简谈响应时间二值量使用与响应时间研究要求

主持人手记：本专栏主要介绍信息技术实验在基础教育信息技术课当中的典型案例，并期望这些案例能够促进信息技术课程学科合法性的提升、丰富信息技术课的教学内容、拓展信息技术教师的课程设计视野。对此栏目有任何好的主意或建议，请发送稿件至towujunjie@16

3.com（主持人）或tougao1@chinaitedu.cn（杂志社）。

之前的系列文章中，我们已经完成了两个大的单元，第一个单元是信息技术实验的核心概念和过程，第二个单元是信息技术实验所需要的程序基础，从上期的案例开始，我们进入了对二值量的具体研究。二值量的最显著的作用是标志着一种常见的有两种状态的事物的当前状态，而二值量本身，可以用作逻辑判断的条件，二值量之间的组合可以用于表示更多种不同的状态，这一点在下一个单元“信息的编码”中会阐述得更为详尽。在二值量这个单元，我们主要了解二值量进入电脑之后计算机处理二值量的基本原理，这个原理包括上期一个案例已经描述过的逻辑判断，和本案例中将要讨论的默认值、状态的可维持性和响应时间。
● 二值量的默认值和状态的可维持性
二值量的默认值是指在不干预的情况下一个二值量的默认状态，如键盘在默认状态下是不被按下的，键盘和鼠标左键这种触发按钮，状态改变后会自动地回到初始状态，其初始状态就是默认值，而对于电灯开关、电闸这类状态切换开关，它们切换到某一个状态之后，该状态可以维持，那么究竟哪个状态为默认状态，则视需要而定，如从节电的角度来看，电灯开关的默认值应为断开，从生活便利的角度看，电闸的默认值应为闭合。
● 二值量的响应时间
我们首先研究人对于一个二值量的响应时间，在生活中，我们可以通过感知、判断进而改变它的状态，如我们按下一个按钮再松开这个按钮，实际上这个过程经历了如下判断，为了简化这个过程，我们用Scratch来代替流程图（如图1），这其中经历了两次经典的感测与控制的流程：感知─判断─执行。而每经历一个流程都是人对按钮作出的一次响应，这个时间称之为响应时间。改变二值量的状态所需要的时间即称为二值量的响应时间。
使用图2这个比较“麻烦”的程序，可以测出人对于空格键状态这个二值量的改变的过程中，二值量每一次发生改变的瞬间。t1表示的是人执行空格键按下的瞬间的时刻，t2表示的是人执行空格键弹起的瞬间的时刻，t3表示的是人再次按下空格键的时刻，t4表示的是人再次使空格键弹起的时刻，我们不难发现图1中的按下空格键的响应时间应该为t3-t2，弹起按钮的响应时间为t4-t3。
复制上述的代码，即可测定一组按下空格和松开空格的响应时间，重复测量取平均值得出下表的数据。
从表中可以看出人松开空格的响应时间比按下空格的响应时间要慢很多，这正是说明了做一件事情很难，放弃一件事却很快。
如果我们细分感测─判断─执行的时间，使用图3所示的代码可以测出在没有侦测模块的情况下执行500次的时间的平均值是0.442±0.017秒，这说明“将‘计时器’加入到链表中”每执行一次的时间大概需要0.001秒。
有趣的是，如果仔细研究链表的“执行时间”，我们发现了一个有趣的现象：链表的时间差从第二项开始大概为0.001秒，但是第一项为0.061秒，远远大于其他各项。这一稳定的实验现象是一个挖掘具体数据的结果，如果我们提升顺序结构的次数，执行1000次时，链表第二项之后仍然为0.001秒，甚至常常出现0秒的情况，但是第一项为0.319秒，这说明这一时间与顺序结构的执行次数有关。
● Scratch的循环时间的测定
一般来讲，很多Scratch初学者认为图3所示的程序与图4是等价的，而且使用循环可以使得代码长度更短，更易读。
但是如果我们再次查看链表“执行时间”，会发现执行500次的时间大大增加了，由原来的0.44秒增加至12.52秒，这说明每个循环时间会占用一定的时间。如果将时间和循环次数制成一个速度-次数图表，如图5所示，会发现这是一条直线。
这意味着每完成一次循环，需要额外多消耗0.025秒的时间，1秒钟Scratch可以完成40次循环。这样，我们在研究二值量的反应时间的源于：硕士毕业论文www.618jyw.com
过程中，发现了Scratch语言的一个重要的基础参数——循环时间。循环时间是任何语言的一个基础参数，Scratch1.4的循环时间为0.025秒，而改进后的Scratch2.0的循环时间较Scratch1.4快几万倍以上，这大大提高了Scratch语言的执行效率。
至此，我们用解剖麻雀的方式研究了一个二值量的响应时间，在对响应时间的细致分析和数据挖掘中，发现了Scratch的循环时间，并明确了顺序结构和循环结构的差异所在，这个过程对任何程序语言均适用。