软件设计师：计算机系统知识与数据运算解析

"软件设计师 系统运行知识" 在软件设计领域，系统运行知识是必不可少的基础，特别是对于参加计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试（简称“软考”）的中级软设——软件设计师来说。危孟君老师的培训课程涵盖了计算机系统知识，包括软件工程的多个关键方面。以下是对这部分内容的详细解读： 1. 计算机组成（***）：计算机由硬件和软件两部分组成，主要包括CPU、内存、输入输出设备、总线和接口等。总线是计算机内部各部件之间传输信息的公共通道，接口则是连接不同设备的桥梁。流水线技术则提高了处理器的执行效率，通过将指令执行分解为多个阶段并行处理。 2. 数据运算（*****）：这是计算机处理信息的核心。数据在计算机中以二进制的补码、ASCII码、奇偶校验码、海明码和汉字内码等形式表示。补码用于表示有符号整数，ASCII码用于表示字符，校验码如奇偶校验码和海明码用于检测数据传输错误。算术运算包括加减乘除，逻辑移位和逻辑运算（如与、或、非、异或）用于布尔逻辑操作。 3. 指令系统（***）：指令集是计算机的语言，它定义了计算机能执行的操作。指令执行过程包括取指、译码、执行和写回等步骤。寻址方式决定了如何找到存储在内存中的数据，如直接寻址、间接寻址等。堆栈是内存中用于临时存储数据的区域，具有后进先出（LIFO）的特点。 4. 存储体系（**）：存储系统包括高速缓存、主存（RAM）和辅助存储（硬盘）。内存编址是将内存划分为地址连续的单元，每个单元存储一个字节数据。内存容量、访问速度和等待时间是衡量存储性能的重要指标。 5. 中断与DMA（*）：中断是一种处理外部事件的技术，当外部设备请求服务时，CPU暂停当前任务，转而处理中断请求。DMA（直接内存访问）允许外部设备直接与内存交换数据，无需CPU参与，提高数据传输效率。 6. 性能评估（**）：系统可靠性是衡量系统在一定时间内无故障运行的概率。容错能力是指系统在部分组件失效时仍能正常工作的能力。时钟频率是CPU每秒执行指令的次数，机器周期和指令周期是衡量CPU性能的指标。 在数据运算中，原码表示法对于正整数的加减运算没有问题，但存在负数加减运算的困扰。为解决这一问题，引入了反码表示法，对原码的非符号位取反，使得加法和减法运算变得正确。同时，还有一种补码表示法，它不仅解决了负数加减的问题，还简化了比较操作。补码表示法下，0的表示是唯一的，避免了原码中的[-0]和[+0]的混淆。 软件设计师需要深入理解这些基础知识，才能有效地设计、优化和管理软件系统，确保其高效稳定地运行。