【软考】系统架构设计师-计算机系统基础(1):计算机硬件

时间:2024-11-12 15:06:45

知识点汇总

1、指令集

  • 精简指令集RISC:寄存器,硬布线,效率高;
  • 复杂指令集CISC:微程序控制技术,效率低;

2、奇偶校验码:码距是2(出错位+校验位),只能检错,无法纠错

加1个校验码奇数个1——奇校验,如:1011 -> 10110 (3个1)

加1个校验码偶数个1——偶校验,如:1011 -> 10111 (4个1)

3、循环冗余校验校验码CRC(同样只能检错,无法纠错):

原始码:10110,给出生成多项式:G(x) = x^{4} + x +1

(1) 由最高位是4次,补4位0,被除数变为:101100000

(2) 由生成多项式,得出除数:10011

(3) 进行除法运算(异或运算),求余数:本案例,余数为 1111(如果余数不够4位,则在补0)

(4) 将余数拼回原始码,得到CRC校验码:101101111.

4、指令系统的计算:流水线技术

流水线执行,并行叠加

  • 流水线周期:不同执行段,执行时间最长段位流水线周期;
  • 流水线执行时间:1条指令执行时间 + (总条数 - 1)* 流水线周期
  • 流水线吞吐率:指令条数 ÷ 流水线执行时间
  • 流水线的加速比:不使用流水线的执行时间 ÷ 使用流水线的执行时间

公式结合案例记忆。

5、存储系统

外存(硬盘、光盘)、内存、Cache(多级缓存,按内容存取)、CPU(寄存器)

Cache与主存地址映射:由硬件自动完成

  • 直接映像相连:块号相同
  • 全相联映像:实现复杂,无浪费,不易冲突
  • 组组相联映像:前两者折中,先分块,再分组

6、磁盘调度

替换算法:随机替换、先进先出FIFO、近期最少使用LRU、优化替换算法

命中率:逐渐趋近100%,越来越缓(向上向右逐渐趋近100%)

磁盘同心圆,柱面号、磁头号、扇区号;

先寻道,再旋转;先柱面、再扇区

寻道时间:磁头移动到磁道的时间;(寻道时间长)

等待时间:等待扇区转到磁头下方的时间(旋转时间快,且无法优化)

先来先服务FCFS、最短寻道时间优先、扫描算法SCAN (电梯算法)、单向扫描调度算法CSCAN

7、外存数据交互方式

  • 程序控制方式(查询方式)
  • 程序中断方式
  • DMA方式(直接主存存取)

串行总线(适用于长距离)、并行总线(适用于短距离,成本高)

单工总线/双工总线/半双工总线