學期2024-2025-1 學號20241317 《計算機基礎與程式設計》第四周學習總結

manurios發表於2024-10-20
計算機程式設計

學期2024-2025-1 學號20241317 《計算機基礎與程式設計》第四周學習總結

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這個作業的目標 閘電路
組合電路，邏輯電路
馮諾依曼結構
CPU，記憶體，IO管理
嵌入式系統，並行結構
物理安全
作業正文

教材學習內容總結

閘電路是邏輯電路的基本單元，組合電路由多個閘電路組成以執行復雜邏輯。馮·諾依曼結構定義了現代計算機的基本架構，CPU、記憶體和IO管理是其核心部分。嵌入式系統常用於特定任務，並行結構提高效能。物理安全確保硬體不受損害。

教材學習中的問題和解決過程（先問 AI）

（一個模板：我看了這一段文字 （引用文字），有這個問題 （提出問題）。 我查了資料，有這些說法（引用說法），根據我的實踐，我得到這些經驗（描述自己的經驗）。 但是我還是不太懂，我的困惑是（說明困惑）。【或者】我反對作者的觀點（提出作者的觀點，自己的觀點，以及理由）。 ）

  • 問題1：XXXXXX
  • 問題1解決方案：XXXXXX
  • 問題2：XXXXXX
  • 問題2解決方案：XXXXXX
  • ...

基於AI的學習

問題1：馮諾依曼機構是什麼
問題1解決方案：馮·諾依曼結構，也被稱為普林斯頓結構，是計算機體系結構中的一種基本架構。以下是對馮·諾依曼結構的詳細解釋：

一、基本概念
馮·諾依曼結構將程式指令儲存器和資料儲存器合併在一起，形成一個單一的儲存器。在這個儲存器中，程式指令儲存地址和資料儲存地址指向不同的物理位置，但它們的寬度是相同的。這種結構的核心思想是由數學家馮·諾依曼提出的，他提出了計算機制造的三個基本原則，即採用二進位制邏輯、程式儲存執行以及計算機由五個部分組成（運算器、控制器、儲存器、輸入裝置、輸出裝置），這套理論被稱為馮·諾依曼體系結構。

二、主要特點
單處理機結構：機器以運算器為中心。
程式儲存思想：計算機將指令儲存在記憶體中，與資料一同執行，允許計算機根據儲存的指令自動執行程式，而無需人工干預。
二進位制表示：採用二進位制作為資料和指令的表示方式，簡化了計算機內部的邏輯操作。
通用處理器：可以執行各種型別的指令，使計算機能夠執行廣泛的任務。
分離式設計：將計算機劃分為五個獨立的元件，包括運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置。
單一匯流排架構：所有元件都透過此匯流排連線，用於傳輸資料和指令，但存在效能瓶頸。
順序執行指令：計算機一次執行一條指令，然後繼續執行下一條指令，限制了並行處理能力。
三、侷限性
儲存器瓶頸：指令和資料共享同一匯流排，這會限制資料處理速度。
順序執行：順序執行指令限制了並行處理能力。
低能效：由於指令和資料共享同一匯流排，馮·諾依曼體系結構的能效較低。
四、現代應用
馮·諾依曼架構在現代計算機中的應用非常廣泛，幾乎所有的通用計算機系統都基於這一架構或其變體。這包括個人電腦（PCs）、資料中心伺服器、智慧手機和平板電腦、物聯網（IoT）裝置、高效能運算（HPC）、遊戲控制檯、虛擬機器、雲伺服器等。此外，大多數現代作業系統（如Windows、macOS、Linux）和程式語言都基於馮·諾依曼架構設計。

綜上所述，馮·諾依曼結構是計算機體系結構中的一種重要架構，它為計算機的設計和實現提供了一個重要的框架。儘管存在一些侷限性，但其持久的影響證明了其設計的深遠意義和靈活性
問題2：邏輯電路的作用是什麼
問題2解決方案：
一、資料處理
邏輯電路能夠接收、處理和輸出數字訊號，實現對資料的加工和轉換。在計算機的中央處理器（CPU）中，邏輯電路扮演著至關重要的角色。它們能夠執行算術和邏輯運算，如加減乘除、與或非等操作，從而完成資料的計算和處理任務。

二、決策和控制
邏輯電路還用於實現各種判斷和選擇操作，控制系統的決策和控制流程。在自動化控制系統中，邏輯電路能夠根據不同的輸入訊號，判斷和選擇不同的輸出訊號，從而實現對裝置和系統的精確控制和調節。這種能力使得邏輯電路在工業自動化、機器人技術等領域中具有廣泛的應用。

三、訊號處理
邏輯電路能夠對數字訊號進行處理和轉換，實現訊號的放大、濾波和調製等操作。在通訊系統中，邏輯電路被用於實現數字訊號的編碼和解碼，以及訊號的傳輸和接收。這些功能對於確保通訊系統的穩定性和可靠性至關重要。

四、儲存和記憶
邏輯電路還能夠實現資訊的儲存和記憶功能。透過邏輯閘和觸發器等元件的組合，邏輯電路可以構建各種不同型別的儲存器，如暫存器、隨機儲存器（RAM）和只讀儲存器（ROM）。這些儲存器用於儲存和讀取資料，是計算機和各種電子裝置中不可或缺的部分。

五、狀態切換和邏輯控制
邏輯電路可用於實現狀態的切換和邏輯控制。透過使用觸發器、計數器和時序電路等元件，邏輯電路能夠實現定時器、脈衝發生器和狀態機等功能。這些功能對於控制和排程系統的狀態和邏輯流程至關重要，使得邏輯電路在控制系統、嵌入式系統等領域中具有廣泛的應用。

綜上所述，邏輯電路具有資料處理、決策控制、訊號處理、儲存記憶以及狀態切換和邏輯控制等多種功能。這些功能使得邏輯電路成為計算機和各種電子裝置中不可或缺的部分，為它們的高效執行和功能實現提供了強有力的支援。

三個原則：

  • 切勿原封不動地接受生成式人工智慧工具的輸出；確保對其進行評估、完善和修改（或提示），以適應您的目標。
  • 切勿將任何個人資料（自己、同學、老師等）或版權材料納入到你的提示詞中。這個可以說是保護個人隱私的最起碼的舉措。
  • 所有人工智慧生成工具都容易產生幻覺，因此會生成不準確或誤導性的資訊，要學會甄別資訊真假

選擇至少2個知識點利用chatgpt等工具進行蘇格拉底挑戰，並提交過程截圖，提示過程參考下面內容

“我在學***X知識點，請你以蘇格拉底的方式對我進行提問，一次一個問題”

核心是要求GPT：“請你以蘇格拉底的方式對我進行提問”

然後GPT就會給你提問，如果不知道問題的答案，可以反問AI：“你的理解（回答）是什麼？”

如果你覺得差不多了，可以先問問GPT：“針對我XXX知識點，我理解了嗎？”

GPT會給出它的判斷，如果你也覺得自己想清楚了，可以最後問GPT：“我的回答結束了，請對我的回答進行評價總結”，讓它幫你總結一下。

程式碼除錯中的問題和解決過程

  • 問題1：XXXXXX
  • 問題1解決方案：XXXXXX
  • 問題2：XXXXXX
  • 問題2解決方案：XXXXXX
  • ...

程式碼託管

（statistics.sh指令碼的執行結果截圖）

上週考試錯題總結

  • 錯題1及原因，理解情況
  • 錯題2及原因，理解情況
  • ...

其他（感悟、思考等，可選）

xxx
xxx

學習進度條

程式碼行數（新增/累積） 部落格量（新增/累積） 學習時間（新增/累積） 重要成長
目標 5000行 30篇 400小時
第一週 200/200 2/2 20/20
第二週 300/500 2/4 18/38
第三週 500/1000 3/7 22/60
第四周 300/1300 2/9 30/90

嘗試一下記錄「計劃學習時間」和「實際學習時間」，到期末看看能不能改進自己的計劃能力。這個工作學習中很重要，也很有用。
耗時估計的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，訓練次數多了，X、Y就接近了。

參考：軟體工程軟體的估計為什麼這麼難，軟體工程 估計方法

  • 計劃學習時間:XX小時

  • 實際學習時間:XX小時

  • 改進情況：

(有空多看看現代軟體工程 課件
軟體工程師能力自我評價表)

參考資料

  • 《電腦科學概論（第七版）》
  • ...

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