NOIP 初賽理論知識復習資料1

1、NOIP 初賽理論知識復習資料計算機的誕生與發(fā)展，及其特點計算機基本常識一、計算機的概念：是一種能迅速而高效的自動完成信息處理的電子設備，它能按照程序對信息進行加工、處理、存儲。二、計算機的誕生與發(fā)展1、誕生：1946年2月，美國為計算彈道軌跡在美國賓夕法尼亞大學誕生了世界上第一臺電子計算機ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer），這臺計算機采用十進制，占地170平方米，重30噸，用了18000多個電子管，每秒能進行5000次加法運算。2、發(fā)展：階段 時間邏輯器件應用范圍第一代19461958 真空電子管科學計算、軍事研究第二代19

2、591964 晶體管數據處理、事物處理第三代19651970 集成電路包括工業(yè)控制的各個領域第四代1971 大規(guī)模集成電路應用到了各個領域三、馮·諾依曼理論：1944年，美籍匈牙利數學家 馮·諾依曼 提出計算機基本結構和工作方式的設想，為計算機的誕生和發(fā)展提供了理論基礎。時至今日，盡管計算機軟硬件技術飛速發(fā)展，但計算機本身的體系結構并沒有明顯的突破，當今的計算機仍屬于馮·諾依曼架構。其理論要點如下：1、計算機硬件設備由存儲器、運算器、控制器、輸入設備和輸出設備5部分組成。2、存儲程序思想把計算過程描述為由許多命令按一定順序組成的程序，然后把程序和數據一起輸入計算機

3、，計算機對已存入的程序和數據處理后，輸出結果。EDVAC（離散變量自動電子計算機，Electronic Discrete Variable Automatic Computer），是第一臺馮·諾伊曼結構的電子計算機。與它的前任ENIAC不同，EDVAC采用二進制。ENIAC和EDVAC的建造者均為賓夕法尼亞大學的電氣工程師約翰·莫奇利和普雷斯波·艾克特。1944年8月，EDVAC的建造計劃就被提出；在ENIAC充分運行之前，其設計工作就已經開始。和ENIAC一樣，EDVAC也是為美國陸軍阿伯丁試驗場的彈道研究實驗室研制。馮·諾伊曼以技術顧問形式加入，總結

4、和詳細說明了EDVAC的邏輯設計，1945年6月發(fā)表了一份長達101頁的報告，這就是著名的關于EDVAC的報告草案，報告提出的體系結構一直延續(xù)至今，即馮·諾伊曼結構。四、圖靈機：艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing，1912年6月23日 - 1954年6月7日），英國數學家圖靈機由三部分組成，包括一條 帶子、一個讀寫頭和一個控制裝置。 圖靈對于人工智能的發(fā)展有諸多貢獻，例如：圖靈曾寫過一篇名為機器會思考嗎？（Can Machine Think?）的論文，其中提出了一種用于判定機器是否具有智能的試驗方法，即圖靈試驗。 圖靈獎是美國計算機協(xié)會于

5、1966年設立的，又叫"A.M.圖靈獎"，專門獎勵那些對計算機事業(yè)作出重要貢獻的個人。其名稱取自計算機科學的先驅、英國科學家艾倫·圖靈，這個獎設立目的之一是紀念這位科學家。 五、計算機的主要應用：1、數值計算：彈道軌跡、天氣預報、高能物理等等2、信息管理：企業(yè)管理、物資管理、電算化等3、過程控制：工業(yè)自動化控制，衛(wèi)星飛行方向控制4、輔助工程：CAD(計算機輔助設計)、CAM(計算機輔助制造)、CAT(計算機輔助翻譯)、CAI(計算機輔助教學) 等六、計算機分類：1、按規(guī)模分：巨、中、小、微2、按用途分：專用機、通用機七、微型機的主要技術指標1、字長：計算機(CPU

6、) 在同一時間中處理二進制數的位數叫字長。單位為位（bit），目前微機的字長為32位和64位。2、主頻：指計算機主時鐘在一秒鐘內發(fā)出的脈沖數，在很大程度上決定了計算機的運算速度。3、內存容量：是標志計算機處理信息能力強弱的一向技術指標。單位為字節(jié)（Byte）。8bit=1Byte 1024B=1KB 1024KB=1MB 1024MB=1GB 1024GB=1TB4、外存容量：一般指軟盤、硬盤、光盤。八、計算機的特點計算機的運算速度快、計算精度高、存儲功能強、具有邏輯判斷能力和自動運行能力。計算機在現(xiàn)代社會中的應用在現(xiàn)代社會，計算機已廣泛應用到軍事、科研、經濟、文化等各個領域，成為人們一個不可

7、缺少的好幫手。在科研領域，人們使用計算機進行各種復雜的運算及大量數據的處理，如衛(wèi)星飛行的軌跡、天氣預報中的數據處理等。由于計算機能高速、準確地進行運算，因此，人們往往需要花費數天、數年時間甚至一輩子才能完成的計算任務，計算機只需很短時間就能完成。在學校和政府機關，每天都涉及大量數據的統(tǒng)計與分析，有了計算機，工作效率就大大提高了。在工廠，計算機為工程師們在設計產品時，提供了有效的輔助手段，現(xiàn)在，人們在進行建筑設計時，只要輸入有關的原始數據，計算機就能自動處理并繪出各種設計圖紙。在生產中，用計算機控制生產過程的自動化操作，如溫度控制、電壓電流控制等，從而實現(xiàn)自動進料、自動加工產品以及自動包裝產品等

8、等。計算機廣泛應用于工業(yè)生產中，加速了工廠生產的自動化。在國外，有人形象地將工廠自動化（可簡稱為FA）解釋為：FA=數控自動機床+自動裝置+計算機輔助設計（簡稱CAD）+計算機輔助制造（簡稱CAM）+計算機輔助測試（簡稱CAT）在企業(yè)，計算機為管理人員提供了辦公自動化系統(tǒng)，通過它，企業(yè)人員能及時了解每一天的運作情況，并由此調整及制定工作計劃。在國外，有人形象地將辦公室自動化（英文縮寫為OA）解釋為：OA=微電子信息處理機+計算機通信系統(tǒng)+其他電子辦公設備具體地說，所謂OA，就是包括以個人計算機為核心的辦公室事務處理機、傳真機、復印機、智能電話、圖象文字處理機等，能使辦公室處理實現(xiàn)自動化作業(yè)。在

9、許多行業(yè)，由計算機控制的機器人代替人類進行勞動，大大減輕了人類的勞動強度，提高了生產效率。計算機正廣泛應用于教學領域，計算機輔助教學（簡稱CAI）正將計算機技術與數學、物理、化學、英語、語文、生物、音樂等各學科教學結合起來，內容豐富、形象生動有趣的教學軟件提高了學生們的學習興趣，增強了教學效果；此外，將課程內容及練習編成軟件，計算機還可以成為我們的一位百問不厭的家庭老師。在大商店與超級市場，人們用計算機收款與結帳，迅速而又準確。在銀行，人們把計算機用通訊線路聯(lián)成網絡，這樣銀行就有了通存通兌的服務。人們還可以不用現(xiàn)金而使用信用卡消費，計算機將人們帶到了一個“無現(xiàn)金”的時代。由于有了計算機網絡，一

10、個稱為“無紙貿易”的時代已經到來，被稱為EDI（電子數據交換）的技術正風靡全球。現(xiàn)在，人們的交流已越來越多，要求信息的傳送速度更快、傳送的范圍更廣，“信息高速公路“也就應運而生了。其中，Internet（中文意思是：國際交互網絡）已擁有了數千萬個用戶，用戶只要把自己的計算機接到這一網絡中，就可以與全世界聯(lián)絡，你坐在家中就能獲取該系統(tǒng)上的各種信息，如電子新聞、電子圖書資料和電子郵件（E-mail）等。計算機正在進入家庭，給人們的生活方式帶來了深刻變化，全自動洗衣機（洗衣過程由計算機控制）為人們免去了洗衣的煩惱，空調器與電冰箱（由計算機根據溫度的變化控制其運作）為人們帶來一個清涼的世界。在一些先進

11、國家的家庭中，各種家用電器用網絡連接起來，人們通過聲控、遙控實現(xiàn)了家務勞動自動化，使人們的生活質量有了很大的提高。計算機還可以充當人們生活中的好幫手，如儲存朋友們的電話和地址、管理家庭里的收支帳目等等。計算機還能為人們提供文字處理的工具，這樣人們可以直接使用計算機寫文章和寫信。現(xiàn)在，有不少的作家與記者都是使用計算機寫作的，有不少機關和公司的文員使用計算機起草文件、打印報表、編寫各種業(yè)務報告。在今天的報社和出版社，已經采用以計算機為主要工具的電子排版系統(tǒng)，取代了有近千年歷史的活字印刷技術。計算機還能把家里的視聽設備連接起來形成多媒體計算機，利用它人們不僅可以聽音樂、看電影，還能夠把其中的聲音和畫

12、面剪輯下來，然后按照自己的意愿加工與處理，形成自己的音像“產品”供自己或家人欣賞。計算機的工作原理半個世紀以來，計算機已發(fā)展成為一個龐大的家族，盡管各種類型的性能、結構、應用等方面存在著差別，但是它們的基本組成結構卻是相同的?，F(xiàn)在我們所使用的計算機硬件系統(tǒng)的結構一直沿用了由美籍著名數學家馮·諾依曼提出的模型，它由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大功能部件組成。隨著信息技術的發(fā)展，各種各樣的信息，例如：文字、圖像、聲音等經過編碼處理，都可以變成數據。于是，計算機就能夠實現(xiàn)多媒體信息的處理，如圖所示。圖象、文字、聲音等信息轉成數據的示意圖各種各樣的信息，通過輸入設備，進入計算

13、機的存儲器，然后送到運算器，運算完畢把結果送到存儲器存儲，最后通過輸出設備顯示出來。整個過程由控制器進行控制。計算機的整個工作過程及基本硬件結構如圖所示：計算機系統(tǒng)的基本硬件組成及工作原理總線與接口總線（Bus）是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導線組成的傳輸線束， 按照計算機所傳輸的信息種類，計算機的總線可以劃分為數據總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數據、數據地址和控制信號。總線是一種內部結構，它是cpu、內存、輸入、輸出設備傳遞信息的公用通道，主機的各個部件通過總線相連接，外部設備通過相應的接口電路再與總線相連接，從而形成了計算機硬件系統(tǒng)。在計算機系統(tǒng)中，各個部件

14、之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計算機是以總線結構來連接各個功能部件的。為了準確無誤傳送信息，總線按其信號線性質不同一般可分三組。l 一是地址總線（AB）：在它上面?zhèn)魉偷氖堑刂沸畔ⅲ珻PU用此信息尋找數據的存放地址。地址線一般為CPU發(fā)出的單向總線。l 二是數據總線（DB）：此總線負責計算機內部各部件之間、內部與外設之間的數據交換。數據線一般是雙向的，既可讀，也可寫。l 三是控制總線（CB）：這組總線傳送控制信號，控制計算機各部件之間按所設定的程序有條不紊地工作。其中數據總線和地址總線比較簡單，各種型號不同但位數相同的CPU，其DB 和AB 基本相同，功能也比較單純。如果說主板（Mother

15、 Board）是一座城市，那么總線就像是城市里的公共汽車（bus），能按照固定行車路線，傳輸來回不停運作的比特（bit）。這些線路在同一時間內都僅能負責傳輸一個比特。因此，必須同時采用多條線路才能傳送更多數據，而總線可同時傳輸的數據數就稱為寬度（width），以比特為單位，總線寬度愈大，傳輸性能就愈佳?？偩€的帶寬（即單位時間內可以傳輸的總數據數）為：總線帶寬 = 頻率 x 寬度（Bytes/sec）。計算機中數的表示計算機中要處理的數分無符號數和有符號數兩種，有符號數在計算機中用“0”表示正數，“1”表示負數。原碼：用“0”表示正數，“1”表示負數，用這種方法表示的數稱為原碼。用這種數進行兩個

16、異號數相加或兩個同號數相減時很不方便。為了將減法運算轉換為加法運算，需要引入反碼和補碼的概念。對于正數：反碼原碼， 對于負數：除符號位外，其他各位分別0,1取反。例：原碼01000101，其補碼為01000101 原碼11000101，其補碼為10111010。補碼：正數的補碼原碼；于負數：補碼反碼1。例：01000101 的補碼為01000101，11000101的補碼為10111011。總之：正數的原碼反碼補碼，負數的補碼反碼1漢字編碼計算機中漢字的表示也是用二進制編碼，同樣是人為編碼的。根據應用目的的不同，漢字編碼分為外碼、交換碼、機內碼和字形碼。1.外碼（輸入碼）外碼也叫輸入碼，是用來

17、將漢字輸入到計算機中的一組鍵盤符號。常用的輸入碼有拼音碼、五筆字型碼、自然碼、表形碼、認知碼、區(qū)位碼和電報碼等，一種好的編碼應有編碼規(guī)則簡單、易學好記、操作方便、重碼率低、輸入速度快等優(yōu)點，每個人可根據自己的需要進行選擇。2.交換碼(國標碼)計算機內部處理的信息，都是用二進制代碼表示的，漢字也不例外。而二進制代碼使用起來是不方便的，于是需要采用信息交換碼。中國標準總局1981年制定了中華人民共和國國家標準GB2312-80信息交換用漢字編碼字符集-基本集，即國標碼。國標碼是一個四位十六進制數(兩個字節(jié)，且第7位和第15位為0)，區(qū)位碼是一個四位的十進制數，每個國標碼或區(qū)位碼都對應著一個唯一的漢

18、字或符號，但因為十六進制數我們很少用到，所以大家常用的是區(qū)位碼，區(qū)位碼是國標碼的另一種表現(xiàn)形式，的前兩位叫做區(qū)碼，后兩位叫做位碼。把國標GB2312-80中的漢字、圖形符號組成一個94×94的方陣，分為94個“區(qū)”，每區(qū)包含94個“位”，其中“區(qū)”的序號由01至94，“位”的序號也是從01至94。94個區(qū)中位置總數=94×94=8836個，其中7445個漢字和圖形字符中的每一個占一個位置后，還剩下1391個空位，這1391個位置空下來保留備用。3.機內碼根據國標碼的規(guī)定，每一個漢字都有了確定的二進制代碼，在微機內部漢字代碼都用機內碼，在磁盤上記錄漢字代碼也使用機內碼。機內碼 = 國標碼 + 8080H國標碼 + 8080H的含義是將國標碼的第7位和第15位置為1,因為8080H