软考-计算机系统

CPU运算器

算术逻辑单元（ALU）负责算术运算和逻辑运算

累加寄存器（AC）运算操作数和结果的寄存器

数据缓存寄存器（DR）CPU和其他设备之间的中转站

状态条件寄存器（PSW）略

CPU控制器

指令寄存器（IR）存放的是从内存中取得指令，就像个中间站一样，不过是存放指令的中间站

程序计数器（PC）存放的是指令的地址，还有计数的功能

地址寄存器（AR）存放的是cpu访问内存单元的地址

指令译码器（ID）是把操作码解析成对应的指令操作

原码

正数：符号位取 `0`

[+1]原 = 0 000 0001

负数：符号位取 `1`

[-1]原 = 1 000 0001

反码负数：`符号位不变，数值位置取反`

[-1]反 = 1 111 1110

补码负数：符号位不变，数值位置取反，最后加`1`

即反码加一

[-1]补 = 1 111 1111

移码

移码最简单了，不管正负数，只要将其补码的符号位取反即可。

正数：正反补一致

[+1]补 = 0 000 0001

机器码范围

在这里插入图片描述

0的机器码

[+0]原码=0 000 0000， [-0]原码=1 000 0000
[+0]反码=0 000 0000， [-0]反码=1 111 1111
[+0]补码=0 000 0000， [-0]补码=0 000 0000

浮点数运算

浮点数表示取值范围由阶码决定（e）精度由尾数决定
小数点不需要占位

最大范围

请添加图片描述

最小范围

请添加图片描述

1.海明码

可纠错可检错，公式：
在这里插入图片描述

2.奇偶校验码

只能检错，不纠错。只能检测奇数个数位出错，偶数个数位不可以。码距2。
在这里插入图片描述

可以检错，但不能纠错，码距2。
编码长度：k个数据位+r个校验位
CRC编码采用模2运算

RISC / CISC

在这里插入图片描述

流水线

流水线的总共时间 = 一条完整指令的时间 +（n-1）* 最长时间段

吞吐率=指令条数 / 流水线总共时间

存储器

存储系统的层次结构（由上到下）

CPU内部通用寄存器访问速度最快
Cache高速缓冲主要用SRAM静态随机存储器（我的理解是在于内存和CPU之间的一层存储单元）
主存储器（我的理解是硬盘）
（SRAM静态随机存储器、DRAM动态随机存储器–需要周期性的刷新，主存主要由这个构成）

存储器的工作方式

读 / 写存储器 RAM
只读存储器
固定只读存储器ROM
可编程只读存储器PROM
可擦除可编程的只读存储器 EPROM
电擦除可编程的只读存储器 EEPROM
闪速存储器，闪存（优盘）。块为单位删除，信息不会丢失，代替ROM不可以代替主存

访问方式分类：地址访问和内容访问

相联存储器是按 内容访问的存储器

寻址方式分类

随机存储器RAM
顺序存储器SAM
直接存储器DAM

虚拟存储器
由主存和辅存构成的，里面的CPU有空间（会访问旁边空间的地址）、时间（过段时间会再次访问）局部性

Cache高速缓存

重点：cache与主存地址的映射是由硬件自动完成、对于程序员是透明

Cache地址映像冲突（从小到大排序）

全相联映像 (小)
组相联映像（中）
直接映像（大）

中断

中断向量（断点）提高中断服务程序的入口地址
中断响应时间：发出中断请求开始到中断服务程序

输入输出（I/O）控制方式

程序查询方式
IO与CPU串行
中断驱动方式
IO与CPU并行
直接存储器存储方式（DMA）
IO与CPU串行
开始与结束时才有CPU干涉
一次读写的单位为“块”而不是字
由外设直接将数据存入内存

加密

对称密钥

DES
3DES
RC-5
IDEA
AES
RC4

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