《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》知識(shí)點(diǎn)資料整理總結(jié)

《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》學(xué)問點(diǎn)資料整理總結(jié)一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由“硬件”和“軟件“兩大局部組成。二、 “硬件”，是指計(jì)算機(jī)的實(shí)體局部,它由看得見摸得著的各種電子元器件,各類光、電、機(jī)設(shè)備的實(shí)物組成，如主機(jī)、外部設(shè)備等。三、 “軟件”它看不見摸不著,由人們事先編制的具有各類特別功能的程序組成。通常把這些程序寄寓于各類媒體(如RAM、ROM、磁帶、磁盤、光盤,甚至紙帶等),它們通常存放在計(jì)算機(jī)的主存或輔存內(nèi)。計(jì)算機(jī)的軟件通常又可以分為兩大類:系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件又稱為系統(tǒng)程序，主要用來治理整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),監(jiān)視效勞,使系統(tǒng)資源得到合理調(diào)度，高效運(yùn)行應(yīng)用軟件又稱為應(yīng)用程序，它是用戶依據(jù)任務(wù)需要所編制的各種程序如科學(xué)計(jì)算程序數(shù)據(jù)處理程序過程把握程序、事務(wù)治理程序等。四、馮.諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，它的特點(diǎn)可歸結(jié)如下:六、●指令和數(shù)據(jù)以同等地位存放于存儲(chǔ)器內(nèi)，并可按地址尋訪。七、●指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制數(shù)表示。八、●指令由操作碼和地址碼組成,操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的位置。九、●指令在存儲(chǔ)器內(nèi)按挨次存放。通常.指令是挨次執(zhí)行的在特定條件下,可依據(jù)運(yùn)算結(jié)果或依據(jù)設(shè)定的條件轉(zhuǎn)變執(zhí)行挨次。1.1、如何理解計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)體系構(gòu)造？答：計(jì)算機(jī)組成是指如何實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)體系構(gòu)造所表達(dá)的屬性,它包含了很多對(duì)程序員來說是透亮的硬件細(xì)節(jié)。指令系統(tǒng)表達(dá)了機(jī)器的屬性,這是屬于計(jì)算機(jī)構(gòu)造的問題。但指令的實(shí)現(xiàn),即如何取指令、分析指令、取操作數(shù)、運(yùn)算、送結(jié)果等,這些都屬于計(jì)算機(jī)組成問題。計(jì)算機(jī)體系構(gòu)造是指那些能夠被程序員所見到的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性，即概念性的構(gòu)造與功能特性。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性通常是指用機(jī)器語言編程的程序員(也包括匯編語言程序設(shè)計(jì)者和匯編程序設(shè)計(jì)者)所看到的傳統(tǒng)機(jī)器的屬性，包括指令集、數(shù)據(jù)類型、存儲(chǔ)器尋址技術(shù)、I/O主機(jī):是計(jì)算機(jī)硬件的主體局部，由CPU和主存儲(chǔ)器MM合成為主機(jī)。CPU:中心處理器，是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，由運(yùn)算器和把握器組成:一芯片上，現(xiàn)在的CPU內(nèi)除含有運(yùn)算器和把握器外還集成了主機(jī):是計(jì)算機(jī)硬件的主體局部，由CPU和主存儲(chǔ)器MM合成為主機(jī)。CPU:中心處理器，是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，由運(yùn)算器和把握器組成:一芯片上，現(xiàn)在的CPU內(nèi)除含有運(yùn)算器和把握器外還集成了CACHE)。(早期的運(yùn)算器和把握器不在同主存，計(jì)算機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，為計(jì)算機(jī)的主要工作存儲(chǔ)器，可隨機(jī)存取:由存儲(chǔ)體、各種規(guī)律部件及把握電路組成。存儲(chǔ)單元:可存放一個(gè)機(jī)器字并具有特定存儲(chǔ)地址的存儲(chǔ)單位。存儲(chǔ)元是存儲(chǔ)器中最小存儲(chǔ)單元，它的作用是用來存放一位二進(jìn)制代碼0或1。任何具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)(雙穩(wěn)態(tài))的物理器件都可以來做存儲(chǔ)元。存儲(chǔ)元件:存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的物理元件，是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位，又叫存儲(chǔ)基元或存儲(chǔ)元，不能單獨(dú)存取。存儲(chǔ)字:一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的規(guī)律單位。存儲(chǔ)字長(zhǎng):一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)。存儲(chǔ)字長(zhǎng):一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)。存儲(chǔ)容量:存儲(chǔ)器中可存二進(jìn)制代碼的總量;(通常主、輔存容量分開描述)。機(jī)器字長(zhǎng):指CPU一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與CPU的存放器位數(shù)有關(guān)。指令字長(zhǎng):一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)。、解釋英文代號(hào)：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。CPU:中心處理機(jī)(器)，是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，主要由運(yùn)算器和把握器組成。PC:程序計(jì)數(shù)器，其功能是存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動(dòng)計(jì)數(shù)形成下一條指令地址。IR:指令存放器，其功能是存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令。CU:把握單元(部件),為把握器的核心部件，其功能是產(chǎn)生微操作命令序列。ALU:算術(shù)規(guī)律運(yùn)算單元，為運(yùn)算器的核心部件，其功能是進(jìn)展算術(shù)、規(guī)律運(yùn)算。MQ：乘商存放器，乘法運(yùn)算時(shí)存放乘數(shù)、除法時(shí)存放商的存放器。x:此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)存放器，即運(yùn)算器中工作存放器之MQ：乘商存放器，乘法運(yùn)算時(shí)存放乘數(shù)、除法時(shí)存放商的存放器。x:此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)存放器，即運(yùn)算器中工作存放器之一，用來存放操作數(shù);MAR:存儲(chǔ)器地址存放器，在主存中用來存放欲訪問的存儲(chǔ)單元的地址。MDR:存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖存放器，在主存中用來存放從某單元讀出、或要寫入某存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。CPI：即執(zhí)行一條指令所需的時(shí)鐘周期〔機(jī)器主頻的倒數(shù)〕FLOPS：浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)每秒I/0:輸入/輸出設(shè)備，為輸，入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送。CPI：即執(zhí)行一條指令所需的時(shí)鐘周期〔機(jī)器主頻的倒數(shù)〕FLOPS：浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)每秒、指令和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們？答：2〔或取指微程序〕取出的為指令，在執(zhí)行指令階段〔或相應(yīng)微程序〕取出的即為數(shù)據(jù)。PC地址的取出的是操作數(shù)。、什么是指令?什么是程序？答：計(jì)算機(jī)從事某一特別運(yùn)算的代碼。我們常常用的windows上的指令就是運(yùn)行里面的一些命令如:數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、位運(yùn)算指令、程序流程把握指令、串操作指令、處理器把握指令。程序是為實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)或解決特定問題而用計(jì)算機(jī)語言編寫的命令序列的集合。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的五大部件之間的互聯(lián)方式有兩種：一種是各部件之間使用單獨(dú)的連接，叫分散連接；一種是將各部件連到一組公共信息傳輸線上，稱為總線連接?？偩€是連接多個(gè)部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。總線特性包括以下幾項(xiàng)。機(jī)械特性：是指總線在機(jī)械連接方式上的一此性能，如插頭與插座使用的標(biāo)準(zhǔn),它們的幾何寸、外形、引腳的個(gè)數(shù)以及排列的挨次，接頭處的牢靠接觸等。電氣特性CPU發(fā)出的信號(hào)稱CPU〔3〕功能特性：指總線中每根傳輸線功能;系.總線通信把握①申請(qǐng)安排階段:由需要使用總線的主模塊(或主設(shè)備)提出申請(qǐng),經(jīng)總線仲裁機(jī)構(gòu)打算下一傳輸周期的總線使用權(quán)授于某一申請(qǐng)者。②尋址階段:次傳輸?shù)膹哪K。③傳數(shù)階段:主模塊和從模塊進(jìn)展數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出，經(jīng)數(shù)據(jù)總線流人目的模塊。④完畢階段:主模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除讓出總線使用權(quán)。一、波特率是指：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位用bps〔位/秒〕表示，記作波特。在異步串行傳輸系統(tǒng)中,假設(shè)每秒傳輸12017111+7+1+1=10故波特率為(1+7+1+1)*120=1200bps=1200二、比特率來衡量異步串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速率，即單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制有效數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位用bps〔位/秒〕表示，3.3、解釋概念:總線寬度、總線帶寬、總線復(fù)用、總線的主設(shè)備〔或主模塊〕、總線的從設(shè)備〔或從模塊〕、總線的傳輸周期、總線的通信把握。答：總線寬度:通常指數(shù)據(jù)總線的根數(shù);總線帶寬:總線的數(shù)據(jù)傳輸率，指單位時(shí)間內(nèi)總線，上傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù);總線復(fù)用:指同-條信號(hào)線可以分時(shí)傳輸不同的信號(hào)?？偩€的主設(shè)備(主模塊):指一次總線傳輸期間，擁有總線把握權(quán)的設(shè)備(模塊);總線的從設(shè)備(從模塊):指一次總線傳輸期間，協(xié)作主設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備(模塊),它只能被動(dòng)承受主設(shè)備發(fā)來的命令;總線的傳輸周期:指總線完成一次完整而牢靠的傳輸所需時(shí)間;總線的通信把握:指總線傳送過程中雙方的時(shí)間協(xié)作方式。3.5、在異步串行傳送系統(tǒng)中，字符格式為：1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)校驗(yàn)位、2個(gè)終止位。假設(shè)要求120解:一幀包含:1+8+1+2=12故波特率為:(1+8+1+2)*120=1440bps比特率為:8*120=960bps4.1緩存一主存層次主要解決CPUCPU近期要用的信息調(diào)人緩存,CPU主存一輔存CPU直接CPU十、主存的技術(shù)指標(biāo)1、存儲(chǔ)容量：指主存能夠存放二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。2、存儲(chǔ)速度：是有存儲(chǔ)時(shí)間和存取周期來表示的。3、存儲(chǔ)器帶寬：表示單位時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)器存取的信息量，單位可用字/秒或字節(jié)/秒或位/秒表示。位擴(kuò)展字?jǐn)U展 字、位擴(kuò)展4.1、一個(gè)容量為16K*32位的存儲(chǔ)器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是多少？中選用以下不同規(guī)格的存儲(chǔ)芯片時(shí)，各需要多少片？1K*42K*84K*416K*14K*88K*81K*4:(16K*32)/(1K*4)=16*8=1282K*8:(16K*32)/(2K*8)=8*4=32片4K*4:(16K*32)/(4K*4)=4*8=32片16K*1:(16K*32)/(16K*1)=1*32=324K*8:(16K*32)/(4K*8)=4*4=168K*8:(16K*32)/(8K*8)=2*4=84.3、設(shè)主存容量為1MB，承受直接映射方式的Cache容量為16KB，快長(zhǎng)為4，每字32位。試問主存地址ABCDEHCacheCacheCache(10位)字塊內(nèi)地址(4位)Cache16KB=21B,地址共格式為1416KB/(4*32/8B)=2104*32/8=16B-2Cache(10位)字塊內(nèi)地址(4位)(6(10(41MB=22B201MB/(4*32/8B)-216(6(10(4主存地址為ABCDEH=1010101111001101 1110B主存字塊標(biāo)記為101010,Cache字塊地址為11 11001101，字塊內(nèi)地址為1110，Cache10101011104214Cache1111001101 1110=3CDEH5.1I/O二、I/OCPU三、I/O接口功能 選址功能傳送命令功能反映I/O設(shè)備工作狀態(tài)的功能四、I/O①按數(shù)據(jù)傳送方式分類,有并行接口和串行接口兩類。②按功能選擇的靈敏性分類,有可編程接口和不行編程接口兩種。③按通用性分類有通用接口和專用接口。④按數(shù)據(jù)傳送的把握方式分類，有程序型接口和DMA型接口。五、中斷的概念六、程序中斷方式的接口電路1、中斷懇求觸發(fā)器和中斷屏蔽觸發(fā)器2、排隊(duì)器3、中斷向量地址形成部件〔設(shè)備編碼器〕、程序中斷方式接口電路的根本組成七、DMA1、DMA〕、DMACPU2、DMACPUDMACPUDMADMACPUE爭(zhēng)。DMA④確定數(shù)據(jù)傳送的始地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，修正數(shù)據(jù)傳送過程中的數(shù)據(jù)地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。3、DMA主存地址存放器〔AR〕、字計(jì)數(shù)器〔WC〕、數(shù)據(jù)緩沖存放器〔BR〕、DMA把握規(guī)律、中斷機(jī)構(gòu)、設(shè)備地址存放器〔DAR〕4、DMA接口類型DMADMA5、DMA預(yù)處理、數(shù)據(jù)傳送、后處理5.1、I/O設(shè)備與主機(jī)交換信息時(shí)，共有哪幾種把握方式？簡(jiǎn)述它們的特點(diǎn)。CPUCPU率低。程序中斷方式:外設(shè)備預(yù)備就緒后中斷方式豬肚通知CPU,CPUI/O行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)為I/O設(shè)備效勞科明顯提高CPU的利用率，在確定程度上實(shí)現(xiàn)了主機(jī)和I/O設(shè)備的并行工作，但硬件構(gòu)造負(fù)載，效勞開銷時(shí)間大DMA1/ODMACPUCPUCPUDMA5.4、在什么條件和什么時(shí)間，CPUI/O解:1(EINT=1),且至少有一個(gè)中斷懇求被查到，則在一條指令執(zhí)行完時(shí)，響應(yīng)中斷。AP613.1P1524.29通常，計(jì)算機(jī)更換代以什么為依據(jù)？分，劃分為:電子管，晶體管，集成電路和大規(guī)模超大規(guī)模集成電路等相四代在一個(gè)32位的總線系統(tǒng)中，總線的時(shí)鐘頻率為66MHz，假設(shè)總線最短傳輸周期為4個(gè)時(shí)鐘周期，試計(jì)算總線的最大傳輸率。假設(shè)想提高數(shù)據(jù)傳輸率，可實(shí)行什么措施？解:總線傳輸周期=4*1/66M=32/(4/66M)=528Mbps假設(shè)想提高數(shù)據(jù)傳輸率，可以提高總線時(shí)鐘頻率、增大總線寬度或者削減總線傳輸周期包含的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)計(jì)算〔必考〕BP623.2P633.3P1524.304.31舉例說明專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)的區(qū)分？機(jī)，但適應(yīng)性很差。例如個(gè)人電腦和計(jì)算器、手機(jī)、冰箱等什么是摩爾定律？該定律是否永久生效？為什么？18-24能也將提升一倍。該定律不會(huì)永久生效，由于技術(shù)進(jìn)步不是按一個(gè)速度進(jìn)展，有快有慢。在異步串行傳送系統(tǒng)中，字符格式為：1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)校驗(yàn)位、2個(gè)終止位。假設(shè)要求每秒傳120解:一幀包含:1+8+1+2=12故波特率為:(1+8+1+2)*120=1440bps比特率為:8*120=960bps簡(jiǎn)答主要包括：判優(yōu)把握和通訊把握；填空;CPU的連接存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展 位擴(kuò)展：增加存儲(chǔ)字長(zhǎng)字?jǐn)U展：增加存儲(chǔ)器字的數(shù)量字、位擴(kuò)展：既增加存儲(chǔ)字的數(shù)量又增加存儲(chǔ)字長(zhǎng)1、存儲(chǔ)器與CPU的連接 的連接數(shù)據(jù)線的連接片選線的連接合理選擇存儲(chǔ)芯片：1.寫直達(dá)法23.4.保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)有兩個(gè)含義,其一是保存程序的斷點(diǎn):其二是保存通用存放器和狀態(tài)存放器的內(nèi)容5.p2256.什么是規(guī)格化數(shù)：符號(hào)位最高的數(shù)值位不一樣。選擇：地址線和數(shù)據(jù)線的位數(shù)共同反映存儲(chǔ)芯片的容量10424=4K141則其容量為：16K可將一次中斷處理過程簡(jiǎn)潔地歸納為中斷懇求、中斷判優(yōu)、中斷響應(yīng)、中斷效勞和中斷返回個(gè)階段什么時(shí)候懇求中斷；當(dāng)字計(jì)數(shù)器溢出(全“0”)時(shí),表示一批數(shù)據(jù)交換完畢，由“溢出信號(hào)”通過中斷機(jī)CPUCPUDMA二選一：總線如何如何分類？什么是系統(tǒng)總線？系統(tǒng)總線又分為幾類，它們各有何作用，是單向的還是雙向的，它們與機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、存儲(chǔ)單元有何關(guān)系？答：總線的分類:１、依據(jù)傳送信息的不同，分為數(shù)據(jù)總線，地地總線，把握總線,２、依據(jù)功能劃分為內(nèi)總線，外總線，傳統(tǒng)總線，局部總線３、依據(jù)格式劃分為:并行總線,串行總線，４、依據(jù)時(shí)序劃分為:同步總線,異步總線，５、依據(jù)方向劃分為:單向總線，雙向總線I／O把握總線——有出〔中斷懇求、總線懇求〕、有入〔存儲(chǔ)器讀寫、總線允許、中斷確認(rèn)〕為什么要設(shè)置總線判優(yōu)把握？常見的集中式總線把握有幾種，各有何特點(diǎn)，那種方式響應(yīng)時(shí)間最快，那種方式對(duì)電路故障最敏感？答：總線判優(yōu)把握解決多個(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)總線時(shí)的使用權(quán)安排問題;常見的集中式總線把握有三種:鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器定時(shí)查詢、獨(dú)立懇求;特點(diǎn):鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡(jiǎn)潔，易于擴(kuò)大，對(duì)電路故障最敏感;計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式優(yōu)先級(jí)設(shè)置較靈敏，對(duì)故障不敏感，連線及把握過程較簡(jiǎn)潔;獨(dú)立懇求人式速度最快，但硬件器件用量大，連線多，本錢;什么是程序訪問的局部性原理？CPU部性，這就稱為程序訪問的局部性原理什么叫刷？為什么要刷？說明刷有幾種方法？答:刷:對(duì)DRAM常用的刷方法有三種:集中式、分散式、異步式。CPU分散式:在每個(gè)讀/寫周期之后插入一個(gè)刷周期，無CPU異步式:是集中式和分散式的結(jié)合。端口和接口的區(qū)分：端口是指接口電路中的一些存放器，這些存放器分別用來存放數(shù)據(jù)信息、把握信息和狀態(tài)信息，相應(yīng)的端口分別稱為數(shù)