(今天得知识点比较基础,只要是计算机相关专业的宝宝都可以读懂哟。)
计算机系统基础知识
计算机的基本硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成。
中央处理单元:
- 运算器
- 控制器
存储器是计算机系统中的记忆设备,分为内部存储器和外部存储器。
CPU的功能与组成:
CPU的功能:
- 程序控制:CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序,这是CPU的重要功能。
- 操作控制:一条指令的实现需要若干操作信号配合来完成,CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往对应的部件,控制相应的部件按指令的功能要求进行操作。
- 时间控制:CPU对各种操作进行时间上的控制,包括指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的时间顺序。
- 数据处理:CPU对数据进行算数运算及逻辑运算等方式进行加工,是CPU最根本的任务。
CPU的组成:
运算器:由算数逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器、状态条件寄存器等组成。
运算器功能:
- 执行所有的算数运算。
- 执行所有的逻辑运算。
运算器各部件的功能:
- 算数逻辑单元(ALU):是运算器的 重要组成部件,负责处理数据,实现对数据的算术运算和逻辑运算。
- 累加寄存器(AC):是一个通用寄存器,功能是当运算器的算术逻辑卷单元执行算术或逻辑运算时,为ALU提供一个工作区。
- 数据缓冲寄存器(DR):作用是作为CPU和内存、外部设备之间数据传送的中转站、在操作速度上作缓冲。
- 状态条件寄存器(PSW):保存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、控制标志。
控制器:用于控制整个CPU工作,一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑等几个部分。
指令寄存器(IR):当CPU执行一条指令时,先把它从内存储器取到缓冲寄存器中,再送入IR暂存,指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令,控制其他的组成部件工作。
程序计数器(PC):具有寄存信息和计数两种功能,又称为指令计数器。程序的执行分为:顺序执行、转移执行。
地址寄存器(AR):保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
指令译码器(ID):指令包含操作码和地址码两部分,为了执行任何给定的命令,必须对操作码进行分析,以便识别并完成所有的操作。
寄存器组:分为专用寄存器和通用寄存器。运算器和控制器是专用寄存器,其作用是固定的。通用寄存器用途广泛。
多核CPU:
内核,是CPU最重要的组成部分。各种CPU核心都具有固定的逻辑结果,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布局。多核即在一个单芯片上集成两个或多个处理器内核。
Inter的方案称为“双芯”,AMD的方案称为“双核”。
数据表示
最高位是符号位,0表示正号,1表示负号。
正数的反码与原码相同,负数的反码则是其绝对值按位取反(最高位不变)。
正数的补码与原码相同,负数的补码等于反码末位加1。
移码将补码符号位取反。
校验码
- 奇偶校验码:是一种简单有效的校验方法。奇校验只能发现奇数个错误位,偶校验只能发现偶数个错误位,奇偶校验码只能查错不能纠错。
- 海明码:是利用奇偶性来查错和纠错的校验的方法。
- 循环冗余校验码:广泛用于数据通信领域和磁介质存储系统中,由两部分组成,左边为信息(数据)码,右边为校验码。
计算机体系结构
1964年,阿姆达尔指出计算机体系结构是站在程序员的角度看到的计算机属性。
1982年,梅尔斯定义了组成计算机系统的若干层次。
1984年,拜尔定义:体系结构是结构、组织、实现、性能四个基本方面组成的。
计算机体系结构、计算机组织、计算机实现三者关系:
- 计算机体系结构:是指计算机的概念性结构和功能属性。
- 计算机组织:是指计算机体系结构的逻辑实现,包括机器内的数据流和控制流的组成逻辑设计等。
- 计算机实现:是指计算机组织的物理实现
计算机体系结构分类
从宏观按处理机的数量分:
- 单处理系统:利用一个处理单元与外部设备结合,实现存储、计算、通信、输入和输出等功能。
- 并行处理与多处理系统:将两个以上的处理机互连起来,彼此进行通信协调,以便共同求解一个大问题的计算机系统。
- 分布式处理系统:物理上远距离、低耦合的多计算机系统。
从微观按并行程度分:
- Flynn分类法:按指令流和数据流的多少进行分类。(单指令流、单数据流、多数据流、多指令流)
- 马泽云分类法:按并行度对各种计算机系统进行结构分类。(字串行为串行、字并行串行、字串行位并行、字并行位并行)
- handler分类法:基于硬件并行程度计算并行程度分类。(处理机级、每个处理机中的算逻单元级、每个算逻单元中的逻辑门电路级)
- kuck分类法:与Flynn类似,和多重性分类。(单指令流单执行流、单指令流多执行流、多指令流单执行流、多指令流多执行流)
指令系统
指令系统集体系结构分类:
- 操作数在CPU中的存储方式,操作数从主存中取出后保存在什么地方。
- 显式操作数的数量,在典型的指令中有多少个显式命令的操作数。
- 操作数的位置,任一个ALU指令的操作数能否放在主存中,如何定位。
- 指令的操作,在指令集中提供哪些操作。
- 操作数的类型和大小。
CISC(复杂指令集计算机)
主要弊端:指令集过分庞杂;微程序技术是CSIC的重要支柱,从而降低了机器的处理速度;难以优化编译生成高效的目标代码;动作繁多,设计复杂,研制周期长。出错几率大,成本提高。
RISC(精简指令集计算机)
关键技术:重叠寄存器窗口技术;优化编译技术;超流水及超标量技术;硬布线逻辑与微程序相结合在微程序技术中。
采用流水技术中的3种:超流水线、超标量、超长指令。
指令的流水处理
指令控制的方式有顺序方式、重叠方式和流水方式。
流水线的种类:
- 级别种类:部件级、处理机级、系统级
- 功能种类:单功能、多功能
- 连接种类:静态、动态
- 是否有反馈:线性、非线性
- 流动顺序:同步、异步
- 数据表示:标量、向量
存储系统
存储系统中的层次结构
存储系统的分类
- 位置:内存、外存
- 构成材料:磁存储器、半导体存储器、光存储器
- 工作方式:读写存储器、只读存储器
- 访问方式:按地址访问存储器、按内容访问存储器
- 寻址方式:随机存储器、顺序存储器、直接存储器
相连存储器
高速缓存组成:由控制部分和存储部分组成
高速缓存映像方法:直接映像、全相联映像、组相联映像
高速缓存替换算法:随机算法、先进先出算法、近期最少使用算法、优化替换算法
高速缓存性能分析:命中率是Cache的一个重要指标,但不是最主要指标
多级Cache:在多级Cache计算机中,Cache分为一级Cache、二级Cache、三级Cache等。
虚拟存储器关系方式:页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器。
总线结构分类:内部总线、系统总线、外部总线。
计算机安全
信息安全基本要素:机密性、完整性、可用性、可控性、可审查性
计算机系统中三类安全性:技术安全性、管理安全性、政策法律安全性
影响安全的因素:
- 内部因素:使用技术对数据加密,指定数据安全规划、容错数据保护和数据备份等;
- 外部因素:将数据进行不同等级加密,设置防火墙,建立入侵检测等;
**加密技术的密码体制分为:对称**体制、非对称**体制。相应的。对数据加密的技术分为:对称(私人**)加密、非对称(公开**)加密。
非对称加密算法:公开**和私有**是一对,如果用公开**对数据进行加密,只有用对应的私有**才能解密。
KPI基本构成部分
数字签名过程及加密
(*╹▽╹*)感谢观看!!!!!