软件设计师必备:CPU、CACHE、虚拟存储与中断解析
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更新于2024-09-09
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"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。
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ViolinHuang
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