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 | 原件 | 主要应用领域 | ||
|---|---|---|---|---|
| 第一代 | 1946-1958 | 电子管 | 科学和工程计算 | |
| 第二代 | 1959-1964 | 晶体管 | 数据处理 | |
| 第三代 | 1965-1970 | 集成电路 | 科学计算、数据处理、工业控制 | |
| 第四代 | 1971—~ | 大规模集成电路 | 各个行业 |
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。主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围天气预报，整理卫星照片，原子核物的探索，研究洲际导弹、宇宙飞船等。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。
小型机与普通服务器相比：
(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“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，1936年提出著名的“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。1950年的论文《计算机和智能》《机器能思考吗》两篇论文的发表，使他被称为**“人工智能之父”**，死于食用浸染过氰化物溶液的苹果。
（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）莫西利和埃克特： 研制出了ENIAC。
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。
历年图灵奖：
| 年份 | 姓名 | 主要成就 |
|---|---|---|
| 1990年 | 费尔南多·考巴托 | CTSS和Multics |
| 1991年 | 罗宾·米尔纳 | LCF，ML语言，CCS |
| 1992年 | 巴特勒·兰普森 | 分布式，个人计算环境 |
| 1993年 | 尤里斯·哈特马尼斯 | 计算复杂度理论 |
| 1994年 | 爱德华·费根鲍姆 拉吉·瑞迪 | 大规模人工智能系统 |
| 1995年 | 曼纽尔·布卢姆 | 计算复杂度理论，及其在密码学和程序校验上的应用 |
| 1996年 | 阿米尔·伯努利 | 时序逻辑，程序与系统验证 |
| 1997年 | 道格拉斯·恩格尔巴特 | 互动计算 |
| 1998年 | 詹姆斯·尼古拉·格雷 | 数据库与事务处理 |
| 1999年 | 弗雷德里克·布鲁克斯 | 计算机体系结构，操作系统，软件工程 |
| 2000年 | 姚期智(华人) | 计算理论，包括伪随机数生成，密码学与通信复杂度 |
| 2001年 | 奥利-约翰·达尔 克利斯登·奈加特 | 面向对象编程 |
| 2002年 | 罗纳德·李维斯特 阿迪·萨莫尔 伦纳德·阿德曼 | 公钥密码学（RSA加密算法） |
| 2003年 | 艾伦·凯 | 面向对象编程 |
| 2004年 | 文特·瑟夫 罗伯特·卡恩 | TCP/IP协议 |
| 2005年 | 彼得·诺尔 | Algol 60语言 |
| 2006年 | 法兰西斯·艾伦 | 优化编译器 |
| 2007年 | ||
| [5] | 爱德蒙·克拉克 艾伦·爱默生 约瑟夫·斯发基斯 | 开发自动化方法检测计算机硬件和软件中的设计错误 |
| 2008年 | 芭芭拉·利斯科夫 | 编程语言和系统设计的实践与理论 |
| 2009年 | 查尔斯·萨克尔 | 帮助设计、制造第一款现代PC |
| 2010年 | 莱斯利·瓦伦特 | 对众多计算理论所做的变革性的贡献 |
| 2011年 | 朱迪亚·珀尔 | 通过概率论和因果推理（英语：Causal reasoning）对人工智能领域作出的根本性贡献 |
| 2012年 | 莎菲·戈德瓦塞尔 希尔维奥·米卡利 | 在密码科学领域里，，做出变革性工作； |
| 2013年 | 莱斯利·兰波特 | 分布式系统 |
| 2014年 | 迈克尔·斯通布雷克 | 对现代数据库的概念和实践作出的根本性贡献 |
| 2015年 | 惠特菲尔德·迪菲 | 发明迪菲-赫尔曼密钥交换，对公开密钥加密技术有重大贡献[8]。 |
| 2016 | 蒂姆·伯纳斯-李 | 万维网（World Wide Web） |
| 2017 | 轩尼诗 帕特森 | 研究体系架构，确立了RISC处理器的可行性 |
| 2018 | 约书亚·本吉奥 杰弗里·辛顿 杨立昆 | 深度学习 |
| 2019 | 艾德文·卡特姆 | 3D 计算机图形学的贡献，以及这些技术对电影制作和计算机生成图像（CGI）等应用的革命性影响 |
**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。
10 计算机软硬件公司
| 公司名称 | 主要成就 | 主要产品 | 备注 |
|---|---|---|---|
| Microsoft（微软） | 操作系统、办公软件 | windows操作系统、Office软件 | 软件 |
| Oracle(甲骨文) | 数据库软件、软件技术 | Oracle数据库、java语言 | 软件 |
| IBM(国际商业机器公司) | 硬件、软件 | 大型机、超级计算机、DB2 | 软硬件 |
| Google（谷歌） | 互联网搜索、操作系统 | Google搜索、Android | 软件 |
| Intel(英特尔) | 微处理器、显卡 | cpu、集成显卡 | 硬件 |
| Huawei（华为） | 硬件、通信、软件 | 通信设备、移动设备、鸿蒙OS | 软硬件 |
| Apple(苹果) | 硬件、软件 | 移动设备、ios | 软硬件 |
| Kingsoft(金山) | 办公软件、应用软件 | wps、金山毒霸 | 软件 |
11计算机的应用
1.科学计算
科学计算(或数值计算)是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。
- 信息处理
信息处理(数据处理)是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。80%以上的计算机主要用于数据处理，决定了计算机应用的主导方向。 - 自动控制
自动控制(过程控制)是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行自动控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，提高产品质量及合格率。目前，计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等部门得到广泛的应用。 - 计算机辅助技术
计算机辅助技术是指利用计算机帮助人们进行各种设计、处理等过程，它包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助教学(CAI)和计算机辅助测试(CAT)等。另外，计算机辅助技术还有辅助生产、辅助绘图和辅助排版等。 - 人工智能
人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)又可称为智能模拟，是计算机模拟人类的智能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。人工智能的研究目标是计算机更好地模拟人的思维活动，那时的计算机将可以完成更复杂的控制任务。 - 网络应用
随着社会信息化的发展，通信业也发展迅速，计算机在通信领域的作用越来越大，特别是促进了计算机网络的迅速发展。目前，全球最大的网络(Internet，即国际互联网)已把全球的大多数计算机联系在一起。计算机在信息高速公路、电子商务、娱乐和游戏等领域也得到了快速的发展。