提示:“软考通关秘籍” 专栏围绕软考展开,全面涵盖了如嵌入式系统设计师、数据库系统工程师、信息系统管理工程师等多个软考方向的知识点。从计算机体系结构、存储系统等基础知识,到程序语言概述、算法、数据库技术(包括关系数据库、非关系型数据库、SQL 语言、数据仓库等)、操作系统(进程、存储、设备、文件管理等)、计算机网络(概述、硬件、协议、安全等),再到事务管理、系统开发运行知识以及标准化和知识产权等多方面内容均有涉及,系统地分享备考经验,为软考考生提供全面且深入的学习资料,助力考生顺利通过软考。
目录
- 一、思维导图
- 二、知识点
- 1.1 嵌入式计算机系统概述
- 1.1.1 嵌入式系统定义
- 1.1.2 计算机硬件
- 1.1.3 计算机软件
- 1.1.4 计算机分类
- 1.2 数据表示
- 1.2.1 进位计数制及转换
- 1.2.2 数值型数据的表示
- 1.2.3 其他数据的表示
- 1.2.4 校验码
- 1.3 算术运算和逻辑运算
- 1.3.1 算术运算
- 1.3.2 逻辑运算
- 1.4 计算机硬件组成及主要部件功能
- 1.4.1 中央处理单元
- 1.4.2 存储器
- 1.4.3 总线
- 1.4.4 输入输出控制
- 1.5 计算机体系结构
- 1.6 可靠性与系统性能评测基础知识
- 1.6.1 计算机可靠性
- 1.6.2 计算机系统的性能评价
一、思维导图
二、知识点
1.1 嵌入式计算机系统概述
1.1.1 嵌入式系统定义
- IEEE 定义:嵌入式系统是 “控制、 监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”。
- 国内定义:以应用为中心、以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪, 适应应用系统 对功能、 可靠性、 成本、 体积、 功耗严格要求的专用计算机系统。
1.1.2 计算机硬件
- 基本的计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件。
- 随着网络技术的发展和应用, 通信部件也成为计算机系统的基本组件。
- 运算器和控制器及其相关部件已被集成在一起, 统称为中央处理单元(Central Processing Unit, CPU)。 CPU是硬件系统的核心, 用于数据的加工处理,能完成各种算术、逻辑运算及控制功能。
- 运算器是对数据进行加工处理的部件, 它主要完成算术和逻辑运算。
- 控制器的主要功能是从主存中取出指令并进行分析 , 以控制计算机的各个部件有条不紊地完成指令的功能。
- 存储器是计算机系统中的记忆设备, 分为内部存储器(Main Memory, MM, 简称内 存、 主存) 和外部存储器(简称外存或辅存)。
- 习惯上将CPU和主存储器的有机组合称为主机。
- 输入设备的作用是将信息输入到计算机中。
- 输出设备则将运算结果按照人们所要求的形式输出到外部设备或存储介质上。
1.1.3 计算机软件
- 计算机软件是指为管理、运行、维护及应用计算机系统所开发的程序和相关文档的集合。
- 通常可将软件分为系统软件、 中间件和应用 软件等类型。
- 系统软件的主要功能是管理系统的硬件和软件资源。
- 应用软件则用于解决应用领域的具体问题。
- 中间件是一类独立的系统软件或服务程序, 常用来管理计算资源 和网络通信, 提供通信处理、 数据存取、事务处理、Web服务、 安全、 跨平台等服务。
1.1.4 计算机分类
- 个人移动设备
- 桌面计算机
- 服务器
- 集群/仓库级计算机
- 超级计算机
- 嵌入式计算机
1.2 数据表示
1.2.1 进位计数制及转换
- 十进制计数法与二进制计数法的相互转换
■ 十进制整数转换为二进制整数的方法是 “除2取余”;十进制小数转换为二进制小数的方法是“乘2取整”。
■ 二进制数转换成十进制数的方法是:将二进制数的每一位数乘以它的权再相加, 即 可求得对应的十进制数值。 - 八进制计数法与十进制、 二进制计数法的相互转换
■ 十进制数转换为八进制数的方法是:对千十进制整数采用 “ 除8取余" 的方法转换为八进制整数;对千十进制小数则采用 “乘8取整" 的方法转换为八进制小数。
■ 二进制数转换成八进制数的方法是:从小数点起, 每三位二进制位分成一组(不足3位时, 在小数点左边时左边补0, 在小数点右边时右边补0), 然后写出每一组的等值八进制数, 顺序排列起来就得到所要求的八进制数。
■ 将一位八进制数用三位二进制数表示, 就可以直接将八进制数转换成二进制数。 - 十六进制计数法与十进制、 二进制计数法的相互转换
■ 十进制数转换为十六进制数的方法是: 十进制数的整数部分 “ 除16取余", 十进制数的小数部分 “乘16取整"。
■ 二进制数转换成十六进制数的方法是: 从小数点开始, 每4位二进制数为一组(不足4位时, 在小数点左边时左边补0, 在小数点右边时右边补0), 将每组用相应的十六进制数符来表示, 即可得到正确的十六进制数。
1.2.2 数值型数据的表示
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- 原码、反码、补码和移码
■ 原码表示:数值X的原码记为 [X]原 如果机器字长为n(即采用n个二进制位表示数据),则最高位是符号位,0表示正号,1表示负号,其余的n-1位表示数值的绝对值。数值零的原 码表示有两种形式:[+0]原=00000000,[-0]原=10000000。
■ 反码表示:数值X的反码记作[X]反,如果机器字长为n,则最高位是符号位,0表示正号,1表示负号,其余的n-1位表示数值。正数的反码与原码相同,负数的反码则是其绝对值按位求反。数值0的反码表示有两种形式:[+0]反=00000000,[-0]反=11111111。
■ 补码表示:数值X的补码记作[X]补,如果机器字长为n,则最高位为符号位,0表示正号,1表示负号,其余的n-1位表示数值。正数的补码与其原码和反码相同,负数的补码则等于其反码的末尾加1。在补码表示中,0有唯一的编码:[+0]补=[-0]补=00000000。
■ 相对于原码和反码表示,n位补码表示法有一个例外,当符号位为1而数值位全部为0时,它表示整数-2^n-1,即此时符号位的1既表示负数又表示数值。
■ 移码表示:移码表示法是在数X上增加一个偏移量来定义的,常用于表示浮点数中的阶码。如果机器字长为n,在偏移量为2^n-1时,只要将补码的符号位取反便可获得相应的移码表示。
- 原码、反码、补码和移码
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- 定点数和浮点数
■ 定点数
■ 浮点数
■ 工业标准IEEE754
- 定点数和浮点数
1.2.3 其他数据的表示
- 十进制数与字符的编码表示
- ■ 有权码
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- ● 8421BCD码
- ■ 无权码
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- ● 余3码
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- ● 格雷码
- ASCII码
■ 基本的ASCII 码采用7个二进制位,即d6d5d4d3d2d1d0对字符进行编码:低4位组d3d2d1d0用作行编码, 高3位组d6d5d4用作列编码。 - 汉字编码
- ■ 输入码
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- ● 数字编码
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- ● 拼音码
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- ● 字形编码
- ■ 内部码
- ■ 字形码
- Unicode
1.2.4 校验码
- 所谓码距 , 是指—个编码系统中任意两个合法编码之间至少有多少个二 进制位不同。
- 奇偶校验码(Parity Codes)
■ 水平奇偶校验码
■ 垂直奇偶校验码
■ 水平垂直校验码 - 海明码(Hamming Code)
■ 设数据位是n位, 校验位是K位, 则n和K必须满足以下 关系:2^(k -1) >= n+k - 循环冗余校验(CyclicRedun dan cy Check, CRC)码
1.3 算术运算和逻辑运算
1.3.1 算术运算
- 二进制算术运算规则
- 机器数的加减运算
- 溢出及判定
- 机器数的乘除运算
- 浮点运算
1.3.2 逻辑运算
- 常用逻辑运算
- 逻辑表达式及其化简
1.4 计算机硬件组成及主要部件功能
1.4.1 中央处理单元
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- CPU的功能
■ 程序控制
■ 操作控制
■ 时间控制
■ 数据处理
- CPU的功能
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- CPU的组成
■ 运算器
● 算术逻辑单元 (ALU)
● 累加寄存器 (AC)
● 数据缓冲寄存器(DR)
● 状态条件寄存器(PSW)
■ 控制器
● 指令寄存器(IR)
● 程序计数器(PC)
● 地址寄存器(AR)
● 指令译码器 (ID)
■ 寄存器组
● 专用寄存器
● 通用寄存器
- CPU的组成
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- 多核CPU
1.4.2 存储器
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- 存储器的分类
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- 相联存储器
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- 高速缓存
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- 虚拟存储器
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- 外存储器
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- 磁盘阵列技术
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- 存储域网络
1.4.3 总线
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- 总线的分类
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- 常见总线
1.4.4 输入输出控制
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- I/O 设备概述
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- 程序控制方式
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- 中断方式
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- DMA 方式
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- 输入/输出处理机
1.5 计算机体系结构
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- 计算机系统结构概述
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- 计算机体系结构分类
○ 从宏观上按处理机的 数量进行分类 , 分为单处理系统、并行处理与多处理系统和分布式处理系统。
○ 从微观上按并行程度分类 , 有Flynn分类法、 冯泽云分类法、Handler分类法和Kuck分类法。
- 计算机体系结构分类
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- 指令系统
○ 指令集体系结构的分类
○ CISC和RISC
- 指令系统
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- 阵列处理机、 并行处理机和多处理机
1.6 可靠性与系统性能评测基础知识
1.6.1 计算机可靠性
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- 计算机可靠性概述
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- 计算机可靠性模型
■ 串联系统:R=R1R2…RN
■ 并联系统:R = I -(1 - RI)(1 - R2)…(1 - RN)
- 计算机可靠性模型
1.6.2 计算机系统的性能评价
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- 性能评测的常用方法
■ 时钟频率
■ 指令执行速度
■ 等效指令速度法
■ 数据处理速率(ProcessingData Rate, PDR)法
■ 核心程序法
- 性能评测的常用方法
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- 基准测试程序
■ 整数测试程序
■ 浮点测试程序
■ SPEC 基准程序(SPEC Benchmark)
■ TPC基准程序
- 基准测试程序