系统架构设计师笔记 05:第2章硬件与软件基础,冯诺依曼结构怎么考
第 2 章翻开来给人的第一感觉是什么都有硬件、软件、嵌入式、网络、语言、多媒体、系统工程、性能八十页塞了九块内容。真正属于计算机组成与操作系统的只有开头这八页24~32 页剩下的篇幅被网络和语言分走了大半。所以这块的读法不是啃是记骨架。教材给的骨架非常清楚八个页码里就两件事计算机由什么组成、软件分几类。考点也全是送分题——给你一个部件问它干什么给你一个术语问它属于哪一类。这篇就把这八页摊开。一、2.1计算机系统就是硬件加软件教材 2.1 讲得极简一句话能概括计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成二者相互依存缺一不可。判断标准很朴素摸得着的是硬件摸不着的是软件。硬件是软件运行的物质基础软件是硬件功能的扩充。选择题爱在这儿埋一个坑——“没有安装任何软件的计算机称为裸机”这句是对的裸机可以完成所有计算任务是错的没有软件它什么都干不了。二、2.2.1冯诺依曼五大部件教材 2.2.1 讲的是冯·诺依曼体系结构这是所有组成原理题的出发点。他提了两条计算机由五大部件组成指令和数据以二进制形式存放在存储器中按地址访问并且程序可以存储存储程序原理。第二条是冯诺依曼结构区别于早期计算机的关键——程序不再是插线板上的物理连线而是和数据一样躺在内存里的东西。五大部件各自干什么这是必考的对照点部件干什么现代机器里对应什么运算器做算术运算和逻辑运算CPU 内的 ALU控制器取指令、分析指令、发出控制信号指挥各部件协同CPU 内的控制单元存储器存放程序和数据内存 外存输入设备把外部信息送进计算机键盘、鼠标、扫描仪输出设备把处理结果送出来显示器、打印机口诀运、控、存、入、出——五个字按顺序记考场上不会漏。有个易混点值得单独说运算器和控制器合起来是中央处理器CPUCPU 不是第五个部件它是前两个部件的合称。题干问冯诺依曼五大部件不包括以下哪个如果选项里同时出现 CPU 和运算器那 CPU 就是那个不包括——因为它是合称不是独立的第五件。三、2.2.2~2.2.6处理器、存储器、总线、接口、外部设备这几小节加起来才两页25~27教材是速写式的考点也就停留在认得名字的层面。处理器2.2.2。CPU 内部由运算器、控制器、寄存器组和内部总线组成。运算器做算术与逻辑运算控制器负责取指、译码、执行并发出控制信号寄存器组是 CPU 内部最快的一小片存储。这里常考的是CPU 中不包括以下哪个干扰项通常是内存或硬盘——它们在主板上不在 CPU 里。存储器2.2.3。教材给了几种分类维度这是最容易记乱的一处分类维度分出来的类别说明按所处位置内存主存、外存辅存内存能被 CPU 直接访问外存不能按存取方式随机存取、顺序存取、直接存取内存随机磁带顺序磁盘直接按读写功能RAM、ROMRAM 可读写、断电丢失ROM 只读、断电不丢按存储介质半导体、磁、光内存是半导体磁盘是磁光盘是光RAM 和 ROM 的对照是选择题高频RAM 断电后信息丢失ROM 断电后信息保留。题干问存放 BIOS 的是哪种答案是 ROM。存储层次从上到下是寄存器 → 高速缓存 Cache → 主存内存→ 外存辅存。越往上速度越快、容量越小、单位成本越高。这个顺序记牢问下列存储器中存取速度最快的是直接按层次比。总线2.2.4。总线是各部件之间传送信息的公共通路。按传送的信息分三类总线传什么方向数据总线 DB数据双向地址总线 AB地址单向从 CPU 发出控制总线 CB控制信号与时序信号双向方向是常考点地址总线是单向的因为只有 CPU 需要告诉存储器我要访问哪个地址反过来不需要。数据总线是双向的读进来写出去都要走它。**接口2.2.5**是主机与外设之间的连接部件负责信号转换、速度匹配、数据缓冲。它存在的理由是外设和 CPU 速度差太多、信号格式也不一样中间得有人翻译。**外部设备2.2.6**包括输入设备、输出设备和外存设备。注意外存设备既是存储器也是外部设备这是它唯一的双重身份选择题偶尔拿这个做文章。四、2.3.1软件分两类界线在哪教材 2.3.1 把软件分成系统软件和应用软件。系统软件管理计算机资源、为应用软件提供运行平台的软件。包括操作系统、语言处理程序编译程序、解释程序、汇编程序、数据库管理系统、各种服务程序诊断、排错、编辑。应用软件为解决具体应用问题而开发的软件比如办公软件、财务软件、行业业务系统。界线判断一句话为谁服务。为机器本身、为开发者服务的是系统软件为终端用户解决具体业务问题的是应用软件。容易错的几个归属软件属于哪类为什么容易错操作系统系统软件一般不错编译程序系统软件常被误当应用软件它是给程序员用的工具数据库管理系统系统软件常被误当应用软件财务软件应用软件一般不错设备驱动程序系统软件名字里带设备容易被划到硬件五、2.3.2操作系统只要记五个点教材 2.3.2 篇幅很短28~32 页里还夹着 2.3.1讲的就是操作系统的骨架五个点定义操作系统是管理计算机硬件与软件资源、合理调度各类作业、方便用户使用的程序集合。作用三条管理软硬件资源提供友善的人机界面为应用程序的开发和运行提供高效率的平台。特征四个并发、共享、虚拟、不确定异步。并发和并行不是一回事——并发是宏观上同时、微观上交替并行是真的同时需要多核。这是选择题最经典的陷阱之一并发就是并行是错的。功能五个进程管理处理机管理、文件管理、存储管理、设备管理、作业管理。分类批处理、分时、实时、网络、分布式、微型计算机、嵌入式。其中分时系统四个特点多路性、独立性、交互性、及时性和实时系统的要求对被控对象允许的时间范围内做出响应、可靠性要求高是常考的对照。操作系统类型关键特征典型场景批处理作业成批提交、自动依次执行分单道与多道后台大批量计算分时时间片轮转多个终端轮流使用多用户交互实时在规定时间内响应可靠性要求高工业控制、武器系统网络支持网络资源共享与通信局域网服务器分布式多台计算机无主次之分协同工作集群、分布式平台嵌入式微型化、可定制、实时、可靠、易移植家电、车载设备收尾八页教材的速记表问题答案冯诺依曼五大部件运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备CPU 是哪两个部件的合称运算器 控制器存储层次从快到慢寄存器 → Cache → 主存 → 外存断电后信息还在吗RAM 丢ROM 不丢三类总线谁单向地址总线单向数据与控制双向编译程序算哪类软件系统软件并发等于并行吗不等于并发是宏观同时微观交替操作系统四个特征并发、共享、虚拟、不确定考频判断冯诺依曼五大部件与 CPU 的组成属于综合知识的开场题几乎每轮见RAM/ROM、存储层次、三类总线方向是稳定的一分题软件分类与操作系统特征中频。案例题基本不考这块论文里也几乎用不上——除非你在写嵌入式相关方向的论文可以拿实时操作系统的响应要求当一小段约束条件但那属于第 16 章的地盘。下一篇写第 2 章 2.3.3~2.3.8数据库、文件系统、网络协议、中间件、软件构件与应用软件教材 32~47 页是这一章里篇幅最厚的一段。

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