專升本計(jì)算機(jī)考點(diǎn)第二章

專升本計(jì)算機(jī)考點(diǎn)第二章CATALOGUE目錄計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算存儲(chǔ)系統(tǒng)指令系統(tǒng)與尋址方式中央處理器輸入輸出系統(tǒng)01計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述03數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象，包括數(shù)字、文字、圖像、音頻和視頻等。01硬件系統(tǒng)包括中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備等，提供計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的基本物理環(huán)境。02軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，提供計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的各種程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成馮·諾依曼結(jié)構(gòu)將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令，通過運(yùn)算器進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，由控制器控制程序的執(zhí)行。哈佛結(jié)構(gòu)將程序和數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器中，具有獨(dú)立的地址總線和數(shù)據(jù)總線，提高了數(shù)據(jù)吞吐率和處理速度。其他結(jié)構(gòu)如流水線結(jié)構(gòu)、超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、超線程結(jié)構(gòu)等，通過改進(jìn)處理器設(shè)計(jì)來(lái)提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)度，通常以MTBF（平均無(wú)故障時(shí)間）來(lái)衡量。運(yùn)算速度單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行的指令數(shù)，通常以MIPS（百萬(wàn)條指令/秒）或FLOPS（浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)/秒）來(lái)衡量。存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)的總字節(jié)數(shù)，通常以位（bit）或字節(jié)（Byte）為單位來(lái)表示。I/O速度輸入/輸出設(shè)備與處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸速度，通常以Mbps（兆位每秒）或MBps（兆字節(jié)每秒）來(lái)衡量。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能指標(biāo)02數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算數(shù)制與編碼010203原碼、反碼、補(bǔ)碼的表示方法ASCII碼、Unicode編碼等字符編碼方案二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)制間的轉(zhuǎn)換方法定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的表示方法數(shù)據(jù)的寬度、精度與表示范圍IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中浮點(diǎn)數(shù)的格式與運(yùn)算規(guī)則數(shù)據(jù)表示方法02030401運(yùn)算器與運(yùn)算方法加法器、減法器、乘法器、除法器等基本運(yùn)算器的原理與設(shè)計(jì)定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算方法溢出檢測(cè)與處理方法運(yùn)算器的性能指標(biāo)與評(píng)價(jià)03存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)器概述包括寄存器、高速緩存、主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器，層次越高訪問速度越快，容量越小。存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器的定義按存儲(chǔ)介質(zhì)可分為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器、光表面存儲(chǔ)器等；按存取方式可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、順序存取存儲(chǔ)器、直接存取存儲(chǔ)器和按內(nèi)容訪問的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器的分類123主存儲(chǔ)器又稱內(nèi)存儲(chǔ)器，是計(jì)算機(jī)主體部分，用于存放正在執(zhí)行的程序和正在處理的數(shù)據(jù)。主存儲(chǔ)器的定義按工作方式可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）；按存儲(chǔ)信息的方式可分為靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。主存儲(chǔ)器的分類包括存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、存儲(chǔ)周期和存儲(chǔ)器帶寬。主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器的定義輔助存儲(chǔ)器又稱外存儲(chǔ)器，用于永久存放大量的程序和數(shù)據(jù)，是計(jì)算機(jī)外部設(shè)備之一。輔助存儲(chǔ)器的分類按存儲(chǔ)介質(zhì)可分為磁表面存儲(chǔ)器（如硬盤、軟盤）、光表面存儲(chǔ)器（如光盤）和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（如U盤、固態(tài)硬盤）。輔助存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)包括存儲(chǔ)容量、數(shù)據(jù)傳輸率、尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間等。其中，存儲(chǔ)容量通常以字節(jié)為單位表示，數(shù)據(jù)傳輸率以每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)表示，尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間則以毫秒為單位表示。輔助存儲(chǔ)器04指令系統(tǒng)與尋址方式指令格式與尋址方式概述指令格式指令由操作碼和地址碼兩部分組成，操作碼指明操作的性質(zhì)，地址碼則給出操作數(shù)的地址或操作數(shù)本身。尋址方式確定本條指令的數(shù)據(jù)地址以及下一條將要執(zhí)行的指令地址，包括立即尋址、直接尋址、間接尋址、寄存器尋址和相對(duì)尋址等。數(shù)據(jù)傳送類指令用于在存儲(chǔ)器、寄存器和I/O設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)，如MOV、PUSH和POP等。算術(shù)運(yùn)算類指令用于執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，如ADD、SUB、MUL和DIV等。邏輯運(yùn)算類指令用于執(zhí)行邏輯運(yùn)算，如AND、OR、NOT和XOR等。程序控制類指令用于改變程序執(zhí)行的順序，如JMP、CALL和RET等。指令類型與功能指令周期CPU從主存中取出并執(zhí)行一條指令的時(shí)間，包括取指周期、間址周期、執(zhí)行周期和中斷周期。流水線技術(shù)將一條指令的執(zhí)行過程分解為多個(gè)階段，每個(gè)階段由不同的硬件完成，以提高CPU的利用率和性能。指令執(zhí)行過程取指、譯碼、執(zhí)行和寫回。指令執(zhí)行過程與周期05中央處理器控制器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部分工作，包括取指、分析指令和執(zhí)行指令等。運(yùn)算器負(fù)責(zé)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，包括加法、減法、乘法、除法等基本運(yùn)算和與、或、非等邏輯運(yùn)算。寄存器用于暫存指令、數(shù)據(jù)和地址等信息，包括通用寄存器、專用寄存器和程序計(jì)數(shù)器等。CPU組成與功能主頻核心數(shù)緩存功耗CPU性能指標(biāo)及評(píng)價(jià)CPU的時(shí)鐘頻率，單位通常為MHz或GHz，主頻越高，處理速度越快。位于CPU內(nèi)部的臨時(shí)存儲(chǔ)器，用于存放頻繁訪問的數(shù)據(jù)和指令，緩存容量越大，訪問速度越快。CPU中集成的處理器核心數(shù)量，核心數(shù)越多，并行處理能力越強(qiáng)。CPU的功率消耗，通常以瓦特為單位，功耗越低，發(fā)熱量和能耗越小。高性能桌面和筆記本電腦處理器，采用先進(jìn)的制程技術(shù)和架構(gòu)設(shè)計(jì)，具有出色的單線程和多線程性能。Intel酷睿系列高性能桌面和筆記本電腦處理器，采用創(chuàng)新的Zen架構(gòu)和先進(jìn)的制程技術(shù)，具有優(yōu)秀的多線程性能和游戲性能。AMD銳龍系列廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦和嵌入式設(shè)備等領(lǐng)域的低功耗處理器，采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）架構(gòu)和高效的功耗管理技術(shù)。ARM處理器常見CPU介紹及比較06輸入輸出系統(tǒng)I/O接口定義與分類I/O接口是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的連接部件，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和控制。根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，I/O接口可分為并行接口和串行接口。要點(diǎn)一要點(diǎn)二數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式主要有程序控制傳輸、中斷控制傳輸、DMA傳輸和通道控制傳輸。程序控制傳輸由CPU直接控制數(shù)據(jù)傳輸，適用于簡(jiǎn)單、低速的I/O設(shè)備。中斷控制傳輸允許CPU與I/O設(shè)備并行工作，提高了CPU的利用率。DMA傳輸則通過專門的DMA控制器實(shí)現(xiàn)主存與I/O設(shè)備之間的直接數(shù)據(jù)交換，進(jìn)一步減輕了CPU的負(fù)擔(dān)。通道控制傳輸則通過通道控制器實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的I/O操作。I/O接口及數(shù)據(jù)傳輸方式常見的I/O設(shè)備包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)、硬盤、網(wǎng)卡等。這些設(shè)備通過不同的接口與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。常見I/O設(shè)備在使用I/O設(shè)備時(shí)，需要注意設(shè)備的接口類型、數(shù)據(jù)傳輸速率、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序安裝與配置等問題。此外，還需要注意設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命。使用注意事項(xiàng)常見I/O設(shè)備介紹及使用注意事項(xiàng)驅(qū)動(dòng)程序的作用I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)中與I/O設(shè)備交互的軟件模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制和管理。驅(qū)動(dòng)程序的作用包括識(shí)別和管理設(shè)備、提供設(shè)備的操作接口、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出等。驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)需要考慮設(shè)備的硬件特性、操作系統(tǒng)的接口規(guī)范、數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?/p>