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青少年编程:NOIP/CSP 初赛篇
第 1 章 计算机与网络基础知识
1.1 计算机发展及应用
1、第一台电子计算机的诞生: ENIAC
1946 年,世界上第一台数字式电于计算机是 美国 宾夕法尼亚大学的物理学家约翰·莫
克利(John Mauchly)和工程师普雷斯伯·埃克特(J.hesper.Eckert)领导研制的取名为
ENIAC (Elecotmnic Nurnerical Integrator And Calculator)的计算机。
2、第一台具有存储程序功能的计算机: EDVAC 。
冯·诺伊曼(Neumann,John von)出生于匈牙利的
布达佩斯。冯·诺依曼依据存储程序的工作原理设计出
EDVAC。
EDVAC 由 运算器、控制器、存储器、输入设备和输
出设备 这五部分组成,同 ENIAC 相比,EDVAC 方案有两
个重大改进:(1):采用了二进制;(2):提出了“存储程
序”。
这种体系结构一直延续至今,现在使用的计算机,其
基本工作原理仍然是存储程序和程序控制,所以现在一
般计算机被称为冯诺依曼结构计算机。鉴于冯诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作
用,他被西方人誉为“计算机之父”。
ENIAC 长 30.48 米,宽 6 米,高 2.4 米,占地面积约 170 平方米,30 个操作台,重达 30
英吨,耗电量 150 千瓦,造价 48 万美元。
EDVAC 使用了大约 6000 个真空管和 12000 个二极管,占地 45.5 平方米,重达 7850 千
克,消耗电力 56 千瓦。
3、图灵机和图灵奖
关于图灵我们要知道的知识:图灵机、图灵实
验、图灵奖。
艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing),
英国数学家、逻辑学家,被称为计算机科学之父,
人工智能之父。
(1)图灵机:1936 年提出由三部分组成,包括
一条带子、一个读写头和一个控制装置, 用于将人
们使用纸笔进行数学运算的过程进行抽象,由一个
虚拟的机器替代人类进行数学运算。
(2)图灵实验:图灵试验是图灵提出的一个关
于机器人的著名判断原则。
此原则说:如果一个人使用任意一串问题去询问两个他不能看见的对象:一个是正常思
维的人;一个是机器,如果经过若干询问以后他不能得出实质的区别,则他就可以认为该机
器已具备了人的“智能”(Intelligence)。
图灵试验采用“问”与“答”模式,即观察者通过控制打字机向两个试验对象通话,其
中一个是人,另一个是机器。要求观察者不断提出各种问题,从而辨别回答者是人还是机器。
(3) 图灵奖 是美国计算机协会于 1966 年设立的,又叫“A.M.图灵奖”,专门奖励那
些对计算机事业作出重要贡献的个人,是计算机界最负盛名、最崇高的一个奖项,有“计算
机界的诺贝尔奖”之称。
【NOIP2019 普及组】15. 以下哪个奖项是计算机科学领域的最高奖?( )
A.图灵奖 B.鲁班奖 C.诺贝尔奖 D.普利策奖
答案:A
解析:计算机基础-常识-重要人/事,图灵奖由美国计算机协会于 1966 年设立,其名称取自
计算机科学之父图灵,专门奖励对计算机事业做出重要贡献的个人,被誉为“计算机界的诺
贝尔奖”。
【NOIP2018 提高组】【不定项选择】5. 下列关于图灵奖的说法中,正确的有( )。
A. 图灵奖是由电气和电子工程师协会(IEEE)设立的。
B. 目前获得该奖项的华人学者只有姚期智教授一人。
C. 其名称取自计算机科学的先驱、英国科学家艾伦·麦席森·图灵。
D. 它是计算机界最负盛名、最崇高的一个奖项,有“计算机界的诺贝尔奖”之称。
答案:BCD
解析:计算机基础-常识-重要人/事。
4、世界上第一位软件工程师
英国著名诗人拜伦的女儿 Ada Lovelace(爱达)。由于她在程序设计上的开创性工作,
Ada Lovelace 被称为世界上“第一位程序员”,“世界上第一位软件工程师”。
5、计算机发展的四个阶段
第一代:电子管计算机(1946~1956)
第二代:晶体管计算机(1956~1963)
第三代:中小规模集成电路计算机(1964~1971)
第四代:大规模集成电路计算机(1971 年以后)
电子管计算机 晶体管计算机
中小规模集成电路计算机 大规模集成电路计算机
6、微型计算机的问世
第四代 1971——至今 超大规模集成电路的微型计算机个人 PC 应用到了各个领域。
7、计算机的应用
计算机的主要应用:
A、科学计算:利用计算机完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算,这也是
计算机最早的应用领域。
B、信息处理:数据的收集、存储、整理、分类、统计、加工、传播等,80%以上的计算
机主要用于数据处理。
C、自动控制:利用计算机即使采集检测数据,对控制对象进行自动调节和控制,目前
过程控制已经在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天部门得到了广泛的应用。
D、计算机辅助技术:计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助教
学(CAI)、计算机辅助测试(CAT)、辅助生产、辅助绘图等。
E、人工智能(Artificial Intelligence,AI):计算机模拟人类的智能活动,比如感
知、判断、理解、学习、问题求解、图像识别等。
F、网络应用
1.2 计算机系统的基本结构
计算机系统由硬件和软件两部分组成。
计算机系统
硬件系统
主机
中央处理器CPU
运算器
控制器
内存
ROM(只读存储器)
RAM(读写存储器)
Cache(高速缓冲存储器)
外设
输入设备:键盘,鼠标,扫描仪,麦克风等
输出设备:显示器,打印机,音响等
硬盘,优盘,软盘,光盘等
软件系统
系统软件
操作系统
编译程序和解释程序
数据库管理系统
应用软件
各种字处理系统
各种软件包
1.3 硬件系统组成
1、冯·诺伊曼体系
冯·诺伊曼体系结构是现代计算机的基础,现在大多计算机仍是冯·诺伊曼计算机的组
织结构。其思想是,在计算机中设置存储器,将符号化的计算步骤存放在存储器中,然后依
次取出存储的内容,由一个被称之为控制器的部件进行译码,译码结果在一个被称为运算器
的部件中进行计算,从而实现计算机工作的自动化(运算器和控制器统称为 CPU)。
五个基本部分组成:(1)运算器,(2)控制器,(3)存储器,(4)输入设备,(5)输出
设备。
计算机的整个工作过程及基本硬件结构如图所示:
工作原理:输入设备获取数据存储到内存中,CPU 从内存中取出数据并进行处理,运算
完毕后在交给内存,内存将 CPU 处理过的数据交给输出设备,由输出设备进行数据的输出。
(1)中央处理器(CPU,Central Processing Unit)
由运算器、控制器和寄存器组成;
运算器:负责算术运算和逻辑运算;
控制器:负责计算机系统控制;
CPU 主要性能指标: 主频和字长 。
CPU 的品牌: Intel、AMD、IBM(服务器 CPU) 。
(2)存储器
用于保存各类程序的数据信息。存储器分为:主存储器和辅助存储器。
A、主存储器: 也称内存储器 ,属于主机的一部分。用于存放系统当前正在执行的数
据和程序,属于临时存储器。
主存储器的信息(内存)可以被 CPU 直接访问,内存由半导体存储器组成,存取速度快,
容量一般较小。内存中含有很多存储单元,每个存储单元可以存放 1 个 8 位二进制数(1 个
字节),内存中每个字节有一个固定的编号,这个编号称为地址,CPU 在存取存储器中的数
据是按地址进行的。
内存可分为: 只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)和高速缓冲存储器 Cache 。
ROM:只读存储器,信息只能被读入,不能写入新信息,计算机断电后,ROM 中的信息不
会丢失,用于检查系统配置及提供基本的输入输出控制程序。
RAM:读写存储器,可读、可写, 断电后 RAM 中的信息全部丢失 。
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枫舞云天^0^
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