软件中级设计师——计算机系统知识

前言

计算机系统知识点（第一章）。

一、计算机系统

1、CPU

• 主要由控制器和运算器组成；
  • 控制器
    • 功能
      • 程序控制；
      • 操作控制；
      • 时间控制；
  • 运算器
    • 功能
      • 数据处理；

2、运算器

• 主要功能
  • 算术运算（加减乘除）；
  • 逻辑运算（与、或、非以及零值测试或两个值的比较）；
• 组成
  • 算术逻辑单元（ALU）;
  • 累加寄存器（AC） ：会暂存原操作数和结果；
  • 数据缓冲寄存器（DR）：数据传送的一个中转站，CPU 从内存中拿一个指令，数据缓冲寄存器会作为一个中转站，内存将数据给到数据缓冲寄存器（中转站），然后数据缓冲寄存器再将数据给到 CPU ；

3、控制器

• 和指令相关的都是控制器中的；
• 指令 = 操作码 + 地址码，CPU 去内存中取出指令；操作码对应的是操作符号，地址码对应的是操作数的地址；
• 组成
  • 指令寄存器（IR）
    • CPU 执行一条指令时，先把它从内存中取到缓冲寄存器（DR）中，再送入 IR 暂存（暂存指令的地址）；
    • 对用户来说是透明的；
  • 程序计数器（PC）
    • 又称为指令计数器；PC 中首先存储内容是程序中第一条指令的地址；CPU 执行指令时，会从 PC 中取第一条指令的地址，然后执行，PC + 1，之后，PC 中存储的是下一条执行指令的地址；
    • 程序计数器存储的一定是 指令的地址；
  • 地址寄存器（AR）：保存当前 CPU 所访问的内存单元的地址（暂存的是数据的地址）；
  • 指令译码器（ID）：识别暂存在指令寄存器（IR）中的指令中的操作码 -> +、-、*、/、&、||、!

二、计算机单位

1、基本换算单位

• 日常生活中：1k = 1000 是 1000 倍的关系；
• 计算机中 1k = 1024 是 1024 （2¹⁰）倍的关系；
• 计算机中最小的数据单位是 bit，最小的存储单位是 byte（B）；
• 换算关系
  • B = 8 bit ；
  • 千字节 KB 1 KB = 1024 B；
  • 兆字节 MB 1 MB = 1024 KB；
  • 吉字节 GB 1 GB = 1024 MB；
  • 太字节 TB 1 TB = 1024 GB；

2、十进制、二进制、八进制、十六进制

1）表示范围

• 十进制 （D）: 数据表示范围为 0~9，其中 下标 D 可以不写；
• 二进制 （B）：数据表示范围为 0~1；
• 八进制 （0）：数据表示范围为 0~7；
• 十六进制 （H）：数据表示范围为 0 ~ 15，其中 10~15 表示为 A ~ F；

2）进制转换

• n 进制转换为 10 进制：按权展开求和，权为几进制；
• 十进制转换为 n 进制：除 n 取余法，当商为 0 时，才停下；

3）进制加减法

• 逢 n 进 1；

三、元码与反码

• 各种数值在计算机中表示的形式称为机器数，其特点是采用二进制表示；