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-考试内容总结计算机系统构成及硬件基础知识

Posted 2020-08-19 林猪猪的部落格

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”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图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)

 

 

表1-1  RISC和CISC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