软考中级-信息系统管理工程师复习笔记(干货)-修订编选

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1、信息系统管理管理师复习笔记信息系统管理管理师复习笔记 第一篇：信息系统基础第一篇：信息系统基础 第一章：计算机硬件基础第一章：计算机硬件基础 重点：计算机硬件基础知识、计算机基本组成、中央处理、存储器、I/O 设备等主要部 件的性能和基本工作原理，以及计算机系统结构，计算机存储系统等。 1.1、计算机基本组成1.1、计算机基本组成 1946 年出现第一台计算机1946 年出现第一台计算机，按照冯.诺依曼-计算机设计思想冯.诺依曼-计算机设计思想，计算机硬件系统由：运运 算器、控制器、存储器、输入输出设备 5 大部分组成算器、控制器、存储器、输入输出设备 5 大部分组成。运算器与控制器统称为中央

2、处理器运算器与控制器统称为中央处理器 (CPU)(CPU)，内存储器和中央处理器合称主机。不属于主机的设备统称外部设备，包括输入输出 设备、外存储器。下图是计算机的基本组成： 1.1.1、中央处理器1.1.1、中央处理器 1）运算器 a、运算器：进行算术和逻辑运算的部件，运算数据以二进制格式给出，可从存储器取 出来或来自输入设备，运算结果写入存储器或输出设备。 b、运算器由算术逻辑运算部件(ALU)和寄存器(通用寄存器、特殊寄存器)组成运算器由算术逻辑运算部件(ALU)和寄存器(通用寄存器、特殊寄存器)组成。 c、算数运算按照算术规则运算，如加减乘除及它们的复合运算，逻辑运算一般泛指非算数运算

3、按照算术规则运算，如加减乘除及它们的复合运算，逻辑运算一般泛指非 算术性运算，如比较、移位、逻辑加或减、取反、异或等算术性运算，如比较、移位、逻辑加或减、取反、异或等。现代计算机的运算器有 8、16、32现代计算机的运算器有 8、16、32 或更多，构成一个通用寄存器组，以减少访问存储器的次数，提高运算器的速度或更多，构成一个通用寄存器组，以减少访问存储器的次数，提高运算器的速度。 2）控制器2）控制器 控制器是指挥、协调计算机各大部件工作的指挥中心。实质是解释、执行指令。控制器是指挥、协调计算机各大部件工作的指挥中心。实质是解释、执行指令。CPU 能 够按正确的时序产生操作控制信号是控制器的

4、主要任务。运算器组成部分如下图： 3）存储器3）存储器 存储器以二进制形式存放数据和程序的部件存储器以二进制形式存放数据和程序的部件，通过地址线和数据线与其他部件相连。 各种类型的存储器： a、高速缓冲存储器(Cache)a、高速缓冲存储器(Cache)：由双极型半导体组成，特点是高速、小容量，存取速度 接近 CPU 的工作速度，用来临时存放指令和数据。 b、主存储器b、主存储器 ： 是计算机系统中的重要部件、用来存放计算机运行时的大量程序和数据， 用 MOS 半导体存储器构成。-CPU 能直接访问的存储都叫内存储器，高速缓冲与主存都属于 内存储器 -CPU 能直接访问的存储都叫内存储器，高速

5、缓冲与主存都属于 内存储器。 c、辅助存储器c、辅助存储器：又叫外存储器，特别点是容量大，主要由磁表面存储器组成，目前光 存储器运用广泛。 4）输入输出设备(外围设备)4）输入输出设备(外围设备) I/O 设备是计算机与其他设备之间执行信息交换的装置， 包括各类输入输出设备及相应 的输入输出接口。 I/O 设备是计算机与其他设备之间执行信息交换的装置， 包括各类输入输出设备及相应 的输入输出接口。 a、输入设备的功能a、输入设备的功能是把数据、命令、字符、图形、图像、声音和电流等信息换算成计 算机可以接收和识别的二进制数字代码， 以便计算机处理。 输出设备的功能输出设备的功能是把计算机处理 结

6、果，变成人最终可以识别的数据、文字、图形、图像、声音等打印或显示出来。 b、输入设备举例b、输入设备举例：第一种是采用媒体输入的设备如纸带输入机、卡片输入机、光学字采用媒体输入的设备如纸带输入机、卡片输入机、光学字 符阅读机等符阅读机等， 第二种是交互式输入设备(可以建立人机之间的友好界面)有键盘、 鼠标、 光笔、交互式输入设备(可以建立人机之间的友好界面)有键盘、 鼠标、 光笔、 触摸屏、跟踪球等触摸屏、跟踪球等。 c、输出设备举例输出设备举例：显示器、打印机、测绘仪、语音输出、卡片或纸带穿孔机。 d、输入输出设备举例d、输入输出设备举例：磁盘机、磁带、可读写光盘、CRT 终端、通信设备。f

7、、输入输f、输入输 出设备按功能划分有：用于人机接口、用于存储信息、机与机联系。出设备按功能划分有：用于人机接口、用于存储信息、机与机联系。 f、鼠标：f、鼠标：分为机械式和光电式鼠标，通过总线接口或通信接口与主机连接，目前大部 分鼠标接在串行通信口 COM1 或 COM2 上。键盘：键盘：触点式和非触点式。打印机：打印机：印字原理分为 击打式和非击打印机(激光、热敏、喷墨打印机)，输出方式分为串行和并行打印机。 g、显示器g、显示器：用来显示数字、字符、图形和图像的设备，由监视器和显示控制器组成， 监视器由阴极射线管（盯）、亮度控制电路（控制栅）、扫描偏转电路（水平垂直扫描 偏转线圈）等部件

8、构成。 在光栅扫描显示器中，为了保证屏幕上显示的图像不产生闪烁，图像必须以 50 帧秒 至 70 帧秒的速度进行刷新。这样固定分辨率的图形显示器其行频、水平扫描周期、每像 素读出时间，均有一定要求。例如当分辨率为 640480 时，且假定水平回扫期和垂直回扫 期各占水平扫描周期和垂直扫描周期的 20。 则行频为 480 线8010050 帧=30kHz则行频为 480 线8010050 帧=30kHz 水平扫描周期 HC30kHz33us 每一像素读出时间为 33us80%6404050ns 水平扫描周期 HC30kHz33us 每一像素读出时间为 33us80%6404050ns 若分辨率提

9、高到 1024768， 帧频为 60 帧秒， 则行频提高到 57.6kHz， 水平扫描周期 HC 17.4us，每像素读出时间减少到 13.6us。从这里可以清楚看到，分辨率越高，为保证图 像不闪烁，则时间要求越高（每像素读出、显示的时间越短），成本也随之迅速上升。另 外光栅扫描显示器的扫描方式还可以分成逐行扫描与隔行扫描方式两种。 1.2、计算机系统结构1.2、计算机系统结构 围绕着如何提高指令的执行速度和计算机系统的性能价格比如何提高指令的执行速度和计算机系统的性能价格比，出现了流水线处理机、 并行处理机、多处理机、精简指令系统计算机 流水线处理机、 并行处理机、多处理机、精简指令系统计算

10、机。 1）并行处理的概念1）并行处理的概念 并行处理的概念 ： 并行性是指计算机系统具有同时运算或操作的特性，包括同时性、并 发性两种含义。 同时性是指两个或者两个以上的事件同一时间发生。 并发性是指两个或者两 个以上事件同一时间间隔发生。 计算机提高并行性的措施 ： 时间重叠(引入时间因素)、资源重复(引入空间因素)、资源 共享(软件方法)。 计算机的基本工作过程 ： 执行一串指令、对一组数据进行处理。计算机执行的指令序称 为“指令流” ，指令流调用的数据序列称为“数据流” 。根据指令流和数据流的多重性，把计 算机系统分为 4 类 ： S-single 单一的、I-instruction 指

11、令、M-multiple 多倍的、D-data 数据。 单指令流单数据流(SISD)： 计算机的指令部件一次只对一条指令进行译码，并只对一个 操作部件分配数据，传统的单处理机属于 SISD 计算机。 单指令流多数据流(SIMD)： 这类计算机拥有多个处理单元，它们在同一个控制部件的管 理下执行同一指令，向各个处理单元分配需要的不同数据，并行处理机属于 SIMD 计算机。 多指令流单数据流(MISD)： 包含多个处理单元，按多条不同指令的要求对同一数据及中 间结果进行不同的处理，这类计算机很少见。 多指令流多数据流(MIMD):多指令流多数据流(MIMD):包含多处理机、存储器和控制器、实际是几

12、个 SISD 的集合， 同时运行多个程序和处理各自的数据，多处理机属于这类计算机。 2）流水线处理机系统2）流水线处理机系统 流水线技术是一种时间并行技术， 增加少量硬件就能提升几倍计算机的运算速度。 是一 种普遍使用的并行处理技术。 执行过程：取指令、指令分析、指令执行取指令、指令分析、指令执行 若取指令、读指令、执行指令时间均为 t，则完成 n 条指令的所需时间 T1 则为： T1=n*3t=3nt,而运用流水线方式后， 则所需时间 T2=3t+(n-1)t=(n+2)t。因此传统的串行执行方式优点是控制简单，节省设 备。缺点是执行指令速度慢，功能部件利用率低。采用并行执行方式优点是程序执

13、行时间 缩短，功能利用率增高，相对控制复杂、需要更多硬件支撑 传统的串行执行方式优点是控制简单，节省设 备。缺点是执行指令速度慢，功能部件利用率低。采用并行执行方式优点是程序执行时间 缩短，功能利用率增高，相对控制复杂、需要更多硬件支撑。 3）并行处理机系统3）并行处理机系统 基本概念 ： 也成为阵列式计算机， 处理单元(PE0PEn-1)互连成阵列， 是操作并行的SIMD 计算机： 特点：以单指令流多数据流方式工作；采用资源重复利用方法引入空间因素；某一类算 法的专用计算机；与并行算法密切结合；异构型多处理系统。 4）多处理机的系统4）多处理机的系统 基本概念：若干台计算机组成，属于多指令流

14、多数据流(MIMD)的方式： 特点：属于 MIMD 计算机，与 SIMD 相比，并行级别不同；结构灵活性、程序并行性、并 行任务派生、进程同步、资源分配和进程调度。 5）CISC/RISC 指令系统5）CISC/RISC 指令系统 CISC：复杂指令指令集计算机CISC：复杂指令指令集计算机 特点：多指令、多寻址方式 目的：优化目标程序、更好支持高级语言、提供操作系统支持 RISC：精简指令系统计算机RISC：精简指令系统计算机 目的：复杂指令集计算机研制周期长、成本高；难保证正确性；降低系统性能；常用指 令只有几十条、硬件资源浪费 特点：指令数目少；指令长度固定；大多数指令可在一个机器周期内

15、完成；通用寄存器 数量多； 两者差异：设计思想； 1.3、计算机存储系统1.3、计算机存储系统 1）存储系统的层次结构1）存储系统的层次结构 定义 ： 把各种不同容量、不同存取速度按一定结构有机组织在一起，程序和数据按不同 层次存放在各级存储器中，整个存储系统拥有较好的速度、容量和价格的综合性能指标： 高速缓存-主存：解决存储器的速度问题； 主存-辅存：解决容量问题 2）主存储器(RAM)的构成2）主存储器(RAM)的构成 构成：存储体(存储矩阵)、地址译码器、驱动器、I/O 控制、片选控制、读写控制 主要技术指标：存储容量(计算机处理能力的大小取决于存储容量的大小)、存取速度 (访问时间、

16、存储周期描述)、 可靠性(存储器的可靠性用平均故障间隔时间描述， MTBF 越大， 可靠性越高)。 3）高速缓冲存储器3）高速缓冲存储器 主存与高速缓存交换数据以页为单位，CPU 访问的内容在高速缓存中称为“命中” ，不 在则为“不命中或失靶” 以页为单位，CPU 访问的内容在高速缓存中称为“命中” ，不 在则为“不命中或失靶” 4）辅助存储器4）辅助存储器 定义：存放当前不立即使用的信息，常用辅存包括：磁带存储器、磁盘存储器、光盘存 储器 特点：容量大、可靠性高、价格低 磁带磁盘存储器统称为磁表面存储器 1.4、计算机应用领域1.4、计算机应用领域 发展阶段：第一阶段，20 世纪 50 年代初到末，第二阶段，50 年代末到 70 年代初，70 年代到 80 年代的发展，使其进入到第三阶段，90 年代以来，Internet 发展，计算机应用方 式向分布式和集群式发展。 计算机信息处理技术：对各种信息媒体的获取、表示、加工、表现方法和技术。 计算机应用领域包括 ： 科学计算、信息管理、计算机图形学与多媒体技术、语言与文字 处理、人工智能。 1）科学计算 最早的应用领域，例如