NOIP CSP-J 信息学奥赛复习资料

信息学奥赛的实用复习资料,涵盖多个常考知识点，包括计算机发展及应用、计算机硬件、进制与编码、计算机安全问题等内容。

Original By Li HLM.

C++ NOIP CSP-J ZSDZJ

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 Numerical Integrator 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

3) 计算机的分类

1. 以”代”分类：

2.以功能规模分类 巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机

4）计算机语言的发展

常见文件类型扩展名

第二部分 计算机硬件

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。

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>

第三部分 进制与编码

1) 二进制与十进制间的相互转换：

（1）二进制转十进制

方法：“按权展开求和”

规律：个位上的数字的次数是 0，十位上的数字的次数是 1，......，依奖递增，而十分位的数字的次数是-1，百分位上数字的次数是-2，......，依次递减。

注意：不是任何一个十进制小数都能转换成有限位的二进制数。

（2）十进制转二进制

十进制整数转二进制数：“除以 2 取余，逆序排列”（短除反取余法）

十进制小数转二进制数：“乘以 2 取整，顺序排列”（乘 2 取整法）

2) 八进制与二进制的转换：

（1）二进制数转换成八进制数：从小数点开始，整数部分向左、小数部分向右，每 3 位为一组用一位八进制数的数字表示，不足 3 位的要用“0”补足 3 位，就得到一个八进制数。

（2）八进制数转换成二进制数：把每一个八进制数转换成 3 位的二进制数，就得到 一个二进制数。

3) 十六进制与二进制的转换：

（1）二进制数转换成十六进制数：从小数点开始，整数部分向左、小数部分向右， 每 4 位为一组用一位十六进制数的数字表示，不足 4 位的要用“0”补足 4 位，就得到 一个十六进制数。

（2）十六进制数转换成二进制数：把每一个八进制数转换成 4 位的二进制数，就得 到一个二进制数。

注意：以上所说的二进制数均是无符号的数。

4) 常见的单位与换算:

二进制位：简称位，计算机中信息表示的最小单位，用 bit（比特）表示，也就是一个 0 或者一个 1，例如 8 可以表示为四位的二进制 1000。

8BIT = 1BYTE （简称 B） 1024B = 1KB （千字节） 1024KB = 1MB （兆字节）1 024MB = 1GB （千兆字节） 1024GB = 1TB （兆兆字节）

5) 逻辑运算:

注意：同级的运算符不分高低，计算时按照从左到右运算。

运算法则：

∧：两边相同返回真；两边中有一个不同则返回假；

∨：两边只要又一边为真，即可返回真；否则返回假；

A or B 只要 A 和 B 有一个是 true 就是 true

⊕：两边一样则假，不一样则真

A xor B 只要 A 和 B 不一样就是 true，相同就是 true

即 A xor A = 0

第四部分 计算机安全问题

计算机安全(computer security)是指防范与保护计算机系统及其信息资源在生存过程中免受蓄意攻击、人为失误和自然灾害等引起的损失和破坏。

计算机病毒是人类自己想像和发明出来的，它是一种特殊的程序，有着与生物病毒极为相似的 特点。一是寄生性，它们大多依附在别的程序上面。二是隐蔽性，它们是悄然进入系统的，人们很难察觉。三是潜伏性，它们通常是潜伏在计算机程序中，只在一定条件下才发作的。四是传染性，它们能够自我复制繁殖，通过传输媒介蔓延。五是破坏性，轻则占用一定数量的系统资源，重则破坏整个系统。

对于计算机病毒，我们不必谈虎变色，而应采取积极的防治态度。首先，要防止“病从口入”，因为病毒不是自生的，而是外来的。另外，要用优秀的防杀病毒软件，对外来的软件和资料要进行严格的检查和杀毒。注意，防杀病毒软件需要及时更新(主要是其中的数据文件)，一般每周一次，不更新基本上等于没有防杀毒功能。

第五部分 网络

1)TCP/IP

用于网络的一组通讯协议。包括 IP(Internet Protocol)和 TCP(Transmission Control Protocol)。

TCP/IP是一组协议，包括上百个各种功能的协议，其中 TCP 和 IP 是最核心的两个协议。TCP/IP协议把 Internet 网络系统描述成具有四个层次功能的网络模型。

1. 链路层：这是 TCP/IP 结构的第一层，也叫网络接口层，其功能是提供网络相邻节点间的信息传输以及网络硬件和设备驱动。

2. 网络层：（IP 协议层）其功能是提供源节点和目的节点之间的信息传输服务，包括寻址和路由器选择等功能。

3. 传输层：（TCP 协议）其功能是提供网络上的各应用程序之间的通信服务。

4. 应用层：这是 TCP/IP 最高层，其功能是为用户提供访问网络环境的手段，主要提供 FTP、 TELNET、GOPHER 等功能软件。 IP 协议适用于所有类型网络。TCP 协议则处理 IP 协议所遗留的通信问题，为应用程序提供可靠的通信连接，并能自动适应网络的变化。TCP/IP 目前成为最为成功的网络体系结构和协议规范。

 Netbeui 一种非常简单的协议，MICROSOFT 开发。

 IPX 用于 NOVELL 网络。

2) 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

3) 网络的分类

计算机网络的分类方式有很多种

1. 按地理范围分类

① 局域网 LAN(Local Area Network)

局域网地理范围一般几百米到 10km 之内，属于小范围内的连网。如一个建筑物内、一个学校内、一个工厂的厂区内等。局域网的组建简单、灵活，使用方便。

② 城域网 MAN(Metropolitan Area Network)

城域网地理范围可从几十公里到上百公里,可覆盖一个城市或地区,是一种中等形式的网络。

③ 广域网 WAN(Wide Area Network)

广域网地理范围一般在几千公里左右,属于大范围连网。如几个城市,一个或几个国家,是网络系统中的最大型的网络,能实现大范围的资源共享,如国际性的 Internet 网络。

2. 按传输速率分类

① 网络的传输速率有快有慢,传输速率快的称高速网,传输速率慢的称低速网。传输速 率的单位是 b/s(每秒比特数,英文缩写为 bps)。一般将传输速率在Kb/s—Mb/s范围的网络称低速网 , 在 Mb/s—Gb/s 范围的网称 高速网。 也可以将 Kb/s 网称低速网,将 Mb/s 网称中速网,将 Gb/s 网称高速网。

② 网络的传输速率与网络的带宽有直接关系。带宽是指传输信道的宽度,带宽的单位是 Hz(赫兹)。按照传输信道的宽度可分为窄带网和宽带网。一般将 KHz—MHz 带宽的网称为窄带网,将 MHz—GHz 的网称为宽带网,也可以将 kHz 带宽的网称窄带网,将 MHz 带宽的网称中带网,将 GHz 带宽的网称宽带网

③ 通常情况下,高速网就是宽带网,低速网就是窄带网。

3. 按传输介质分类

传输介质是指数据传输系统中发送装置和接受装置间的物理媒体,按其物理形态可以

① 有线网

传输介质采用有线介质连接的网络称为有线网,常用的有线传输介质有双绞线、同 轴电缆和光导纤维。

双绞线是由两根绝缘金属线互相缠绕而成,这样的一对线作为一条通信线路, 由四对双绞线构成双绞线电缆。双绞线点到点的通信距离一般不能超过 100m。目前,计算机网络上使用的双绞线按其传输速率分为三类线、五类线、六类线、七类线,传输速率在 10Mbps 到 600Mbps 之间,双绞线电缆的连接器一般为 RJ-45。

同轴电缆由内、外两个导体组成,内导体可以由单股或多股线组成,外导体一般由金属编织网组成。内、外导体之间有绝缘材料,其阻抗为 50Ω。同轴电缆分为粗缆和细缆,粗缆用 DB-15 连接器,细缆用 BNC 和 T 连接器。

光缆由两层折射率不同的材料组成。内层是具有高折射率的玻璃单根纤维体组成,外层包一层折射率较低的材料。光缆的传输形式分为单模传输和多模传输,单模传输性能优于多模传输。则光缆分为单模光缆和多模光缆,单模光缆传送距离为几十公里,多模光缆为几公里。光缆的传输速率可达到每秒几百兆位。光缆用ST或SC连接器。光缆的优点是不会受到电磁的干扰,传输的距离也比电缆远,传输速率高。

② 无线网

采用无线介质连接的网络称为无线网。目前无线网主要采用三种技术：微波通信, 红外线通信和激光通信。这三种技术都是以大气为介质的。其中微波通信用途最广, 目前的卫星网就是一种特殊形式的微波通信,它利用地球同步卫星作中继站来转发微波信号,一个同步卫星可以覆盖地球的三分之一以上表面,三个同步卫星就可以覆盖地球上全部通信区域。

4. 按拓扑结构分类

计算机网络的物理连接形式叫做网络的物理拓扑结构。 连接在网络上的计算机、大容 量的外存、高速打印机等 设备均可看作是网络上的一个节点,也称为工作站。 计算机网络中 常用的拓扑结构有总线型、星型、环型等。

① 总线拓扑结构

总线拓扑结构是一种共享通路的物理结构。这种结功能，普遍用于局域网的连接,总线一般采用同轴电缆或双绞线。 构中总线具有信息的双向传输

总线拓扑结构的优点是：安装容易,扩充或删除一个节点很容易,不需停止网络的 正常工作,节点的故障不会殃及系统。由于各个节点共用一个总线作为数据通路,信道 的利用率高。缺点：但总线结构也有其缺点：由于信道共享,连接的节点不宜过多，并且总线 自身的故障可以导致系统的崩溃。

② 星型拓扑结构

星型拓扑结构是一种以中央节点为中心,把若干外围节点连接起来的辐射式互联 结构。这种结构适用于局域网,特别是近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这 种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。

星型拓扑结构的特点是：安装容易,结构简单,费用低,通常以集线器(Hub)作为中央 节点,便于维护和管理。中央节点的正常运行对网络系统来说是至关重要的。

③ 环型拓扑结构

环型拓扑结构是将网络节点连接成闭合结构。信号顺着一个方向从一台设备传到 另一台设备,每一台设备都配有一个收发器,信息在每台设备上的延时时间是固定的。 这种结构特别适用于实时控制的局域网系统。

环型拓扑结构的特点是：安装容易,费用较低,电缆故障容易查找和排除。有些网 络系统为了提高通信效率和可靠性,采用了双环结构,即在原有的单环上再套一个环,使 每个节点都具有两个接收通道。环型网络的弱点是,当节点发生故障时,整个网络就不 能正常工作。