全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试【软件评测师】-考试内容总结(一)计算机系统构成及硬件基础知识

全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试

软件评测师——考试内容总结       By林雨辰2014.11.08

1.计算机系统构成及硬件基础知识

1.1计算机系统的构成

1.1.1设计电子数字计算机的一些基本思想

设计电子数字计算机的一些基本思想:

(1)由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5大基本部件组成计算机,并规定了这5部分的基本功能。

(2)采用二进制形式表示数据和指令

(3)将程序和数据事先存放在存储器中,使计算机在高速工作中能够自动高速的从存储器中取指令并执行,这就是存储程序的概念

一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成,硬件是计算机的实体,是计算机实现功能的物质基础,如:主机,键盘,鼠标,显示器,光驱,硬盘打印机,都属于硬件;软件是计算机运行的程序集,按功能分为系统软件和应用软件。

人们把没有装任何软件的计算机称为“裸机”

1-1  计算机部件间的关系

计算机各个部件的合作关系如上图所示

计算机硬件分为以下几种:

1.1.1.1中央处理器(CPU)

中央处理器主要是由运算器和控制器构成。

运算器主要完成算数运算和逻辑运算,它由逻辑运算部件(ALU)、累加器、通用寄存器组成。

控制器是计算机的神经中枢,它由以下部件组成:

(1)指令寄存器(IR)

(2)指令译码器(ID)

(3)时序节拍发生器

(4)操作控制部件

(5)程序计数器(PC)

(6)标志寄存器(Flags Register)

1.1.1.2存储器

主要功能是存放程序和数据

主存储器:由中央处理器直接存储指令和数据的存储器

外存储器:磁盘、磁带、光盘、大容量存储

计算机存储系统:主存储器、外存储器+相应软件

1.1.1.3外部设备

(1)输入设备:把用户要求的计算机处理的数据 、字符、文字、图像、程序各种形式的信息转化成计算机编码存入计算机

(2)输出设备:把计算机的处理结果以用户需要的形式(如数据 、字符、文字、图像、程序)输出

(3)输入输出接口(I/O接口):外部设备与中央处理器之间的缓冲装置,负责电气性能的匹配和信息格式的转换

系统软件:负责整个计算机系统的资源管理、调度、监视、服务,通常包括以下几种类型:

(1)操作系统

(2)数据库管理系统

(3)语言处理系统(翻译系统)

(4)网络系统

(5)标准程序库

(6)服务性程序

应用软件:为用户需要开发的各种应用程序,分为通用软件和专用软件。Word、Excel、PPT等都属于通用软件;某些行业的管理软件,如ERP、CRM等属于专用软件。

1.1.2计算机体系结构的分类

分为4种类型:

(1)单指令流单数据流(Single Instruction Single Data,SISD)

(2)多指令流单数据流(Multiple Instruction Single Data,MISD)

(3)单指令流多数据流(Single Instruction Multiple Data,SIMD)

(4)多指令流多数据流(Multiple Instruction Multiple Data,MIMD)

串行计算:单个计算机顺序执行指令

并行计算:时间上的并行指流水线技术;空间上的并行指多处理器并发执行

1.1.3总线

系统总线分为:数据总线(DB)、地址总线(AB) 、控制总线(CB)

数据总线(DB)宽度影响系统的运算速度

地址总线(AB)宽度影响CPU寻址空间内存大小

控制总线(CB)位数主要取决于CPU

1.1.4存储器的概念

1.1.4.1虚拟存储器(virtual memory)

为用户提供更大的随机存放空间采用的存储技术。工作速度接近于主存,成本又低,虚拟存储器调度方式有页式、段式和段页式。

1.1.4.2相联存储器(Associative memory)

也称为“按内容访问的存储器”,不根据地址而根据存储内容来存取的存储器

1.1.4.3高速缓存存储器(Cache)

位于CPU与内存之间,是一个读写速度比内存更快的存储器,其中存储频繁访问RAM中的内容及其存储地址

1.1.4.4随机访问存储器(Random access memory , RAM)

存储单元的内容可按需要随意存入和取出,存取速度与单元位置无关。当电源关闭,数据会消失。

1.1.5数字编码

(1)原码

原码是计算机的二进制表示方法,最高位为符号位,该位0表示正数,1表示负数,其余为表示数值大小

原码简单直观,缺点是加减时出现错误。

(2)反码

正数的反码是本身,负数的反码对其绝对值逐位取反

(3)补码

正数的补码与原码相同,负数的补码符号位是1,其余位为该数绝对值原码取反

设计补码解决的减法的符号位问题

(4)移码

移码(又称增码),是符号位取反的补码,一般用作浮点数的阶码

流水线各阶段执行的时间最长的一段为整个流水线的瓶颈,一般将这个时间称为“流水线的周期”。

1.1.6指令集RISC和CISC

RISC(Reduced instruction set computer,精简指令集计算机)

CISC(Complex instruction set computer,复杂指令集计算机)

1-1  RISCCISC的区别

 
RISC


CISC


指令系统


实现特殊功能效率低,但流水线技术可以弥补


处理特殊任务效率高


存储器操作


对存储器操作有限制,使控制简单化


指令多,并且操作直接


程序


需要较大的内存空间,实现特殊功能程序复杂,不易设计


编程相对简单,设计容易,效率较高


中断


在一条指令执行的适当地方可以响应中断


一条指令结束后响应中断


CPU


电路少、面积小、功耗低


电路多、功能强、面积大、功耗大


设计周期


设计周期短


设计周期长


用户使用


结构简单、指令规整、性能容易把握、易学易用


结构复杂、功能强大


应用范围


适用于专用机


适用于通用机

1.1.7计算机系统性能指标

吞吐量是指在单位时间内CPU从存储设备读取、处理、存储信息的量。

影响因素如下:

(1)存储设备的存取速度

(2)CPU性能

(3)系统结构

1.2硬件基础知识

1.2.1寻址方式

1.2.1.1立即数寻址方式

操作数直接存放在指令中,如:MOV AX,2345H

1.2.1.2寄存器寻址方式

操作数放在CPU内存寄存器,如:MOV AX,BX

1.2.1.3存储器寻址方式

·直接寻址

指令中给出的地址为操作数的地址,如:MOV AX,[2000H]

·寄存器间接寻址

操作数的地址存放在寄存器中,如:MOV AX,[BX]

·寄存器相对寻址

以指定寄存器内容,加上指令给出偏移量,如:MOV AX,COUNT[SI]

·基址加变址寻址

把一个基址寄存器内容加上变址寄存器内容,并以一个段寄存器作为地址基准作为操作数的地址,如:MOV AX,[BX][DI]

·相对基址加变址寻址

在基址加变址寻址方式基础上再增加一个位移量,如:MOV AX,MASK[BX][SI]

1.2.2串联系统可靠度的计算

串联系统可靠度等于各个系统可靠度的乘积

时间: 11-15

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