网络工程师软考.docx

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网络工程师软考

第一章计算机基础知识

1.1计算机系统的组成

1.1.1计算机硬件结构

1、计算机的硬件组成

计算机有运算器（对数据加工处理的部件，主要完成算术和逻辑运算）、控制器（从主存中取出指令，并指出下一条指令在主存中的位置。

）、主存储器（计算机系统中的记忆设备，用来存放程序、原始数据、中间结果及最终结果）、输入设备（把程序和原始数据转换成计算机中表示的二进制数，输入到计算机的主存中）和输出设备（把运算处理结果按照人们所要求的形式输出的外部存储介质上）五大部件组成。

2、计算机硬件的典型结构

1.1.2计算机软件系统

1.程序设计语言（用来编写程序的语言，是人和计算机之间交流信息所用的一种工具，通常分为机器语言、汇编语言、高级语言及4GL语言。

）

●机器语言：

能够之间被计算机识别和执行的语言，机器语言程序师用二进制代码编写的指令序列。

优点是计算机能够直接执行，缺点是难读、难懂、易出错。

●汇编语言：

为克服究其原因的缺点而创造。

●高级语言（算法语言）：

是程序设计可以脱离具体的计算机结构，不必了解其指令系统。

●翻译程序：

编译程序（将源程序加工处理产生一个与之等价的目标程序，目标程序再经过链接程序作用产生可执行程序，让后直接运行可执行程序，便得到运算结果。

）；解释程序（对源程序逐条语句翻译，翻译一条，执行一条，不产生任何目标程序文件，更不会产生可执行程序。

）

●4GL（第四代语言）：

只需要告诉计算机做什么，而不必告诉它怎么做，计算机就会自动完成所需的操作。

2.系统软件

操作系统：

系统软件的核心，负责管理和控制计算机系统硬件资源和软件资源，是用户和计算机之间的接口。

通常操作系统的五方面功能：

进程管理：

主要是对处理机进行管理。

为了提高CPU的利用率，采用了多道程序技术。

存储管理：

将有限的主存空间合理地进行分配以满足多道程序运行的需要。

设备管理：

对计算机系统中除CPU和主存以外的所有输入/输出设备的管理。

文件管理：

有效地组织存储、保护文件，以方便用户访问。

作业管理：

确定用户如何向系统提交作业、以及操作系统如何组织和调度这些作业的运行，以提高整个系统的运行效率。

按不同的应用环境，操作系统可分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网络操作系统。

1.2计算机工作原理

1.2.1计算机中数据的表示

带符号的二进制数的表示（正位0、负为1）

3.字符编码

任何字符进入计算机之前，都必须转换成二进制数表示的形式，称为字符编码。

1.2.2中央处理器CPU

通常把运算器和控制器合称为中央处理器（CPU），在微机中，则称为微处理器（MPU）。

1.运算器：

不同的计算机，运算器的结构也不同，但最基本的结构都是由算术/逻辑运算单元（ALU）、寄存器组、多路转换器和数据总线等逻辑部件组成。

2.控制器

●指令及指令系统

计算机能执行的基本操作叫做指令，一台计算机的所有指令组成指令系统。

指令有操作码和地址码组成，操作码指明操作的类型，地址码则指明操作数及运算结果存放的地址。

●控制器的组成及功能

控制器由程序计数器（简称PC）、指令寄存器、指令译码器、状态/条件寄存器、时序产生器、微操作信号发生器组成。

3.中央处理器的组成和功能

功能：

●指令控制

●程序控制

●时间控制

●数据加工

1.2.3存储器

存储器由许多存储单元组成，为了区分不同的存储单元，给每个存储单元一个编号，称为地址，通常存储器是安地址存取程序和数据的。

1.主存储器

分类:

随机存储器（RAM，断电信息丢失）和只读存储器（ROM），

存储器的组成：

存储体（存储单元的集合）；地址寄存器（存放CPU要访问的存储单元地址）；地址译码驱动电路；读写电路（控制被选中的存储单元的读/写操作）；数据寄存器（暂存从存储单元读出的数据或从其他部件送来要存入存储器的数据）；控制逻辑。

2.外存储

磁盘存储器（由盘片、驱动器、控制器和接口组成。

）

格式化：

物理格式化（低级格式化把磁道划分为若干扇区，扇区有划分为标志区和数据区））和逻辑格式化（高级格式化）

1.2.4输入设备

图像输入设备（摄像机）；语音输入设备（语音识别）；图形输入设备（键盘、光笔、鼠标器、图形板和游动标）。

1.2.5输出设备

显示器、打印机、绘图仪等。

串行打印设备是逐字打印，并行打印设备是一次输出一行，并行快于串行。

1.3计算机体系结构

计算机体系结构的发展突破了冯·诺依曼结构的两条最主要的约束：

计算机内部的信息流动是由指令驱动的，而指令驱动的顺序是有串行计数器决定的；计算机的应用主要是面向数值计算和数据处理。

体系结构的分类

Flynn分类法：

按指令流和数据流的不同组织方式分为四类：

单指令流单数据流（SISD）；单指令流多数据流（SIMD）；多指令流单数据流（MISD）；多指令流多数据流（MIMD）。

冯式分类法：

按最大并行度分类：

字串行、位串行（WSBS）;字并行、位串行（WPBS）；字串行、位并行（WSBP）；字并行、位并行（WPBP）。

三地址指令；二地址指令；一地址指令；零地址指令。

操作码：

表明指令应进行什么性质的操作，操作码的位数决定了指令系统中指令的多少。

操作码格式有定长操作码（位数和位置固定不变）和扩展操作码。

2.指令长度

指令长度与机器字长之间没有固定的关系，若等于机器字长，则称单字长指令；若等于两个机器字长，则称为双字长指令。

指令长度一般为字节的整数倍。

3.寻址方式

存储结构与存取方式（操作数可放在何处，采用什么样的存储结构与存取方式；其地址信息以何种形式给出。

）

●操作数可放在（CPU中的寄存器；主存储器；堆栈；外存储器；外围设备）

常见寻址方式：

指令的寻址方式（顺序寻址方式；转移寻址方式）。

操作数的寻址方式（立即寻址；直接寻址；）。

1.3.4存储系统

1.存储系统的层次结构

2.存储器的分类

3.高级缓冲存储器

Cache的基本结构：

Cache由存储体、地址映像（直接映像；全相联映像；组相联映像）和替换机构组成。

Cache的读写操作（读操作；写操作（写回发，写直达法）；）。

1.3.5I/O通道

通道是一种通过执行通道程序管理I/O操作的控制器，它使CPU与I/O操作达到更高的并行度。

1.通道的功能：

执行通道指令、组织外围设备和主存进行数据传送，按I/O指令要求启动外围设备，向CPU报告中断等。

CPU对通道的管理：

CPU通过执行I/O指令和处理来自通道的中断实现对通道的管理，来自通道的中断有两种：

数据传送结束中断和故障中断。

通道对设备控制器的管理：

通道通过使用通道指令控制设备控制器进行数据传送，并以通道状态字接收设备控制器反映的外围设备的状态。

设备控制器是通道对I/O设备实现传送控制的执行机构。

2.通道的类型：

按工作方式分为选择通道、字节多路通道和数组多路通道。

3.I/O指令和通道指令

1.3.6总线结构

1.总线的基本概念及分类

总线按其任务分为：

内部总线、系统总线和外总线。

2.总线的特性：

物理特性、功能特性、电气特性及时间特性。

3.总线的结构：

单总线结构双总线结构、三总线结构

4.信息的传送方式：

串行/并行/并串行/分时传送

第二章计算机网络概论