软考必考之计算机的基本组成

• 计算机的基本组成和特性
• 微型计算机（PC）：主要用于个人使用，如字处理，多媒体播放
• 工作站：用于专用事务处理的个人用计算机
• 服务器：用于对多台个人计算机提供服务
• 主机：将自己的服务器放在能够提供服务器托管业务单位的机房里，实现主机与Internet连接，从而使得用户可以分摊专线连接到Internet的费用
• 巨型计算机：具有很强的计算和处理数据的能力，主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务
• 并行机：可以并行计算的计算机系统，需要多个物理处理器。实现并行性的技术有两种：第一种称为密结合方式，第二种称为疏结合方式
• 处理器及指令系统
• cpu内部结构大概分为控制单元，运算单元和时钟等几个主要部分
• 运算器是计算机对数据进行加工处理的中心，它主要由算术逻辑部件（完成二进制的定点算术运算，逻辑运算和各种移位），浮点运算单元（浮点运算），寄存器组（保护参加运算的操作数和运算的中间结果）和状态寄存器（状态位通常作为转移指令的判断条件）组成
• 控制器，是计算机的控制中心，控制器一般包括指令控制逻辑（至少要完成取指令，分析指令，指令译码，和执行指令），时序控制逻辑，总线控制逻辑与中断控制逻辑。
• 指令系统
• 指令系统是一台计算机所能执行的各种不同类型指令的总和，即一台计算机所能执行的全部操作
目前指令系统分为精简指令集系统和复杂指令集系统
• 指令格式：一条指令一般由操作码和操作数地址码组成。操作码用于指明本条指令的操作功能，每条指令分配一个缺点的操作码，而操作数地址码则用于指出该条指令的操作数地址
• 指令的执行过程：取指令（取值器根据PC所指向位置取出指令后交给解码器），译码（解释器解释指令），取操作数，执行
• 流水线：将每条指令分成多个阶段，并且在CPU中设置多个不同功能的电路单元，每个单元只执行指令的一部分，所有单元组成一条指令处理流水线分别执行，这样就能在一个CPU时钟周期完成一条指令。
• 寻址方式：立即寻址（操作数本身在指令中直接给出，速度最快）。直接寻址（操作数存放在内存中，操作数的地址在指令中直接给出），寄存器寻址（操作数存放于寄存器，指令中给出所用到的寄存器），寄存器间接寻址（操作数存放于内存，而操作数的内存地址存放于寄存器），相对寻址（当前程序计数器pc的内容，加上指令给出的偏移量的寻找），变址寻址方式（把某个变址寄存器的内容，加上指令格式中的形式地址而形成操作数的有效地址）
• 存储器系统
• Cache主要有直接映象，全相联映象，组相连映象
• 主存即是内存，作用是存放指令和数据，并向CPU提供直接随机存取（RAM）功能。另外，主存储器是按地址存放信息，存取速度一般与地址无关。主存储器的性能指标主要是存储容量（可以容纳的存储空间的总大小字数或字节数），存取时间（完成一次完整的存储器操作），存储周期（连续两次操作所需间隔的最小时间）和存储器宽带（单位时间里存储器所能提供存取的最大信息量，数据传输速率技术指标一般是位/秒或字节/秒）。
• 几种外存储器：PROM，可编程存储器，只能写一次；EPROM：紫外线擦除的可编程只读存储器，可擦除次数有限；FLASH：闪速存储器，用电信号擦除，寿命长；还有光盘硬盘磁盘等等
• 中断
• 中断机制是DMA技术出现前广泛采用的控制技术。中断机制包括硬件的中断装置和操作系统的中断处理服务程序。当出现新的事件时，硬件中断装置就判别到有新时间发生，于是发出一个中断信号通知操作系统的中断事务处理器，然后根据中断的优先级来确定先执行新时间还是继续执行原来的任务。因此中断机制需要操作系统和硬件共同完成的
• 中断处理处理时要进行三方面的处理，首先保护现场，即保存被中断进程的上下文信息等，是的种端进程结束后能恢复被中断进程；然后分析中断原因，根据程序状态字（PSW）的中断码克制发生该中断的具体原因；最后处理发生的中断事件。
• 中断处理过程：一次完整的中断过程由中断请求，中断响应，中断处理组成。比如当CPU正在处理某件事件的时候外部发生某一事件请求CPU迅速取处理，于是CPU终止当前的工作，撞去处理所发生的时间，中断服务处理完后该事件后，在回到原来被终止的地方继续工作
• 中断的分类，根据中断源的不同分：内中断，外中断，软件中断。
• DMA：是既不过CPU处理，也不需要CPU干预，外设同内存之间直接传送数据的一种高速数据传输方式，在DMA控制方式下，外设利用DMA通道直接将数据写入存储器或将数据从存储器中读出；DMA总线只适合于少量外部设备的情况。
• 注意：是否使用DMA方式或中断方式与内存交换数据要根据I/O接口与系统之间的关系确定
• 可靠性与计算
• 可靠性分三种计算模型：并联，串联，混联
串联模型：系统总可靠度为各部分可靠度的乘积，即当前系统总可靠性位R1*R2*R3
并联模型：由于并联系统中必须所有部分均损坏系统才无法工作，因此系统总可靠度为：1-系统不可靠度=1-系统各部分不可靠度的乘积
混联模型：即把串联和并联合在一块
• 平均无故障工作时间：平均无故障工作是指可修复产品在相邻两次故障之间持续工作时间的数学期望值，用MTBF表示
• 软件质量：特性包括：可靠性、易用性、效率、可维护性和可移植性6个方面
• 性能评价：时钟频率（主频（衡量CPU性能）=外频*倍频）、总线宽度（数据总线宽度，地址总线宽度（由CPU决定的））、指令执行速度、等效指令速度法（等效指令速度法统计各类指令在程序中所占比例，并进行析算）、数据处理频率PDR法（PDR值越大，机器性能越好。PDR与每条指令和每个操作数的平均位数以及为条指令的平均运算速度有关）、核心程序法
• 辅存的性能：存储密度、存储容量、平均存取时间、数据传输率
• I/O接口
• I/O接口和内存的编制有两张方式，即独立编址和统一编址，统一编址由于无法根据指令判断要访问内存还是访问I/O，因此需要根据地质进行判断，二如果设置了专用的I/O指令就可以通过指令判断访问内存还是I/O，因此此时可以使用独立编址的方式。