信息学奥赛讲义

CPU的发展历史
1978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微处理器，标志着第三代微处理 器问世。它采用16位寄存器、16位数据总线和29000个3微米技术的晶 体管 1985年10月，Intel推出16MHz 80386DX微处理器(最高33MHz 主频)，可 以直接访问4G字节的内存,并具有异常处理机制;虚拟86模式可以同时模 拟多个8086处理器来加强多任务处理能力。 80386的广泛应用,将PC机 从16位时代带入了32位时代。此外它还具有比80286更多的指令集。发 布时，80386的最快速版本的主频为20MHz，具备6.0 MIPs ，包含 275,000个晶体管。
（第十届全国青少年信息学奥林匹克联赛初赛试题 普及组 2、(2004)10 + (32)16的结果是（c ）。 A.
(2036)10 B. (2054)16 C. (4006)10 D. (100000000110)2 E. (2036)16 Pascal 语言 ）
（第十届全国青少年信息学奥林匹克联赛初赛试题 普及组
1993年3月22日：全面超越486的新一代586 CPU问世，为了摆脱486时代 微处理器名称混乱的困扰，英特尔公司把自己的新一代产品命名为 Pentium(奔腾)以区别AMD和Cyrix的产品。
•2000年11月21日，Intel 在全球同步发布了其最新一代的微处理器— Pentium4（奔腾4）。 •Pentium 4 系统总线仅为 100Mhz，并且也是 64位数据宽度
实例2
3、图灵(Alan Turing)是( B)。 A)美国人 B)英国人 C)德国人 D)匈牙利人 E)法国人 （第九届全国青少年信息学奥林匹克联赛初赛试题 普及组 4、第一个给计算机写程序的人是( B )。 Pascal 语言 ）
A.
B. C. D. E.
Alan Mathison Turing
Ada Lovelace John von Neumann John McCarthy Edsger Wybe Dijkstra Pascal 语言 ）
（第九届全国ห้องสมุดไป่ตู้少年信息学奥林匹克联赛初赛试题 普及组
是英国著名诗人拜伦的女儿
与计算机相关的几个重要人物
艾伦· 图灵（Alan Turing）
英国科学家，他是计算机人工智能技术的鼻祖。1937年他提出了能 思考的计算机——图灵机的概念，推进了计算机理论的发展。图灵 机模型是一种抽象计算模型，用来精确定义可计算函数，是实现机 器人的最基本的一个理论模型。1950年，艾伦· 图灵发表题为《计算 机能思考吗》的论文，设计了著名的图灵测验，解决了如何判定机 器人是否具有同人类相等的智力的问题。
试题的知识范围
考试内容主要包括：计算机发展史、计算机组成、计 算机基本原理、计算机程序设计、计算机日常应用等。要 求考生掌握至少一门高级程序设计语言（详见竞赛大纲）。 为了保持竞赛内容的相对连续性，试题涵盖的知识点和题 型至少6O％应出现在普及类的参考书目中，其余内容可能 超出该范围。 为了考核学生的基础知识、综合应用能力，激发学生 的求知欲和创新思维，体现“与时俱进”的特点，竞赛题 型在保持大纲相对稳定、优秀学生可能接受和理解的基础 上，按照下述趋势适当变化 1、增大与课内知识结合的紧密度； 2、增大解题方法的多样性和灵活程度； 3、增大开放性试题的比例。
竞赛形式和成绩评定 联赛分两个年龄组：初中组和高中组。每组竞赛分两 轮：初试和复试。 ．初试形式为笔试，侧重考察学生的计算机基础知识 和编程的基本能力，并对知识面的广度进行测试。程序设 计的描述语言采用Pascal或Basic。各省市初试成绩在本 赛区前百分之十五的学生进入复赛，其分数不计入复赛的 成绩。初赛时间为10月的最后一个星期六下午 2:30 4:30举行。 ．复试形式为上机，侧重考察学生对问题的分析理解 能力，数学抽象能力，驾驭编程语言的能力和编程技巧、 想象力和创造性等。程序设计语言可采用 Pascal、Basic、 C/C++或Java。各省市竞赛的等第奖在复试的优胜者中产 生。时间为 3 小时。只进行一试，约在当年的11 月的最 后一个周六进行。
信息学奥赛讲义
基础篇
信息学奥赛简介
青少年信息学（计算机）奥林匹克竞赛（早期称为青少年计 算机程序设计竞赛）是旨在广大青少年中普及计算机教育， 推广计算机应用的一项学科性竞赛活动。全国从1984年开始 举办全国性竞赛。而自从1989年我国参加第一届国际信息学 奥林匹克（International Olympiad in Informatics, 简称IOI）以 来，全国青少年计算机程序设计竞赛也更名为全国青少年信 息学（计算机）奥林匹克（National Olympiad in Informatics, 简称NOIP）。与此相应，各省青少年计算机竞赛更名为各省 青少年信息学奥林匹克竞赛。从而形成了从省──全国──国 际相衔接的系列性活动。 全国信息学奥林匹克竞赛活动担负着选拔优秀学生参加国际 学科奥林匹克竞赛任务，它是经国家教委批准，中国科协具 体领导，由中国计算机学会主办的。
冯· 诺依曼 （John Von Neumann）
1945年，他写了一篇题为《关于离散变量自动电子计算机的草案》的论 文，第一次提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念。这成 为所有现代计算机的基础理论，被称为“冯· 诺依曼结构”。如今，各式 各样的电脑无论看起来差别多大，实质上绝大多数是属于冯· 诺依曼结构 的。
CPU的主要性能指标
•主频 即CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)，这是我们最关心的，我们所说 的3.2GHz、2.0GHz等就是指它，一般说来，主频越高，CPU的速度就 越快，整机的就越高。 •FSB前端总线
即CPU的外部时钟频率，由电脑主板提供，以前一般是133MHz，目前 Intel公司最新的芯片组i925XE芯片组使用1066MHz的FSB。
CPU的主要性能指标
CPU(中央处理器)是电脑的核心，作为系统的心脏，CPU的档次决定 了整台机器的处理水平，其性能的高低直接影响全局。电脑处理数 据的能力和速度主要取决于CPU。通常用位长和主频评价CPU的能力 和速度，如PⅡ300 CPU能处理位长为32位的二进制数据， 主频为 300MHz。 1、主频、倍频、外频：主频也就是CPU的时钟频率，英文全称是CPU Clock Speed，简单地说也就是CPU运算时的工作频率。一般说来， 主频越高，一个时钟周期内完成的指令数也越多，当然CPU的速度也 就越快了。不过由于各种各样的CPU它们的内部结构也不尽相同，所 以并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。至于外频就是系统 总线的工作频率；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者是 有十分密切的关系的：主频=外频×倍频。
•内部缓存（L1 Cache） 封闭在CPU芯片内部的高速缓存，用于暂时存储CPU运算时的部分指 令和数据，存取速度与CPU主频一致，L1缓存的容量单位一般为KB。 L1缓存越大，CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据 的次数越少，相对电脑的运算速度可以提高。 •外部缓存（L2 Cache） 以CPU主频的一半速度运行
CPU的发展历史
CPU(Central Processing Unit)，被称呼为中心处理器或者Microprocessor 微处理器。CPU是计算机的核心，其重要性好比心脏对于人一样。实际上， 处理器的作用和大脑更相似，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据， 而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使 用的操作系统和相应的软件，CPU的速度决定了你的计算机有多强大，当然 越快、越新的CPU会花掉你更多的钱。 CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了，这期间，按照其处理信息的 字长，CPU可以分为：四位微处 理器、八位微处理器、十六位微处理器、三 十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
计算机基础知识
• • • • • • • • 计算机的诞生和发展 计算机的特点 计算机在现代社会中应用 计算机的基本组成及其相互联系 计算机的工作原理 计算机中的数的表示 计算机信息安全基础知识 计算机软件知识
实例1
1、美籍匈牙利数学家冯· 诺依曼对计算机科学发展所做出的贡献是（c ）。 A. B. C. D. E. 提出理想计算机的数学模型，成为计算机科学的理论基础。 是世界上第一个编写计算机程序的人。 提出存储程序工作原理，并设计出第一台具有存储程序功能的计算机 EDVAC。 采用集成电路作为计算机的主要功能部件。 指出计算机性能将以每两年翻一番的速度向前发展。 Pascal 语言 ）
与计算机相关的几个重要人物
高登· 摩尔（Gordon Moore） “每过18个月，计算机芯片依赖的集成电路由于内部晶体管数量的几何 级数的增长，而使性能几乎提高一倍，同时集成电路的价格也恰好减少 为原来的一半。”这就是计算机界著名的摩尔定律，他的发明人就是高 登· 摩尔。1968年他与罗伯特· 诺伊斯一起率领一群工程师创建了一家叫集 成电子的公司，简称“Intel”，这就是当今名震世界的英特尔公司。 法国人帕斯卡于17世纪制造出的一种机械式加法机，是世界上第一台机 械式计算机。算盘是人类最早的手动计算工具，机械式计算机是在此之 后出现的一种用机械技术来实现数学运算的计算工具。
试题形式 每次联赛的试题分四组：初中组初试赛题；初中组复试赛题；高中组初试赛题；高中组复 试赛题。其中，初中组初试赛题和高中组初试赛题类型相同，初中组复试赛题和高中组复试赛 题类型相同，但初中组和高中组的题目不完全相同，高中组难度略高；以体现年龄特点和层次 要求。 ．初试：初试全部为笔试，满分100分。试题由四部分组成： 1、选择题：共20题，每题1．5分，共30分。每题有5个备选方案；前10个题为单选题门每 题有且只有一个正确答案），后 10题为复选题（即每题有1至5个正确答案，只有全部选对才 得分）。试题内容包括计算机基本组成与原理、计算机基本操作、信息科技与人类社会发展的 关系等等。 2、问题求解题：共2题，每题5分，共10分。试题给出一个叙述较为简单的问题，要求学 生对问题进行分析，找到一个合适的算法，并推算出问题的解。答案以字符串方式给出，考生 给出的答案与标准答案的字符串相同，则得分；否则不得分。 3、程序阅读理解题：共4题，每题8分，共32分。题目给出一段程序（没有关于程序功能 的说明），有时也会给出程序的输入，要求考生通过阅读理解该段程序给出程序的输出。输出 以字符串的形式给出，如果与标准答案一致，则得分；否则不得分。 4、程序完善题：共 2题，每题 14分，共 28分。题目给出一段关于程序功能的文字说明， 然后给出一段程序代码，在代码中略去了若干个语句并在这些位置给出空格，要求考生根据程 序的功能说明和代码的上下文，填出被略去的语句。填对的，则得分；否则不得分。 ．复试：复试的题型和形式向全国信息学奥赛（NOI）靠拢，全部为上机编程题，但难度 略低。复试为决出竞赛成绩的最后一个环节。题目包括 4道题，每题 100分，共计 400分。难 度有易有难，既考虑普及面，又考虑选拔的梯度要求。每一道试题包括：题目、问题描述、样 例说明（输入、输出及必要的说明）。测试时，测试程序为每道题提供了十组测试数据，考生 程序每答对一组得10 分；累计分即为该道题的得分。