E1 计算机常识与网络

对应大纲: 2.1.1 全部(计算机构成、操作系统、网络、位字节字、程序设计语言、NOI 规则)

为什么先看这份: 这是投入产出比最高的一章。全是纯记忆,看一遍就能拿分,每年稳定出 2~4 道单选(4~8 分)。


一、计算机的基本构成

冯·诺依曼体系结构的五大部件:

部件 干什么
运算器 算术和逻辑运算
控制器 指挥其他部件(运算器 + 控制器 = CPU
存储器 存数据和程序
输入设备 键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、摄像头
输出设备 显示器、打印机、音箱

📝 冯·诺依曼最核心的思想是「存储程序」——程序和数据一样存在内存里,可以被读取和修改。这句话本身就考过。

⚠️ CPU 只包含运算器和控制器,不包含内存。 「以下哪个不是 CPU 的组成部分」是常见问法,答案往往是「内存 / 硬盘 / 显示器」。

存储器的层次

寄存器 → 高速缓存(Cache) → 内存(RAM) → 外存(硬盘/SSD)
   快 ←───────────────────────────────→ 慢
   贵                                    便宜
   小 ←───────────── 容量 ─────────────→ 大
名词 要点
寄存器 在 CPU 内部,最快最小
Cache(高速缓存) 在 CPU 和内存之间,缓解速度差
RAM(内存) 随机存取,断电丢失
ROM 只读,断电不丢
外存(硬盘、U 盘、光盘) 容量大、断电不丢、比内存慢得多

⚠️ 「断电后数据丢失的是内存(RAM)」是高频考点。


二、位、字节、字(每年必考的单位换算)

单位 关系
位(bit / 比特) 计算机中最小的存储单位,只能存 0011
字节(byte / B) 1B=8 bit1\text{B} = 8\text{ bit} —— 最小的寻址单位
字(word) CPU 一次能处理的位数(32 位机 = 4 字节,64 位机 = 8 字节)
KB / MB / GB / TB 每级 × 10242102^{10}

1KB=1024B,1MB=1024KB=220B,1GB=230B1\text{KB} = 1024\text{B},\quad 1\text{MB} = 1024\text{KB} = 2^{20}\text{B},\quad 1\text{GB} = 2^{30}\text{B}

⚠️ 是 1024 不是 1000。 这是最常见的失分点。

📝 两道真题的对照,一定要都会:

问法 算法
CSP 2024 第 5 题 1MB 是多少 bit 1024×1024×8=83886081024 \times 1024 \times 8 = 8388608
CSP 2020 第 4 题 2048×10242048\times102432 位真彩色图要多大? 2048×1024×4B=8MB2048 \times 1024 \times 4\text{B} = 8\text{MB}

⚠️ 看清问的是 bit 还是 byte,差 8 倍。 出题人一定会把「差 8 倍」的那个数放进选项。

📝 图像存储通用公式:像素数 × 每像素位数 ÷ 8 = 字节数。 常见位深:8 位(256 色)、24 位(真彩色)、32 位(真彩色 + 透明通道)。


三、操作系统

操作系统管理硬件资源、给程序提供运行环境。

是操作系统 不是操作系统
Windows、Linux、macOS Notepad(记事本)——应用程序
Android、iOS、UNIX HTML——标记语言
国产:鸿蒙、麒麟、统信 UOS Office、浏览器、编译器——应用程序

📝 「以下哪个不是操作系统」几乎年年出(CSP 2023 第 15 题答案 HTML、CSP 2024 第 10 题答案 Notepad)。看清「不是」两个字。

常用 Linux 命令(考纲 2.1.1-2)

命令 作用
ls 列出目录内容
cd 切换目录
pwd 显示当前目录
mkdir 新建目录
rm 删除
cp / mv 复制 / 移动
g++ a.cpp -o a 编译
./a 运行

⚠️ 复赛在 Linux(NOI Linux)下考,第一轮也会问这几条。 至少认得出来。


四、程序设计语言与编译

编译型 vs 解释型

编译型 解释型
做法 整个程序先翻译成机器码,再运行 一边读一边执行
代表 C、C++、Pascal Python、JavaScript、BASIC
运行速度
语法错误 编译时就报 运行到那一行才报
产物 可执行文件(.exe

📝 编译器的作用 = 把源程序翻译成机器指令代码。(CSP 2020 第 2 题、CSP 2024 第 15 题连着两年考。)

⚠️ 反过来(把低级语言翻译成高级语言)叫反编译,不是编译器干的活。

语言的层次

机器语言(二进制指令)→ 汇编语言(助记符)→ 高级语言(C++/Python)
      最低级                                        最高级

⚠️ 只有机器语言能被 CPU 直接执行,汇编和高级语言都要翻译。

面向过程 vs 面向对象

面向过程 面向对象
C、Pascal C++、Java、Python

📝 面向对象三大特征:封装、继承、多态。初赛只要求认得出来,不要求会写类。

⚠️ C 和 C++ 是两种语言。 CSP 2021 第 1 题「以下不属于面向对象程序设计语言的是」,答案就是 C


五、计算机网络

概念 要点
IP 地址 标识网络中的一台机器。IPv4 是 32 位(4 段 0~255,如 192.168.1.1),IPv6 是 128 位
域名 IP 的人类可读别名。DNS 负责域名 ↔︎ IP 的转换
顶级域名 国家:.cn(中国)、.jp.uk;类别:.com.org.edu.gov.net
协议 HTTP(网页)、HTTPS(加密网页)、FTP(文件传输)、SMTP/POP3(邮件)、TCP/IP(底层)
局域网 / 广域网 LAN / WAN
带宽单位 网络的 Mbps 是 兆比特/秒,不是兆字节

📝 域名从右往左是从高级到低级www.luogu.com.cn.cn 顶级、.com 二级、.luogu 三级、www 主机名。

⚠️ 「中国的国家顶级域名」= .cn(CSP 2019 第 1 题)。不是 .chn 也不是 .china

⚠️ 下载速度算法:宽带 100 Mbps ÷ 8 = 12.5 MB/s。这个 ÷8 常考。


六、NOI 系列活动常识

缩写 全称 级别
CSP-J CCF 非专业级软件能力认证 入门级 你考的这个
CSP-S CCF 非专业级软件能力认证 提高级 高一档
NOIP 全国青少年信息学奥林匹克联赛 省级
NOI 全国青少年信息学奥林匹克竞赛 国家级
IOI 国际信息学奥林匹克 国际

计算机领域的奖项与人物

名字 事迹
图灵奖 ACM 颁发,「计算机界的诺贝尔奖」
图灵 图灵机、图灵测试,「计算机科学之父」
冯·诺依曼 存储程序原理、冯·诺依曼体系结构
香农 信息论之父
姚期智 首位获图灵奖的华人

⚠️ 奥斯卡(电影)、诺贝尔(无计算机奖)、普利策(新闻)、鲁班奖(建筑)都是干扰项。CSP 2019 第 15 题和 CSP 2021 第 2 题连着考了两次。


30 秒自测

答不上来就回去重看对应小节。

  1. 1MB 等于多少个二进制位?
  2. CPU 由哪两部分组成?内存算不算?
  3. 断电后数据会丢失的是 RAM 还是 ROM?
  4. 编译型语言和解释型语言各举一个例子,运行速度谁快?
  5. IPv4 地址是多少位?中国的顶级域名是什么?
  6. 100 Mbps 的宽带,理论下载速度是多少 MB/s?
  7. Notepad、HTML、Linux、Android 里哪些是操作系统?
  8. 图灵奖是哪个组织颁发的?第一位获奖的华人是谁?
参考答案
  1. 1024×1024×8=83886081024 \times 1024 \times 8 = 8388608
  2. 运算器 + 控制器;内存不属于 CPU
  3. RAM 会丢,ROM 不丢
  4. 编译型 C/C++,解释型 Python;编译型快
  5. 32 位.cn
  6. 100÷8=12.5100 \div 8 = 12.5 MB/s
  7. Linux、Android 是;Notepad 是应用程序,HTML 是标记语言
  8. ACM姚期智