软考-软件设计师-计算机icode9组成与体系结构


码制

  1. 二进制运算要用补码来进行计算。
  2. 移码:补码的符号位按位取反。
  3. 定点小数的表示范围:人为补码定义1.00为最小即-1,最大就是全1即1-2^-(n-1),

校验码

  1. 奇偶校验码,可检查1位(奇数位)的错误,不可纠错。
  2. CRC循环校验码,可检错,不能纠错,采用模2运算来求校验码。
  3. 海明效验码,可检错,也可纠错, 位数求取 2^r>=m+r+1,m是信息位的个数

CPU的组成(运算器和控制器)

运算器

  1. 算术逻辑单元ALU:数据的算术运算和逻辑运算
  2. 累加寄存器AC:通用寄存器,位ALU提供一个工作区,用在暂存数据
  3. 数据缓冲寄存器DR:写内存时,暂存指令或数据
  4. 状态条件寄存器(存在争议)PSW:存状态标志与控制标志

控制器

  1. 程序计数器PC:存储下一条要执行中指令的地址
  2. 指令寄存器IR:存储即将执行的指令
  3. 指令译码器ID:对指令中的操作码字段进行分析解释
  4. 时序部件:提供时序信号控制

寻址方式

指令格式: 操作码字段-地址码字段

  1. 立即寻址方式:操作数直接在指令中,速度快,灵活性差。
  2. 直接寻址方式:指令中存在的是操作数的地址。
  3. 间接寻址方式:指令中存放了一个地址,这个地址对应的内容是操作数的地址。
  4. 寄存器寻址方式:寄存器存在操作数。
  5. 寄存器间接寻址方式:寄存器内存放的是操作数的地址。

CISC与RISC

指令系统类型 指令 寻址方式 实现方式 其他 CISC(复杂) 数据多,使用频率差别大,可变长格式 支持多种 微程序控制技术(微码) 研发周期长 RISC(精简) 数据少,使用频率接近,定长格式,大部分为单周期指令,操作寄存器,只有Load/Store操作内存 支持少 增加了通用寄存器;硬布线逻辑控制为主;适用采用流水线 优化编码,有效支持高级语言

流水线

流水线计算公式:1条指令执行时间+(指令条数-1)*流水线周期

  1. 理论公式:(t1+t2+…+tk)+(n-1)*t
  2. 实践公式:k*t+(n-1)*t

吞吐率=指令条数/流水线执行时间 最大吞吐率=流水线周期的倒数

层次化存储结构

时间局部性:刚被访问的内容,立即又被访问 空间局部性:刚被访问的内容,附近的空间很快被访问。

Cache

冲突率 电路复杂度 直接相联映像 高 简单 全相联映像 低 复杂 组相联映像 中 择中

主存编址计算

  • 存储单元: 存储单元个数 = 最大地址 – 最小地址 + 1 编址内容 按字编址:存储体的存储单元是字存档单元,即最小寻址单位是一个字。 按字节编制:存储体的存储单元是字节存档单元,即最小寻址单位是一个字节。 总容量 = 存储单元个数 * 编址内容 总片数 = 总容量 / 每片的容量

输入输出技术

  1. 程序控制(查询)方式
  2. 程序中断方式
  3. DMA方式
  4. 通道方式
  5. I/O处理机

总线

特点:分时双工

  1. 数据总线
  2. 地址总线
  3. 控制总线

可靠性

  • 平均无故障时间:MTTF = 1 / λ,λ为失效率 平均故障修复时间:MTTR = 1 / u , u为修复率 平均故障间隔时间:MTBF = MTTR + MTTF 系统可用性:MTTF / (MTTR + MTTF) * 100%

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