软件设计师笔记：计算机系统与指令结构详解

软件设计师考试上午题的考点主要涵盖了计算机系统基础、指令系统、寻址方式、中央处理器(CPU)组成及功能、存储系统及其类型以及信息存取方式等关键知识点。 1. **计算机系统知识**：冯诺依曼结构的计算机由五大基本组成部分组成，即存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。理解这些组件如何协同工作对于设计和理解软件系统至关重要。 2. **运算与逻辑指令**：算术运算和逻辑运算有等价关系，例如左移相当于乘以2，右移相当于除以2，但需注意符号位的影响。理解这些指令操作的细节有助于正确编写和优化程序。 3. **指令与寻址方式**：转移指令的作用在于改变程序执行路径，而寻址方式则涉及到操作数的定位，如立即寻址、寄存器寻址和寄存器间接寻址。相对寻址方式依赖于程序计数器的内容和指令中的形式地址来计算实际地址。 4. **特权指令与系统管理**：特权指令是操作系统的核心，用于管理硬件资源和执行系统级任务，体现了计算机权限的层次结构。 5. **中央处理器(CPU)**：CPU的构成包括寄存器组、算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)，每个部分负责不同的功能，如读取指令、解释指令、处理数据等。 6. **存储系统**：存储系统的性能指标如容量、速度和成本至关重要。主存储器（内存）是CPU直接访问的高速存储，容量与地址位数成正比。辅助存储器如RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM和Flash Memory各有特点，适用于不同场景。 7. **信息存取方式**：顺序存取适合磁带存储器，直接存取适用于磁盘，随机存取是现代主存储器的主要模式，允许对任意位置的数据快速访问，相联存取则在特定情况下提高查找效率。 掌握这些知识点对于软件设计师来说是基础且必要的，它们不仅涉及理论概念，还关乎到实际编程操作和系统设计的实践应用。通过深入理解和熟练运用这些内容，软件设计师能够更有效地开发、调试和优化软件系统。