软考上午科目__第一章__计算机系统知识 - JavaCoderPan

软考上午科目第一章计算机系统知识

大纲要求：

数值及其转换，包括二进制、十进制和十六进制等常用数制及其相互转换。
数据的表示，包括数的表示（原码、反码、补码、移码表示，整数和实数的机内表示，精度和溢出）、非数值表示（字符和汉字的表示、声音的表示、图像的表示）、校验方法和校验码。
算术运算和逻辑运算，包括计算机中的二进制数运算方法、逻辑代数的基本运算和逻辑表达式的简化。
计算机系统的组成、体系结构的分类及特性，包括CPU和存储器的组成、性能和基本工作原理，常用I/O设备、通信设备的性能以及基本工作原理，I/O接口的功能、类型和特性，I/O控制方法（中断系统、DMA、I/O处理及方式），CISC/RISC，流水线操作，多处理机，并行处理。
存储系统，包括虚拟机的基本工作原理、多级存储体系的性能价格、RAID的类型和特性
加密与解密机制
安全性、可靠性与系统性能评测的基础知识，包括系统可靠性分析评价和计算机系统性能评测方式。
系统性能知识，包括性能指标（响应时间、吞吐量、周转时间）和性能设计、性能测试和性能评估

计算机系统硬件的基本组成

计算机的基本硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。

运算器、控制器等部件被集成在一起，统称为中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）。

CPU是硬件系统的核心，用于数据的加工处理，能完成各种算术、逻辑运算及控制功能。

存储器是计算机系统中的记忆设备，分为内部存储器和外部存储器。

前者速度高、容量小，一般用于临时存放程序、数据及中间结果。
后者容量大、速度慢，可以长期保存程序和数据。

输入设备和输出设备合称为外部设备(简称外设)，输入设备用于输入原始数据及各种命令
输出设备则用于输出计算机运行的结果

中央处理单元

CPU的功能
CPU的组成
运算器：

控制器：

寄存器组：

寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。
运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器，其作用是固定的。
通用寄存器用途广泛并可有程序员规定其用途，其数目因处理器不同而有所差异。

内部总线：
在这里插入图片描述

数据表示

原码、反码、补码和移码

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定点数和浮点数

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校验码

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例题

常用的虚拟存储器由**“主存—辅存”**两级存储器组成。
在CPU中，控制器不仅要保证指令的正确执行，还要能够处理异常事件。
循环冗余校验码（CRC）利用生成多项式进行编码。设数据位为k位，校验位为r位，则CRC码的格式为k个数据位之后跟r个校验位。
在程序执行过程中，Cache与主存的地址映像由硬件自动完成
CPU对存储器的访问，通常是一次读写一个字单元。
CPU中译码器的主要作用是进行：指令译码
程序计数器（PC）是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方
地址寄存器保存当前CPU所访问的内存单元的地址
CPU要执行一条指令时，先把内存取到数据缓冲寄存器中，再送入指令寄存器IR暂存，指令译码器根据IR的内容产生各种微操作命令，控制其他的组成部件工作，完成所需的功能。
浮点数能够表示的数的范围是由其阶的位数决定的。
指令寄存器的位数取决于指令字长

计算机体系结构

计算机体系结构的发展

（1）计算机体系结构（Computer Architecture）是指计算机的概念性结构和功能属性。
（2）计算机组织（Computer Organization）是指计算机体系结构的逻辑实现，包括机器内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等（计算机组成原理）
（3）计算机实现（Computer Implementation）是指计算机组织的物理实现