Sapphire611

软考-中级软件设计师-计算机系统

5/12/2024 note

# 👋 软考中级系统架构师

备战中级软件设计师

来自 Sapphire611 (opens new window)

# 计算机系统

「软件设计师」 上午题 #1 计算机系统 (opens new window)

# P1-P19

  • 运算器

    • 算数逻辑单元 ALU
    • 累加寄存器 AC
    • 数据缓冲寄存器 DR
    • 状态条件计算器 PSW

  • 控制器

自动化、处理异常

  • 指令寄存器 IR
  • 操作码+地址码 存入 IR
  • 地址寄存器 AR
  • 程序计数器 PC
    • 跟踪指令地址
    • 读取指令（操作码+地址码）
    • 保持下一条指令的地址
  • 指令译码器 ID
  • 存储器
  • 输入设备
  • 输出设备

运算器和控制器选项中占比三比一，选少的那个）

一个选项中分别出现了运算器和控制器的内容，冲突

# p20 进制（2、8、10、16）

# eg.1 B3000H ~ DABFFH 的存储容量 P32

  DAC00
- B3000
--------
  27(12)00

= 16 ^ 4 + 7 * 16 ^ 3 + 12 * 16 ^ 2
= 64 * 2  + 4 * 7 + 3
= 128 + 28 + 3 = 159 KB

# eg.2 内存按字节编址

若用存储容量为 32Kx8bit 的存储器芯片构成地址从 A0000H 到 DFFFFH 的内存，则至少需要(3)片芯片。(2017 年下半年)

E - A = 4

4 * 16 ^ 4 = 4 * 2 ^ 16 = 2 ^ 18 Byte
/
32K * 8bit = 2 ^ 15 * Byte

= 2 ^ 3 = 8

# P36 原、反、补、移

  • 原码 第一位符号位，剩下的是绝对值

  • 反码 正数相同，负数 绝对值取反

  • 补码 正数相同， 负数 = 反码 + 1

    • 简化计算机运算设计的部件
    • 给了补码求真值：在补码的基础上再求补码

  • 移码 正数相同，在补码的基础上符号位取反

  • ±0 的补码和移码相同
  • 8 位补码表示数据：[-128 ~ 127]
  • n 位补码（包含符号位）表示数据 [-2 ^ n-1 ~ 2^ n-1 -1]

# P46 浮点数

浮点数的表现形式 一般为:
N = 2^E x F

E = 阶码 = 数值范围
F = 尾数 = 数值精度 (规格化 = [0.5~1])
  • 两个浮点数相加运算，首选要统一两个数的阶码
    • 小阶向大阶对齐，同时将尾数右移 n 位

# P57 寻址

1~4 是数据排行

  • 1 立即寻址。操作数就包含在指令中。
  • 2 寄存器寻址。操作数存放在某一寄存器中，指令中给出存放操作数的寄存器名。寄存器间接寻 址。操作数存放在内存单元中，操作数所在存储单元的地址在某个寄存器中。
  • 3 直接寻址。操作数存放在内存单元中，指令中直接给出操作数所在存储单元的地址。
  • 4 间接寻址。指令中给出操作数地址的地址。
  • 相对寻址。指令地址码给出的是一个偏移量(可正可负)，操作数地址等于本条指令的地址加上该偏移量。
  • 变址寻址。操作数地址等于变址寄存器的内容加偏移量。

# P64-P66 校验码 & 海明码

所谓码距,是指一个编码系统中任意两个合法编码之间至少有多少个二进制位不同。

# 奇偶校验码（校验 1 的个数为奇数/偶数）（检错）

  • 用于检测奇数位的情况，码距至少为 2

# 海明码 （检错+纠错）

在数据位之间的特定位置上插入个校验位，通过扩大码距来实现检错和纠错。 设数据位是 n，校验位是 k:

  • n = 2 纠错，n >=3 改错
n = 数据位，k=校验位
2^k-1 >n+k

# 循环冗余校验码（CRC）

设数据位是 k，校验位是 r，则 CRC 码的格式: k 个数据位之后跟 r 个校验位

采用模 2 运算

# P77 RISC 和 CISC

RISC 精简指令集计算机 CISC 复杂指令集计算机
指令种类 少、精简 多、丰富
指令复杂度 低(简单) 高(复杂)
指令长度 固定 变化
寻址方式 小 复杂多样
实现(译码)方式 硬布线控制逻辑(组合逻辑控制器) 微程序控制技术
通用寄存器数量 多、大量 一般
流水线技术 支持 不支持

# P84 流水线

时间计算工公式： （所有指令）+（n-1） * max(单条指令) = n * max(单条指令) + 剩下的指令

  • 操作周期 = 最长流水段操作时间（单条最耗时指令）
  • 吞吐率 = 1 / 最长流水段操作时间

# P96 存储器

  • 相联存储器按 内容 访问
  • 虚拟存储器 由 主存-辅存 两极存储器组成
  • 计算机系统的主存 主要是由 DRAM 构成的

# P106 Cache 高速缓存

Cache 主存部分内容的拷贝

Cache 和主存之间的地址映像由硬件完成的

产生冲突： 全相联映像 < 组项链映像 < 直接映像

# P119 中断

中断向量：提供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，到进入中断服务程序

保存现场（使用堆栈，先进后出），目的：返回去继续执行原程序

# P127 输入输入 I/O

  1. 程序查询方式 (只能串行)
  2. 中断驱动方式 (可以并行)
  3. 直接存储器方式 DMA (可以并行)
  • 外设直接将数据放入主存，不需要CPU执行程序指令

# P142 总线

  • 数据总线、地址总线、控制总线
  • 总线复用：减少总线中信号线的数量

常见总线： ISA、EISA、PCI(并行内总线)、SCSI（并行外总线）

# P152 认证&加密&签名

  • 私钥用于解密和签名，公钥用于加密和认证
  • 数字签名是对 真实性的保护/确保消息不可否认
  • 从CA获得的数字证书，使用CA的私钥加密/签名，使用CA的公钥验证CA的签名（真实性）
用户B收到用户A带数字签名的消息M，为了验证M的真实性，
首先需要从CA获取用户A的数字证书，
并利用[CA的公钥]验证该证书的真伪，
然后利用[用户A的公钥]验证M的真实性。(2012年下半年)

# P169 加密算法

# 对称密钥算法(私钥、私有密钥加密、共享密钥加密算法)：

【大量明文】

  • DES
  • RC-5
  • IDEA
  • AES（分组加密）
  • RC4

# 非对称密钥(公钥、公开密钥加密)算法:

  • RSA2
  • ECC3
  • DSA

# 其他

  • Hash函数
  • MD5摘要算法（128位散列值）
  • SHA-1安全散列算法