高一信息学竞赛班NOIP赛前冲刺培训课件：基础理论知识

计算机简史
计算机分类
按体积大小分：巨型机、大型机、小型机、
微型机、单片机
单片机：指集成在一块芯片上的完整计算机系 统，也称微控器。它的使用领域十分广泛，如 智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、 家用电器等，用上了单片机的产品常被冠以 “智能型”来形容。
计算机系统的基本组成
计算机系统由硬件和软件两部分组成 计算机硬件由五大部分组成：
计算机系统的基本组成
存储器速度比较： 内存>外存 快存>主存>辅存
计算机系统的基本组成
快速缓冲存储器（Cache）：
简称快存或缓存，速度比主存储器快，但
容量较小，位于CPU与主存之间，用以加
快机器速度。
计算机系统的基本组成
主存储器按读写功能，可分只读存储器（ROM）和随机 存储器（RAM）两种。
2、能纠正误码的校验码—— 海明码：是一种多重(复式)奇偶检错系统，每一个奇偶位被编在 传输码字的特定位置上。 循环冗余校验码（CRC码）：在串行传送（磁盘、通讯）中广泛 采用。
操作系统
只认得0和1
操作系统
DOS
操作系统
DOS命令
dir
cd
操作系统
Unix、Linux
操作系统
Windowsx系列： Windows 98，Windows XP， Windows Vista，Windows 7， Windows 8


(2) 语言的编译软件
Free Pascal、ห้องสมุดไป่ตู้ephi、C++Builder 等；
(3) 某些数据库系统也被归属于系统软件，但此项常有争议， 如foxbase、Foxpro、SQL等； 注意，系统软件不等于操作系统！ · 应用软件：为了某个应用目的而编写的软件，主要有文字处理软件、电子表 格软件、数据库管理软件、辅助设计软件、实时控制软件等。
JSZX
汕头金山中学信息竞赛班
信息学竞赛相关活动介绍
IOI：国际信息学奥林匹克竞赛
（International Olympiad in Informatics）
每年8月举行，我国连续多年，四名选手全获金牌
信息学竞赛相关活动介绍
NOI：全国青少年信息学奥林匹克竞赛
自1984年至开始，每省派若干名学生组成代 表队参加，每年7月底举行。
X＝＋1011101 X＝－1011101
[X]反＝01011101 [X]反＝10100010
信息数字化
③ 补码： 正数的补码与原码相同， 负数的补码位反码加1形成。 如：
X＝＋1011101 [X]补＝01011101 X＝－1011101 [X]补＝10100011
信息数字化
为什么要设反码、补码？
信息学竞赛相关活动介绍
信息学奥赛—— Olympiad in Informatics
官方网站：
信息技术：IT——Information CAI——计算机辅助教学 CAD——计算机辅助设计
Technique
信息学竞赛相关活动介绍
1984年邓小平说：“计算机的普及要从娃娃做起。”
· 只读存储器（ROM——Read Only Memory）：只能 读出，不能写，且原来所存信息不会因断电而丢失。 * PROM 可编程的只读存储器：可改写一次。 * EPROM 可擦可编程的只读存储器：可多次改写。 · 随机存储器（RAM——Random Access Memory）： 可以读出和写入信息，RAM中存储的信息将因断电或机 器重新启动而丢失。
信息数字化
定点数、浮点数
① 定点数：是指数据中小数点的位置是固定不变。 小数点固定在有效数据最低位右边，数据表示为整数； 小数点固定在有效数据最高位之前，数据表示为纯小数。 在机器中，定点数的形式为：
符号位（正/负） 有效数据
信息数字化
浮点数：指数据中的小数点位置没有预先固定。
任何一个十进制数N可用科学计数法表示： 同样，二进制数N可表示为：
计算机简史
我国的计算机发展情况
· 1958年，我国第一台通用数字电子计算机
103
型机研制成功，每秒运行1500次；
· 1983年，每秒运行一亿次的银河巨型计算机
在 国防科技大学诞生； 1999年“银河IV”1000亿次/秒；
计算机简史
“天河2号”计算机，2013年底入驻广州 的国家超级计算机中心
时至今日，尽管计算机软硬件技 术飞速发展，但计算机本身的体 系结构并没有明显的突破，当今 的计算机仍属于冯· 诺依曼架构。
计算机简史
其理论要点如下： 1、计算机硬件设备由存储器、运算器、控制器、 输入设备和输出设备5部分组成。 2、存储程序思想——把计算过程描述为由许多命令
按一定顺序组成的程序，然后把程序和数据一起
（E称为阶码，M称为尾数，统一用纯小数表示。） 计算机中的浮点数的形式为：
阶符 阶码 数符 尾数
阶符表示阶码的符号，正0负1；数符表示N的正负，同样，正0负1。
信息数字化
二进制数据经过传送、存取等环节，会发生误码（1变 成0或0变成1），为了发现和纠正误码，在原始数据后 增加一个或若干个校验位，进行数据校验。 1、奇偶校验码——这是最基础的一种检验码，是由n为有效数据 位和1个校验位组成校验码，这种校验码仅能发现错误（奇数个位 出错的情况），不能纠正误码。
机器码
有符号数在数值的最高位前加0或1表示数值的符号（正/负） 常用的机器码有原码、反码、补码 ①原码：最高位表示符号（正0，负1），其它位表示数值。 如：
X＝＋1011101 X＝－1011101
[X]原＝01011101 [X]原＝11011101
信息数字化
②反码： 正数的反码与原码相同，符号位用0表示，数值 位不变； 负数的符号位用1表示，数值位为原码数值位按 位取反。 如：
例如： 1+(-1)、1-1，用原码计算，则须分加减、 设计补码的目的是： 正负进行处理，比较复杂； ⑴ 使符号位与数值部分一起参加运算，简化运算 规则 . 而利用补码计算： ⑵ 使减法运算转换为加法运算，简化计算机中运 1+(-1) = [00000001]补+[11111111]补 = [00000000]补 算器的线路设计 1-1 = 1+(-1) = ……
NOI同步进行的还有NOI网上同步赛。
信息学竞赛相关活动介绍
NOIP：全国青少年信息学奥林匹克联赛
(National Olympiad in Informatics in Provinces 简称NOIP)
自1995年至今，每年10-11月举行，全国在校中 学生均可参加。分普及组和提高组。
信息学竞赛相关活动介绍
1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界
上第一台电子计算机 ENIAC ，这台计算机占地
170平方米，重30吨，用了18000多个电子管，
每秒能进行5000次加法运算，其输入设备和输出
设备分别为开关和指示灯。
计算机简史
计算机简史
1944年，美籍匈牙利数学家 冯· 诺依曼 提出计算 机基本结构和工作方式的设想，为计算机的诞生 和发展提供了理论基础。
运算器、控制器、存储器、
输入设备、输出设备
计算机系统的基本组成
中央处理器 CPU——Central Processing Unit
在微机中常被称为微处理器
（MPU—— microprocessor）
·由运算器、控制器和一些寄存器组成。 （注意：不要把“寄存器”写成“存 储”）；
计算机系统的基本组成 CPU
输入计算机，计算机对已存入的程序和数据处理 后，输出结果。
计算机简史
ADA语言
Ada Lovelace ——世界上第一个写程序的人 著名英国诗人拜伦之女
计算机简史
图灵（Alan Mathison Turing）：英国数学家，被称为
“人工智能之父” 他提出有限状态自动机，即著名的图灵机模型，提出了重 要的衡量标准“图灵测试”，对人工智能的发展作出诸多 贡献。曾协助军方破解德国的著名密码系 统Enigma，帮助盟军取得了二战的胜利。
计算机系统的基本组成
存储器的分级结构
目前在计算机系统中，通常采用三级存储器结构：
计算机系统的基本组成
计算机系统的基本组成
内部存储器：中央处理器能直接访问的存储器，
它包括快速缓冲存储器和主存储器。内存也常泛
指主存，但严格上说，只有当内存中只有主存，
而没有快速缓冲存储器时，才能称为主存。 外部存储器：中央处理器不能直接访问的存储器， 外部存储器中的信息必须调入内存后才能为中央 处理器处理。
计算机系统的基本组成
外部存储器：也称为辅助存储器，一般容量较大， 速度比主存较慢。 · 硬盘（Hard disk）：目前的硬盘大多采用了温彻 斯特技术，所以又称为“温盘”； · 软盘（Floppy Disk）：常见的是3.5英寸1.44 MB · 光盘存储器（CD-ROM）：只能读，不能写； CD盘片的存储量大约是650 MB，DVD盘片容量大 约是4.7GB。 * CD－RW： 可读写光驱，能读又能写。 ·移动存储：主要有移动硬盘和移动闪存盘。
计算机系统的基本组成
运算器进行各种算术运算和逻辑运算； 控制器是计算机的指挥系统， 它的操作过程是： 取指令——分析指令——执行指令；
计算机系统的基本组成
CPU的主要性能指标：
主频：即计算机CPU的主时钟频率，主频越高， 速度越快。 字长：一次性能并行处理的二进制数码位数；
例如：某微机CPU型号为P4 2.6G，其中2.6G指 的就是CPU的主时钟频率；AMD64位CPU，其 中64位指的是CPU的字长。
计算机系统的基本组成
输入设备 键盘（Keyboard） 、鼠标（Mouse）、 手写笔、 触摸屏 、麦克风 扫描仪（Scanner） 、视频输入设备、 条形码扫描 器 输出设备 · 显示器（Monitor）：目前主要有CRT（阴极射线 管）显示器和LCD液晶显示器。 · 打印机（Printer）：主要有针式打印机、喷墨打 印机、激光打印机。 · 绘图仪 · 音箱
计算机简史
计算机发展代别划分
代别 逻辑元件 *年代
1946－ 使用机器语言 1958 第二代 晶体管 1959－ 使用高级语言 1964 第三代 集成电路 1965－ 1970 未来计算机发展方向： 生物、光、量子计算机 第四代 大规模集成电路 1971－？ 出现微型机
第一代
电子管
计算机简史
计算机系统的基本组成
总线（Bus） 总线是计算机各部件之间传输信息的公共通道， 由多根导线组成，根据传输信息的不同，可 分为数据总线、地址总线和控制总线。
计算机系统的基本组成
计算机软件可分为系统软件和应用软件两大类。
· 系统软件： 包括： (1) 操作系统软件，如： DOS、Windows95/98/2000、Unix、Linux、WindowsNT；
信息数字化
数字化信息的计量
信息数字化
ASCII码 ( American Standard Code for Information Interchange ) 美国的标准信息交换代码 将每个字符用7位的二进制数来表示，共有 128种状态
信息数字化
计算机中的数据用二进制表示 分为有符号数和无符号数
计算机简史
图灵奖：由美国计算机协会于1966年设
立，专门奖励对计算机事业有重要贡献的
个人，有“计算机界的诺贝尔奖”之称。
计算机简史
姚期智
美籍华人，2000年图灵奖得主，世 界著名计算机学家，美国科学院院 士，中国科学院外籍院士，2004年 起在清华大学担任全职教授。 姚班——清华大学“计算机科学实验班”，姚期智 于2004年创办，每届20左右名学生。
冬令营
全国青少年信息学奥林匹克竞赛冬令营在每年寒 假期间（1月）开展为期一周的培训活动。国家集 训队（NOI前50名的选手）正式营员。
信息学竞赛相关活动介绍
CTSC ——参加国际信息学奥林匹克竞赛 的中国代表队的选拔赛
从国家集训队的（获NOI前50名）选手中，经上 机比赛及现场答辩，选拔前4名的优胜者，代表中 国参加国际IOI。
Windows 10 是微软公司新一代操作系统。 Windows 10 正式版将于2015年发布，将涵盖PC、 平板电脑、手机、XBOX和服务器端
操作系统
操作系统的功能主要有：
处理机(CPU)管理、作业管理、存储管理、 文件管理、设备管理。