一计算机系统知识

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1、1.计算机系统知识1.1硬件知识　1.1.1计算机组成·计算机部件：运算器、控制器、存储器、输入/输出设备。CPU功能：程序控制、操作控制、时间控制、数据处理。运算器：由累加器（ACC）、算术/逻辑运算单元（ALU）、寄存器组、多路转换器数据总线组成。主要完成数据加工。控制器：由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）指令译码器（ID）、时序产生器、状态/条件寄存器、位操作信号发生器组成。·指令系统：操作码（唯一）和地址码（多个）组成。指令寻址方式：顺序寻址方式，跳跃寻址方式。操作数寻址方式：隐含寻址，立即寻址，直接寻址，间接寻址，寄存

2、器寻址方式和寄存器间接寻址方式，相对寻址方式，基址寻址方式，变址寻址方式，块寻址方式。CICS复杂指令系统计算机：增强指令功能，实现软件功能硬件化。RICS精密指令系统计算机：使用频率高、条数少、长度固定、格式种类少、寻址方式种类少的指令；只有存取数据的指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。采用硬布线控制逻辑优化编译程序。·处理器的性能（指标：主频与字长，数据总线宽度；地址总线宽度；可寻空间；处理器芯片的集成度）紧耦合系统：各处理机之间通过快速总线或开关阵列相连，共享内存，整体系统由一个统一的OS管理（一个OS核心）。松耦

3、合系统：各处理机带有各自的存储器、I/O设备和操作系统，通过通道或通信线路相连每个处理机上独立运行OS。双机系统：用于控制重要过程，要求高度可靠，具有较高冗余。阵列处理机（并行处理机）：是种单指令流多数据流处理机。特点：资源重复、连接模式、专用性、复合性。同步：　1.1.2存储器位置分：内存、外存；材料分：磁存、半导体存、光存；工作分：读写存、只读存；访问分：地址、内容；寻址分：随机、顺序、直接·存储介质：磁盘（硬盘、软盘）、光盘·主存类型：RAM、ROM、PROM可编程只读存储、EPROM可擦除可编程存储、E2PROM电可擦可编程只

4、读存储、闪速存储器。容量：字存储单元、字符存储单元。性能指标：存储容量、存取时间、存储周期、存储带宽。　　·主存配置(交叉存取、多级主存)　　·辅存：（外存）容量大，长期保存，方便。性能指标：存储密度、存储容量、平均存储时间、数据传输串。·存储系统相关联存储器：按内容访问，工作原理是索引关键字。虚拟存储器：由主存、辅存、存储管理单元、操作系统中存储管理软件组成。分页式虚拟存储器（页表硬件少，查表速度快，主存零头少，分页无逻辑意义，不利存储保护）、段式虚拟存储器（界限分明，支持程序模块化设计，易于编译、修改、保护。段长度不一，主存利用率

5、不高，产生内存碎片，段表庞大，查表速度慢）、段页式虚拟存储器（地址变换速度较慢）。高速缓存（Cache）：介于CPU和主存之间的小容量存储器，存储速度比主存快。为解决CPU和主存之间速度不匹配而采用。能高速地向CPU提供指令和数据，从而加快了程序的执行速度。高速缓冲工作原理要求它保持最新数据。地址映像方法：A直接映像（主存块与Cache块对应固定关系，地址变换简单，灵活性差），B全相联映像（全部对应，无限制，灵活，但无法从主存块号中直接获取Cache的块号，变换复杂，速度慢）C组相联映像（组采用直接映像，块采用全映像）替换算法：目标是

6、使Cache获得最高命中率，分近期最少使用（LRU）算法、随机替换、先进先出算法、优化替换算法。　1.1.3输入输出结构和设备·中断：以字（节）为单位进行输入输出的，每完成一个字（节）的输入输出，控制器便要向CPU请求一次中断处理方法：多中断信号法、中断软件查询法、菊花链法、总线仲裁法、中断向量表法。中断按优先级处理。DMA（直接存储）：数据传输基本单位是数据块，所传送的数据是从设备直接送入内存的，或者相反，仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需CPU干预，数据传送在控制器的控制下完成的。通道：是DMA方式的发展，进一步减少CP

7、U的干预，即把对一个数据快的读（写）为单位的干预，减少为对一组数据块的读（写）及有关的控制和管理为单位的干预，同时实现了CPU、通道和输入输出设备三者的并行工作，有效提高整个系统资源利用率。SCSI（小型计算机系统接口）：将高速磁盘驱动器连接到诸如工作站或网络服务器这样高档PC机去时用的最流行的接口。　·I/O接口：内存与接口独立编址，内存与接口统一编址。·输入输出设备类型和特征（鼠标、键盘、显示器、打印机、扫描仪）1.2操作系统知识1.2.1基本概念·操作系统的功能及分类功能：进程管理、存储管理、设备管理、文件系统。分类：批处理操作

8、系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。·多道程序（使系统具备）：多道性、无序性、宏观上并行、微观上串行、调度性。·内核和中断控制：程序中断、时钟中断、I/O中断、硬件失效中断。·进程和线程：进程