考点分析一、计算机系统 基础知识1、计算机系统硬件基本组成 计算机的基本硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成。运算器和控制器被集成在一起统称为中央处理单元CPU。存储器是计算机的记忆设备分内部存储和外部存储内部存储速度高容量小一般用于临时存放程序、数据及中间结果内存/主存外部存储容量大、速度慢可长期保存数据和程序硬盘/光盘。输入/ 输出设备统称为外部设备外设输入设备(键盘/鼠标)用于输入数据和各种命令而输出设备显示屏用于输出处理结果。1、 CPU(中央处理器)的功能和组成1.1 CPU的功能程序控制操作控制时间控制数据处理1.2 CPU的组成 主要组成运算器、控制器、寄存器组、内部总线(1)、运算器算术逻辑单元 (ALU)负责处理数据实现对数据的算术运算(、-、/、*)和逻辑运算or and in。累加寄存器 (AC)也称为累加器是一个通用寄存器功能是当运算器的算术逻辑单元执行算术运算或逻辑运算时为***ALU提供一个工作区***。数据缓冲寄存器 (DR)在对内存储器进行读/写操作时用DR暂时存放由内存储器读/写的一条指令或一个数据字将不同时间段内的读/写数据隔离。主要作用是作为CPU和内存、外部设备之间数据传送的中转站作为CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的缓冲在单累加器结构的运算器中数据缓冲寄存器还可兼作为操作数据寄存器。CPU–内存–外部设备的数据中间站和操作速度上的缓存状态条件寄存器 (PSW)由算数指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容主要分为状态标志和控制标志总结ALU相当于发动机AC可以当做油箱DR可以当做输油管这三个都是纯工作性质的光是闷头干活而PSW就是仪表盘它得记录各种信息运算器的主要功能如下算术运算加减乘除逻辑运算与或非异或移位运算左移右移辅助乘除数据传送内部寄存器间的数据传输状态生成生成条件码反馈给PSW(2)、控制器 运算器只能完成计算而控制器大脑则用来控制整个CPU的工作决定了计算器运行过程的自动化。它不仅保证了程序的正常执行而且还要保证不能出现异常。运算器只能完成运算操作但是整个运算过程由控制器来完成控制器控制整个CPU的工作(3)、寄存器组(专用通用) 分专用寄存器和通用寄存器运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器是固定的作用而**通用寄存器**一般由**程序员**指定数量因CPU的不同有差异。多核CPU 核心又称为内核是CPU最主要的组成部分。CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。各种CPU核心都具有固定的逻辑结构一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元都会有合理的布局。 CPU主要厂商AMD和Intel的双核技术在物理结构上有很大的不同。AMD将两个内核做在一个Die上通过直接架构连接起来集成度更高Intel则是将放在不同核心上的两个内核封装在一起。因此有人将Intel的方案称为“双芯”将AMD的方案称为“双核”。总线的分类CPU和内存的关系CPU负责计算运算、逻辑判断内存临时存放正在运行的指令和数据。CPU 本身存储容量极小只有寄存器无法保存大量程序必须依靠内存。核心运行逻辑1、软件文件长期保存在硬盘外存2、程序启动时操作系统把程序代码、数据从**硬盘加载到内存**3\CPU 只能直接访问寄存器、Cache、内存CPU 不能直接读取硬盘CPU 执行流程① PC 给出内存地址 → 访问内存取出指令② 指令送入控制器译码③ 需要数据时再次访问内存读取数据④ ALU 运算结果写回寄存器或内存。总结CPU 可以直接访问硬盘。×程序必须载入内存CPU 才能执行。√Cache 用来解决 CPU 和内存速度不匹配问题。√断电后内存数据丢失。√加粗样式比喻辅助记忆CPU 工厂加工车间内存 车间临时原料货架硬盘 远处仓库加工前货物先从仓库运到货架车间CPU只能就近从货架取原料加工不能直接去远处仓库搬运。货架放不下的常用原料放在更近的工作台Cache。(4)、数据表示 各种数值在计算机中表示的形式称为机器数特点是采用二进制计数制数的符号用0和1表示小数点则隐含表示不占位置。机器数对应的实际数值称为数的真值。4、1 机器字长定义指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数用变量 n nn 表示。结构在有符号数的表示中通常由 1位符号位最高位和 n − 1 n-1n−1位数值位组成。意义字长越长计算机能表示的数值范围越大计算精度越高4、2 原码、反码、补码、移码各种码**4、3 定点数**原码、反码、补码、移码相互转化4、4浮点数小数点位置不固定的数4、5 浮点数的加减法步骤(4)、校验码 在计算机系统运行时各部位之间要进行数据交换为了确保数据在传送过程中正确无误一是提高硬件电路的可靠性二是提高代码的校验能力包括查错和纠错。总结1、奇偶校验码这只是在数据末尾增加1位校验位只是确保整个数据的奇偶个数对不对而且只能检错不能纠错。2、海明码增加了多位校验码而且分组校验的设计不光能校验数据位还能校验传递的校验位对不对具有纠错能力因为计算机底层就是0和1错了我翻转一下就好了。3、循环冗余校验码CRC就是模2除法接收方和发送方都内置一个校验码这是规定且都知道类似篮球的三分线一样即使多位出错也能一下校验出来。