计算机科学导论第一章练习解答

复习题

1.定义一个基于图灵模型的计算机

一台可以输入/输出、使用相应程序处理任意需要计算的数据处理器

2.定义一个基于冯·诺依曼模型的计算机

计算机中拥有四个子系统，控制单元、输入/输出单元、存储单元、算术逻辑单元。其中程序和数据都可以存储在存储单元中

3.在基于图灵模型的计算机中，程序的作用是什么

程序是告诉计算机如何处理数据的一个指令集合

4.在基于冯·诺依曼模型的计算机中，程序的作用是什么

在冯·诺依曼模型中规定程序必须存储在存储器中

5.计算机中有哪些子系统？

控制单元，输入/输出单元，存储器，算术逻辑单元

6.计算机中存储器子系统的功能是什么

存储数据和程序的单元

7.计算机中的ALU子系统的功能是什么

提供计算和逻辑运算的单元

8.计算机中控制单元的子系统的功能是什么

控制输入/输出、存储、算术逻辑单元

9.计算机中输入/输出子系统的功能是什么

提供外部的输入和提供输出功能，可以提供输入/输出硬件有很多，如：硬盘，键盘，鼠标

10.简述5个时代的计算机

第一代计算机只有专家才能使用，体积庞大，使用真空管
第二代计算机使用了晶体管代替了真空管，体积减小，成本减少，中小型企业也可以使用
第三代计算机使用集成电路，小型计算机出现，软件工程诞生
第四代计算机出现微型计算机，第一个桌面计算机问世，计算机网络出现
第五代计算机起始于1985年，还未结束，多媒体的应用，AR/VR的出现，台式计算机和笔记本电脑的实现，存储设备的升级等

练习题

1.解释为什么计算机不能解决那些计算机外部世界无法解决的问题

计算机的处理数据的解决方案来自于程序，程序是由外部进行编写的。外部无法处理的问题也无法在计算机中解决

2.如果一台小的便宜的计算机可以做大型昂贵的计算机同样能做的事情，为什么人们还需要大的的

虽然小型计算机可以处理同样的问题，但是处理需要的时间可能不同。在同时代的大型计算机比小型计算机处理的更快，时间更短（PS：当然，科技的进步以后有可能会打破这样的限制）

3.研究Pascaline计算机，看看它是否符合图灵模型

Pascsline只是能运行加减运算的计算器，不符合图灵模型

4.研究莱布尼兹之轮（Leibnitz’s Wheel），看看它是否符合图灵模型

虽然莱布尼兹之轮能够进行更加复杂的运算，但是它没有程序的概念，不符合图灵模型

5.研究雅卡尔提花织机（Jacquard loom），看看它是否符合图灵模型

雅卡尔提花织机利用穿孔卡（类似存储程序）来控制机器，拥有输出的经线提升的输出单元，读取穿孔卡的输入单元，所以它符合图灵模型

6.研究查尔斯·巴比奇分析引擎，看看它是否符合冯·诺依曼模型

查尔斯·巴比奇分析引擎虽然拥有类似冯·诺依曼模型的四个子系统，但是程序无法存储在存储器中，所以不符合冯·诺依曼模型

7.研究ABC计算机，看看它是否符合冯·诺依曼模型

ABC计算机并没有将程序存储在存储器中，计算机是在外部编程的，所以不符合冯·诺依曼模型

8.研究并找出键盘起源于哪一代计算机

计算机键盘出现在第二代计算机末期，第三代初期（PS:这个是参考答案中写的，目前还不清楚是哪一台计算机第一次使用键盘，只知道出现在20世纪中叶）