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计算机基础知识

青少年信息学奥林匹克竞赛情况简介

信息学奥林匹克竞赛是一项旨在推动计算机普及的学科竞赛活动，重在培养学生能力，使得有潜质有才华的学生在竞赛活动中锻炼和发展。

近年来，信息学竞赛活动组织逐步趋于规范和完善，基本上形成了“地级市——省（直辖市）——全国——国际”四级相互接轨的竞赛网络。

现把有关赛事情况简介如下：

全国青少年信息学（计算机）奥林匹克分区联赛：

在举办1995年NOI活动之前，为了扩大普及的面，并考虑到多数省、直辖市、自治区已经开展了多年省级竞赛，举办了首届全国青少年信息学（计算机）奥林匹克分区联赛。

考虑到不同年级学生的知识层次，也为了鼓励更多的学生积极参与，竞赛设提高组、普及组，并分初、复赛进行，这样可以形成一个梯队，确保每年的竞赛活动有比较广泛扎实的基础。

　　从1995年起，至2001年共举办了七届全国青少年信息学奥林匹克分区联赛，每年举办一次，有选手个人奖项（省、国家级）、选手等级证书、优秀参赛学校奖项。

全国青少年信息学（计算机）奥林匹克竞赛（简称NOI）：

由中国算机学会主办的、并与国际信息学奥林匹克接轨的一项全国性青少年学科竞赛活动。

1984年举办首届全国计算机竞赛。

由各省市组织参赛，每年举办一次。

奖项有个人一、二、三等奖，女选手第一、二、三名，各省队团体总分名次排队。

国际青少年信息学（计算机）奥林匹克竞赛（简称IOI）：

每年举办一次，由各参赛国家组队参赛。

全国青少年信息学（计算机）奥林匹克分区联赛竞赛大纲

一、初赛内容与要求：

（#表示普及组不涉及，以下同）

计基

算本

机常

的识

*诞生与发展　　　　*特点　　　　*在现代社会中的应用

*计算机系统的基本组成

*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　　　　*计算机网络

计基

算本

机操

的作

*MSDOS与Windows的使用基础

*常用输入/输出设备的种类、功能、使用

*汉字输入/输出方法

*常用计算机屏示信息

程

序

设

计

基

本

知

识

程序的表示

*自然语言的描述

*PASCAL或BASIC语言

数据结构的类型

*简单数据的类型

*构造类型：

数组、字符串

*了解基本数据结构（线性表、队列与栈）

程序设计

*结构化程序的基本概念

*阅读理解程序的基本能力

*具有完成下列过程的能力：

现实世界（指知识范畴的问题）

—>信息世界（表达解法）

—>计算机世界（将解法用计算机能实现的数据结构和算法描述出来）

基本算法处理

*简单搜索 *字串处理

*排序 *查找

*统计 *分类 *合并

*简单的回溯算法

*简单的递归算法

　二、复赛内容与要求：

在初赛的内容上增加以下内容（2002年修改稿）：

计算机

软件

*操作系统的使用知识

*编程语言的使用

数

据

结

构

*结构类型中的记录类型

*指针类型

*文件（提高组必须会使用文本文件输入）

*链表

*树

*图#

程

序

设

计

*程序设计能力

*设计测试数据的能力

*运行时间和占用空间的估算能力#

算

法

处

理

*排列组合的应用

*进一步加深回溯算法、递归算法

*分治法

*搜索算法：

宽度、深度优先算法

*表达式处理：

计算、展开、化简等#

*动态规划#

三、初赛试题类型：

注：

试题语言两者选一

　　（程序设计语言：

基本BASIC或TURBOPASCAL）

　　*判断*填空*完善程序*读程序写运行结果*问答

四、推荐读物：

　　*分区联赛辅导丛书*学生计算机世界报及少年电世界杂志

第一节计算机的基本常识

1.1计算机的产生和发展

1.2计算机的系统及工作原理

1.3计算机中有关数、编码的基本常识

1.4原码、反码与补码

1.5逻辑运算

1.1计算机的产生与发展

计算机的产生是20世纪最重要的科学技术大事件之一。

世界上的第一台计算机（ENIAC）于1946年诞生在美国宾夕法尼亚大学，到目前为止，计算机的发展大致经历了四代：

① 第一代电子管计算机，始于1946年，结构上以CPU为中心，使用计算机语言，速度慢，存储量小，主要用于数值计算；

② 第二代晶体管计算机，始于1958年，结构上以存储器为中心，使用高级语言，应用范围扩大到数据处理和工业控制；

③ 第三代中小规模集成电路计算机，始于1964年，结构上仍以存储器为中心，增加了多种外部设备，软件得到了一定的发展，文字图象处理功能加强；

④ 第四代大规模和超大规模集成电路计算机，始于1971年，应用更广泛，很多核心部件可集成在一个或多个芯片上，从而出现了微型计算机。

我国从1956年开始电子计算机的科研和教学工作，1983年研制成功1亿/秒运算速度的“银河”巨型计算机，1992年11月研制成功10亿/秒运算速度的“银河II”巨型计算机，1997年研制了每秒130亿运算速度的“银河III”巨型计算机。

目前计算机的发展向微型化和巨型化、多媒体化和网络化方向发展。

计算机的通信产业已经成为新型的高科技产业。

计算机网络的出现，改变了人们的工作方式、学习方式、思维方式和生活方式。

1.2计算机系统及工作原理

1.计算机的系统组成

计算机系统由软件和硬件两部分组成。

硬件即构成计算机的电子元器件；软件即程序和有关文档资料。

（1）计算机的主要硬件

输入设备：

键盘、鼠标、扫描仪等。

输出设备：

显示器、打印机、绘图仪等。

中央处理器（CPU）：

包括控制器和运算器运算器，可以进行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。

存储器：

具有记忆功能的物理器件，用于存储信息。

存储器分为内存和外存

①内存是半导体存储器（主存）：

它分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）和高速缓冲存储器（Cache）；

ROM:

只能读，不能用普通方法写入，通常由厂家生产时写入，写入后数据不容易丢失，也可以用特殊方法（如紫外线擦除（EPROM）或电擦除（EEPROM_）存储器）；

RAM:

可读可写，断电后内容全部丢失；

Cache:

因为CPU读写RAM的时间需要等待，为了减少等待时间，在RAM和CPU间需要设置高速缓存Cache,断电后其内容丢失。

②外存：

磁性存储器——软盘和硬盘；光电存储器——光盘，它们可以作为永久存器；

③存储器的两个重要技术指标：

存取速度和存储容量。

内存的存取速度最快（与CPU速度相匹配），软盘存取速度最慢。

存储容量是指存储的信息量，它用字节（Byte）作为基本单位，

1字节用8位二进制数表示，1KB=1024B，1MB=1024KB，lGB=1024MB

（2）计算机的软件

计算机的软件主要分为系统软件和应用软件两类：

①系统软件：

为了使用和管理计算机的软件，主要有操作系统软件如，WINDOWS95／98／2000／NT4．0、DOS6．0、UNIX等；WINDOWS95／98／2000／NT4．0是多任务可视化图形界面，而DOS是字符命令形式的单任务的操作系统。

②应用软件：

为了某个应用目的而编写的软件，主要有辅助教学软件（CAI）、辅助设计软件（CAD）、文字处理软件、工具软件以及其他的应用软件。

2.计算机的工作原理

到目前为止,电子计算机的工作原理均采用冯.若依曼的存储程序方式,即把程序存储在计算机内,由计算机自动存取指令（计算机可执行的命令=操作码+操作数）并执行它。

工作原理图如下：

1.3计算机中有关数及编码的知识

1.计算机是智能化的电器设备

计算机就其本身来说是一个电器设备，为了能够快速存储、处理、传递信息，其内部采用了

大量的电子元件，在这些电子元件中，电路的通和断、电压高低，这两种状态最容易实现，

也最稳定、也最容易实现对电路本身的控制。

我们将计算机所能表示这样的状态，用0，1来

表示、即用二进制数表示计算机内部的所有运算和操作。

2.二进制数的运算法则

二进制数运算非常简单，计算机很容易实现，其主要法则是：

0+0=00+1=11+0=11+1=0 0*0=00*1=01*0=01*1=1

由于运算简单，电器元件容易实现，所以计算机内部都用二进制编码进行数据的传送和计算。

3.十进制与二进制、八进制、十六进制数之间的相互转换

（1）数的进制与基数

计数的进制不同，则它们的基数也不相同，如表1-1所示。

进制

基数

特点

二进制

0,1

逢二进一

八进制

0,1,2,3,4,5,6,7

逢八进一

十六进制

0,1,2,...,9,A,B,C,D,E,F

逢十六进一

（2）数的权

不同进制的数，基数不同，每位上代表的值的大小（权）也不相同。

如：

（219）10=2*102+1*101+9*100

（11010）2=1*24+1*23+0*22+1*21+1*20

（273）8=2*82+7*81+3*80

（27AF）16=2*163+7*162+10*161+15*160

（3）十进制数转换任意进制

1）将十进制整数除以所定的进制数,取余逆序。

（39）10=（100111）2 （245）10=（365）8

2）将十进制小数的小数部分乘以进制数取整,作为转换后的小数部分,直到为零或精确到小数点后几位。

如：

（0.35）10=（0.01011）2 （0.125）10=（0.001）2

（4）任意进制的数转换十进制

按权值展开:

如:

（219）10=2*102+1*101+9*100

（11010）2=1*24+1*23+0*22+1*21+1*20=26

（273）8=2*82+7*81+3*80=187

（7AF）16=7*162+10*161+15*160=1867

4.定点数与浮点数

定点数是指数据中的小数点位置固定不变。

由于它受到字长范围的限制，所能表示的数的范围有限，计算结果容易溢出。

浮点数的形式可写成：

N=M*2E（其中M代表尾数,E代表阶码）其形式如下：

阶码

尾数（包括符号位）

5.ASCII编码

由于计算机是电器设备,计算机内部用二进制数,这样对于从外部输入给计算机的所有信息必须用二进制数表示,并且对于各种命令、字符等都需要转换二进制数，这样就牵涉到信息符号转换成二进制数所采用的编码的问题，国际上统一用美国标准信息编码（ASCII）它可用7位二进制数表示，存储时用一个字节，它的最高位为0。

因此基本的ASCII字符集有128个如:

0-9：

48-57:

00110000-...

A-Z:

65-90:

01000001-...

a-z:

97-122:

01100000-...

6.汉字编码与汉字输入法

（1）机内码

ASCII码不能表示汉字，因此要有汉字信息交换码，我国国家标准是gb2312,它也被称作国际码。

它由两个字节组成，两个字节的最高位都为1。

gb2312共收纳6763个汉字，其中，一级汉字（常用字）3755个按汉字拼音字母顺序排列，二级汉字3008个按部首笔画次序排列。

（2）汉字输入码（外码）

目前，汉字输入法主要有键盘输入、文字识别和语音识别。

键盘输入法是当前汉字输入的主要方法。

它大体可以分为：

流水码：

如区位码、电报码、通信密码，优点重码律少，缺点难于记忆；

音码：

以汉语拼音为基准输入汉字，优点是容易掌握，但重码律高；

形码：

根据汉字的字型进行编码，优点重码少，但不容易掌握；

音形码：

将音码和形码结合起来，能减少重码律同时提高汉字输入速度。

（3）汉字字模

供计算机输出汉字（显示和打印）用的二进制信息叫汉字字形信息也称字模。

通用汉字字模点阵规格有16*16，24*24，32*32，48*48，64*64，每个点在存储器中用一个二进制位（（bit）存储，如一个16*16点阵汉字需要32个字节的存储空间。

1.4原码、反码与补码

在计算机中，数据是以补码的形式存储的:

在n位的机器数中，最高位为符号位，该位为零表示为正，为1表示为负；

其余n-1位为数值位，各位的值可为0或1。

当真值为正时:

原码、反码、补码数值位完全相同；

当真值为负时:

原码的数值位保持原样，

反码的数值位是原码数值位的各位取反，

补码则是反码的最低位加一。

注意符号位不变。

如:

若机器数是16位:

十进制数17的原码、反码与补码均为：

0000000000010001

十进制数-17的原码、反码与补码分别为：

1000000000010001、111111*********0、1111111111101111

1.5逻辑运算

1.逻辑运算

逻辑与:

同真则真

逻辑或:

有真就真

逻辑非:

你真我假

逻辑异或:

不同则真

2.按位运算

按位与∩:

同1则1如10010101∩10110111=10010101

按位或∪:

有1则1如10010101∪10110111=10110111

3.逻辑化简

化简定律:

（1）交换律：

A+B=B+A，A·B=B·A

（2）结合律：

（A+B）+C=A+（B+C），（A·B）·C=A·（B·C）

　　（3）幂等律：

A·A=A，A+A=A

　　（4）吸收律：

A·（A+B）=A，A+（A·B）=A

　　（5）分配律：

A·（B+C）=A·B+A·C，A+（B·C）=（A+B）·（A+C）

　　（6）互补律：

A+A=1，A·A=0

　　（7）非深入：

A+B=A·B，A·B=A+B

　　（8）0-1律：

A+0=A，A+1=1，A·1=A，A·0=0

例:

化简函数Q=AD+AD+AB+ACEF。

这个函数有5个自变量，化简过程如下：

　　　Q=AD+AD+AB+ACEF

　　　　=A+AB+ACEF

　　　　=A+ACEF

练习:

求证:

（A+B）（A+C）=AB+AC

第二节操作系统

2.1DOS的组成

2.2DOS文件和目录

2.3DOS命令

2.4Windows简介

2.1DOS（DiskOperatingSystem）的组成

MS—DOS采用模块结构，它由五部分组成：

ROM中的BIOS模块、IO．SYS模块、

MSDOS．SYS模块、COMMAND．COM模块和引导程序。

（1）BIOS模块：

在PC机主板上有一个ROM芯片，该芯片中存有系统自测试程序，

CMOS设置程序和基本输入输出程序（BIOS）。

BIOS是一组程序和参

表，其中程序部份是可以通过中断方式调用的一组驱动程序，参数

给出外设的地址和参数。

BIOS是计算机硬件和操作系统之间的接口

通过它操作系统管理计算机硬件资源。

（2）IO．SYS模块：

IO．SYS是MS—DOS和ROMBIOS之间的接口程序。

它和RON

BIOS一起完成系统设备的管理。

（3）MSDOS.SYS模块：

MSDOS．SYS用于实现文件管理，包括文件管理、目录管理、

内存管理等功能。

它以功能调用的形式实现用户和MS—DOS

之间的程序级接口。

（4）COMMAND．COM模块：

COMMAND．COM的主要功能是负责接收、识别、解释和执行

用户从键盘输入的MS—DOS命令。

（5）引导程序：

引导程序又叫“引导记录”，其作用是检查当前盘上是否有两个系统文件，若有系统文件则把DOS系统从磁盘装人内存。

一张系统盘上应该包含有：

引导记录、IO．SYS、MSDOS．SYS和COMMAND．COM等模块。

2.2DOS的文件和目录

1）文件概念：

文件是指记录在存储介质（如磁盘、光盘）上的一组相关信息的集合。

2）文件标识:

驱动器号+路径+文件名（1到8各字符）+扩展名（1到3个字符代表文件的类型）

3）通配符:

*代表从该位置起的一个或多个合法字符；?

代表所在位置的任一个合法字符。

4）树形目录：

DOS采用树形目录结构。

这种目

录结构一是能够解决文件重名问题，即不同的目录可以包含相同的文件名或目录名；二是能够解决文件多而根目录容量有限带来的问题。

在查找某个子目录下的一个文件时，要使用目录路径。

指定路径有两种方法：

绝对路径和相对路径。

绝对路径是从根目录开始到文件所在目录的路径。

例如要查找UCDOS子目录下的二级子目录DATA下的README．TXT文件，绝对路径为：

＼UCDOS＼DATA。

路径中第一个“＼”符号代表根目录。

相对路径是从当前目录开始到文件所在目录的路径。

当前目录指在不特意指定路径情况下DOS命令所处理的目录。

例如系统提示符为：

“C：

＼UCDOS＼DATA>”，则DATA是当前目录。

2.3DOS命令

1．内部命令

1）内部命令：

当启动DOS系统时，计算机引导程序将系统以及常用的命令处理模块驻留

在计算机的内存中，我们称之为内部命令。

2）常用的内部命令：

（1）目录命令：

DIR（显示文件目录）

MD、CD、RD（子目录的建立、进入、删除命令）

（2）文件操作命令：

COPY（复制命令）、DEL（删除命令）、REN（更改文件名）

TYPE（显示文本文件内容）

（3）其他内部命令

DATA、TIME、VER、CLS等 ·

3．外部命令

1）外部命令：

存储在外存储器上的DOS可执行的文件，这些文件程序所占的存储容量比较

大，当用户使用外部命令时，计算机从外存调入内存，当执行完外部命令，就自动从内存中退出。

2）常用的外部命令

（1）磁盘格式化命令：

FORMAT 盘符 [／S）I／V]

其作用，能够清除原盘中所有信息，并将磁盘规范成计算机所能接受的格式，以便有效存

储信息。

（2）软盘复制命令：

DISKCOPY [盘符1：

][盘符2：

]

其作用，能够进行软盘之间的全盘复制（以磁道方式），不仅可以复制系统文件而且可以

复制隐含文件。

2.4Windows简介

Windows是一个多任务图形用户界面，该环境可以在基于MS-DOS的计算机上运行，在多任务图形用户环境下，Windows提供了一个基于下拉菜单、屏幕窗口和鼠标的界面，在该环境下运行的应用程序必须进行专门的设计才能发挥这些特征的优点。

2．Windows的特点

Windows能够充分发挥计算机的作用，其图形接口能够组织用户程序和文件、同时运行几个用户程序、在文档之间移动和复制信息、在平台上进行应用程序的切换等。

为了提高效率，Windows还提供了一些辅助程序，如字处理器、画笔及其他标准应用程序等。

Windows具有以下主要特点。

（1）图形化的用户界面

Windows提供了一种不同于DOS系统下命令行的工作方式，它通过对窗口、图标、选单、对话框、命令按钮、滚动框等图形符号与画面的操作来实现对计算机的各种操作。

（2）标准化的操作界面

在Windows中，所有的操作都是通过窗口中的图形界面进行的。

（3）多任务机制和执行性能

在Windows中，平稳的多任务机制可以同时运行多道程序以及执行多项任务，各程序与各任务之间不仅转换容易，而且还可以方便地交换数据。

（4）充分利用内存

Winddws利用虚拟内存技术，允许应用程序超过640阳常规内存的运行空间，从而最大限度地利用了计算机系统的所有内存资源，从而使内存较小的微机也能运行大型的应用程序。

（5）强大的联网功能

在Windows中，可以简单直观地实现网络的安装、配置、浏览，从而可以更加方便地实现网络管理和资源共享。

（6）丰富的多媒体功能

Windows提供大量辅助程序，用以实现文字、图形、图像、声音、视频等多媒体功能，同时还支持其他厂商基于Windows标准开发的各种相应软件。

（7）TryType技术

TryType（真实字体）属于内建式比例字体，可以任意平滑放大与缩小。

这种字体能使屏幕上显示的效果与实际打印机输出的信息完全一致，这就是所谓的“所见即所得”。

[例4]在Windows95中，“任务栏”的作用是____。

A）显示系统的所有功能B）只显示当前活动窗口名

C）只显示正在后台工作的窗口名D）实现窗口之间的切换

解答：

在任务栏中，显示了所有打开的程序的图标。

本题正确答案为D。

第三节计算机网络常识

3.1网络基础知识

3.2Internet简介

3.1网络基础知识

1.网络的概念

计算机网络是将地理位置不同的计算机,用通信链路连接起来,共同遵守一定的协议,以实现计算机软硬件资源共享为目标的通信系统。

2.网络的组成

计算机网络由网络硬件和网络软件组成。

网络软件包括网络操作系统、通信软件、通信协议（计算机之间实现数据通信共同遵守的相关规定）。

网络硬件包括网络的拓扑结构、网络服务器、网络工作站、传输介质和设备。

3.网络的分类

（1）按通信距离分:

局域网（LAN）:

局限于某个范围（10公里左右）的网络连接情（校园网）。

广域网（WAN）:

跨地区的局域网，Internet是覆盖全球的广域网。

（2）按网络的使用目的分：

共享资源网：

使用者可分享网络的各种资源（如Internet）。

数据处理网：

用于数据处理（企业经营管理用的网络）。

数据传输网：

用于数据的收集、交换和传输（情报检索网络）。

（3）按网络的拓扑结构分：

星形网：

以一台计算机为中心，以放射状连接若干台计算机。

环形网：

传输线路构成一个封闭的环，入网的计算机连到这个环形线路上。

总线网：

用一条通信线路作主干，入网的计算机通过相应接口连到线路上。

4. 开放系统互联模型（OSI模型）

OSI模型分7层:

各层功能如下:

1．物理层

　　物理层与移动二进制数和维护物理连接有关。

　　2．数据链路层

　　数据链路层通过帧在一个给定的物理链路传输分组（报文），保持帧的有序以及发现检测到的各种错误，包括传输错误，但是数据链路层只了解在链路另一端的对等实体。

数据链路层的地址是为了将网络中一点的数据帧送到另一点。

　　3．网络层

　　网络层知道每个数据链路的对等进程，并负责在链路间移动分组，把它送到目的地。

网络层地址是为了把单一分组从网络的一端送到目的地。

　　4．传

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