软考——计算机系统基础知识——计算机系统的基本组成 计算机系统由硬件系统和软件系统组成,通过运行程序来协同工作。 计算机硬件是物理装置,计算机软件是程序、数据和相关文档的集合。
计算机硬件系统由运算器ALU、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成。 CPU(中央处理单):简称处理器,是硬件系统的核心,用于数据的加工处理,能完成各种算术、逻辑运算即控制功能。 运算器是对数据进行加工处理的部件。 控制器的主要功能是从主存中取出指令并进行分析。 存储器分为内存和外存,运算速度则是“高速缓存Cache > 内存MM > 外存”。 IO(输入输出)设备是计算机与外界交换信息的装置。 ——————————————————————————————————————————————– 计算机软件是指为管理、运行、维护及应用计算机系统所开发的程序和相关文档的集合。分为系统软件、中间件、应用软件。 系统软件的主要功能是管理系统的硬件和软件资源。 应用软件用于解决应用领域的具体问题。 中间件是一类独立的系统软件或服务程序,常用来管理计算机资源和网络通信。 ——————————————————————————————————————————————– 总线:包括芯片内总线、件级总线、系统总线、外总线。(着重讲系统总线) 系统总线(用于CPU): 分为地址总线、数据总线、控制总线。性能指标有带宽、位宽、工作频率等。 带宽:单位时间内总线上传送的数据量。 位宽:总线能同时传送的二进制位数(数据总线的位数)。 总线中:带宽 = 工作频率*位宽/8 ——————————————————————————————————————————————– CPU: CPU主要由运算器ALU、控制器CU、寄存器组、内部总线组成。 ALU运算器:完成算术运算和逻辑运算,包括算术和逻辑运算单、累加器AC、状态存储器、寄存器组、多路转换器等逻辑部件。 CU控制器:由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器,状态字寄存器PSW、时序产生器、微操作信号发生器组成。 寄存器组用于暂存操作数或数据的地址; 标志寄存器(状态寄存器):用于存放算术、逻辑运算过程中产生的状态信息; 累加器:是运算器中的主要寄存器之一,用于暂存运算结果。 程序计数器PC:指向下一条要执行的指令; 指令寄存器:存放正在执行的指令; 指令译码器:对现有指令进行分析,确定指令类型和指令所要完成的操作以及寻址方式; 状态字寄存器PSW:用于保存指令执行完成后产生的条件码。 执行指令的步骤:取指令——指令译码——执行指令——PC+1(执行下一条指令) ——————————————————————————————————————————————– 寄存器组:是CPU内部的临时存储单。通常分为存放数据、存放地址、存放控制信息、存放状态信息等类型。 累加器AC:暂时存放操作数和中间运算结果; 通用寄存器组:暂时存放操作数和地址; 标志寄存器(状态寄存器):用于存放算术、逻辑运算过程中产生的状态信息; 指令寄存器:存放正在执行的指令; 数据寄存器:存放操作数、运算结果和运算的中间结果; 数据缓冲寄存器MDR:暂存内存取出的一条指令或一个数据字; 地址寄存器MAR:保存CPU当前所访问的内存单的地址; 内部总线:将运算器、控制器、寄存器组等连接在一起。 ——————————————————————————————————————————————– 存储器分类: 存储器的位置:分为内存和外存。 材料:分为磁存储器、半导体存储器、光存储器。 工作方式:分为读写存储器RAM、只读存储器(固定只读存储器ROM、可编程的只读存储器PROM、可擦除可编程只读存储器EPROM、电可擦的可编程只读存储器EEPROM)。 访问方式:按地址访问的存储器、按内容访问的存储器。 寻址方式:随机存储器RAM、顺序存储器SAM、直接存储器DAM。 ——————————————————————————————————————————————– 主存: 由存储体、控制线路、地址寄存器、数据寄存器、地址译码等部分组成。 高速缓存Cache: 用于对存储在主存中、即将使用的数据进行临时复制。 外存: 磁盘存储器、硬盘(固态硬盘SSD,机械硬盘HDD,混合硬盘)。 硬盘的平均访问时间:从发出读写命令开始,磁头从某一位置移动到指定位置并开始读写数据所需时间。包括平均寻道时间和平均等待时间。平均寻道时间是指磁头移动到目标磁道所需要的时间;等待时间是指等待读写的扇区旋转到磁头下方所用的时间,一般选用磁道旋转一周所用时间的一半作为平均等待时间。
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