信息学奥赛知识点(一)—计算机基础知识

1.计算机发展史

年代	件
	电子管
第二代1959-1964	晶体管
第三代1965-1970	集成电路
第四代1971—~ 第一代1946-1958 第二代1959-1964	大规模集成电路

2.世界上第一台电子计算机

时间：1946年2月

地点：美国宾夕法尼亚大学

名字: ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)

描述：占地170平方米，重30吨，使用了18000多电子管，每秒可以进行5000多次加法运算。是世界上第一台通用计算机，也是继ABC（阿塔纳索夫-贝瑞计算机）之后的第二台电子计算机，是图灵完全的电子计算机。

3.冯诺依曼理论

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。

冯·诺依曼理论要点：

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。

4.冯诺依曼结构

冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备），这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。

5.计算机分类

按照其规模和处理能力分可以分为：巨型机，大型机，中型机，小型机，微型机。

巨型机:高速度，大容量，配有多种外部设备及丰富的，高功能系统软件。如我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”。在2016年6月TOP500组织发布的最新一期世界超级计算机500强榜单中，神威·太湖之光超级计算机和天河二号超级计算机位居前两位。

大、中型机：使用专门处理器的指令集、操作系统和应用软件，大量使用冗余等技术确保其安全性及稳定性。擅长非数值计算。一般大型商业公司使用。

小型机：采用精简指令集处理器，性能和价格介于PC服务器和大型主机之间的一种高性能64位计算机。

小型机与普通服务相比：

(1)架构完全不一样。

(2)小型机一般都是专用的操作系统。不同公司生产的小型机只能运行特定的操作系统。

(3)小型机比服务器性能要强大很多，稳定性也比较好，年宕机只有几小时

(4)小型机的价格会更贵

微型机：个人计算机，有软件系统和硬件系统组成，能够独立运行完成特定功能的设备。个人计算机不需要共享打印机等也可以独立工作。家用台式机、笔记本电脑、平板电脑等都属于个人计算机范畴。

工作站：是一种高端的通用微型计算机。提供比平常计算机更强的性能。尤其擅长图形处理能力。一般配有高分辨率大屏，高性能存储器。另外，连接到服务器的终端机也可称为工作站。

6.计算机应用

科学计算

信息处理

自动控制

计算机辅助技术

计算机辅助设计(CAD)( Computer Aided Design)

计算机辅助制造(CAM)( computer Aided Manufacturing)

计算机辅助教学(CAI)( Computer Aided Instruction)

计算机辅助测试(CAT)( Computer Aided Testing)

另外计算机辅助翻译也称为CAT

人工智能

网络应用

7.计算机相关人物

（1）冯·诺依曼，美籍匈牙利裔科学家、数学家，被誉为“电子计算机之父”。1945年，冯·诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理，后来人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为“冯.诺曼型结构”计算机。

（2）艾伦·麦席森·图灵是英国数学家、逻辑学家，他被视为计算机之父。计算机科学之父。提出著名的“图灵机”(Turing Machine)的设想，图灵机”与“冯·诺伊曼机”齐名，被永远载入计算机的发展史中。

（3）克劳德·艾尔伍德·香农1916年4月30日诞生于美国密西根州，现代信息论的著名创始人，信息论之父。信息论及数字通信时代的奠基人。通信数学模型中，清楚地提出信息的度量问题，改进著名的计算信息熵H的公式。今天在计算机和通信中广泛使用的字节(Byte)、KB、MB、GB等词都是从比特演化而来。

（4）赫伯特•亚历山大•西蒙提出了“物理符号系统假说”PSSH(Physical Symbol System Hypothesis)，成为人工智能中影响最大的符号主义学派的创始人和代表人物，而这一学说则鼓励着人们对人工智能进行伟大的探索。

（5）范内瓦·布什是模拟计算机的开创者，信息论之父香农是他的学生，提出了微缩摄影技术和麦克斯储存器(memex)的概念，开创了数字计算机和搜索引擎时代。

（6）林纳斯·托瓦茨：linux之父

（7）蒂姆·伯纳斯·李: 互联网之父。

8.计算机相关奖项

图灵奖：是计算机界的诺贝尔奖。是国际计算机协会（ACM）于1966年设立的，又叫“A.M.图灵奖”，专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人。其名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿兰·图灵，这个奖设立目的之一是纪念这位科学家。获奖者的贡献必须是在计算机领域具有持久而重大的技术先进性的。大多数获奖者是计算机科学家。

计算机先驱奖：IEEE—CS的计算机先驱奖(Computer Pioneer Award)设立于1980年。兼顾了理论与实践，设计与工程实现，硬件与软件，系统与部件。计算机先驱奖打破了社会制度和意识形态的限制，一批前苏联和东欧国家的计算机科学家获得了表彰。

9.计算机与通信技术

第一代通信技术：1G，最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上世纪80年代。美国贝尔试验室研制成功了全球第一个移动蜂窝电话系统—先进移动电话系统（AMPS）中国的第一代模拟移动通信系统于1987年11月18日在广东第六届全运会上开通并正式商用，采用的是英国TACS制式。

第二代通信技术：2G，以数字语音传输技术为核心。用户体验速率为10kbps，峰值速率为100kbps。一般定义为无法直接传送如电子邮件、软件等信息；只具有通话和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。不过手机短信在它的某些规格中能够被执行。2G技术基本可被切为两种，一种是基于TDMA所发展出来的以GSM为代表，另一种则是CDMA规格，复用﹙Multiplexing﹚形式的一种。

中国移动：GSM

中国电信：CDMA

中国联通：GSM

第三代通信技术：3G，支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息。3G是将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的一代移动通信系统。第三代移动通信采用码分多址技术，现已基本形成了三大主流技术，包括有：W-CDMA.CDMA-2000和TD-SCDMA。这三种技术都属于宽带CDMA技术。GPRS(General Packet Radio Service)可认为是介于第二代和第三代之间的2.5代移动通信系统。

中国移动：TD-SCDMA

中国电信：CDMA2000

中国联通：WCDMA

第四代通信技术: 4G, 是将WLAN技术和3G通信技术进行了很好的结合，使图像的传输速度更快，让传输图像的质量和图像看起来更加清晰。

联通度4G：TD-LTE、FDD-LTE

电信问4G：TD-LTE、FDD-LTE

移动4G：TD-LTE

第五代通信技术：5G，其网络是数字蜂窝网络，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比当前的有线互联网要快，比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍。

信息学奥赛知识点(二)—计算机软件系统

软件是计算机的灵魂，硬件为软件提供了运行平台，软件和硬件相互关联，两者之间相互转换，相互补充。计算机的软件系统分成系统软件和应用软件两大类。

一、系统软件 

常见的操作系统：分为桌面操作系统、服务器操作系统、数据库系统

1.桌面操作系统主要分为两大类：分别为类Unix操作系统和Windows操作系统。

Unix和类Unix操作系统：

Max OS X， Linux发行版(Debian, Ubuntu, Linux Mint, openSUSE, Fedora, Mandrake, Red Hat, Cent os)

Windows操作系统：Windows 98, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 8.1, Windows 10等。

2. 服务器操作系统主要有三类：

Unix类：SUNSolaris, IBM-AIX,HP-UX，FreeBSD，OS X server

Linux类：Red Hat Linux，Cent OS，Debian，Ubuntu LTS

Windows类:Windows NT Server， Windows Server 2003， Windows Server 2008， Windows Server 2012，Windows Server 2016。

3. 数据库系统（注：有单独的数据库系统，也有数据库软件）

Mysql、Oracle、Sql Server 、Access

二、应用软件

应用软件是用户为了解决各自应用领域里的具体任务而编写的各种应用程序和有关文档资料的统称。

常用的软件有以下几类：（1）字处理软件 (2)电子制表软件（3）计算机辅助设计软件（4）图形软件（5）教育软件 （6）电子游戏软件。

字处理软件：word ，wps word ,

电子制表软件：excel， wps excel

计算机辅助设计软件：autoCAD，

图形软件：Photo Shop（PS），3D MAX， Sai，Adobe illustrator

教育软件：电子教室，云课堂

电子游戏软件：英雄联盟、第五人格等

通讯软件：,微信，YY语音，钉钉等

三、计算机的指令

指令是一组二进制代码，它规定了由计算机执行程序的一步操作。一条指令由操作源码和操作数组成。

指令系统是一种计算机所能识别并执行的全部指令的集合。例如80386的指令系统有123种，可分为9类，指令系统：数据传递，算术运算，逻辑运算，串操作，位操作，程序控制，高级语言指令，保护模式。处理器控制指令。

程序是计算机为了执行某种操作任务二而将一条指令按照一定的顺序排列起来的指令集。

信息学奥赛知识点(三)—计算机语言

程序是一系列的操作步骤，计算机程序就是由人事先规定的计算机完成某项工作的操作步骤，每一个步骤具体内容由计算机能够理解的指令来描述，这些指令告诉计算机“做什么”和“怎么做”

通常分为三类：机器语言、汇编语言和高级语言。

1.机器语言

计算最早出现的语言就是机器语言，它是计算机能够直接识别的语言，而且速度快。机器语言用二进制代码来编写计算机程序的。因此又称二进制语言。例如用机器语言来表示“8+4”，是一串二进制码“00001000 00000100 00000100”。机器语言书写困难，记忆复杂，一般很难记忆。

2.汇编语言

由于机器语言的缺陷，人们开始用助记符编写程序，用一些符号代替机器指令所产生的语言称为汇编语言。但是，用汇编语言编写的程序不能被计算机所识别，必须使用某种特殊的软件用汇编语言写的源程序翻译和连接成能被计算机直接识别的二进制代码。

汇编语言虽然采用了助记符来编写程序，比机器语言简单，但是汇编语言仍属于低级语言，它与计算机的体系结构有关。工作量大，繁琐，而且程序可移植性差。

3.高级语言

计算机并不能直接接受和执行高级语言编写的源程序，源程序在输入计算机时，通过“翻译程序”翻译成机器语言形式的目标程序，计算机才能识别和执行。这种“翻译”通常有两种方式，即编译方式和解释方式。

编译方式：编译方式的翻译工作由“编译程序”来完成，它是先将整个源程序都转换成二进制代码，生成目标程序，然后把目标程序连接成可执行的程序，以完成源程序要处理的运算并取得结果。

解释方式：  源程序进入计算机时，解释程序边扫描边解释，对源程序的语句解释一条，执行一条，不产生目标程序。解释方式的翻译工作由“解释程序”来完成。

编译性语言：C/C++、Pascal/Object Pascal

解释性语言：ASP、PHP、Java、JavaScript、VBScript、Prel、Python、Ruby、MATLAB

使用编译性语言程序将整个源程序编译连接为可执行的文件，这种方式效率高、可靠性高、可移植性好。不过，当源程序修改后，必须重新编译。

面向对象的语言借鉴了20世纪50年代的人工智能语言LISP,引入了动态绑定的概念和交互式开发环境的思想；始于20世纪60年代的离散事件模拟语言Simula67，引入了类的要领和继承，成形于20世纪70年代的Smalltalk

面向对象语言的发展有两个方向：一种是纯面向对象语言，如Smalltalk、EIFFEL等；另一种是混合型面向对象语言，即在过程式语言和其他语言中加入类、继承等成分，如C++、Objective-C 等。

面向对象的编程语言：Smalltalk、Java、C++、C#、Python。

面向对象的三大特点：继承、封装、多态

面向过程的编程语言：C、Fortran

信息学奥赛知识点(四)—计算机网络

一、网络的定义

所谓计算机网络，就是利用通信线路和设备，把分布在不同地理位置上的多台计算机连接起来。

计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。

网络中的计算机与计算机之间的通信依靠协议进行。协议是计算机收、发数据的规则。

TCP/IP：用于网络的一组通信协议。包括IP（Internet Protocol）和TCP（Transmission Control Protocol）

二、网络的发展

计算机网络的发展过程大致分为三个阶段：

远程终端联机阶段：主机-终端

计算机网络阶段：1. 计算机-计算机  2.Internet阶段：Internet

三、网络的主要功能

(1)资源共享 （2）信息传输 （3）分布处理 (4)综合信息服务

四、网络的分类

按网络的地理范围进行分类：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。

局域网（Loacl Area Network）

一般局限在1km 范围内，局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单，容易实现，具体标准是美国电气工程师协会制定的IEEE802系列标准。

城域网（Metropolitan Area Network）：城域网的范围为几千米到几十千米以内。

广域网(Wide Area Network)：广域网的范围在几十千米到几千千米以上。

注：MAN和WAN一般都是由多个LAN构成的。

按网络的拓扑结构进行分类：星型、总线型、环型、树型、网

五、网络的体系结构

国际标准话组织（Internetional Standardization Organization,ISO）提出的开放式系统互联（Open System Interconnection,OSI）参考模型。它将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同任务。

开放性式指任何遵循OSI标准的系统，只要物理上连接起来，它们之间都可以相互通信。OSI参考模型并不是网络体系结构。OSI只是描述每一层的功能，并没有确定一个层的协议。而网络体系结构是网络层次结构和相关协议的集合。

六、IP地址

在TCP/IP体系中，IP地址是要给重要的概念。

所谓IP地址，是用于标识Internet网络上节点的32位地址（以后可能使用V6版本是128位的，分8组，每组16位），对于Internet网络上的每个节点，都必须指派一个唯一的地址，它由网络ID和唯一的主机ID组成。该地址通常用由句点分阁的八位字节的十进制数表示（例如：1

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