软考（中级软件评测师）第一章--基础知识整理之计算机系统基础知识（根据官方设计师教程第四版）

1.1计算机系统基础知识

1.1.1 计算机系统硬件基本组成

      运算器     CPU（中央处理单元）

控制器

存储器      分为内部存储器、外部存储器，前者速度高容量小，一般用于临时存放，后者反之，适用于长期保存程序和数据

输入设备    外部设备

输出设备

1.1.2 中央处理单元

1. CPU功能

程序控制、操作控制、时间控制、数据处理

1. CPU组成

  运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件

 

1）运算器：数据加工处理，用于完成计算机各种算术和逻辑运算

相对于控制器而言，运算器接受控制器的命令而进行动作，即运算器所进行的全部操作都是有控制器发出的控制信号来指挥的，是执行部件。

算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器、状态条件寄存器

2）控制器

运算器只能完成运算，控制器控制整个CPU的工作，决定了计算机运行过程的自动化。不仅保证程序的正确执行，且要能够处理异常事件。

包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑

3）寄存器组

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，作用固定

1. 多核CPU

核心又称内核，是CPU最重要的组成部分

1.1.3 数据表示

     各种数值在计算机中表示的形式称为机器数，采用二进制技术制，01表示，小数点隐含不占位置。机器数有无符号数和带符号数之分，无符号数表正数，在机器数中没有符号位

1）原码、反码、补码、移码

 （1）原码表示法

 

 

    （2）反码表示法

 

    （3）补码表示法

 

 

 

    （4）移码表示法

 

2）定点数和浮点数

（1）定点数：即小数点位置固定不变的数。定点整数、定点小数

   

（2）浮点数

     当机器字长为n时，定点数的补码和移码可表示2^(n-1)个数，而其原码和反码只能表示2^(n-1)个数（0的表示占用了两个编码），因此，定点数所能表示的数值范围较小，在运算中很容易因结果超出范围而溢出。因此引入浮点数，浮点数时i下属点位置不固定的数，它能表示更大范围的数。

 

浮点数所能表示的数值范围主要由阶码来决定，所表示的精度则由尾数决定

（3）工业标准IEEE754

 

 

 

（4）浮点数的运算

对阶、求尾数和（差）、结果规格化并判溢出、舍入处理、溢出判别

浮点数相乘，其积的阶码等于两乘数的阶码相加，积的尾数等于两乘数的尾数相乘。浮点数相除，其商的阶码等于被除数的阶码减去除数的阶码，商的尾数等于被除数的尾数除以除数的尾数。乘除运算的结果都需要进行规格化处理并判断阶码是否溢出。

1.1.4 校验码

     用来检测计算机系统运行时，各个部件之间进行的数据交换是否出错，确保数据在传送过程中正确无误，一是提高硬件电路的可靠性，二是提高代码的校验能力，包括查错和纠错。

1. 奇偶校验码

常用有：水平奇偶校验码、垂直奇偶校验码、水平垂直奇偶校验码

通过在编码中增加一位校验位来使编码中1的个数为奇数（奇校验）或者为偶数（偶校验），从而使码距变为2。对于奇校验，它可以检测代码中奇数位出错的编码，但不能发现偶数位出错的情况，即当合法编码中奇数位发生了错误时，编码中的1变成0或0变成1，则该编码中1的个数的奇偶性就发生了变化，从而可以发现错误。

1. 海明码

在数据位之阿金的确定位置上插入k个校验位，通过扩大码距来实现检错和纠错

1. 循环冗余校验码

广泛用于数据通信领域和磁介质存储系统中，利用生成多项式为k个数据位产生r个校验位来进行编码，其CRC的代码格式为