软考中级信息系统管理工程师复习笔记干货_精品文档Word文件下载.docx

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控制器是指挥、协调计算机各大部件工作的指挥中心。

实质是解释、执行指令。

CPU能够按正确的时序产生操作控制信号是控制器的主要任务。

运算器组成部分如下图：

3）存储器

存储器以二进制形式存放数据和程序的部件，通过地址线和数据线与其他部件相连。

各种类型的存储器：

a、高速缓冲存储器（Cache）：

由双极型半导体组成，特点是高速、小容量，存取速度接近CPU的工作速度，用来临时存放指令和数据。

b、主存储器：

是计算机系统中的重要部件、用来存放计算机运行时的大量程序和数据，用MOS半导体存储器构成。

--CPU能直接访问的存储都叫内存储器，高速缓冲与主存都属于内存储器。

c、辅助存储器：

又叫外存储器，特别点是容量大，主要由磁表面存储器组成，目前光存储器运用广泛。

4）输入输出设备（外围设备）

I/O设备是计算机与其他设备之间执行信息交换的装置，包括各类输入输出设备及相应的输入输出接口。

a、输入设备的功能是把数据、命令、字符、图形、图像、声音和电流等信息换算成计算机可以接收和识别的二进制数字代码，以便计算机处理。

输出设备的功能是把计算机处理结果，变成人最终可以识别的数据、文字、图形、图像、声音等打印或显示出来。

b、输入设备举例：

第一种是采用媒体输入的设备如纸带输入机、卡片输入机、光学字符阅读机等，第二种是交互式输入设备（可以建立人机之间的友好界面）有键盘、鼠标、光笔、触摸屏、跟踪球等。

c、输出设备举例：

显示器、打印机、测绘仪、语音输出、卡片或纸带穿孔机。

d、输入输出设备举例：

磁盘机、磁带、可读写光盘、CRT终端、通信设备。

f、输入输出设备按功能划分有：

用于人机接口、用于存储信息、机与机联系。

f、鼠标：

分为机械式和光电式鼠标，通过总线接口或通信接口与主机连接，目前大部分鼠标接在串行通信口COM1或COM2上。

键盘：

触点式和非触点式。

打印机：

印字原理分为击打式和非击打印机（激光、热敏、喷墨打印机），输出方式分为串行和并行打印机。

g、显示器：

用来显示数字、字符、图形和图像的设备，由监视器和显示控制器组成，监视器由阴极射线管（Ｃ盯）、亮度控制电路（控制栅）、扫描偏转电路（水平／垂直扫描偏转线圈）等部件构成。

在光栅扫描显示器中，为了保证屏幕上显示的图像不产生闪烁，图像必须以50帧／秒至70帧／秒的速度进行刷新。

这样固定分辨率的图形显示器其行频、水平扫描周期、每像素读出时间，均有一定要求。

例如当分辨率为640×

480时，且假定水平回扫期和垂直回扫期各占水平扫描周期和垂直扫描周期的20％。

则行频为480线÷

80／100×

50帧／ｓ=30kHz

水平扫描周期HC≡１／30kHz＝33us

每一像素读出时间为33us×

80%÷

640＝40~50ns

若分辨率提高到1024×

768，帧频为60帧／秒，则行频提高到57.6kHz，水平扫描周期HC＝17.4us，每像素读出时间减少到13.6us。

从这里可以清楚看到，分辨率越高，为保证图像不闪烁，则时间要求越高（每－像素读出、显示的时间越短），成本也随之迅速上升。

另外光栅扫描显示器的扫描方式还可以分成逐行扫描与隔行扫描方式两种。

1.2、计算机系统结构

围绕着如何提高指令的执行速度和计算机系统的性能价格比，出现了流水线处理机、并行处理机、多处理机、精简指令系统计算机。

1）并行处理的概念

并行处理的概念：

并行性是指计算机系统具有同时运算或操作的特性，包括同时性、并发性两种含义。

同时性是指两个或者两个以上的事件同一时间发生。

并发性是指两个或者两个以上事件同一时间间隔发生。

计算机提高并行性的措施：

时间重叠（引入时间因素）、资源重复（引入空间因素）、资源共享（软件方法）。

计算机的基本工作过程：

执行一串指令、对一组数据进行处理。

计算机执行的指令序称为“指令流”，指令流调用的数据序列称为“数据流”。

根据指令流和数据流的多重性，把计算机系统分为4类：

S-single单一的、I-instruction指令、M-multiple多倍的、D-data数据。

单指令流单数据流（SISD）：

计算机的指令部件一次只对一条指令进行译码，并只对一个操作部件分配数据，传统的单处理机属于SISD计算机。

单指令流多数据流（SIMD）：

这类计算机拥有多个处理单元，它们在同一个控制部件的管理下执行同一指令，向各个处理单元分配需要的不同数据，并行处理机属于SIMD计算机。

多指令流单数据流（MISD）：

包含多个处理单元，按多条不同指令的要求对同一数据及中间结果进行不同的处理，这类计算机很少见。

多指令流多数据流（MIMD）:

包含多处理机、存储器和控制器、实际是几个SISD的集合，同时运行多个程序和处理各自的数据，多处理机属于这类计算机。

2）流水线处理机系统

流水线技术是一种时间并行技术，增加少量硬件就能提升几倍计算机的运算速度。

是一种普遍使用的并行处理技术。

执行过程：

取指令、指令分析、指令执行

若取指令、读指令、执行指令时间均为t，则完成n条指令的所需时间T1则为：

T1=n*3t=3nt,而运用流水线方式后，

则所需时间T2=3t+（n-1）t=（n+2）t。

因此传统的串行执行方式优点是控制简单，节省设备。

缺点是执行指令速度慢，功能部件利用率低。

采用并行执行方式优点是程序执行时间缩短，功能利用率增高，相对控制复杂、需要更多硬件支撑。

3）并行处理机系统

基本概念：

也成为阵列式计算机，处理单元（PE0…PEn-1）互连成阵列，是操作并行的SIMD计算机：

特点：

以单指令流多数据流方式工作；

采用资源重复利用方法引入空间因素；

某一类算法的专用计算机；

与并行算法密切结合；

异构型多处理系统。

4）多处理机的系统

若干台计算机组成，属于多指令流多数据流（MIMD）的方式：

属于MIMD计算机，与SIMD相比，并行级别不同；

结构灵活性、程序并行性、并行任务派生、进程同步、资源分配和进程调度。

5）CISC/RISC指令系统

CISC：

复杂指令指令集计算机

多指令、多寻址方式

目的：

优化目标程序、更好支持高级语言、提供操作系统支持

RISC：

精简指令系统计算机

复杂指令集计算机研制周期长、成本高；

难保证正确性；

降低系统性能；

常用指令只有几十条、硬件资源浪费

指令数目少；

指令长度固定；

大多数指令可在一个机器周期内完成；

通用寄存器数量多；

两者差异：

设计思想；

1.3、计算机存储系统

1）存储系统的层次结构

定义：

把各种不同容量、不同存取速度按一定结构有机组织在一起，程序和数据按不同层次存放在各级存储器中，整个存储系统拥有较好的速度、容量和价格的综合性能指标：

高速缓存-主存：

解决存储器的速度问题；

主存-辅存：

解决容量问题

2）主存储器（RAM）的构成

构成：

存储体（存储矩阵）、地址译码器、驱动器、I/O控制、片选控制、读写控制

主要技术指标：

存储容量（计算机处理能力的大小取决于存储容量的大小）、存取速度（访问时间、存储周期描述）、可靠性（存储器的可靠性用平均故障间隔时间描述，MTBF越大，可靠性越高）。

3）高速缓冲存储器

主存与高速缓存交换数据以页为单位，CPU访问的内容在高速缓存中称为“命中”，不在则为“不命中或失靶”

4）辅助存储器

存放当前不立即使用的信息，常用辅存包括：

磁带存储器、磁盘存储器、光盘存储器

容量大、可靠性高、价格低

磁带磁盘存储器统称为磁表面存储器

1.4、计算机应用领域

发展阶段：

第一阶段，20世纪50年代初到末，第二阶段，50年代末到70年代初，70年代到80年代的发展，使其进入到第三阶段，90年代以来，Internet发展，计算机应用方式向分布式和集群式发展。

计算机信息处理技术：

对各种信息媒体的获取、表示、加工、表现方法和技术。

计算机应用领域包括：

科学计算、信息管理、计算机图形学与多媒体技术、语言与文字处理、人工智能。

1）科学计算

最早的应用领域，例如天气预报、天文研究、水利设计、原子结构分析、生物分子结构分析、人造卫星轨道计算、宇宙飞船研制等。

2）信息管理

管理信息系统是由人、计算机和管理规则组成，以采集、加工、维护和使用信息为主要功能的人-机系统。

目前正经历从单项事务的电子处理系统，向以数据库为基础的管理信息系统、以数据库、模型库和方法库为基础的决策支持系统发展，呈现系统集成化、结构分布化、信息多元化、功能智能化、

3）计算机图形学与多媒体技术

CAD：

计算机辅助设计

CAI：

计算机辅助教学

多媒体技术是计算机对文本、图形、图像、声音、动画和视频信息进行综合处理。

4）语言与文字的处理

5）人工智能

1.5、相关题目

第二章、操作系统

操作系统概念、作用、类型、处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理

2.1、操作系统简介

1）操作系统（OS）定义：

管理软硬件资源、控制程序进行，改善人机界面，合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的系统软件。

2）作用：

通过资源管理，提高计算机系统效率；

改善人机界面，向用户提供友好工作环境。

3）特征：

并发性、共享性、异步性

4）功能：

处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理、网络与通信管理。

5）类型：

批处理操作系统（特点是用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周期长）、分时操作系统（特征有同时性、独立性、及时性、交互性）、实时操作系统（组成有数据采集、加工处理、操作控制、反馈处理）

2.2、处理机管理

1）进程基本概念

目地：

刻画动态系统的内在规律、有效管理和调度进入计算机系统主存储器运行的程序。

是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动

属性：

结构性、动态性、共享性、独立性、制约性、并发性

2）进程的状态与转换

生命周期：

创建、运行、撤销、消亡

状态：

运行（正在运行）、就绪（待系统分配以运行）、等待（不具备运行条件，等待某个事件完成），以下是三态模型与五态模型：

3）进程描述

组成：

进程程序块、进程数据块、系统/用户堆栈、进程控制块

进程控制块：

标识信息、现场信息、控制信息

4）进程同步与互斥

两种基本关系：

竞争（资源）关系与协作（完成同一任务时）关系

进程互斥：

解决进程间的竞争关系，若干进程要使用同一共享资源时，任何时刻最多允许一个进程去使用，其他则必须等待，直到占有资源被释放。

临界区管理可解决互斥问题。

进程同步：

解决进行间协作关系，一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，需要等待消息达到后才被唤醒。

同步机制：

信号量、PV、管程

进