第3章 习题答案

PAGE22PAGE1第3章计算系统：从单机到智能生态习题与实验一、选择题1．计算机主机是由CPU和（）构成的。A．控制器B．输入/输出设备C．运算器D．内存储器2．计算机的内存容量通常是指（）。A．RAM的容量B．RAM与ROM的容量总和C．软盘与硬盘的容量总和D．RAM、ROM、软盘和硬盘的容量总和3．微型计算机中配置cache是为了解决（）问题。A．内存与辅助内存之间速度不匹配B．CPU与辅助内存之间速度不匹配C．CPU与内存之间速度不匹配D．主机与外部设备之间速度不匹配4．微型计算机的结构原理是采用（）结构，它使CPU与内存和外部设备的连接简单化与标准化。A．星形B．总线C．网络D．层次5．8位二进制数的补码为11111101，对应的十进制数为（）。A．509B．253C．-3D．-26．有一个数值是152，它与十六进制数6A相等，该数值是（）。A．二进制数B．八进制数C．十六进制数D．十进制数7．一般来说，要求声音的质量越高，则（）。A．量化位数越低和采样频率越低B．量化位数越高和采样频率越高C．量化位数越低和采样频率越高D．量化位数越高和采样频率越低8．局域网的英文缩写是（）。A．LANB．WANC．MAND．Internet9．Internet上的Web服务采用的协议是（）。A．FTPB．TelnetC．SMTPD．HTTP10．物联网的体系结构包括（）、网络层和应用层。A．链路层B．感知层C．物理层D．传输层二、问答题1．计算机系统由哪些部分组成？答：计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5个部分组成。运算器和控制器合称为中央处理器（CPU）。存储器又分为内存储器和外存储器两类。将CPU和内存储器合称为主机。将输入设备、输出设备和外存储器合称为外部设备。计算机软件可分为系统软件和应用软件两大类。系统软件又可分为操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和支撑软件等。2．简述存储器的层次结构，有何意义？答：计算机系统中的存储器被组织成层次结构。最上层是CPU中的寄存器，其存储速度能满足CPU的要求。下一层是高速缓存，一般容量是32千字节到几兆字节。往下是内存，然后是磁盘，用于永久保存数据。最后，是用于后备存储的移动存储设备。在层次存储结构中，金字塔越往上走，容量越小，成本越高，但访问速度越快。观察十进制偶数和十进制奇数的二进制表示的特点，如何根据一个二进制数快速判断其十进制数是奇数还是偶数？答：十进制偶数的二进制的最后一位为0，十进制奇数的二进制的最后一位为1。可以要报二进制数的最后一位数字是0还是1来判断其十进制数是偶数还是奇数。4．什么是ASCII编码？“a”与“A”的ASCII码相差多少？答：ASCII码，即美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），它西文字符在计算机内部的二进制编码表示形式。“a”比“A”的ASCII码大32。5．声音和图像数字化的基本步骤是什么？答：声音和图像的数字化步骤都是取样、量化、编码。声音的取样是取每个采样点的频率值。通常取样频率不应低于声音信号最高频率的两倍，这样才能把数字化后的声音还原成原来的声音，这称为无损数字化。图像的取样是取每个像素点的颜色值。图像量化的质量取决于颜色深度，即由存储一个图像点所使用的二进制位数决定。使用的二进制位数越多，能表示的图像颜色总数越多，产生的图像效果越细致、逼真。6．阐述身边的物联网应用实例。答：物联网（IoT，InternetofThings）是指通过互联网将各种物理设备（家电、交通工具、工业机器等）连接起来，实现数据采集、远程监控和智能控制的网络。以下是身边的物联网应用实例：（1）智能家居：通过Wi-Fi连接控制家中的灯光、家电、窗帘，用户通过语音指令即可操作。（2）共享单车/汽车：通过车载GPS和物联网卡，用户可实时查看车辆位置、扫码开锁、结束行程后自动计费。（3）智能穿戴设备：智能手环/手表实时监测心率、步数、睡眠质量，数据同步至手机生成健康报告。（4）智慧农业：农田中的土壤湿度传感器、光照传感器联动自动灌溉系统，实现精准灌溉和施肥。（5）快递物流追踪：每个包裹上的物联网电子标签（如RFID）或条形码，在分拣中心被自动扫描，用户可实时查询物流轨迹。（6）工业设备预测性维护：在工厂机器上安装振动、温度传感器，实时监测运行状态，提前预警故障，避免停机损失。三、实验题1．有符号数和无符号数的运算。使用NumPy的uint8（无符号8位二进制整数）或int8（有符号8位二进制整数）数据类型来处理一字节整数。例如：>>>np.array(71,dtype=8)+np.array(65,dtype=8)#71+65产生溢出-120分别计算一字节无符号数226+60和一字节有符号数25+110，分析为什么会出现这样的结果。参考教材例3-2。2．将二进制数转换为八进制数。二进制整数转换为八进制整数采用的方法是“3位变1位”。例如二进制数1101110001，可以分组成001101110001，每3位二进制数转换为1位八进制数，结果为1561。运行并理解以下程序。binaryN=input("输入二进制数:")#输入二进制字符串#如果二进制字符串长度不是3的倍数，则在前面补0whilelen(binaryN)%3!=0:binaryN='0'+binaryNoctalN="0o"#初始化八进制字符串oct_digit={'000':'0','001':'1','010':'2','011':'3','100':'4','101':'5','110':'6','111':'7'}#每3位二进制字符转换为一位八进制字符foriinrange(0,len(binaryN),3):chunk=binaryN[i: