軟件設(shè)計(jì)師培訓(xùn)一

1、軟件設(shè)計(jì)師培訓(xùn)(一)培訓(xùn)課程1. 計(jì)算機(jī)基本原理、存儲(chǔ)系統(tǒng)2. 輸入輸出系統(tǒng)、總線系統(tǒng)3. 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)4. 系統(tǒng)性能評(píng)測和可靠性基礎(chǔ)5. 信息安全和病毒防護(hù)學(xué)  習(xí)  內(nèi)  容1. 計(jì)算機(jī)基本原理、存儲(chǔ)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。 運(yùn)算器控制器組成中央處理器（CPU）。 運(yùn)算器通常由ALU（算術(shù)/邏輯單元）、寄存器、多路轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)總線組成； 控制器由程序計(jì)數(shù)器（PC）指令寄存器、指令譯碼器、狀態(tài)/條寄存器、時(shí)序發(fā)生器、位操作系統(tǒng)發(fā)生器組成。 CPU特征·指令周期：取出并執(zhí)行一條指

2、令所需的時(shí)間，也稱為機(jī)器周期；·總線周期：CPU從存儲(chǔ)器或I/O端口存取一字節(jié)所需的時(shí)間，也稱為主振周期；·時(shí)鐘周期：CPU處理動(dòng)作的最小單位，例如賽揚(yáng)1.8GHz就是每秒有1.8G個(gè)時(shí)鐘周期；一個(gè)指令周期可以劃分為一個(gè)或多個(gè)總線周期，一個(gè)總線周期又可以劃分為幾個(gè)時(shí)鐘周期。 計(jì)算總線傳輸速率總線數(shù)據(jù)傳輸率=時(shí)鐘頻率/每個(gè)總線包含的時(shí)鐘周期數(shù)×每個(gè)總線周期傳送的字節(jié)數(shù) 每秒指令數(shù)=時(shí)鐘頻率/每個(gè)總線包含的時(shí)鐘周期數(shù)/指令平均占用總線周期數(shù) 指令系統(tǒng)基礎(chǔ) 在計(jì)算機(jī)中，CPU都會(huì)定義出自己特定的指令系統(tǒng)，不過都要遵循著統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式。 指令的基本格式是由操作碼和地址碼兩

3、個(gè)部分組成的。操作碼指出指令要完成什么操作，地址碼則提供原始的數(shù)據(jù)。 在指令系統(tǒng)中用來確定如何提供操作數(shù)或提供操作數(shù)地址的方式稱為尋址方式和編址方式。重點(diǎn)難點(diǎn)思考題1計(jì)算機(jī)硬件組成重點(diǎn)在于記憶五個(gè)部件名稱，以及她們的子組成部分的名稱，能夠正確的做出選擇2. CUP特征的重點(diǎn)在于理解指令周期、總線周期、時(shí)間周期等概念，能夠根據(jù)它們來計(jì)算執(zhí)行時(shí)間、傳輸速率等。軟件設(shè)計(jì)師培訓(xùn)(一)培訓(xùn)課程1. 計(jì)算機(jī)基本原理、存儲(chǔ)系統(tǒng)2. 輸入輸出系統(tǒng)、總線系統(tǒng)3. 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)4. 系統(tǒng)性能評(píng)測和可靠性基礎(chǔ)5. 信息安全和病毒防護(hù)學(xué)  習(xí)  內(nèi)  容

4、指令系統(tǒng)操作碼定義分類方法比較表編址方式編碼方式平均碼長定長編碼采用相等碼長，每個(gè)操作碼的長度相等。碼長log2（操作數(shù)）如14個(gè)操作碼，就應(yīng)該是4位；23=8不夠；24=16，多2個(gè)變長編碼根據(jù)使用頻度不同選擇不同長度的編碼將碼分為幾類，然后再對(duì)每類進(jìn)行編碼平均碼長為：每個(gè)碼長乘以頻度，在累加其和操作數(shù)尋址方式：·立即尋址：直接給出操作數(shù)，而非地址。·直接尋址：直接給出操作數(shù)地址或所在寄存器號(hào)（寄存器尋址）。·間接尋址：給出的是指向操作數(shù)地址的地址，成之為間接尋址。·變址尋址：給出的地址與特定的地址值累加從而得出操作數(shù)地址，稱之為變址尋址。 存儲(chǔ)系統(tǒng)

5、主存儲(chǔ)器的種類·RAM：隨即存儲(chǔ)器，可讀寫，斷電后數(shù)據(jù)無法保存，只能暫存數(shù)據(jù)。SARM：靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，在不斷電時(shí)信息能夠一直保存。DRAM：動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，需要定時(shí)刷新一位置信息不丟失。·ROM：只讀存儲(chǔ)器·PROM：可編程ROM，只能夠一次寫入，需用特殊電子設(shè)備進(jìn)行寫入。·EPROM：可擦除的PROM，用紫外線照射1520分鐘可擦去所有信息，可寫入多次。·E2PROM：電可擦除ERPOM，可以寫入，但速度慢。·閃速存儲(chǔ)器：現(xiàn)在U盤實(shí)用的種類，可以快速寫入。 cache 在CPU與存儲(chǔ)系統(tǒng)間存在著數(shù)據(jù)傳送帶寬限制，因此設(shè)置高速緩存，

6、以提高整體效率。重點(diǎn)難點(diǎn)思考題1. 指令系基礎(chǔ)：重點(diǎn)在于掌握定長編碼和變長編碼的含義和馬上的計(jì)算，以及指令的幾種常見的尋址方式的特點(diǎn)。2. 主存儲(chǔ)器：重點(diǎn)在于正確區(qū)別各種不同的主存儲(chǔ)器類型，能夠計(jì)算出特定容量的主存儲(chǔ)器需要多少塊某種特定規(guī)格的存儲(chǔ)芯片，并且正確的認(rèn)識(shí)與理解主存儲(chǔ)器編碼的規(guī)則。軟件設(shè)計(jì)師培訓(xùn)(一)培訓(xùn)課程1. 計(jì)算機(jī)基本原理、存儲(chǔ)系統(tǒng)2. 輸入輸出系統(tǒng)、總線系統(tǒng)3. 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)4. 系統(tǒng)性能評(píng)測和可靠性基礎(chǔ)5. 信息安全和病毒防護(hù)學(xué)  習(xí)  內(nèi)  容2. 輸入輸出系統(tǒng)、總線系統(tǒng) 程序控制工作方式：這種工作模式下，輸入

7、輸出完全由CPU控制，在整個(gè)I/O過程中CPU必須等待其完成，限制了CPU的告訴能力。 程序中斷工作方式:采用該機(jī)制，它將無須定期查詢I/O系統(tǒng)狀態(tài)，而可以抽身處理其他途徑。當(dāng)I/O系統(tǒng)完成后，則以中斷信號(hào)通知CPU，之后CPU保存正在執(zhí)行程序的現(xiàn)場，然后轉(zhuǎn)入I/O中斷服務(wù)程序完成數(shù)據(jù)交換。 DMA工作方式：使用DMA控制器來控制和管理數(shù)據(jù)傳輸。 I/O通道技術(shù)：通道技術(shù)是一種通過執(zhí)行通道程序管理I/O操作的控制器，它使CPU與I/O操作達(dá)到了更搞的并行度。 通道的功能·從主存中讀出相應(yīng)的通道指令，按指令要求與指令的外圍設(shè)備進(jìn)行通信。·組織外設(shè)和主存進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。·

8、;獲得外設(shè)的狀態(tài)信息，存入內(nèi)存供CPU實(shí)用。·將外設(shè)的中斷請(qǐng)求和通道本身的中斷請(qǐng)求按順序報(bào)告CPU。通道的類型：通常分為選擇通道（連接多臺(tái)快速I/O設(shè)備，但一次只能使用一臺(tái)）、字節(jié)多路通道（連接多臺(tái)慢速I/O設(shè)備，以交叉方式傳送數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)多路通道（綜合前兩者優(yōu)點(diǎn)）。 設(shè)備總線及系統(tǒng)總線 常見I/O總線類型·IDE：最常用的磁盤接口。·SCSI：用雛菊鏈的方式連接多個(gè)I/O設(shè)備。·PCMCIA:是一種筆記本電腦上常見的接口，用語連接外存、Modem、網(wǎng)卡等。·SUB：USB2.0速度達(dá)到480Mb/s·1394接口：一種串行接口新標(biāo)準(zhǔn)

9、可達(dá)800Mb/s重點(diǎn)難點(diǎn)思考題1. 程序控制工作方式：重點(diǎn)在于理解I/O設(shè)備的編碼方式及其特點(diǎn)。2. 程序中斷工作方式：重點(diǎn)在于理解引入中斷的好處，以及發(fā)生中斷后的關(guān)鍵處理過程、多中斷源的解決方法三個(gè)方面的知識(shí)。3. I/O總線技術(shù)：重點(diǎn)在于了解通道的功能、有點(diǎn)與類型。4. 設(shè)備總線及系統(tǒng)總線：掌握各種常見I/O總線的名次，以及系統(tǒng)總線的分類及用途。軟件設(shè)計(jì)師培訓(xùn)(一)培訓(xùn)課程1. 計(jì)算機(jī)基本原理、存儲(chǔ)系統(tǒng)2. 輸入輸出系統(tǒng)、總線系統(tǒng)3. 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)4. 系統(tǒng)性能評(píng)測和可靠性基礎(chǔ)5. 信息安全和病毒防護(hù)學(xué)  習(xí)  內(nèi)  容3.

10、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)1. 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類； Flynn分類法：根據(jù)指令流、數(shù)據(jù)流和多倍性三方面來進(jìn)行分類。 單指令流單數(shù)據(jù)流（SISD）：一個(gè)控制部分，一個(gè)處理器，一個(gè)主存模塊。代表有單處理器系統(tǒng)。 單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD）：一個(gè)控制部分，多個(gè)處理器，多個(gè)主存模塊。代表有并行處理機(jī)，陣列處理機(jī)，超級(jí)向量處理機(jī)。關(guān)鍵特性是，各處理器以異步的形式執(zhí)行同一條指令。 多指令流單數(shù)據(jù)流（MISD）：多個(gè)控制部分，多個(gè)處理器，多個(gè)主存模塊。代表目前沒有，有文獻(xiàn)稱流水線計(jì)算機(jī)為此類。關(guān)鍵特性是，被證明是不可能的，至少是不實(shí)際的。 多指令流多數(shù)據(jù)流（MIMD）：多個(gè)控制部分，多個(gè)處理器，多個(gè)主存模塊。代表有

11、多處理機(jī)系統(tǒng)，多計(jì)算機(jī)。關(guān)鍵特性是，能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)、任務(wù)、指令等各級(jí)全面并行。 馮氏分類法：以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)所能夠處理的最大二進(jìn)制位數(shù)分類。分為字串位串、字并位串、字串并位、字并位并四種。4. 系統(tǒng)性能評(píng)測和可靠性基礎(chǔ)通常使用RAS來衡量一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即可靠性R、可用性A和可維護(hù)性S。 基本定義·系統(tǒng)的可靠性：是指從系統(tǒng)開始運(yùn)行（t=0）到某時(shí)刻t期間能夠正常運(yùn)行的概率，通常是R(t)表示。·失效率：是指單位時(shí)間內(nèi)失效的元件總數(shù)的比例。·平均無故障時(shí)間(MTBF)：是指兩次故障間系統(tǒng)能夠正常工作的時(shí)間平均值。·平均修復(fù)時(shí)間(MTRF)：是指從故障

12、發(fā)生到機(jī)器修復(fù)平均所需的時(shí)間。用語表示計(jì)算機(jī)的可維修性。·可用性(A)：是指計(jì)算機(jī)的使用效率，它以系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)的任意時(shí)刻能夠正常工作的概率來表示。A=MTBF/(MTBF+MTRF)重點(diǎn)難點(diǎn)思考題1. 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類每種Flynn分類的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、代表性系統(tǒng)及其關(guān)鍵特性，主要是記憶型題目。2. 安全性與可靠性基礎(chǔ)：重點(diǎn)在于掌握可靠性、失效率、平均無故障時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間、可用性的概念。以及串聯(lián)、并聯(lián)、模冗余三種系統(tǒng)的可靠性模型，還包括可靠性、失效率的計(jì)算。軟件設(shè)計(jì)師培訓(xùn)(一)培訓(xùn)課程1. 計(jì)算機(jī)基本原理、存儲(chǔ)系統(tǒng)2. 輸入輸出系統(tǒng)、總線系統(tǒng)3. 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)4. 系統(tǒng)性能評(píng)測和

13、可靠性基礎(chǔ)5. 信息安全和病毒防護(hù)學(xué)  習(xí)  內(nèi)  容 系統(tǒng)可靠性模型·并聯(lián)系統(tǒng)：加入一個(gè)系統(tǒng)由n個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，只要有一個(gè)子系統(tǒng)能夠正常工作，系統(tǒng)就能正常工作。·模冗余系統(tǒng)：m模冗余系統(tǒng)由m個(gè)(m=2n+1為奇數(shù))相同的子系統(tǒng)和一個(gè)表決器組成，經(jīng)過表決器表決后，m個(gè)子系統(tǒng)中占多數(shù)相同結(jié)果的輸出作為系統(tǒng)的輸出。 系統(tǒng)性能評(píng)測·時(shí)鐘頻率：即主頻，通常主頻越高速度越快。·指令執(zhí)行速度：每秒執(zhí)行的加法指令總數(shù)，單位KIPS(每秒千條指令)、MIPS(每秒百萬條指令)·等效指令發(fā)：通過統(tǒng)計(jì)各類指令在程序中所占的比例進(jìn)行折算。·數(shù)據(jù)處理速率法：采用固定的比例法來計(jì)算數(shù)據(jù)處理的速度，而且還僅對(duì)CPU和主存的速度進(jìn)行度量，因此有很大局限性。·核心程序法：把應(yīng)用程序中用得最頻繁的那部分核心程序作為評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)性能的標(biāo)準(zhǔn)程序，在不同機(jī)器