软件设计师:01-计算机组成原理与体系结构(备考)

章节章节
01-计算机组成原理与体系结构07 - 法律法规与标准化与多媒体基础
02 - 操作系统基本原理08 - 设计模式
03 - 数据库系统09 - 软件工程
04 - 计算机网络10 - 面向对象
05 - 数据结构与算法11 - 结构化开发与UML
06 - 程序设计语言与语言处理程序基础12 - 下午题历年真题
End - 二周目上午真题End – 二周目下午真题
End - 临考快速记忆Java工程师的进阶之路

一、硬件

1.1、CPU

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1.2 运算器

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真题1在这里插入图片描述

1.3 控制器

  • 指令寄存器(IR):存放的是从内存中取得指令,就像个中间站一样,不过是存放指令的中间站
  • 程序计数器(PC):存放的是指令的地址,还有计数的功能
  • 地址寄存器(AR):存放的是cpu访问内存单元的地址
  • 指令译码器(ID):是把操作码解析成对应的指令操作

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1.4、真题

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二、寻址

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寻址速度:立即寻址>寄存器寻址>直接寻址>寄存器间接寻址>间接寻址

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21024102410248 / 32 = 51210241024 = 512MB
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三、校验码

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1、奇偶校验码:只能检奇偶个数错不能纠错
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2、海明码:运用奇偶性来检错和纠错,码距是3,这里记得公式2k>=n+k+1就行,其中k是检验位,n是数据位
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码距=2,无纠错能力
码距>=3,有纠错能力

3、循环冗余检验码:码距为2,运用模二运算进行检错不能纠错
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四、RISC和CISC

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五、流水线

公式:

  • 流水线计算 = 一条完整指令执行时间 + (n-1)x流水线周期
  • 吞吐量 = 指令条数/流水线计算
  • 加速比 = 使用流水线/不使用流水线
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  • 流水线计算 = 一条完整指令执行时间 + (n-1)x流水线周期
  • 吞吐量 = 指令条数/流水线计算
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    串行:(3+2+4)* 10 =90
    流水线:(3+2+4)+ 4(10-1)=45
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    8/(1+2+3+1)+3*(8-1)=8/28
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六、存储器

6.1存储器的层次结构

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6.2 存储器的分类

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七、Cache(缓存)

7.1 基础知识

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7.2、Cache地址映射

发生块冲突从少到多的顺序:全相联映射–>组相联映射–>直接映射
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时间局部性:指如果程序中的某条指令一旦被执行,则不久的将来该指令可能再次被执行。

空间局部性:指一旦程序访问了某个存储单元,则在不久的将来,其附近的存储单元也最有可能被访问。

7.3、真题

真题1(Cache的容量是影响命中率的关键因素)
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八、中断

  • 中断向量:提供中断服务程序的入口地址
  • 中断向量表:所有中断服务的入口地址
  • 中断响应时间:从发出中断请求到进入中断服务程序
  • 保存现场继续执行主程序
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    高级中断请求 中断 低级中断请求,等到高级中断执行完毕再返回执行低价中断,使用堆栈符合先进后出
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九、输入输出(IO)控制方式

9.1、程序查询方式

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9.2、程序中断查询方式

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9.3、DMA方式

DMA(Direct Memory Access)(直接存储器访问)
DMA传输数据比中断驱动方式传输数据更快

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9.4 真题

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存储器两次启动操作之间需要的最小时间间隔,也称之为主存储器周期时间

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十、总线

10.1 总线结构及分类

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10.2、真题

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分析:
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十一、加密与认证

11.1、加密技术(只能防止第三方窃听)

混合加密就是把对称和非对称加密一起混合使用,适合在传输大量信息的时候,先用对称加密在用另一个的公钥加密,这样就只有另一个自己能够解密这个信息
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11.2、摘要(认证)

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11.3、数字签名(验证真实性)(认证)

RSA可用于数字签名

  • 数字签名是用私钥签名,公钥验证,一般是对信息摘要进行签名(私签公验)
  • 数字签名是非对称加密算法的一种方法来保证信息不会被篡改
  • 解决假冒和否认,发送方用私钥加密,接收方用发送方的公钥解密,此过程私钥只有发送方有,所以无法否认及假冒发送
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11.4、数字证书

用CA机构的私钥签名,用CA机构的私钥验证数字证书的真伪性
数字证书可以确认网站的合法性,用户的身份等
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11.5、真题

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十二、加密算法

12.1、对称加密

对称加密指的就是加密和解密使用同一个秘钥,所以叫对称加密。 对称加密只有一个秘钥,作为私钥。

加密过程:

加密: 原文+密钥 = 密文
解密:密文-密钥 = 原文

常见的对称加密算法: DES, AES, 3DES,RC-5,IDEA,RC4 等

  • 优点 - 算法简单,加解密容易,效率高,执行快。
  • 缺点 - 相对来说不安全,只有一把钥匙,密文如果被拦截,且密钥被劫持,那么信息很容易被破译。

12.2、非对称加密

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非对称加密中,用接收方的公钥加密,用接收方的私钥解密
用发送方的私钥签名(加密),用发送方的公钥验证(解密)

数字签名:
用发送方的私钥签名,用发送方的公钥验证消息的真实性
数字签名可以验证消息的真实性、发送方不可否认。

数字证书:
用CA机构的私钥签名,用CA机构的私钥验证数字证书的真伪性
数字证书可以确认网站的合法性,用户的身份等

常见的给对称加密: RSA,ECC,DSA
补充:
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  • 优点 :安全,即使密文和公钥被拦截,但是由于无法获取到私钥,也就无法破译到密文。
  • 缺点 :加密算法复杂,安全性依赖算法和密钥, 且加密解密速度较慢。

对称加密和非对称加密的区别

  1. 对称加密: 加密解密使用同一个密钥,被黑客拦截不安全
  2. 非对称加密:公钥加密,私钥解密。公钥可以公开给别人进行加密,私钥永远在自己手里,非常安全,黑客拦截也没用,因为私钥尚未公开。著名的RSA加密算法就是用的非对称加密。
  3. 对称加密算法,加解密的效率要高很多。 但是缺陷在于对秘钥的管理上,以及在非安全信道中通讯时,密钥交换的安全性不能保障。
    所以在实际的网络环境中,会将两者混合使用。

简单理解:

  • 对称加密: A和B传输数据,使用同一个密钥,不安全
  • 非对称加密: A和B传输数据, A具有自己的公私钥,B具有自己的公私钥。(公钥是在公网上公开的,任何人都能看见, 私钥自己保留)
  • A拿到B的公钥+信息数据加密成密文, 传递给B。 这个时候 , 只有B手里的私钥才能解开密文拿到原文。
  • 假设C拦截了A传递的信息,他是解不开的, 因为C没有这个公钥对应的私钥。 所以比较安全。

12.3、真题

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十三、可靠性

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十四、原码、反码、补码、移码

14.1、概念

(1)原码:用数值部分表示真值的绝对值,符号位"0/1"对应"正/负",原码适合用于乘除运算,不适合用于加减运算。+0=00000000 -0=10000000

(2)反码:若符号位为0,则反码和原码相同,若符号位为1,则数值位全部按位取反。+0=00000000, -0=1111111;

(3)补码:正数的补码=原码,负数的补码=反码末位+1(考虑进位)将负数补码转回原码的方法相同:尾数取反,末位+1 ,取反码的过程就是进行加法运算的过程。

(4)移码:在补码的基础上对符号位进行取反。注意:移码只能用于表示整数

补码求原码:将补码求补码得到原码 = 补码[补]=原
负数的补码求原码:符号位为1,其余各位取反,然后再整个数加1。
原码和反码的取值范围:-127~127
补码和移码的取值范围:-128~127
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14.2、真题

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符号位为1,其余各位取反,然后再整个数加1。
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十五、浮点数表示法

15.1、概念

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15.2、真题

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十六、杂题

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