软件设计师备考（一）——计算机系统基础知识

今天药忘吃喽~ 2022-09-10 04:23 305阅读 0赞

计算机系统基础知识

      • 一、数值及其进制转换
      • 二、计算机内数据表示
      • 三、算数运算和逻辑运算
      • 四、计算机系统组成、体系结构的分类及特性
      • 五、存储系统
      • 六、可靠性与系统性能评测的基础知识

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一、数值及其进制转换

  • 二进制、八进制、十六进制之间的转换

二、计算机内数据表示

  • 1、数的表示

    • 原码
      原码与真值之间的对应关系简单，相互转化容易，用原码实现乘除运算规则简单，但是处理加减运算就变得复杂了。
    • 反码
      0的反码有两种表示方法，正0为：+0 = 00000000；负0为：-0 = 11111111；
    • 补码
      0有唯一的编码，即00000000，相较于原码和反码，补码表示的范围更大一点。
    • 移码
      常用于浮点数的阶码表示。
  • 2、整数和实数的机内表示精度和溢出

  • 3、非数值表示

    • 字符和汉字表示
    • 声音表示
    • 图像表示

  • 4、校验方法和校验码

    • 循环校验码CRC
      分为数据位和校验位两部分组成，校验位越长则代码的校验能力就越强。
    • 海明校验码
      在N个数据位之间插入K个校验位，插入的数量满足：

在这里插入图片描述

三、算数运算和逻辑运算

  • 1、二进制数的运算方法

    • 浮点数的运算
  • 2、逻辑代数的基本运算

四、计算机系统组成、体系结构的分类及特性

  • 1、cpu和存储器的组成、性能、基本工作原理
    在这里插入图片描述

    • 主机

      • CPU
        CPU主要有运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成，主要功能有指令控制、操作控制、时间控制和数据加工。

        • 运算器

          • 算数逻辑单元ALU
            负责处理数据，对数据进行算数运算和逻辑运算。
          • 累加寄存器AC
            通用寄存器，为ALU提供一个工作区域。
          • 数据缓冲寄存器DR
            在对内存储器进行读写操作时，DR暂时存放指令或数据字，并将不同时间段的数据分隔开。
          • 状态条件寄存器PSW

        • 控制器

          • 程序计数器PC
          • 指令寄存器IR
          • 指令译码器
          • 时序部件
      • 主存储器
    • 2、计算机体系结构分类

    • 分类依据是：指令流和数据流的个数。

      • 单指令流单数据流（SISD）
        单处理器系统，1个控制部分，1个处理器，1个主存模块。
      • 单指令流多数据流（SIMD）
        各处理器以异步的形式执行同一条指令，1个控制器，多个处理器和主存模块。
      • 多指令流单数据流（MISD） 该类型实际中并不存在
      • 多指令流多数据流（MIMD）
        多个控制器、处理器和主存模块，能够实现作业、指令、数据等各级全面并行。
  • 3、常用I/O设备、通信设备的性能以及工作原理
  • 4、I/O接口的功能、类型和特性

  • 5、CISC/RISC、流水线操作、多处理机、并行处理

    • CISC与RISC的比较
      在这里插入图片描述

  • 6、流水线各种数据的计算

    流水线计算公式：
    一条指令执行时间 + （指令条数 - 1） * 流水线周期

    流水线吞吐率：
    TP = 指令条数 / 流水线执行时间

    流水线加速比：
    S = 不使用流水线执行时间 / 使用流水线执行时间

    流水线效率：
    E = n个任务占用的时空区 / K个流水段的总的时空区

五、存储系统

  • 1 虚拟存储器的基本工作原理
    虚拟存储器是由主存、辅存、存储管理单元和操作系统中的存储管理软件组成的存储系统。虚拟存储器的大小取决于计算机的访存能力，实际存储空间可以小于虚拟存储空间。

  • 2、多级存储体系

    • 层次化存储结构
      在这里插入图片描述
  • RAID的类型和特性

六、可靠性与系统性能评测的基础知识

  • 诊断和容错
  • 系统可靠性评价分析
    串联系统与并联系统的可靠性与失效性。
  • 计算机系统性能评测方式
    时钟频率、指令执行速度、等效指令速度法、数据处理速率法、核心程序法。

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