软件设计师必备：CPU、CACHE、虚拟存储与中断解析

"这篇文档是关于软件设计师所需掌握的关键知识点的综合整理，旨在帮助备考者顺利通过考试。" 本文档汇总了软件设计师在学习和实践中应掌握的核心概念，包括计算机系统的基本组成、高速缓存机制、虚拟存储器、RISC架构、内存与接口的编址方式、中断处理、直接存储器存取（DMA）、输入输出处理机、指令流水线以及总线技术等多个方面。 1. 计算机系统组成：运算器主要由ALU、ACC、寄存器组、多路转换器和数据总线构成，而控制器则包括PC、时序产生器、微操作信号发生器、指令寄存器和指令译码器。CPU的主要功能是程序控制、操作控制、时间控制以及数据处理。 2. 高速缓存（CACHE）：介绍了三种地址映像方法——直接地址映像、全相联映像和组相联映像，以及几种替换算法，如随机、先进先出、近期最少用和优化替换算法。此外，还提到了性能分析中的Cache命中率和等效访问时间。 3. 虚拟存储器：由主存、辅存、存储管理单元和操作系统软件共同组成，利用相联存储器来实现内容访问。 4. RISC架构：其特点包括指令种类少、长度固定、寻址方式简洁、大量寄存器、适合流水线操作，以提高处理器效率。 5. 内存与接口的统一编址：有其优缺点，例如允许内存指令直接应用于接口，但可能导致内存地址不连续。 6. 廉价冗余磁盘阵列（RAID）：RAID 0至5级的不同容错和性能特性，如RAID 0提高传输率，RAID 1提供镜像容错，RAID 2和3使用汉明码检测错误，RAID 4有独立检测盘，RAID 5没有专门的检测盘但实现了分布式奇偶校验。 7. 中断方式：包括多中断信号线法、中断软件查询法、菊花链法、总线仲裁法和中断向量表法，中断向量表法用于存储中断服务程序的入口地址。 8. 直接存储器存取（DMA）：内存与I/O设备间的数据块传输，无需CPU干预，包括CPU停止法、总线周期分时法和总线周期挪用法等实现方式。 9. 输入输出处理机：用于大型机，数据传送方式包括字节多路方式、选择传送方式和数组多路方式。 10. 指令流水线：操作周期定义为最慢操作的时间，建立时间是指达到最大吞吐率所需的时间。 11. 总线技术：涵盖了内总线（如ISA、EISA、PCI）和外总线（如RS-232、SCSI、USB、IEEE-1394），详细阐述了这些总线的特性和应用场景。 12. 阵列处理机：SIMD架构，所有处理器同时执行同一指令，适用于大规模并行计算。 以上知识点覆盖了软件设计师需要理解的计算机系统基础、存储管理和数据传输等核心领域，对准备考试或实际工作都有极大的参考价值。