第 1 章你好，计算机！

🏗️ 前情回顾：这是全书的起点——不需要前情回顾。你只需要带着一个问题进来：计算机到底是什么？

🎯 本章目标

学完这一章，你能：

说出计算机的五个组成部分
解释"程序"是什么，为什么计算机需要程序
区分硬件和软件
理解编程语言的作用——为什么人不能直接跟计算机说人话
在脑海中建立"输入 → 处理 → 输出"这个模型

📖 故事引入

假设你面前有一台全新的笔记本电脑。你按下开机键，屏幕亮了，出现一个桌面。你可以用鼠标点来点去，打开浏览器看视频，打开记事本写东西。

现在想象一个场景：你的朋友从 1980 年穿越过来，从来没见过电脑。他指着这个金属盒子问你："这玩意儿到底是什么？它为什么会听话？我说话它能听懂吗？"

你怎么用三句话回答他？

（试试看，在继续往下读之前，先自己想想答案。）

🧱 知识讲解

1.1 计算机是什么：一个"听话的机器"

计算机本质上是一个能执行指令的机器。它自己不会思考，不会"想做什么就做什么"。你给它一条指令，它执行一条；给它一百条，它执行一百条。而且执行得飞快。

就像一只训练有素的狗——你扔飞盘，它叼回来；你说"坐下"，它坐下。但它不会自己决定"今天心情好，我要主动给你泡杯咖啡"。

计算机也一样。你让它算 3 + 5，它就算 3 + 5。你不让它算，它什么都不做。

那么问题来了：你怎么"告诉"计算机做什么？

1.2 计算机的五个部分

任何一台计算机——不管是台式机、笔记本，还是你口袋里的手机——都由五个部分组成：

部分	作用	类比
输入设备	把外界信息送进计算机	眼睛和耳朵
输出设备	把计算结果展示给人看	嘴巴和手
运算器	做算术和逻辑判断	大脑的计算区
控制器	指挥其他部件协调工作	大脑的指挥区
存储器	记住数据和指令	大脑的记忆区

输入设备：键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、摄像头

输出设备：显示器、打印机、音箱

运算器 + 控制器合在一起就是 CPU（中央处理器），它是计算机的"大脑"。

存储器分两种：

内存（RAM）：电一断，里面的东西就消失——像你在草稿纸上演算，下课铃一响就把草稿纸扔了
外存（硬盘/U盘）：断电也不丢——像你的笔记本，合上了明天打开还在

1.3 什么是程序

"程序"这个词听起来很高级，其实就一句话：

程序 = 给计算机的指令清单

你在奶茶店点单："一杯珍珠奶茶，去冰，三分糖。"这是给人看的点单指令。

程序就是给计算机看的"点单指令"——只不过计算机比奶茶店员死板一万倍。你对店员说"一杯珍珠奶茶"，他能理解你要的是奶茶不是咖啡。但计算机不行——你必须一条一条说清楚，不能有任何模糊。

举个具体的例子。假设你要写一个"算加法"的程序：

1. 告诉计算机：准备接收第一个数字
2. 告诉计算机：准备接收第二个数字
3. 告诉计算机：把两个数字加起来
4. 告诉计算机：把结果给我看

这就是一个程序。只是四条指令。

1.4 编程语言：人和计算机之间的翻译

你可能会问：那我用中文写"把两个数字加起来"，计算机能看懂吗？

不能。

计算机只认识一种语言：机器语言。那是一串串 0 和 1，长这样：

10110000 01100001

让人类写这种东西，一天写不了 10 行还不一定对。

于是聪明的人类发明了编程语言——一种介于"人话"和"机器语言"之间的语言。它长得像英语，但比英语简单得多，而且每条语句的意思都确定无疑，不会产生歧义。

比如在 C++ 里，你要输出一个句子，就写：

cpp

cout << "Hello, World!";

这行代码的意思是："把 Hello, World! 这几个字送到屏幕上"。

世界上有很多种编程语言：C++、Python、Java、JavaScript……它们就像不同的"方言"。但对信息学竞赛来说，C++ 是唯一的主角。因为它跑得快、功能强大，几乎所有竞赛都支持。

1.5 程序的运行过程：IPO 模型

从你写好程序到看到结果，中间发生了什么？

用三个字母就能概括：IPO

字母	含义	例子
I	Input（输入）	你在键盘上敲了一个数字 5
P	Process（处理）	CPU 把 5 存起来，等会儿用
O	Output（输出）	屏幕上显示"结果是 5"

你以后写的每一个程序，本质上都是这三个步骤：

接收输入
做点什么
给出输出

听起来简单吧？等到了后面几章，Process 那一步会变得越来越复杂。但骨架永远是这个骨架——IPO。

✋ 动手试试

试试 1：闭上眼，在心里走一遍"你打开计算器程序，算 123 + 456"这个过程。用手指指出来每一步分别是 I、P、O 的哪一个？

试试 2：找找看你身边有哪些设备里面有计算机？（提示：不止电脑和手机。）

试试 3：如果你要给一个完全没碰过电脑的人解释"什么是程序"，你会怎么说？试着写在纸上，不超过三句话。

⚠️ 你踩过这些坑吗

[ ] 坑 1：以为计算机"聪明" — "计算机什么都会，它肯定能自动理解我的意思。" 真相：计算机是最笨的东西，它只会做你让它做的——一条都不多，一条都不少。
[ ] 坑 2：把"编程"想得太神秘 — "编程是黑客戴着兜帽在黑暗里敲键盘。" 真相：编程就是写指令清单，跟写菜谱、写组装说明书没有本质区别。
[ ] 坑 3：混淆"内存"和"外存" — "内存就是 C 盘 D 盘嘛。" 真相：内存 = 工作台（关机消失）；外存 = 仓库（永久保存）。打开文件是搬进工作台，保存是搬回仓库。

📝 练习

基础题

1. 填空题

（1）计算机的五个组成部分是：_____、_____、_____、_____、_____。

（2）CPU 是 _____ 和 _____ 的合称。

（3）程序本质上是一份给计算机的 _____ 清单。

（4）IPO 模型中的三个字母分别代表 _____、_____、_____。

2. 判断题

（1）计算机会自己思考问题。（）

（2）内存断电后数据不会丢失。（）

（3）C++ 是一种编程语言。（）

（4）显示器是输入设备。（）

3. 连线题

将左边的部件与右边对应的分类连线：

部件		分类
键盘	——	输出设备
内存条	——	输入设备
显示器	——	存储器
CPU	——	控制器+运算器

4. 选择题

（1）以下哪个不是输入设备？ A. 鼠标 B. 打印机 C. 麦克风 D. 触摸屏

（2）以下哪个说法是正确的？ A. 计算机能自己思考 B. 内存断电后数据还在 C. 程序是一份指令清单 D. 编程只能用英语

提高题

5. 简答题

小明说："我想学编程，但我英语不好，是不是学不了？"

请你用本章学到的知识，写一段话回答小明。（提示：想想 C++ 代码里用到的是哪种"英语"？）

6. 分析题

下面是一台自动售货机的工作过程：

你投币 → 售货机识别金额 → 你按按钮选择饮料 → 售货机出货 → 找零

请用 IPO 模型分析：哪一步是 I？哪一步是 P？哪一步是 O？

7. 简答题

小明玩手机游戏时突然说："这游戏好聪明啊，它知道我想要什么道具！"请用本章的知识向小明解释：游戏真的"聪明"吗？它为什么能"猜到"小明的需求？

挑战题

8. 设计题

假设你要设计一个"自动做作业的机器"。用 IPO 模型描述它的工作流程。至少写出 3 个输入、3 个处理步骤、1 个输出。

9. 探究题

观察你家里有哪些设备里面藏着"计算机"？列出至少 5 个（提示：不一定是电脑和手机）。想想每个设备分别接收了什么输入、做了什么处理、输出了什么结果。用 IPO 模型描述其中一个。

🧠 本章小结

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│                                             │
│   计算机 = 输入 → 处理 → 输出               │
│                                             │
│   程序 = 指令清单                            │
│                                             │
│   编程语言 = 人和计算机之间的翻译            │
│                                             │
│   内存 = 工作台（断电就消失）                │
│   外存 = 仓库（永久保存）                    │
│                                             │
│   计算机很笨——它只做你让它做的               │
│                                             │
└─────────────────────────────────────────────┘

📝 配套练习

共2题，纯概念章不上机。。★核心（课堂必做） ◆拓展（课后练习）

级别	题号	链接	覆盖知识点
★ 核心	无	—	IPO模型：口头分解"计算BMI"场景
◆ 拓展	无	—	列举3个生活中IPO的例子（如自动售货机、ATM）
◆ 拓展	无	—	画出"求三个数平均值"的IPO流程图

💡 练习建议：先完成 1 道★核心题，确保掌握本章基本方法；再完成 2 道◆拓展题，覆盖不同变式和细节。

配套练习

共2题，纯概念章不上机。本章为概念章节，以下为口头/书面练习。

级别	题号	链接	覆盖知识点
★ 核心	无	—	IPO模型：口头分解"计算BMI"场景
◆ 拓展	无	—	列举3个生活中IPO的例子（如自动售货机、ATM）
◆ 拓展	无	—	画出"求三个数平均值"的IPO流程图

练习建议：本章为概念章节，无需在OJ上编程。认真完成上述口头/书面练习，确保理解核心概念即可。

自查清单（在继续下一章之前，确认你能回答）：

[ ] 我能说出计算机的五个部分并各举一个例子
[ ] 我能用自己的话解释什么是"程序"
[ ] 我知道为什么需要编程语言
[ ] 我能区分内存和外存
[ ] 我理解 IPO 模型，能用在任何程序上

🚀 下章预告：你知道了计算机是"输入→处理→输出"的盒子。下一章，你亲手给这个盒子写第一句话——Hello World。

第 1 章 你好，计算机！ ​

🎯 本章目标 ​

📖 故事引入 ​

🧱 知识讲解 ​

1.1 计算机是什么：一个"听话的机器" ​

1.2 计算机的五个部分 ​

1.3 什么是程序 ​

1.4 编程语言：人和计算机之间的翻译 ​

1.5 程序的运行过程：IPO 模型 ​

✋ 动手试试 ​

⚠️ 你踩过这些坑吗 ​

📝 练习 ​

基础题 ​

提高题 ​

挑战题 ​

🧠 本章小结 ​

📝 配套练习 ​

配套练习 ​