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 04:23 251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

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]

### 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][655253527a3240b6ba7ef8280aa62dd0.png]

### 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][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]
    
     *  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][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]
 *  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][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP54uQ54u45qKm5oOz5Y6756ul6K-d6ZWH_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]
 *  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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