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CPU

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

运算器和控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元（CPU）

CPU的功能

运算器

运算器组成

  • 算术逻辑单元（ALU）
  • 累加寄存器
  • 数据缓冲寄存器
  • 状态条件寄存器
功能

控制器

控制器组成

  • 指令寄存器（IR）
  • 程序计数器（PC)
  • 地址寄存器（AR）
  • 指令译码器（ID）
功能

题目

在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的

解析：

  • A选项，地址寄存器保存当前CPU所访问的内存单元的地址

计算机基本单位

位（比特） bit b
字节 byte B

最小的数据单位：bit（位/比特）

最小的存储单位：byte（字节）

进制
进制 英文简写
二进制 B
八进制 O
十进制 D
十六进制 H
题目

解析：我选的是A，错误的思路是我想到用16个芯片可以组成，则前四位就是芯片的标号（但是地址空间是0000H~3FFFFH，如果是0000H~FFFFH，这样做就没什么问题）

数据表示

原码

最高位是符号位，0是正号，1是负号

0的原码表示有两种形式

\([+0]_{原}=0\ 0000000, [-0]_{原}=1\ 0000000\)

反码

最高位是符号位

正数的反码与原码相同，负数的反码则是其绝对值按位求反（就是除了符号位，其他全部按位求反）

\([+0]_{反}=0\ 0000000, [-0]_{反}=1\ 1111111\)

补码

最高位是符号位

正数的补码与其原码和反码相同，负数的补码等于其反码加1

在补码表示中，0有唯一编码

\([0]_{补}=0\ 0000000, [-1]_{补}=1\ 1111111, [-127]_{补}=1 0000001\)

\([-128]_{补}=1\ 0000000\)

补码的补码就是原码（对补码再求一次它的补码，具体操作\([[x]_{补}]_{反}+1=x\)）

1 111 1111 -> 1 000 0000 -> 1000 0001

移码

在补码的基础上，将符号位取反就是移码

范围

定点整数的小数点对的位置约定在有效数值部分最低位之后

定点小数的小数点的位置约定在在符号位之后、有效数值部分最高位之前，所以其范围等于定点整数的范围除以\(2^{n-1}\)

（定点表示法中，小数点不需要占用一个存储位，因为约定好了小数点的位置，定点小数是纯小数）

定点整数

0 111 1111.

定点小数（小数点左移n-1位）

0.111 1111

浮点数

尾数是带符号的纯小数（整数部分为0，带符号的负纯小数整数部分为1，表示负数）

浮点数相加减：小阶对大阶

\(0.1234\times10^2和0.5678\times10^4, 10^2化成10^4\)，即小阶对大阶。这是由于浮点数的表示范围有限。

小阶对大阶：\(0.1234\times10^4\)，损失的是小数点后面的精度（影响较小）

大阶对小阶：\(56.78\times10^2\)，损失的是小数点前面的精度（影响较大）

规格化浮点数

规定尾数的最高数值位必须是一个有效值（即小数点后面的那一位）

由于规格化之后的尾数小数点后面一定是1，所以尾数的绝对值是在[0.5, 1]。

小数点右移是算术左规，小数点左移是算术右规

阶码用移码，尾数用补码

题目：

解析：字长为n时，可以表示\(2^n\)个数，原码和反码由于0占了2个，所以只能表示\(2^{n-1}\) 个数。

（可能出现的错误：不是还有一位是符号位吗，那应该是\(2^{n-1}\)个数啊。这个误区可以通过举例来说明，比如字长为2位，第一位是符号位，那么可以表示的数是11、10、00、01，还是\(2^2\)个）

寻址

访问寄存器是要比访问内存更快的

速度排序：

立即寻址>寄存器寻址>直接寻址>寄存器间接寻址>间接寻址

例题

解析：无条件转移汇编指令：从一条指令转移到另一条指令。

校验码

奇偶校验码

在7位ascii码后增加一位，使码字中1的个数成奇数（奇校验）或偶数（偶校验）

常见的奇偶校验码：

  • 水平奇偶校验码
  • 垂直奇偶校验码
  • 水平垂直校验码

特点：

  • 奇偶校验都只能检测奇数个出错的情况。（比如：10101，如果传过去01101，判断不出来）

  • 码距为2

  • 只能检错不能纠错

海明码

理解：\(n位的话可以表示2^n个信息，去掉完全正确的信息，所以就可以表示2^n-1个错误\)

特点：有纠错能力

循环冗余校验码

特点：只能检错，不能纠错

RISC和CISC

complex：复杂，reduced：精简

RISC适用于流水线技术

流水线技术

\(加速比=\frac{不采用流水线的时间}{采用流水线的时间}\)

操作周期：最长时间段（即流水周期）

吞吐率：最长时间段的倒数（比如操作周期是0.2，则吞吐率是5）

执行n条指令的吞吐率：\(\frac{n}{采用流水线的时间}\)

公式：一条指令的执行时间 + （指令条数 - 1）* 流水线周期

（流水线周期为执行时间最长的一端）

题目

存储器

考点：命中率随着容量的增加不是线性增加

Cache与主存地址的映射是由硬件自动完成的

组相联映射：主存和Cache都分组，主存中一个组内的块数与Cache中的分组数相同，组间采用直接映射，组内采用全相联映射（将Cache分成u组，每组v块，主存块存放到哪个组是固定的，至于存到该组哪一块则是灵活的。例如，主存分为256组，每组8块，Cache分为8组，每组2块）

发生冲突次数大小：直接映射>组相联映射>全相联映射

题目

解析：主存是易失性存储器，由DRAM构成，而闪存是属于ROM的。（闪存比如U盘）

D选项是外存储器这里错了

中断

题目

输入输出（I/O）控制方式

  • 程序查询方式
  • 中断驱动方式
  • 直接存储器方式（DMA）
程序查询方式

一次只能读写一个字

中断驱动方式

一次只能读写一个字

直接存储器存取方式（DMA）

题目

  • B选项，程序中断方式需要，DMA不需要
  • C选项，快（一个是一个字度，一个是一个块读）
  • D选项，两个都要CPU保护现场

解析：DMA方式传送数据时,DMA需要与主存交互以实现数据的传送,因此每传送一个数据就要占用一个存储周期的时间。

总线

分类（数地控）

  • 数据总线
  • 地址总线
  • 控制总线
常见总线

（5）前端总线

记住有哪些总线，以及PCI总线是并行内总线，SCSI总线是并行外总线。（分值较少）

题目

解析：\(\frac{1}{200}是一个时钟周期的时间，则5个时钟周期的时间是\frac{5}{200}，则带宽为\frac{4}{\frac{5}{200}}\)

加密技术与认证技术

对称加密和非对称加密

对称加密算法（也叫共享密钥加密算法，私有密钥加密）：加密和解密密钥一样

DES、3DES、RC-5、IDEA、AES、RC4

非对称加密算法（也叫公钥加密算法）：加密和解密密钥不一样

RSA、DSA、ECC

摘要与数字签名

摘要防止篡改，数字签名防止假冒

数字证书

报文摘要算法（哈希）
  • MD5：计算得到128位
  • SHA-1安全散列算法：计算得到160位
题目

认证防止主动攻击，加密防止被动攻击

  • 被动攻击：典型的是监听，最难被检测，重点是预防，主要手段是加密
  • 主动攻击：假冒、重放、欺骗、消息篡改和拒绝服务，重点是检测而不是预防，手段有防火墙、IDS、ZPS、IPS等技术

可靠性公式

其他题目

BD是属于网络方面的