软件设计师考试内容复习（二）

一、层次化存储结构

二、Cache

Cache的功能：提高CPU数据输入输出的速率，突破CPU与存储系统间数据传输带宽限制。在计算机存储系统体系中，Cache是访问速度最快的层次。使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。

如果以 h 代表对Cache的访问命中率，t1代表Cache的周期时间，t2代表主存储器周期的时间，以读操作,使用“Cache＋主存储器”的系统的平均周期为t3，则

t3＝h∗t1+(1−h)∗t2

其中 （1－h）又称为失效率。

三、局部性原理

在CPU访问寄存器时，无论是存取数据抑或存取指令，都趋于聚集在一片连续的区域中，这就被称为局部性原理。 
时间局部性（temporal locality）：被引用过一次的存储器位置在未来会被多次引用（通常在循环中）。 
空间局部性（spatial locality） ：如果一个存储器的位置被引用，那么将来他附近的位置也会被引用。

四、主存

主存分为随机存取存储器（RAM）与只读存储器（ROM），一般RAM用于内存（断电时将丢失其存储内容），ROM用于BIOS之类（断电还存在）。

五、总线

根据总线所处的位置不同，总线通常被分为三种类型，分别是：

内部总线：在CPU内部，寄存器之间和算术逻辑部件ALU与控制部件之间传输数据所用的总线称为片内总线(即芯片内部的总线)。

系统总线：系统总线包括数据总线、地址总线和控制总线，数据总线在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据；地址总线用来指定在RAM之中储存的数据的地址；控制总线将微处理器控制单元的信号，传送到周边设备。

外部总线：计算机和外部设备之间的总线。

六、系统可靠性分析

 串联系统与并联系统

七、校验码

码距

一个编码系统的码距是整个编码系统中任意两个码字的最小距离，若用1位长度的二进制编码。若A=1，B=0，则AB之间的最小码距为1

CRC校验码

下面以一个例子来具体说明整个过程。现假设选择的CRC生成多项式为G（X） = X4 + X3 + 1，要求出二进制序列10110011的CRC校验码。下面是具体的计算过程：

 （1）首先把生成多项式转换成二进制数，由G（X） = X4 + X3 + 1可以知道（，它一共是5位（总位数等于最高位的幂次加1，即4+1=5），然后根据多项式各项的含义（多项式只列出二进制值为1的位，也就是这个二进制的第4位、第3位、第0位的二进制均为1，其它位均为0）很快就可得到它的二进制比特串为11001。

 （2）因为生成多项式的位数为5，根据前面的介绍，得知CRC校验码的位数为4（校验码的位数比生成多项式的位数少1）。因为原数据帧10110011，在它后面再加4个0，得到101100110000，然后把这个数以“模2除法”方式除以生成多项式，得到的余数（即CRC码）为0100，如图5-10所示。注意参考前面介绍的“模2除法”运算法则。

（3）把上步计算得到的CRC校验0100替换原始帧101100110000后面的四个“0”，得到新帧101100110100。再把这个新帧发送到接收端。

（4）当以上新帧到达接收端后，接收端会把这个新帧再用上面选定的除数11001以“模2除法”方式去除，验证余数是否为0，如果为0，则证明该帧数据在传输过程中没有出现差错，否则出现了差错。

海明校验码

海明码的公式：  这个式子的意思是，可以用来校验错误的数字个数（）要大于或者等于原数据位数（n）和校验位数（k）的和。显然在中我们要留出一个数表示数据正确，所以我们用来代表出错的位数。

具体例子计算详见：【计算机组成原理】海明校验码(Hamming Code)_洋Key的博客-优快云博客_海明校验码