軟件設(shè)計(jì)師之一考就過：成績版

考點(diǎn)1：CPU、指令

---

真題1：CPU 執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算時(shí)，常將源操作數(shù)和結(jié)果暫存在（累加器（AC））中。

真題2：在程序的執(zhí)行過程中，Cache與主存的地址映射是由（硬件自動(dòng)）完成的。

真題3：計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，內(nèi)存分為靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)、代碼區(qū)、棧區(qū)和堆區(qū)。其中（棧區(qū)）一般在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用和返回時(shí)由系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理，（堆區(qū)）由用戶在程序中根據(jù)需要申請和釋放。

解析：堆是一塊動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域，由程序員在程序中進(jìn)行分配和釋放。

真題4：計(jì)算機(jī)中，系統(tǒng)總線用于（CPU、主存及外設(shè)部件）連接。

• 總線（Bus），是指計(jì)算機(jī)設(shè)備和設(shè)備之間的傳輸信息的公共數(shù)據(jù)通道。（接到電腦主板上的線基本就是總線）

• 通常分為以下三類：

  **內(nèi)部總線：**內(nèi)部芯片級別的總線，芯片與處理器之間通信的總線。（肉眼看不到，在芯片內(nèi)部等）

  系統(tǒng)總線：是板級總線，用于計(jì)算機(jī)內(nèi)各部分之間的連接（比如硬盤和主板等），具體分為**數(shù)據(jù)總線（并行數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)）、地址總線（系統(tǒng)可管理的內(nèi)存空間的大?。?、控制總線（傳輸控制命令）。（考點(diǎn)：總線的分類考試時(shí)只需要回答：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線即可）**代表的有 ISA 總線、EISA總線、PCI總線。

  **外部總線：**設(shè)備一級的總線（計(jì)算機(jī)和外部之間的），微機(jī)和外部設(shè)備的總線。代表的又RS232（串行總線）、SCSI（并行總線）、USB（通用串行總線，即插即用，支持熱插拔）。

---

計(jì)算機(jī)指令執(zhí)行過程：取指令——分析指令——執(zhí)行指令，三個(gè)步驟：

首先將程序計(jì)數(shù)器PC中的指令地址取出，送入地址總線，CPU 依據(jù)指令地址取內(nèi)存中取出指令內(nèi)容存入指令寄存器IR；

而后由指令譯碼器進(jìn)行分析，分析指令操作碼；

最后執(zhí)行指令，取出指令執(zhí)行所需的源操作數(shù)。

1、指令操作數(shù)的尋址方式（考點(diǎn)：立即、直接、間接）

---

真題1：尋址速度對比：立即>寄存器>直接>間接

---

立即尋址方式：指令的地址碼字段指出的不是地址，而是操作數(shù)本身。

寄存器尋址方式：指令中的地址碼是寄存器的編號(hào)。

直接尋址方式：在指令的地址字段中直接指出操作數(shù)在主存中的地址。

間接尋址方式：指令地址碼字段指向的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的操作數(shù)的地址。

2、CISC 和 RISC

CISC 是復(fù)雜指令系統(tǒng)，兼容性強(qiáng)，指令繁多、長度可變，由微程序實(shí)現(xiàn)；

RISC是精簡指令系統(tǒng)，指令少，使用頻率接近，主要依靠硬件實(shí)現(xiàn)（通用寄存器、硬布線邏輯控制）。

具體區(qū)別如下：

3、指令執(zhí)行的流程

首先要知道的是 指令是放在內(nèi)存里面的。

PC （指令計(jì)數(shù)器，Program Counter）存放的總是下一個(gè)指令的內(nèi)存地址。

一個(gè)指令執(zhí)行時(shí)，CPU 會(huì)自動(dòng)修改 PC 的內(nèi)容，以便使其保持的總是將要執(zhí)行的下一條指令的地址。

想要執(zhí)行下一條指令時(shí)，就將下一條指令的地址傳遞給內(nèi)存。

然后內(nèi)存通過數(shù)據(jù)線返回需要的數(shù)據(jù)（指令），將指令從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)寄存器（DR）中。

CPU 拿到這條指令需要把指令先找個(gè)地方保存著。（從數(shù)據(jù)寄存器（DR）傳送至 IR 中）

這個(gè)地方就是 IR 寄存器（指令寄存器）（從數(shù)據(jù)寄存器（DR）傳送至 IR 中），即 IR 寄存器用于保存指令，保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。

保存到 IR（指令寄存器） 后， CPU 就開始翻譯這條指令（將 IR 中的 操作碼 傳送到指令譯碼器進(jìn)行移碼），翻譯完這條指令就知道這條指令想要做什么了。（控制器發(fā)出操作信號(hào)的控制下，計(jì)算機(jī)各有關(guān)部件執(zhí)行操作碼規(guī)定的操作）

ADD(R1),R0

比如：

R1 寄存器的內(nèi)容為 2234（內(nèi)存地址），而內(nèi)存地址為 2234 對應(yīng)的內(nèi)容為 4

R0 寄存器的內(nèi)容為 3

同時(shí) 有個(gè) ALU（算術(shù)邏輯單元） 可以用來做比如加法操作。

然后就可以開始執(zhí)行了，執(zhí)行的步驟為：

1、根據(jù) R1 找到主存中對應(yīng)的位置，即 將 R1 的 2234 通過地址線傳遞給內(nèi)存

2、內(nèi)存根據(jù)地址 2234 ，找到該地址，并獲取到對應(yīng)的內(nèi)容，比如這里為 4

3、然后數(shù)據(jù) 4 通過數(shù)據(jù)線 跑到/暫存到 暫存器中（該暫存器為累加寄存器）

4、這時(shí) 第一個(gè) 運(yùn)算數(shù) 4 就已經(jīng)在 ALU 的輸入端了，再將另一個(gè)運(yùn)算數(shù) 3 放到 ALU 的輸入端：即 取出 寄存器 R0 的 值

5、兩個(gè)輸入?yún)?shù)都在 ALU 輸入端了，此時(shí)只需要給 ALU 一個(gè) 加法信號(hào)，那么結(jié)果 7 便會(huì)直接輸出到寄存器中。（該寄存器為 累加寄存器）

6、最終需要將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到主存中。結(jié)果數(shù)據(jù) 7 通過數(shù)據(jù)線傳遞到內(nèi)存，數(shù)據(jù) 7 傳遞到數(shù)據(jù)線時(shí)，就會(huì)根據(jù) R1 的地址 2234，將 2234 的地址的對應(yīng)內(nèi)容寫為 結(jié)果數(shù)據(jù) 7（即該地址的數(shù)據(jù)由原來的 4 變?yōu)榱?7）。

至此一個(gè)指令就執(zhí)行完成了。

控制器包括 指令寄存器（IR）、程序計(jì)數(shù)器（PC）、地址寄存器（AR）、指令譯碼器（ID）。

地址寄存器（AR）：保存當(dāng)前 CPU 所訪問的內(nèi)存單元的地址，由于內(nèi)存和CPU存在著操作速度上的差異，所以需要使用 AR 保持地址信息，直到內(nèi)存的讀/寫操作完成。

注意指令： ADD(R1),R0，ADD 為操作碼，R1 為地址碼

4、進(jìn)程與線程

1、一個(gè)線程只能屬于一個(gè)進(jìn)程，而一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，但至少有一個(gè)線程，線程依賴于進(jìn)程而存在。

2、進(jìn)程：是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。進(jìn)程擁有獨(dú)立的地址空間，一般情況下至少包括文本區(qū)域（代碼）、數(shù)據(jù)區(qū)域和堆棧。每個(gè)進(jìn)程都有自己的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。

3、線程：是進(jìn)程的執(zhí)行流，是CPU調(diào)度的基本單位，也是一段程序執(zhí)行的路徑。一個(gè)進(jìn)程中可以包含多個(gè)線程，它們共享進(jìn)程的內(nèi)存空間和資源，但是每個(gè)線程有自己的程序計(jì)數(shù)器（PC）、寄存器集合和棧。

考點(diǎn)2：計(jì)算機(jī)和外設(shè)間的數(shù)據(jù)交互方式、中斷

---

真題1：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中常用的輸入/輸出控制方式有無條件傳送、中斷、程序查詢和 DMA 方式等，當(dāng)采用（DMA）方式時(shí)，不需要CPU執(zhí)行程序指令來傳送數(shù)據(jù)。

真題2：Linux 中只有一個(gè)根目錄，用"/"表示。

真題3：計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中，CPU需要與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。采用（中斷方式和DMA方式）控制技術(shù)時(shí)，CPU與外設(shè)可并行工作。

真題4：以下關(guān)于I/O軟件的敘述中，正確的是：

B、I/O 軟件隱藏了 I/O操作實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，向用戶提供的事物理接口

C、I/O軟件印象了I/O操作實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，方便用戶使用I/O設(shè)備

答案：C

真題5：在由高速緩存、主存和硬盤構(gòu)成的三級存儲(chǔ)體系中，CPU執(zhí)行指令時(shí)需要讀取數(shù)據(jù)，那么DMA控制器和中斷CPU出的數(shù)據(jù)地址是（主存物理地址）。

真題6：中斷與DMA方式都可實(shí)現(xiàn)外設(shè)與CPU之間的并行工作

真題7：