
答：BCD码是用若干位二进制数表示一位十进制数的编码，BCD码有多种编码方法，常用的有8421码。
ASCII码，即美国信息交换标准代码，是一种用二进制编码来表示文字和符号的一种编码方法。ASCII 码有7位版本和8位版本两种。
3．什么是算法？它有哪些特征？常用的算法描述工具有哪几种？
答：算法，就是一个有穷规则的集合，其中的规则确定了一个解决某一特定类型问题的运算序列。
算法具备有穷性、确定性、输入、输出和可行性5个重要特征。
算法是对解题过程的精确描述，算法的描述方法有自然语言、流程图、伪代码、计算机程序设计语言等4种。
4．怎样衡量一个算法的优劣？
答：衡量算法的优劣一般应考虑以下3个问题：
（1）算法的时间复杂度。
（2）算法的空间复杂度。
（3）算法是否便于阅读、修改和测试。
5．数据结构主要研究什么？开设数据结构课程的目的是什么？
答：数据结构研究的问题就是：给定一个具体的项目，分析数据间的逻辑关系，找到它们之间的逻辑结构（这些逻辑结构是数据结构课程已总结好的，如线性表、树、图等），讨论这种数据结构在计算机中的存储，即存储结构，接下来是写算法、编程、测试、调整，得到最终的结果。
开设数据结构课程的主要目的是：
（1）更好地分析数据对象的特性，从而选择适当的逻辑结构和存储结构，并写出相应的算法。
（2）进行复杂程序设计的训练过程，要求学生编写的程序代码结构清晰、正确易读、能上机调试并排除错误，存取时间最短，所占容量最小，初步掌握时间和空间分析技术。
6．常见的软件过程模型有哪几种？请叙述螺旋模型的4个方面的活动。
答：常见的软件过程模型有瀑布模型、原型模型、增量模型、螺旋模型等。
螺旋模型沿着螺线旋转，在4个象限上分别表达了4个方面的活动。
（1）制定计划：确定软件目标，选定实施方案，弄清项目开发的限制条件。
（2）风险分析：分析所选方案，考虑如何识别和消除风险。
（3）实施工程：实施软件开发。
（4）客户评估：评价开发工作，提出修正建议。
第3章计算机硬件系统
1．计算机硬件系统由哪几部分组成？
答：计算机硬件系统按工作原理分为五大部分，运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。运算器和控制器合称中央处理器，也就是CPU，它是计算机工作的核心。存储器包括内存和外存，内存是用来存储运行中的临时数据，外存用于存储应用程序和用户数据，像硬盘光盘等都属于外存。输入设备用于给计算机输入程序或数据，如键盘、鼠标、扫描仪等等。输出设备是计算机处理后的结果送到外部设备，如显示器、打印机等等。
2．简述计算机的工作原理。
答：计算机的基本原理是存贮程序和程序控制。预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列（称为程序）和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。
3．微型计算机由哪些主要部件组成?
答：一台微型计算机的硬件主要包括主机箱、显示器、常用I/O设备（如鼠标、键盘等），主机箱里包含微型计算机的大部分重要硬件设备，如CPU、主板、内存、硬盘、光驱、软驱、各种板卡、电源及各种连线。
4．衡量CPU性能的主要技术指标有哪些?
答：主频：CPU 的性能主要由CPU的字长和主频决定。主频是指CPU的工作频率，单位用MHz或GHz 表示。主频愈高，运算速度愈快。
字长：CPU的字长是指CPU可以同时传送数据的位数，一般字长较长的CPU处理数据的能力较强，处理数据的精度也较高。目前通常使用的CPU字长为32位。
外频：CPU的基准频率，单位为MHz。外频是CPU与主板之间同步运行的速度。目前绝大部分计算机系统中外频也是内存与主板之间同步运行的速度，在这种状态下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。
一级高级缓存（L1 Cache）：它是封闭在CPU内部的高速缓存，用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据，容量单位一般为KB。通常情况下，一级高速缓存越大，CPU与二级缓存和内存之间交换数据的次数就越少，计算机的运算速度也越快。L1 缓存的容量通常为32KB～256KB。
二级高级缓存（L2 Cache）：一般与CPU封装在一起，提供了一个拥有更高数据吞吐率的通道，可以提高内存和CPU之间的数据交换频率，提高计算机的总体性能。L2高速缓存容量原则上越大越好，采用0.13μm制程技术的Pentium 4处理器提供有512KB的二级高级缓存。
5．随机存储器有几种，每种技术指标有哪些?
答：RAM的中文就是随机存储器的意思，它分为两种，一种是动态随机存储器（DRAM），另一种是静态随机存储器（SRAM）。
SRAM的特点是工作速度快，只要电源不撤除，写入SRAM的信息就不会消失，不需要刷新电路，同时在读出时不破坏原来存放的信息，一经写入可多次读出，但集成度较低，功耗较大。SRAM一般用来作为计算机中的高速缓冲存储器(Cache)。
DRAM是动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory)，它是利用场效应管的栅极对其衬底间的分布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“1”和“0”。DRAM每个存储单元所需的场效应管较少，常见的有4管，3管和单管型DRAM。因此它的集成度较高，功耗也较低，但缺点是保存在DRAM中的信息__场效应管栅极分布电容里的信息随着电容器的漏电而会逐渐消失，一般信息保存时间为2ms左右。为了保存DRAM中的信息，必须每隔1～2ms对其刷新一次。因此，采用DRAM的计算机必须配置动态刷新电路，防止信息丢失。DRAM一般用作计算机中的主存储器。
6．微型计算机的外部存储设备有哪些？各有什么特点？
答：常用的外部存储器有磁带存储器、磁盘存储器、光盘存储器和闪存，其中磁盘存储器分为软盘存储器和硬盘存储器。
软盘存储系统由软盘、软盘驱动器、软盘控制器组成。特点是软盘的价格便宜，且便于携带，便于保存，为计算机信息的保存和转储提供了极大的方便。其缺点是存储容量小，读写速度慢。
硬盘像软盘一样，也划分为磁面、磁道和扇区，其特点是容量大，读写速度快。
光盘存储器是由光盘、光盘驱动器和接口电路组成的。光驱和CD-R/CD-RW刻录机是目前使用最普遍的光存储器，它们具有技术成熟、读取速度快、价格低和使用方便等优点。
闪存是一种非易失性存储器。闪存芯片是一种新型的EEPROM，它不仅像RAM那样可读可写，而且还具有ROM在断电后数据不会消失的优点。
7．什么是位？什么是字节？常用哪些单位来表示存储器的容量？它们之间的换算关系是什么？
答：bit（位）：能够存放一个二进制数的0或1。
Byte（字节）：存放8位二进制数，即1Byte=8bit 用1B表示。
KB（千字节）：1KB=1 024B=210B。
MB（兆字节）：1MB=1 024KB=220B。
GB：1GB=1 024MB=230B。
TB：1TB=1 024GB=240B。
8．微型计算机中常用的输入/输出设备有哪些？
答：输入通常是指预备好送入计算机系统进行处理的数据，常常也指把数据送入计算机系统的过程。常用的输入设备有鼠标和键盘，另外还有扫描仪、手写板、麦克风、数码相机、摄像头或摄像机等。
输出就是把计算机处理的数据转换成用户需要的形式送给人们，或者传给某种介质的存储设备保存起来，以便日后使用。常用的输出设备包括显示器、打印机和音箱等。