计算机系统基础知识

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一、计算机系统基础知识

1.CPU 的功能:程序控制、操作控制、时间控制、数据处理。

2.计算机系统组成示意图:

/

指令寄存器 程序计数器 地址寄存器 指令译码器

3.数据表示:原码、反码、补码、移码。(0 为正,1 为负)

4.移码:如果机器字长为 N,偏移量为 2N-1,则[X]移=2N-1+[X]补(X 为纯整数)。[X]移=1+X(X为纯小数)。

5.IEEE754:符号位(1 位,0 正 1 负)+阶码(8 位,+127)+尾数(23 位,小数点在最高位之后,随后省略最高位)。

6.浮点数加减:0 操作数检查,对阶操作(小阶变大阶),尾数加减(阶码用双符号位,尾数用

单符号位),结果规格化,舍入处理(判定溢出)。

7.常用校验码:奇偶校验码(只能检错)、海明码(纠错加检错)、循环冗余校验码(CRC)。

8.计算机体系结构分类:单处理系统,并行处理与多处理系统,分布式处理系统。

9.指令集的发展:CISC(复杂指令集计算机):增强原有指令的功能,用更为复杂的新指令取

而代之;RISC(精简指令集计算机):减少指令总数简化指令功能,优化编译降低复杂度。

10.指令控制方式:顺序方式,重叠方式,流水方式。

11.RISC 中的流水线技术:超流水线技术,超标量技术,超长指令字技术。

12.并发性的解决:阵列处理机,并行处理机,多处理机。

13.主存与 cache 地址映射方式:全相联映射-将主存一个块的地址与内容一起存入 cache 中,拷贝灵活但是比较器电路难设计实现;直接映射-一个主存块只能拷贝到 cache 的特定行上去,硬件简单成本低但是容易冲突效率下降;组相联映射-主存块放到哪个组是固定的,但是放到哪一行是灵活的,折中办法广泛采用。

14.虚拟存储器:页式:页表硬件小,查表速度快但不利于存储保护;段式:界限分明便于

程序的模块化设计,易于编译修改和保护,但主存利用率低,产生大量碎片,查表速度慢; 段某某:折中办法,广泛采用,但地址变换速度比较慢。

15.计算机与外设数据交换:无条件传送,查询方式传送,中断方式传送,直接存储器存取

方式(DMA):CPU 仅在过程开始和结束时有处理,过程中DMA 占用系统总线传送数据。 16.多中断处理办法:多中断信号线法,中断软件查询法,菊花链法,总线仲裁法,中断向量表法。

17.总线分类:内部总线:芯片的互连,系统总线:CPU,内存,接口等的连接;外部总线: 数据交换。

18.信息安全 5 要素:机密性,完整性,可用性,可控性,可审查性。

19.加密技术:对称加密(私人密钥加密):数据加密标准(DES)+三重 DES+RC-5+国际数

据加密算法(IDEA)+高级加密标准(AES);非对称加密(公开密钥加密,比如 RSA 算法):加密模型+认证模型。

20.PKI:一种遵循既定标准的密钥管理平台,能够为所有网络应用提供加密和数字签名等密码服务及所必需的密钥和证书管理体系,必须具有权威认证机构、数字证书库、密钥备份和恢复系统、证书作废系统、应用接口。

21.计算机可靠性:可靠性:串联系统 R=R1R2,并联系统 R=1-(1-R1)(1-R2);平均无故

障时间:串联系统 K=K1+K2,并联系统 K=1/K(1+1/2)。

22.计算机系统性能评测常用方法:时钟频率,指令执行速度,等效指令速度法,数据处理速率(PDR)。

二、程序语言基础知识

1.编程语言之间的翻译形式:汇编,解释,编译。

2.程序设计语言的定义:语法,语义,语用。

3.程序语言的分类:命令式程序设计语言:FORTRAN,PASCAL,C 语言;面向对象的程序

设计语言(C++,JAVA,smaltalk);函数式程序设计语言(LISP);逻辑型程序设计语言

(PROLOG)。

4.程序语言的基本成分:数据,运算,控制,传输。

5.汇编语言源程序:指令语句,伪指令语句,宏指令语句。

6.汇编程序:将汇编语言所编写的源程序翻译成机器指令程序。

7.编译过程:源程序—词法分析—语法分析—语义分析—中间代码生成—代码优化—目标代

码生成—目标代码。(另全过程有符号表管理和出错处理)

8.解释程序:分析部分:词法分析、语法分析、语义分析->中间代码;解释部分:解释执行中间代码。

9.编译与解释方式的比较:前者效率高;后者更具有灵活性和可移植性。

三、操作系统知识

1.操作系统的作用:通过资源管理提高计算机系统的效率;改善人机界面,向用户提供友好的工作环境。

2.操作系统的特征:并发性、共享性、虚拟性和不确定性

3.操作系统的功能:处理机管理、文件管理、存储管理、设备管理、作业管理

4.操作系统的类型:批处理操作系统(单某某、多道)、分时操作系统(UNIX,多路性、独立

性、交互性、及时性)、实时操作系统(快速的相应时间、有限的交互能力、高可靠性)、网络操作系统、分布式操作系统、微机操作系统(Windows,Linux)、嵌入式操作系统

5.程序并发执行的特点:失去了程序的封闭性,程序和机器的执行程序的活动不再一一对应,

并发程序间的相互制约性

6.进程的组成:程序、数据、进程控制块(PCB)

7.进程的状态:新建、就绪、运行、阻塞、终止

8.原某某(若干条机器指令组成)的特点:执行时不能被分割,要么都做要么都不做

9.进程的同步:进程间完成一项任务时直接发生相互作用的关系

10 进程的互斥:系统中各进程互斥使用临界资源

11.信号量的意义:若 S>=0 表示某资源的可用数;若 S具有通信功能的多机系统->以共享资源为目的的计算机网络->以局域网及因特网为支撑环境的分布式计算机系统

2.计算机网络的功能:数据通信,资源共享,负载均衡,高可靠性

3.计算机网络的分类:局域网(LAN:10m~1000m),城域网(MAN:10km),广域网(WAN:

100km 以上)

4.网络拓扑结构:总线型,星型,环型,树型,分布式(无严格的布线规定和形状,各节点有多条线路相连)

5.OSI 七层参考模型:物理层(物理地传送比特流),数据链路层(负责两相邻节点间无差错传送以帧为单位的数据),网络层(提供端到端的交换网络数据传送功能),传输层(提供可靠的数据传输服务),会话层(提供会话管理服务),表示层(提供格式化的表示和转换数据服务),应用层(提供网络与用户应用软件之间的接口服务)

6.网络互连设备:中继器(物理层上实现局域网网段互连,用于扩展局域网网段长度),集线器(特殊的多路中继器,有信号方法功能并便于网络维护);网桥(工作与数据链路层,用于连接两个局域网网段),交换机(按每一个包中的 MAC 地址相对简单地决策信息转发);路由器(网络层异构互连,连接多个逻辑上分开的网络),网关(在两个不同类型协议的网络系统之间进行通信)

7.网络传输介质:有线介质(双绞线,同轴电缆:直接传输数字信号,光纤:传输光信号、需信号转换);无线介质(微波:利用无线电波传输,红外线:传输红外光信号,激光:传激光信号,卫星通信:传输电磁波信号)

8.局域网组成部件:服务器(文件服务器、打印服务器、通信服务器),客户端(用户与网络应用接口设备),网络设备(网卡,收发器,中继器,集中器,网桥,路由器等),通信介质(数据的传输媒体),网络软件(底层协议软件、网络操作系统等)

9.协议:规定通信时的数据格式、数据传送时序以及相应的控制信息和应答信号等内容

10.网络的标准:电信标准,国际标准(IEEE 标准等),Internet 标准(自发标准非政府干预)

11.决定局域网特性的主要技术:用以传输数据的传输介质,用以连接各种设备的拓扑结构, 用以共享资源的介质访问控制方法

12.局域网协议:LAN 模型(物理层,数据链路层:逻辑链路控制子层、介质访问控制);以太网(CSMA/CD 技术:边发送边接收、时刻侦听信道);令牌环网(适用于环型网络结构的分布式介质访问控制:广播发送令牌、目标站进行处理);FDDI(类似令牌环网协议、光 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 、关系模型);物理设计(确定数据分布,确定数据的存储结构,确定数据的访问方式)

5.面向对象分析与设计的步骤:建模系统功能(确定参与者,确定需求用例,构造用例模型, 记录需求用例描述);定义领域模型(定义概念、属性和重要的关联);定义交互、行为和状态(确定并分类用例设计类,确定类属性、行为和责任);定义设计类图(会议,用户,会议主题,稿件,审阅意见)

6.算法设计过程:理解问题;确定相关因素(包括问题的输入与输出、用何种数据结构、用什么样的算法设计策略);设计算法;证明算法的正确性;分析算法的效率;实现算法

7.算法问题类型:查找问题;排序问题;图问题;组合问题(最优化问题);几何问题(点、线、面、体)

8.面向过程的程序设计与实现的核心:C 语言->指针

9.面向对象的程序设计与实现的核心:设计模式

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