网络工程师（软考中级）第一章、计算机基础知识
计算机基础知识
备注： 本章计算机基础知识在整个考试中所占分值不高，只是知识面涉及面偏广，与后续章节并无必然关系，所以仅熟悉了解即可。
一、计算机基础知识图谱
知识点一：计算机硬件
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计算机硬件知识
主要涉及有CPU体系结构、指定与流水线、内存结构与寻址技术以及总线与中断这四个部分
常见题型概念：
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处理机主要由：处理器、存储器和总线组成
- 处理器包括：
- 存储器包括：
- 总线包括：数据总线、地址总线、控制总线
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关于CPU的叙述：
- CPU产生每条指令的操作信号并将操作型号送往相应的部件进行控制。
- CPU中的控制器决定计算机运行过程的自动化
- 指令译码器是CPU控制器中的部件
- PC程序计数器，属于专用寄存器，功能是计数、存储信息。用来存储指令地址，但不用来存储算术和逻辑运算结果
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关于CISC(Complex Instruction Set Comoputer，复杂指令集计算机)和RISC(Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)的叙述：
- 采用CISC技术的CPU，其芯片设计复杂度更高
- 在RISC中，更适合采用硬布线逻辑执行指令
- 采用RISC技术，指令系统汇总的指令种类和寻址方式更少
负责指令集（CISC）处理器中：不仅程序的各条指令是顺序穿行执行，而且每条指令中的各个操作也是顺序串行执行的。
顺序执行的优势：控制简单，但计算机各部分利用率低，执行速度相对较慢。
精简指令集（RISC）处理器中：RISC型CPU不仅精简了指令系统，而且采用了超标量和超流水线结构，大大增强了并行处理能力。
RISC特点：指令格式统一，种类比较少，寻址方式简单，因此处理速度大大提高。但是RISC与CISC在软件和硬件上都不兼容，当前中高档服务器中普遍采用RISC指令系统的CPU和UNIX操作系统。
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地址寄存器（AR）用来保存当前CPU所访问的内存的地址。
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在运算器中，累加器（AC）是专门存放算术或逻辑运算的一个操作数和运算结果的寄存器，能进行加、减、读出、移位、循环移位和求补等操作，是运算器的主要部分。
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算术逻辑单元（ALU）是中央处理器（CPU）的执行单元，是所有中央处理器的核心组成部分，由“与门”和“或门”构成的算术逻辑单元，其主要功能是进行二位元的算术运算，如加、减、乘（不包括整数除法）。
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指令索要的操作数存放在内存中，在指令中直接给出改操作数的有效地址，这种寻址方式为直接寻址方式。
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程序计数器（PC）存储指令，可以被程序访问；指令寄存器（IR）暂存内存取出的指令，不能被程序员访问；存储器数据（MDE）和存储器地址寄存器（MAR）暂存内存数据，不能被程序员访问。
思考：CPU中常用的寄存器的特点和作用有哪些？
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PC（程序计数器）的主要功能有计数、寄存信息。用于保存将要志鑫给的下一条指令地址。
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IR（指令寄存器）保存当前执行的指令。程序被加载到内存后开始运行，当CPU执行一条指令时，先把它从内存存储器取到缓冲寄存器（DR）中，再送入IR暂存，指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令，控制其他的组成部件工作，完成所需要的功能。
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计算机中主存储器主要由存储体、孔直径线路、地址寄存器、数据寄存器和地址译码电路组成。存储器中除了基本的存储体和控制线路之外，一个非常重要的内容就是如何将地址转换成对应的存储单元内的地址，该功能主要由译码电路实现。
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立即寻址执行速度最快。因为取指令时操作数也一起去除，不需要再次去操作数，所以执行速度最快。
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按内容访问的存储器是相联存储器；
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五种信息交换方式，如下表
| 方式 | 定义 | 特点 |
|---|---|---|
| 程序控制输入/输出 | 计算机程序完全控制CPU和外部设备间的数据传输。I/O发生时，CPU暂停主程序，处理I/O指令，进行数据传送 | 经济、简单、占用少量硬件，使用与较低速率外设 |
| 中断 | 外设数据准备就绪时，“主动”向CPU发出中断请求（即CPU暂时中断目前的工作而进行数据交换）。当中断服务结束后CPU重新执行原程序 | 适用于随机出现的服务 |
| 直接内存存取（Direct Memory Access，DMA） | DMA控制器从CPU中完全接管对总线的控制，数据交换不经过CPU，而直接在内存储器和I/O设备之间进行 | 完全硬件执行I/O交换。用于告诉地传送成组的数据 |
| 通道方式 | 通道是一个特殊处理器，有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制，CPU无需“传输控制”，只负责“输出处理” | 通道与CPU分时使用内存，实现了CPU内部运算有I/O设备的并行工作 |
| I/O处理机 | 通道方式的要进一步发展，结构更接近一般处理机，甚至就是微信搞计算机 | 这种系统已变成分布式的多机系统 |
- 在计算机系统采用总线结构，优点有：①简化了硬件的设计；②系统扩展性好；③减少信息传输线的数量；④便于故障诊断和维修；
