NOIP 初賽理論知識復(fù)習(xí)資料1

1、NOIP 初賽理論知識復(fù)習(xí)資料計算機(jī)的誕生與發(fā)展，及其特點(diǎn)計算機(jī)基本常識一、計算機(jī)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(shè)備，它能按照程序?qū)π畔⑦M(jìn)行加工、處理、存儲。二、計算機(jī)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(xué)誕生了世界上第一臺電子計算機(jī)ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer），這臺計算機(jī)采用十進(jìn)制，占地170平方米，重30噸，用了18000多個電子管，每秒能進(jìn)行5000次加法運(yùn)算。2、發(fā)展：階段 時間邏輯器件應(yīng)用范圍第一代19461958 真空電子管科學(xué)計算、軍事研究第二代19

2、591964 晶體管數(shù)據(jù)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(lǐng)域第四代1971 大規(guī)模集成電路應(yīng)用到了各個領(lǐng)域三、馮·諾依曼理論：1944年，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家 馮·諾依曼 提出計算機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作方式的設(shè)想，為計算機(jī)的誕生和發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。時至今日，盡管計算機(jī)軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展，但計算機(jī)本身的體系結(jié)構(gòu)并沒有明顯的突破，當(dāng)今的計算機(jī)仍屬于馮·諾依曼架構(gòu)。其理論要點(diǎn)如下：1、計算機(jī)硬件設(shè)備由存儲器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)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(shù)據(jù)一起輸入計算機(jī)

3、，計算機(jī)對已存入的程序和數(shù)據(jù)處理后，輸出結(jié)果。EDVAC（離散變量自動電子計算機(jī)，Electronic Discrete Variable Automatic Computer），是第一臺馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的電子計算機(jī)。與它的前任ENIAC不同，EDVAC采用二進(jìn)制。ENIAC和EDVAC的建造者均為賓夕法尼亞大學(xué)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(yùn)行之前，其設(shè)計工作就已經(jīng)開始。和ENIAC一樣，EDVAC也是為美國陸軍阿伯丁試驗(yàn)場的彈道研究實(shí)驗(yàn)室研制。馮·諾伊曼以技術(shù)顧問形式加入，總結(jié)

4、和詳細(xì)說明了EDVAC的邏輯設(shè)計，1945年6月發(fā)表了一份長達(dá)101頁的報告，這就是著名的關(guān)于EDVAC的報告草案，報告提出的體系結(jié)構(gòu)一直延續(xù)至今，即馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)。四、圖靈機(jī)：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(shù)學(xué)家圖靈機(jī)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(xiàn)，例如：圖靈曾寫過一篇名為機(jī)器會思考嗎？（Can Machine Think?）的論文，其中提出了一種用于判定機(jī)器是否具有智能的試驗(yàn)方法，即圖靈試驗(yàn)。 圖靈獎是美國計算機(jī)協(xié)會于

5、1966年設(shè)立的，又叫"A.M.圖靈獎"，專門獎勵那些對計算機(jī)事業(yè)作出重要貢獻(xiàn)的個人。其名稱取自計算機(jī)科學(xué)的先驅(qū)、英國科學(xué)家艾倫·圖靈，這個獎設(shè)立目的之一是紀(jì)念這位科學(xué)家。 五、計算機(jī)的主要應(yīng)用：1、數(shù)值計算：彈道軌跡、天氣預(yù)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(jī)輔助設(shè)計)、CAM(計算機(jī)輔助制造)、CAT(計算機(jī)輔助翻譯)、CAI(計算機(jī)輔助教學(xué)) 等六、計算機(jī)分類：1、按規(guī)模分：巨、中、小、微2、按用途分：專用機(jī)、通用機(jī)七、微型機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)1、字長：計算機(jī)(CPU

6、) 在同一時間中處理二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)叫字長。單位為位（bit），目前微機(jī)的字長為32位和64位。2、主頻：指計算機(jī)主時鐘在一秒鐘內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，在很大程度上決定了計算機(jī)的運(yùn)算速度。3、內(nèi)存容量：是標(biāo)志計算機(jī)處理信息能力強(qiáng)弱的一向技術(shù)指標(biāo)。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(jī)的特點(diǎn)計算機(jī)的運(yùn)算速度快、計算精度高、存儲功能強(qiáng)、具有邏輯判斷能力和自動運(yùn)行能力。計算機(jī)在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用在現(xiàn)代社會，計算機(jī)已廣泛應(yīng)用到軍事、科研、經(jīng)濟(jì)、文化等各個領(lǐng)域，成為人們一個不可

7、缺少的好幫手。在科研領(lǐng)域，人們使用計算機(jī)進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算及大量數(shù)據(jù)的處理，如衛(wèi)星飛行的軌跡、天氣預(yù)報中的數(shù)據(jù)處理等。由于計算機(jī)能高速、準(zhǔn)確地進(jìn)行運(yùn)算，因此，人們往往需要花費(fèi)數(shù)天、數(shù)年時間甚至一輩子才能完成的計算任務(wù)，計算機(jī)只需很短時間就能完成。在學(xué)校和政府機(jī)關(guān)，每天都涉及大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，有了計算機(jī)，工作效率就大大提高了。在工廠，計算機(jī)為工程師們在設(shè)計產(chǎn)品時，提供了有效的輔助手段，現(xiàn)在，人們在進(jìn)行建筑設(shè)計時，只要輸入有關(guān)的原始數(shù)據(jù)，計算機(jī)就能自動處理并繪出各種設(shè)計圖紙。在生產(chǎn)中，用計算機(jī)控制生產(chǎn)過程的自動化操作，如溫度控制、電壓電流控制等，從而實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)料、自動加工產(chǎn)品以及自動包裝產(chǎn)品等

8、等。計算機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，加速了工廠生產(chǎn)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(shù)控自動機(jī)床+自動裝置+計算機(jī)輔助設(shè)計（簡稱CAD）+計算機(jī)輔助制造（簡稱CAM）+計算機(jī)輔助測試（簡稱CAT）在企業(yè)，計算機(jī)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(yùn)作情況，并由此調(diào)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(jī)+計算機(jī)通信系統(tǒng)+其他電子辦公設(shè)備具體地說，所謂OA，就是包括以個人計算機(jī)為核心的辦公室事務(wù)處理機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、智能電話、圖象文字處理機(jī)等，能使辦公室處理實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)。在

9、許多行業(yè)，由計算機(jī)控制的機(jī)器人代替人類進(jìn)行勞動，大大減輕了人類的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。計算機(jī)正廣泛應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域，計算機(jī)輔助教學(xué)（簡稱CAI）正將計算機(jī)技術(shù)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、英語、語文、生物、音樂等各學(xué)科教學(xué)結(jié)合起來，內(nèi)容豐富、形象生動有趣的教學(xué)軟件提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了教學(xué)效果；此外，將課程內(nèi)容及練習(xí)編成軟件，計算機(jī)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(jī)收款與結(jié)帳，迅速而又準(zhǔn)確。在銀行，人們把計算機(jī)用通訊線路聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，這樣銀行就有了通存通兌的服務(wù)。人們還可以不用現(xiàn)金而使用信用卡消費(fèi)，計算機(jī)將人們帶到了一個“無現(xiàn)金”的時代。由于有了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，一

10、個稱為“無紙貿(mào)易”的時代已經(jīng)到來，被稱為EDI（電子數(shù)據(jù)交換）的技術(shù)正風(fēng)靡全球?，F(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(yīng)運(yùn)而生了。其中，Internet（中文意思是：國際交互網(wǎng)絡(luò)）已擁有了數(shù)千萬個用戶，用戶只要把自己的計算機(jī)接到這一網(wǎng)絡(luò)中，就可以與全世界聯(lián)絡(luò)，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(jī)正在進(jìn)入家庭，給人們的生活方式帶來了深刻變化，全自動洗衣機(jī)（洗衣過程由計算機(jī)控制）為人們免去了洗衣的煩惱，空調(diào)器與電冰箱（由計算機(jī)根據(jù)溫度的變化控制其運(yùn)作）為人們帶來一個清涼的世界。在一些先進(jìn)

11、國家的家庭中，各種家用電器用網(wǎng)絡(luò)連接起來，人們通過聲控、遙控實(shí)現(xiàn)了家務(wù)勞動自動化，使人們的生活質(zhì)量有了很大的提高。計算機(jī)還可以充當(dāng)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(jī)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(jī)寫文章和寫信?，F(xiàn)在，有不少的作家與記者都是使用計算機(jī)寫作的，有不少機(jī)關(guān)和公司的文員使用計算機(jī)起草文件、打印報表、編寫各種業(yè)務(wù)報告。在今天的報社和出版社，已經(jīng)采用以計算機(jī)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(shù)。計算機(jī)還能把家里的視聽設(shè)備連接起來形成多媒體計算機(jī)，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(chǎn)品”供自己或家人欣賞。計算機(jī)的工作原理半個世紀(jì)以來，計算機(jī)已發(fā)展成為一個龐大的家族，盡管各種類型的性能、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面存在著差別，但是它們的基本組成結(jié)構(gòu)卻是相同的。現(xiàn)在我們所使用的計算機(jī)硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一直沿用了由美籍著名數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出的模型，它由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大功能部件組成。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的信息，例如：文字、圖像、聲音等經(jīng)過編碼處理，都可以變成數(shù)據(jù)。于是，計算機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體信息的處理，如圖所示。圖象、文字、聲音等信息轉(zhuǎn)成數(shù)據(jù)的示意圖各種各樣的信息，通過輸入設(shè)備，進(jìn)入計算

13、機(jī)的存儲器，然后送到運(yùn)算器，運(yùn)算完畢把結(jié)果送到存儲器存儲，最后通過輸出設(shè)備顯示出來。整個過程由控制器進(jìn)行控制。計算機(jī)的整個工作過程及基本硬件結(jié)構(gòu)如圖所示：計算機(jī)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(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束， 按照計算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類，計算機(jī)的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號?？偩€是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是cpu、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個部件通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計算機(jī)硬件系統(tǒng)。在計算機(jī)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(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個功能部件的。為了準(zhǔn)確無誤傳送信息，總線按其信號線性質(zhì)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?，CPU用此信息尋找數(shù)據(jù)的存放地址。地址線一般為CPU發(fā)出的單向總線。l 二是數(shù)據(jù)總線（DB）：此總線負(fù)責(zé)計算機(jī)內(nèi)部各部件之間、內(nèi)部與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)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(jī)各部件之間按所設(shè)定的程序有條不紊地工作。其中數(shù)據(jù)總線和地址總線比較簡單，各種型號不同但位數(shù)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(yùn)作的比特（bit）。這些線路在同一時間內(nèi)都僅能負(fù)責(zé)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(shù)據(jù)，而總線可同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)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(nèi)可以傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)數(shù)）為：總線帶寬 = 頻率 x 寬度（Bytes/sec）。計算機(jī)中數(shù)的表示計算機(jī)中要處理的數(shù)分無符號數(shù)和有符號數(shù)兩種，有符號數(shù)在計算機(jī)中用“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。原碼：用“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)，用這種方法表示的數(shù)稱為原碼。用這種數(shù)進(jìn)行兩個

16、異號數(shù)相加或兩個同號數(shù)相減時很不方便。為了將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算，需要引入反碼和補(bǔ)碼的概念。對于正數(shù)：反碼原碼， 對于負(fù)數(shù)：除符號位外，其他各位分別0,1取反。例：原碼01000101，其補(bǔ)碼為01000101 原碼11000101，其補(bǔ)碼為10111010。補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼原碼；于負(fù)數(shù)：補(bǔ)碼反碼1。例：01000101 的補(bǔ)碼為01000101，11000101的補(bǔ)碼為10111011?？傊赫龜?shù)的原碼反碼補(bǔ)碼，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼反碼1漢字編碼計算機(jī)中漢字的表示也是用二進(jìn)制編碼，同樣是人為編碼的。根據(jù)應(yīng)用目的的不同，漢字編碼分為外碼、交換碼、機(jī)內(nèi)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(jī)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(rèn)知碼、區(qū)位碼和電報碼等，一種好的編碼應(yīng)有編碼規(guī)則簡單、易學(xué)好記、操作方便、重碼率低、輸入速度快等優(yōu)點(diǎn)，每個人可根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇。2.交換碼(國標(biāo)碼)計算機(jī)內(nèi)部處理的信息，都是用二進(jìn)制代碼表示的，漢字也不例外。而二進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)總局1981年制定了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80信息交換用漢字編碼字符集-基本集，即國標(biāo)碼。國標(biāo)碼是一個四位十六進(jìn)制數(shù)(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(jìn)制數(shù)，每個國標(biāo)碼或區(qū)位碼都對應(yīng)著一個唯一的漢

18、字或符號，但因?yàn)槭M(jìn)制數(shù)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(biāo)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(biāo)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(shù)=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(jī)內(nèi)碼根據(jù)國標(biāo)碼的規(guī)定，每一個漢字都有了確定的二進(jìn)制代碼，在微機(jī)內(nèi)部漢字代碼都用機(jī)內(nèi)碼，在磁盤上記錄漢字代碼也使用機(jī)內(nèi)碼。機(jī)內(nèi)碼 = 國標(biāo)碼 + 8080H國標(biāo)碼 + 8080H的含義是將國標(biāo)碼的第7位和第15位置為1,因?yàn)?080H