计算机基础知识点

1.编译器不参与运行控制解释器参与运行控制程序执行的速度慢。

   编译方式能生成目标程序解释方式不生成。

2.在CPU中运算器ALU在控制器下完成算术和逻辑运算。累加寄存器AC为ALU提供一个工作区用来暂存数据。程序计数器PC存储下一条要执行的指令地址。地址寄存器AR保存当前CPU访问的内存单元的地址。

在CPU中获取指令并进行分析是控制单元的任务。单核支持多任务操作系统缺点是速度慢。CPU中的运算单元、控制单元和寄存器组通过内部总线连接起来。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作寄存器组成它是发布命令的“决策机构”。

3.指令寄存器的位数取决于指令字长。

4.总线分为外部总线、系统总线和内部总线。系统总线数据总线、地址总线和控制总线。

5.浮点数阶码包含了阶符首位为阶符阶符代表正负号。如阶码为8位时除去1位阶符还有7位阶码值则阶码范围为1000 0000-128-2^7~0111 1111127,2^7-1。

范围--阶码位数

精度--尾数位数

进阶篇

设16位浮点数阶码为7位首位为阶符6位为阶码值数符为1位尾数为8位。若阶码用移码表示尾数用补码表示则该浮点数所能表示的数值范围是。

浮点格式表示一个R进制数NN=R^E*F。E为阶码数F为尾数。阶码为7位在补码的表示方式下范围为-64-2^6~632^6-1。

尾数用补码的表示方式下范围为-11-2^-8。

6.若机器字长为8位补码,范围-128~127可表示出十进制整数-128的编码。如果“2X”的补码是“90H”,那么X的真值是-56。

90H=1001 0000原码为1111 0000=-112X=-56。

7. 设机器字长为8则-0的反码表示为1111 1111。

正数的原码、反码和补码都不变负数的反码是原码除符号位外所有位数取反。负数的补码是原码除符号位外所有位数取反+1。移码是将补码的符号位取反。

-0的原码是1000 0000。反码是1111 1111。补码是0000 0000。移码是1000 0000。

8.两个浮点数相加时需要先对阶即将小阶向大阶对齐同时将尾数右移n位。n为阶差的绝对值

9.若计算机存储数据采用双符号位00代表正号11表示负号两个符号相同的数相加时如果运算结果的两个符号位经逻辑异或运算得1则可断定这两个数相加的结果产生了溢出。

10.机器字长为n时各种码制表示的带符号数的范围

11.内存按字节编址从AC000H到C7FFFH的区域其存储容量为112KB注意单位是KB而不是Kb。如果该内存地址按字16bit编址由28片存储器芯片组成。已知构成此内存的芯片每片有16K个存储单元则该芯片的每个存储单元存储4bit。

C7FFFH+1-AC000H=1C000HH代表16进制换算为十进制1*16^4+12*16^3=114688B。换算为K114688/2^10=112KB。

112*16=28*16*x解得x=4。

12.设有一个64K*32位的存储器每个存储单元为32位其存储单元的地址宽度为16。

根据64k*32位的存储器可得存储器字长=32位。每个字对应一个地址存储器64K=64*1024个字=64*1024个地址。

每个存储单元为32位代表存储单元的长度为1所以存储单元的地址宽度为64*1024=2^1616位。

13.传值和传引用

                                                                                                                                                                                                                                                                        

函数main()执行后输出的值为29。x=19a=29。引用调用相当于存储单元的地址引用。

引用调用是将实参的地址传递给形参传值调用是将实参的值传递给形参。

14.文件系统

假设当前目录在A目标访问为c1.c。

全文件名\A\C\c1.c

相对路径C\

绝对路径\A\C\

15.在微机系统中BIOS保存在主板上的ROM中。

16.吞吐率

吞吐率=指令条数/流水线时间。

流水线的吞吐率是指单位时间流水线处理的任务数如果各段流水的操作时间不同则流水线的吞吐率是最长流水线操作时间的倒数。

流水线时间=一条指令所需时间+指令条数-1*指令段最长时间。

流水线周期=指令段最长时间。

流水线加速比=非流水线时间/流水线时间=一条指令的执行时间*指令条数/一条指令所需时间+指令条数-1*指令段最长时间。

注意流水线方式提高了系统的吞吐率、各部件的利用率但不提高单条指令的执行速度。

某指令流水线由4段组成连续输入8条指令时的吞吐率为8/28△t。

n度=一次进行n条指令。 

17.在计算机中I/O系统可以有5种不同的工作方式分别是程序控制方式、程序中断方式、DMA工作方式、通道方式、I/O处理机。

1程序控制方式分为无条件查询和程序查询方式。

        ①无条件传送方式I/O端口总是准备好接受主机的输出数据或是总是准备好向主机输入数据而CPU在需要时随时直接利用I/O指令访问相应的I/O端口实现与外设的数据交换。优点是软、硬件结构简单缺点是对时序要求高只适用于简单的I/O控制。

        ②程序查询方式该方式采用用户程序直接控制主机与外部设备之间输入/输出操作。CPU必须不停地循环测试I/O设备的状态端口当发现设备处于准备好(Ready)状态时CPU就可以与I/O设备进行数据存取操作。这种方式下的CPU与I/O设备是串行工作的。占用CPU的时间最多。

2中断方式当I/O设备结束(完成特殊或异常)时就会向CPU发出中断请求信号CPU收到信号就可以采取相应措施。当某个进程要启动某个设备时CPU就向相应的设备控制器发出一条设备I/O启动指令然后CPU又返回做原来的工作。CPU与I/O设备可以并行工作与程序查询方式相比大大提高了CPU的利用率。

3DMA方式也称为直接主存存取方式其思想是:允许主存和外设之间通过"DMA控制器(DMAC)”直接进行批量数据交换除了在数据传输开始和结束时整个过程无须 CPU的干预。CPU与外设并行工作。

4通道控制方式在一定的硬件基础上利用软件手段实现对I/O的控制和传送更多地免去了 cpu的接入使主机和外设并行工作程度更高。

5I/O处理机指专门负责输入/输出的处理机。可以有独立的存储器、运算部件和指令控制部件。

18.关于Cache位于主存和CPU之间是主存内容的拷贝并且它的命中率不随其容量增大线性地提高对程序员来说是透明的。

注意的是Cache的设置并没有扩大主存的容量。Cache的命中率必须很高一般要达到90%以上。

除了Cache容量和块的大小地址相联方式和替换策略也会影响Cache的命中率。

19.嵌入式系统初始化过程片级初始化--板级初始化--系统级初始化。系统级初始化主要任务是以软件初始化为主主要进行操作系统的初始化。

20.常见的命名对象变量、函数和数据类型。

#define LED_G_GPIO_PIN		GPIO_Pin_0            //变量
#define LED_G_GPIO_CLK		RCC_APB2Periph_GPIOB  //函数
typedef unsigned short      int uint16_t;         //数据类型

21.编译过程中分配寄存器的工作在目标代码生成阶段进行。

22.SRAM一般用来作为计算机的高速缓存存储器Cache。

23.MPEG-1、  MPEG-2和MPEG-4主要针对音、视频编码技术而MPEG-7是多媒体内容描述接口标准 MPEG-21是多媒体应用框架标准。VCD使用了MPEG-1标准作为其音、视频信息压缩编码方案而MPEG-2 标准中的音、视频压缩编码技术被应用到 DVD 中。

24.对于大多数通用程序设计语言用上下文无关文法描述其语法即可。

25.媒体分为感觉媒体、表示媒体、表现媒体存储媒体和传输媒体。

感觉媒体指人们接触信息的感觉形式。如视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等。

表示媒体指信息的表示形式。如文字、图形、图像编码、动画、音频和视频等。

表现媒体表现和获取信息的物理设备。如:输入显示媒体键盘、鼠标和麦克风等输出显示媒体显示器、打印机和音箱等存储媒体存储数据的物理设备如磁盘、光盘和内存等。

传输媒体传输数据的物理载体如电缆、光缆和交换设备等。

26.对于海明码满足2^k>=n+k+1n代表数据位k代表校验位。

码距两个码组对应位上数字不同的个数。例如00110和00100码距为112345和13344码距为2Caus和Daun码距为2。

上图有误检验位不是6位而是4位。 

27.编译正确的程序可以消除词法及语法错误但不能完全消除语义错误。语义错误分两类 静态语义错误可以通过编译程序检测发现而动态语义错误需要到运行时才能被发现。

词法分析能够过滤注释、扫描源程序并识别记号和指出出错行号但不能查出猜错的关键字。词法分析的任务是对源程序中的记号从前到后(从左到右)逐个字符地扫描从而识别出一个个“单词”符号。

语法分析的任务是判断语法是否出错如表达式、循环语句、程序等。

语义分析的任务是分析语法结构的含义检查如赋值语句左右是否匹配是否有零除数等。

28.亮度是反光强度色调为总体倾向饱和度为纯度。

29.移进规约分析法属于自底向上的语法分析方法。

30.常见的中间代码表示形式有树后缀式三地址码。中间代码不依赖于具体的机器可提高编译过程的可移植性可以用树和图表示不能用栈和队列表示。 

31.多信息文本格式(RTF)图形文档格式。

     WAV声音文件格式。

     JPGJPEG图片格式。

     MOV视频文件格式。

     MPGMPEG视频格式。

32.RISC和CISC

RISCReduced Instruction Set Computer精简指令系统计算机。

CISCComplex Instruction Set Computer复杂指令系统计算机。

RISC编译器的子程序库通常要比CISC的子程序库大得多。

RISC比CISC更加适合VLSI工艺的规整性要求。

CISC系统中的指令可以对主存单元中的数据直接进行处理其执行速度较慢。

33.在FM方式的数字音乐合成器中改变数字载波频率可以改变乐音的音调。

     在FM方式的数字音乐合成器中改变信号幅度可以改变乐音的音高。

34.主要的程序语言如下:

Fortran语言(第一个高级程序设计语言科学计算执行效率高)。

Pascal语言(结构化程序设计语言表达能力强)。

Delphi(快速应用程序开发工具可视化编程环境)。

Lisp语言(函数式程序语言符号处理人工智能)。

JavaScript语言(脚本语言)

Python(面向对象解释型程序设计语言通用的脚本语言)。

PHP(服务器端脚本语言制作动态网页)。

Ruby(简单快捷、面向对象、脚本语言)。

COBOL(数据外理领域最为广泛的程序设计语言高级编程语言)

PROLOG(逻辑式语言建造专家系统、自然语言理解、智能知识库等)

35.Flynn分类法根据指令流和数据流分类。

单指令流单数据流机器(SISD)。所有的指令都是串行执行并且在某个时钟周期内CPU只能处理一个数据流。早期的计算机都是 SISD 机器。

单指令流多数据流机器(SIMD)。SIMD采用了资源重复的措施开发并行性。现在用的单核计算机基本上都属于SIMD机器。

多指令流单数据流机器(MISD)。在实际情况中MISD 只是作为理论模型出现没有实际应用。

多指令流多数据流机器(MIMD)。最新的多核计算平台就属于MIMD的范畴例如Intel 和 AMD 的双核处理器。

36.微程序一般由硬件执行。

37.VLIWVery Long Instruction Word超长指令字。

38.使用150DPI的扫描分辨率扫描一幅3*4英寸的彩色照片得到原始的24位真彩色图像的数据量是81 0000。

DPI像素/英寸。数据量=水平分辨率*垂直分辨率*颜色深度/8。3*150*4*150*24/8=810000。颜色深度为n为可表达2^n种颜色。

39.数字语音的采样频率定义为8kHz这是因为语音信号定义的频率最高值为4kHz。

40.虚拟存储体系由主存-辅存两级存储器组成。

41.人耳能听到的声音频率范围为20Hz~20Khz。

42.采用模2除法进行校验码计算的是CRC码。

43.全相联地址映射:主存的任意一块可以映像到Cache中的任意一块。

     组相联的映射:各区中的某一块只能存入缓存的同组号的空间内但组内各块地址之间则可以任意存放。

     直接相联映射:主存中一块只能映像到Cache的一个特定的块中。

即从主存的组到Cache的组之间采用直接映像方式在两个对应的组内部采用全相联映像方式。

按照Cahce地址映像的块冲突概率从高到低排列的是直接映像-组相联映像-全相联映像。

44.常见光盘格式

DVD-RAM和DVD-RW是DVD技术所支持的两种不同的可多次擦除重写的DVD光盘格式。

CD-R指一次性可写(刻录)CD光盘而CD-RW指可多次擦除重写的CD光盘。

45.脚本语言中也使用变量和函数(如python)标记语言常用于描述格式化和链接脚本语言采用解释方式实现编译型语言的执行效率更高。

46.高级程序设计语言不依赖于具体的机器硬件。程序中局部变量的值在运行时能改变程序中常量的值在运行时不能改变。

47.最适合进行数字加减运算的数字编码为补码最适合进行浮点数解码的数字编码为移码。+0和-0编码相同的是补码和移码。

48.当用户双击一个文件名时Windows系统通过建立的文件关联来决定使用什么程序打开该文件。

49.链表中的结点空间需要程序员根据需要申请和释放。因此数据空间必须采用堆存储分配策略。

50.计算机系统的性能。

一个方面是它的可靠性或可用性 也就是计算机系统能正常工作的时间其指标可以是能够持续工作的时间长度(例如平均无故障时间)也可以是在一段时间内能正常工作的时间所占的百分比;

另一个方面是它的处理能力或效率。

1吞吐率(例如系统在单位时间内能处理正常作业的个数)

2响应时间(从系统得到输入到给出输出之间的时间)

3资源利用率即在给定的时间区间中各种部件(包括硬设备和软件系统)被使用的时间与整个时间之比。

51.固态硬盘的存储介质是闪存芯片比机械硬盘功耗低。

52.语法制导翻译是一种静态语义分析的方法。

53.在Cache-主存构成的存储系统中主存地址到Cache地址的变换由硬件完成以提高速度。在程序的执行过程中Cache与主存的地址映射是由硬件自动完成。

54.伪彩色图像通过使用彩色查找表来获得图像颜色。

55.直接存储器、顺序存储器和随机存储器都是按寻址方式划分而相联存储器是按存储内容来划分。

56.低级语言开发的程序开发效率低运行效率高。比如汇编语言。

57.CRC编码可以检错但不能纠错的编码

原始报文为“11001010101”其生成多项式为“x4+x3+x+1”。对其进行CRC编码后的结果为110010101010011。 //补的是多项式中最高次方的零个数。

  

58.银行家算法

  

59.文件系统索引

某文件系统采用多级索引结构若磁盘块的大小为512字节每个块号需占3字节那么根索引采用一级索引时的文件最大长度为85k字节采用二级索引时的文件最大长度为14450k字节。

总块长=512B单块长=3B所以可以分为512/3=170块。一级索引170*512/1024=85kb二级索引170*170*512/1024=14450kb。

60.磁盘

61.磁盘调度管理

在磁盘调度管理中应先进行移臂调度再进行旋转调度。若磁盘移动臂位于22号柱面上进程的请求序列如下表所示。若采用最短移臂调度算法则系统的响应序列应为2-8-3-5-7-1-4-6-9其平均移臂距离为4.11。

当进程请求读磁盘时操作系统先进行移臂调度再进行旋转调度。即先看柱面的最短再看扇区的最优。为什么看扇面呢因为进程访问的是不同磁道上不同编号的扇区旋转调度总是让首先到达读写磁头位置下的扇区先进行传送操作。

按照最短寻道时间优先的响应柱面序列为25-18-40-45。       

按照旋转调度的原则分析。

25号柱面的响应序列应为2-8-3。

18号柱面的响应序列应为5-7-1或5-1-7。

40号柱面的响应序列应为4-6。

45号柱面的响应序列应为9。

 平均移臂距离=25-22+25-18+40-18+45-40/ 9  约等于4.11。

62.层次化存储结构

63.系统可靠性分析-串联和并联 

 R为可靠率λ为失效率。

 64.编译过程

 

65.看门狗定时器超时会产生看门狗中断。

66.高级程序设计语言中用于描述程序中的运算步骤、控制结构及数据传输的是语句。