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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）

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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