第一部分计算机发展及应用

1）计算机的发展

• 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（Electronic NumericalIntegrator And Computer），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。
• 1958 年中国研制了第一台电子管计算机，速度每秒二千次。
• “银河”1983 年问世，运算速度为每秒 1亿次。
• 2001 年，中科院计算所研制成功我国第一款通用 CPU——”龙芯”芯片

2）计算机的名人

• 冯•诺依曼 —— 计算机之父

1944 年 8 月至 1945 年 6 月，美籍匈牙利科学家冯•诺依曼提出了一个全新的计算机概念，即“冯•诺依曼计算机”模型。

主要贡献：确立了现代计算机的基本结构。

• 艾兰•图灵 —— 人工智能之父，图灵机

“诺贝尔奖”是世界上最负盛名的奖项，但仅用于奖励那些在物理、化学、文学、医学、经济学与促进世界和平等方面做出开拓性重大贡献的人士。“图灵奖”则是计算机科学领域的最高奖项，有“计算机界诺贝尔奖”之称。设立这个大奖，既是为了促进计算机科学的进一步发展，也是为了纪念一位天才数学家、计算机科学的奠基人艾兰•图灵。

图灵是走在时代前面的天才，在计算机远未问世之前，他构造出一台完全属于想象中的”计算机”，数学家们把它称为”图灵机”，而冯•诺依曼相当于把图灵虚构的”图灵机”进行了实现。（图灵机不是一台真正的计算机）

• 摩尔 —— 摩尔定律

1965 年，英特尔联合创始人戈登•摩尔提出以自己名字命名的”摩尔定律”，意指集成电路上可容纳的元器件的数量每隔 18 至 24 个月就会增加一倍，性能也将提升一倍。

（摩尔定律过去是每5年增长10倍，每10年增长100倍。而如今，摩尔定律每年只能增长几个百分点，每10年可能只有2倍。因此，摩尔定律结束了。）

• 比尔•盖茨

比尔•盖茨（Bill Gates），全名威廉•亨利•盖茨三世，简称比尔或盖茨。1955 年 10 月 28 日出生于美国华盛顿州西雅图，企业家、软件工程师、慈善家、微软公司创始人。曾任微软董事长、CEO 和首席软件设计师。

微软公司在个人计算机和商业软件、服务和互联网技术方面都是全球范围内的领导者。我们所用的 windows 操作系统系列，offic 等应用软件都是他们的产品。

• 王选

王选，江苏无锡人，出生于上海，计算机文字信息处理专家，计算机汉字激光照排技术创始人，当代中国印刷业革命的先行者，被称为“汉字激光照排系统之父”，被誉为“有市场眼光的科学家”。1958年毕业于北京大学数学力学系，1984年晋升为教授，1991年当选为中国科学院院士，1994年当选为中国工程院院士，1995年加入九三学社，2002年2月1日获得2001年度国家最高科学技术奖，陈嘉庚科学奖获得者。

3）计算机的特点

• 速度快——计算机的运行速度以 MIPS 衡量。（MIPS——每秒可执行的百万条指令）
• 计算精度高——主要取决于计算机的字长
• 记忆能力强——有存储器
• 可靠的逻辑判断功能力——能进行逻辑运算
• 有自动控制能力——具有程序控制下的自动执行能力

4）计算机语言的发展

• 第一代: 机器语言

由 0 和 1 组成，能让计算机直接接受的代码称为机器指令。

所谓机器语言是指计算机指令的集合

机器语言的缺点: 难学、难写、难记、难检查、难修改

• 第二代: 汇编语言

由于机器语言难以记忆，汇编语言使用了一些助记符来表示每一条机器指令。但汇编语言要通过汇编程序翻译成机器语言才能执行

汇编语言的缺点: 只适应于特定的计算机

• 第三代：高级语言

第一种高级语言是 fortran

比较常见的高级语言有: pascal ,c 语言 , basic ,fortran

把高级语言翻译成机器语言有两种方式:

编译方式:把高级语言写的源程序直接输入计算机，编译程序把整个源程序翻译成目标程序，然后由计算机执行目标程序（Pascal，C/C++采用编译方式）

解释方式:把高级语言写的源程序直接输入计算机，解释程序把源程序逐句翻译，翻译一句马上执行，边解释边执行

• 第四代：面向对象的高级语言

如果说第三代语言要求告诉计算机怎么做，那么第四代语言只需要告诉计算机做什么。

第一个面向对象的语言叫做smalltalk。

比较常见的面向对象的高级语言有：freepascal , C/C++ , object pascal,c# 等

• 第五代：人工智能语言

代表语言是 LISP 语言和 Prolog 语言

NOIP 比赛可使用的语言：Pascal ， C/C++



5）计算机的分类

1、以”代”分类：

• 第一代：1946~1957年，电子管计算机
• 第二代：1958~1964年，晶体管计算机
• 第三代：1965~1971年，中小规模集成电路计算机
• 第四代：1972 至今，大规模集成电路计算机
• 第五代：人工智能计算机

2、以功能规模分类

巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机（如 PC 即个人电脑）

6）计算机的应用

• 科学计算:弹道轨迹、天气预报、高能物理等等
• 数据处理（即信息处理）：企业管理、物资管理、电算化等
• 自动控制：工业自动化控制，卫星飞行方向控制
• 计算机辅助设计和教学：

计算机辅助设计 CAD（ComputerAided Design）

计算机辅助制造 CAM（ComputerAided Manufacturing）

计算机辅助测试 CAT（ComputerAided Testing）

计算机辅助教学 CAI（ComputerAided Instruction）

• 人工智能

第二部分 计算机硬件

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。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。

• 计算机硬件设备由存储器、运算器、控制器、输入设备 和 输出设备（I/O 设备）五个部分组成。
• 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。

1）微型机的主要技术指标

• 字长：知己算计能够直接处理的二进制数据的位数。单位为位（BIT）
• 主频：指计算机主时钟在一秒钟内发出的脉冲数，在很大程度上决定了计算机的运算速度。
• 内存容量：是标志计算机处理信息能力强弱的一向技术指标。单位为字节（BYTE）。
• 外存容量：一般指软盘、硬盘、光盘。

计算机硬件由五大部分组成：

运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备（I/O 设备）。

2)   中央处理器（CPU——Central Processing Unit）

• 由运算器、控制器和一些寄存器组成；
• 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；
• CPU 的主要性能指标是主频和字长。

3）存储器

• 内部存储器

中央处理器能直接访问的存储器称为内部存储器，它包括快速缓冲存储器和主存储器，中央处理器不能直接访问的存储器称为外部存储器，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。

主存储器：内存也常泛称主存，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。

主存储器按读写功能，可分只读存储器（ROM）[断电后信息不丢失]和随机存储器（RAM）[断电后信息丢失]两种。

• 外部存储器

外存储器：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）：将盘片、读写磁头及驱动装置精密地组装在一个密封盒里；采用接触式起停，非接触式读写的方式（磁盘不工作时，磁头停在磁盘表面的起停区，一旦加电后，磁头随着盘片旋转的气流“飞”起来，悬浮在磁盘表面，进行读写）。

软盘（Floppy Disk）：目前常见的是 3.5 英寸/1.44 MB的软盘。

光盘存储器（CD-ROM）：普通的 CD-ROM，只能读，不能写；CD 盘片的存储量大约是 650 MB。

• 高速缓冲存储器

又叫 Cache，由于 CPU 速度远大于内存，所以它在中间起协调作用。

• 比较

内存和外存的主要区别:内存小/外存大，内存贵/外存便宜，内存快/外存慢

存储器的速度:寄存器>Cache>内存>外存（辅存）

4)   输入设备

• 键盘（Keyboard）：目前大多使用 104 或 108 键盘
• 鼠标（Mouse）：主要有机械型鼠标和光电型鼠标两种
• 扫描仪（Scanner）
• 手写笔、触摸屏、麦克风
• 视频输入设备、条形码扫描器

5）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

计算机在运行时，先从内存中取出一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。

接下来取出下一条指令，在控制器的指挥下完成规定操作，依次进行下去，直到遇到停止指令

第三部分 软件与操作系统

软件系统按其功能以及重要性可主要分为系统软件和应用软件两大类，系统软件管理整个计算机系统，应用软件在系统软件的基础上使计算机能解决各种实际问题。

1)  应用软件在系统软件的基础上开发，但系统软件也属于应用软件

• 系统软件：用来支持应用软件的开发和运行的，主要是操作系统软件如：DOS、Windows95/98/2000、Unix、Linux、WindowsNT；
• 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、数据库管理软件等。

2）操作系统（OS——Operating System）

操作系统是控制与管理计算机系统资源的软件，是硬件的第一层扩充，任何应用软件的运行都必须依靠操作系统的支持。

操作系统大致有:dos , ucdos , windows 系列 , Linux , unix ,os/2 …

Windows系列操作系统

Windows 是 Microsoft 公司开发的图形化界面的操作系统。

• 基本概念：

图标、任务栏、标题栏、菜单栏、滚动条、工具栏、对话框、开始菜单……

• 基本操作：

（1）鼠标单击、双击、拖动，左键、右键功能；

（2）窗口操作：最大（小）化、大小调整、拖动、关闭、排列、切换；

（3）剪贴板：复制（Ctrl－C）、粘贴（Ctrl－V）、剪切（Ctrl－X）

复制屏幕图像：可将当前屏幕图形以 BMP 格式传送到剪贴板……

（4）其它：查找、运行、切换Windows、进入 DOS 环境、文件夹选项

3)  语言处理软件

Basic , Cobol , Pascal ,C/C++ ,Java

4）数据库管理系统

Sybase , dbase , foxbase , foxpro , access , oracle , mysql



5）常用的应用软件

• Office 系列:Word(文字处理) , Excel（表格处理） ,Frontpage(网页制作) , Powerpoint(幻灯片)
• 图像处理软件: 画图 、 photoshop ,fireword, Acdsee
• 网页制作软件:dreamweaver
• 声音处理软件:goldwave
• 动画制作软件: flash

6） 常见的文件类型扩展名

• 可执行类文件: bat、com、exe、sys、tmp、zip、……
• 文档类文件: doc、xls、txt、htm、……
• 图像文件: bmp、gif、jpg、psd、……
• 音频文件: wav、avi、mp3、swf……