软考——计算机系统基础知识（一）

一、计算机系统硬件基本组成

$$计算机系统硬件\{\begin{array}{ll}运算器& \\ 控制器& \\ 存储器& \\ 输入设备& \\ 输出设备& \end{array}$$
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五大部件组成。

运算器、控制器集成在一起称为中央处理单元；
存储器分为内部存储器（速度高容量小）和外部存储器（容量大速度慢）。

二、CPU的功能与组成

1、CPU的功能

$$CPU的功能\{\begin{array}{ll}程序控制：通过执行指令来控制程序执行顺序，是CPU重要功能& \\ 操作控制：CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往不同部件控制相应的部件& \\ 时间控制：指令执行中操作信号出现的时间都有严格的控制& \\ 数据处理：CPU通过对数据算术运算以及逻辑运算实现加工处理& \end{array}$$

2、CPU的组成

CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成

①运算器

$$运算器组件\{\begin{array}{ll}算术逻辑单元：处理数据、实现对数据的算术运算和逻辑运算& \\ 累加寄存器：为算术逻辑单元提供工作区& \\ 数据缓冲寄存器：作为CPU和内存、外部设备之间数据传送中转站、操作速度上的缓冲& \\ 状态条件寄存器& \end{array}$$

②控制器

控制器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

$$指令控制逻辑\{\begin{array}{ll}指令寄存器：一条指令从内存储器到缓冲存储器，再到IR暂存& \\ 程序计数器：具有寄存信息和计数两个功能& \\ 地址寄存器：保存当前CPU所访问的内存单元的地址& \\ 指令译码器：指令分为操作码和地址两个部分，对操作码进行分析以便完成所有操作& \end{array}$$
时序控制逻辑：为每条指令按时间顺序提供相应的控制信号
总线逻辑：为多个功能部件服务的信息通路的控制电路
中断控制逻辑：控制各种中断请求，并根据优先级对请求进行排队，逐个交给CPU

③寄存器组

$$寄存器组\{\begin{array}{ll}专用寄存器：如运算器和控制器中的寄存器& \\ 通用寄存器：由程序员规定用途& \end{array}$$

3、多核CPU

以双核CPU为例，AMD将两个内核做在一个CPU芯片上，通过直接架构连接，集成度更高；Intel将两个CPU芯片封装在一起。因此AMD的方案称为“双核”，Intel的方案称为“双芯”。

三、数据表示

各种数据在计算机中表示形式称为机器数，特点是采用二进制

四、校验码

$$校验码\{\begin{array}{ll}奇偶校验码：奇校验只能发现奇数个错误位，偶校验只能发现偶数个错误位，奇偶校验只能查错不能纠错& \\ 海明码：利用奇偶性查错和纠错& \\ 循环冗余校验码& \end{array}$$
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