前言：下面和大家分享一下第一章的知識點，希望對大家有幫助。

（一）計算機系統基礎知識

1.計算機硬體組成

由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置5大部件組成。

2.CPU的功能

程式控制（程式的執行順序）
操作控制（一條指令功能的實現需要若干操作型號配合來完成）
時間控制（執行過程中操作新號的出現時間、持續時間以及出現時間順序嚴格控制）
資料處理（對資料進行算術運算及邏輯運算等方式進行加工處理）

3.CPU的組成：運算器、控制器、暫存器、內部匯流排

【1】運算器（ALU）:算數運算；邏輯運算並進行邏輯測試

（1）算術邏輯單元（ALU）
負責處理資料，實現對資料的算數運算和邏輯運算

（2）累加暫存器（AC）
是一個通用暫存器，當運算器的ALU執行算數或邏輯運算是，為其提供一個工作區。

（3）資料緩衝暫存器（DR）
①對記憶體儲器進行讀/寫操作時，用DR暫時存放由記憶體儲器進 行讀/寫的一條指令或一個數據字，將不同時間階段內讀/寫資料隔離開。
②作為CPU和記憶體、外圍裝置之間資料傳送的中轉站、操作速度上的緩衝。
③在單累加結構的計算器中，兼作為運算元暫存器。

（4）狀態條件暫存器（PSW）
儲存算數指令和邏輯指令執行或測試的運算結果建立的各種條件碼的內容，只要分為狀態標誌和控制標誌。
一個算數操作產生一個運算結果，而一個邏輯操作產生一個判決。

【2】控制器

指令暫存器（IR）
當CPU執行一條指令時，先把它從記憶體儲器取到緩衝暫存器中，再送人IR暫存，ID根據IR的記憶體產生各種微操作指令，控制其他的組成部件工作，完成所需的功能。

程式計數器（PC）
①具有寄存和計數兩種功能，又稱為指令計數器。
②程式的執行分為兩種：順序執行時，修改過程通常只是簡單地對PC加1，轉移指令時，後繼指令的地址根據當前指令的地址加上一個向前或向後移的位移量/根據轉移指令給出的直接轉移地址得到。
地址暫存器（AR）
儲存當前CPU所訪問的記憶體單元的地址
指令譯碼器（ID）
包含操作碼和地址碼兩部分，為了能執行任何給定的指令，必須對操作碼進行分析，以便識別所完成的操作。

4.原碼、反碼、補碼、移碼（0代表正數，1代表負數）

正數：.原碼、反碼、補碼（都一樣）
負數：原碼→反碼（符號位代表正負不改變，其他位置0→1，1→0）→補碼（反碼末位加1）→移碼（符號位取反）

5.定點數和浮點數

①定點數：小數點的位置固定不變的數
②浮點數：定點數的補碼和移碼可以表示【2的n次方】個數，
原碼和反碼只能表示【2的n次方-1】個數
浮點數所能表示的數值範圍主要由【階碼】決定，數值的精度用【尾數】決定。

6.校驗碼

①奇偶校驗碼
通過在編碼中增加一位來使編碼中1的個數為奇數（奇校驗）或者為偶數（偶校驗），從而使得碼距變為2。（奇偶校驗碼有3中：水平/垂直/水平垂直校驗碼）

②海明碼
李詠奇偶性來【檢錯和糾錯】的方法。
資料位是n位,校驗位是k位，則有【2的k次方-k-1>=n】

③迴圈冗餘校驗碼
左邊為資訊碼，右邊為校驗碼，若資訊碼佔k位，則校驗碼佔n-k位
校驗位數越【多】，則該程式碼的校驗能力越【強】。

（二）計算機體系結構

1.計算機體系結構分類

巨集觀上分按處理機數量分類：單處理系統、並行處理與多處理系統、分散式處理系統
①單處理系統：一個處理單元與其他外部裝置結合
②並行處理與多處理系統：兩個或兩個以上處理機連線起來
③分散式處理系統：物理上遠距離而鬆耦合的多計算機系統

2.指令系統

①一個處理器支援的指令和指令的位元組級編碼稱為其【指令集體系結構】
【指令集體系】氛圍三類：棧、累加器、暫存器

②
CISC：複雜指令集計算機
RISC：精簡指令集計算機（採用了重疊暫存器視窗技術；優化編譯技術；超流水及超標量技術；硬佈線邏輯與微程式相結合的微程式技術中）

③指令的流水處理
順序方式：
各條機器指令之間順序穿行地執行，執行完一條指令後才能執行下一條指令
重疊方式：
在解釋第K條指令的操作完成之前就可以開始解釋第K+1條指令
流水方式：
模仿工業生產流水線，分成若干子過程。並行性或併發性嵌入到計算機系統中，把重複的順序處理過程分解為若干子過程，每個子過程能在專有獨立模組上有效地併發工作。

3.全域性相關性

轉移指令（尤其是條件轉移指令）與它後面的指令之間存在關聯，使之不能同時解釋。執行轉移指令時，可能會改動指令緩衝器中預取到的指令內容，從而造成流水線吞吐率和效率下降，比區域性性相關的影響要嚴重得多。

4.解決全域性相關性的方法

①猜測轉移分支：一支按原來順序執行（轉移不成功分支），一支按轉移後的指令序列執行（轉移成功分支）
②加快和提前形成條件碼：對流水線簡化條件轉移的處理（提前形成條件碼）
③加快短迴圈程式的處理：
使整個迴圈程式放入指令緩衝器中，對提高流水效率和吞吐率有明顯效果

5.RISC中採用流水技術有三種：超流水線、超標量、超長指令字

①超流水線
以時間換空間（細化流水、增加級數和提高主頻，使得在每個機器週期內完成一個甚至兩個浮點操作CPI（每條指令需要的機器週期數）稍高）
②超標量：以空間換時間（內裝多條流水同時執行多個處理CPI更小）
③超長指令字（VLIW）：充分發揮軟體作用

6.吞吐率

單位時間內流水線處理機流出的結果數。對指令而言，就是單位時間內執行的指令數。如果流水線子過程所用的時間不一樣，則吞吐率P應為【最長子過程的倒數】。
流水線開始工作，需要經過一段時間才能達到最大吞吐率。

7.並行性（同時性、併發性）的實現方式

陣列處理機 ：將重複設定的多個處理單元按照一定方式連成陣列，在單個控制部件控制下，對分配給自己的資料進行處理，並行地完成一條指令所規定的操作。（單指令多資料計算機，通過資源重複實現並行性）。
並行處理機：SIMD（共享儲存器、分散式儲存器）和MIMD（無實際意義）
多處理機
多臺處理機組成的系統，每臺處理機都有屬於自己的控制部件，可執行獨立的程式，共享一個主儲存器所有的外部裝置。（多指令多資料計算機）機間的互連技術決定了多處理機的效能。互連要滿足高頻帶、低成本、連線方式的多樣性以及在不規則通訊情況下連線的無衝突性。

8.儲存器的分類

【Cache和主存之間的互動功能全部由硬體實現；主存和輔存之間的互動功能全部由軟體實現】

①按位置分類：
CPU內部通用儲存器—Cache—主儲存器—聯機磁碟儲存器—離線光碟、硬碟儲存器

②按訪問方式分類：【地址和內容】訪問的儲存器

②按定址方式分類：
隨機儲存器（RAM）：對任何儲存單元存入或讀取資料，訪問任何一個儲存單元所需的時間是相同的。
順序儲存器（SAM）：訪問資料所需的時間與儲存的位置有關（例如：磁帶）
直接儲存器（DAM）：介於隨機和順序存取之間。（例如：磁碟，它對磁軌的定址是隨機的，而在一個磁軌內則是順序定址）

9.相聯儲存器（內容訪問的儲存器）：關鍵字讀取檢索內容

可放在高速緩衝儲存器中

10.快取記憶體組成：快取記憶體（Cache）：存放主存部分拷貝（副本）資訊、主存

11.快取記憶體中地址映像的方法

①直接映象：主存與塊對應關係固定
優點：地址變換簡單，缺點：靈活性差

②相連映像：任一塊可以調入Cache儲存器中任何一個塊的控制元件中
優點：主存的塊調入Cache的位置不受限制，十分靈活，缺點：無法從主存的塊號中直接獲得Cache的塊號，變換比較複雜，速度比較慢。

③組相連映像：折中，分組

12.降低Cache失效的方法：選擇恰當的塊容量，提高Cache的容量和相聯度

13.固態硬碟：一種採用快閃記憶體，另一種採用DRAM作為儲存介質。

14.磁碟陣列技術

磁碟陣列由多臺磁碟儲存器組成的一個快速、大容量、高可靠的外存子系統。（現在最常見的為廉價冗餘磁碟陣列）

15.微型計算機中最常用的記憶體與介面的編制方式：

①記憶體與介面地址獨立編制方式：記憶體地址和介面地址是完全獨立的兩個地址空間
優點：程式設計或讀程式時容易使用和辨認。
缺點：介面的指令太少，功能太弱。

②記憶體與介面地址獨立編制方式：記憶體地址和介面地址在一個公共的地址空間裡。
優點：原則上記憶體指令全都可以用於介面，大大增強了對介面的操作功能，在指令上也不再區分記憶體或介面指令。
缺點：地址空間被分成兩部分，一部分分配給介面，剩餘分給記憶體，導致記憶體地址不連續。

16.直接程式控制（在CPU執行程式的控制下完成）

①無條件傳送：外圍設別總是準備好的

②程式查詢方式
缺點：CPU必須等待I/O系統完成資料的傳輸任務，在此期間CPU需要定期查詢I/O系統的狀態，以確定傳輸是否完成。

17.中斷方式

①多中斷訊號線法
每個中斷源都有屬於自己的一根中斷請求訊號線向著CPU提出中斷請求。

②中斷軟體查詢法
當CPU檢測到一個終端請求新號後，即轉入到中斷服務程式去【輪詢】需每個中斷源確定是誰發出了中斷請求訊號

③菊花鏈法
硬體查詢方法。所有的I/O模組共享一根共同的中斷請求線，中斷確認訊號以鏈式在各模組間相連。當CPU檢測到中斷請求訊號時，則發出中斷確認訊號。
中斷確認訊號依次在I/O模組間傳遞，直到發出請求的模組。該模組把它的ID送往資料線由CPU讀取。

④匯流排仲裁法
一個I/O裝置發出中斷請求之前，必須先獲取匯流排控制權。當CPU發出中斷訊號後，該裝置把自己的ID發往資料線。

⑤中斷向量表法
儲存各個中斷源的中斷服務的【入口地址】

18.直接儲存器儲存方式（DMA）:不需要CPU的干預

19.匯流排分類

①資料匯流排：
傳輸資料，【雙向】的，DB的寬度決定了CPU和其他裝置之間【每次交換資料的位數】

②地址匯流排：【單向】的，地址匯流排的寬度決定了CPU的【最大定址能力】

③控制匯流排（CB）：【雙向】的用來傳輸控制訊號、時序訊號、狀態資訊

（三）安全性、可靠性與系統性能評測基礎知識

1.影響資料安全的因素

①內部因素：（加密、規劃、備份）
多種技術對資料加密；制定資料安全規劃；建立安全儲存體系，包括容量、容錯資料保護和資料備份等；建立應急計劃和容災措施；重視安全管理，制定資料安全管理規範。

②外部因素：
劃分不同密級，規定外部使用人員的許可權；設定身份證、口令、指紋、筆記；
設定防火牆；建立入侵檢測、審計和追蹤，對計算機進行防衛；環境保障、防輻射等。

2.加密技術：對稱加密（私人金鑰加密）、非對稱加密（公開金鑰加密）

①對稱加密技術：
資料加密標準（DES）:採用替換和移位的方法加密。

②三重DES：將金鑰長度加倍

③RC-5:公司應用廣發

④國際資料加密演算法：一系列加密輪詢，每輪加密都使用完整的加密金鑰中產生一個子金鑰。

⑤高階加密標準（AES）：基於排列（對資料重新進行安排）和置換（將一個數據單元替換成另一個）運算

3.非對稱加密技術：RSA

4.金鑰管理

①金鑰產生
公鑰和其他資訊交給CA中心進行簽名；
簽名金鑰可能在客戶端或RA（註冊管理機構）中心產生，加密金鑰在CA中心直接產生。

②金鑰備份和恢復
PKI：安全透明的（公開金鑰體系）中，不能讓獨立的個人完全控制最重要的主金鑰
完整的PKI系統必須具有權威認證機構（CA）、數字證書庫、金鑰備份及恢復系統、證書作廢系統、應用介面（API）。

③金鑰更新
CA系統的證書有效期一般為【2~3年】

④多金鑰的管理

5.資訊摘要（MD）

資訊摘簡要地描述了一份較長的資訊或檔案，被看作一份長檔案的“數字指紋”，使用者建立數字簽名，可以被公開，不會透漏相應檔案的任何內容。

6.MD5特點：壓縮性；容易計算；抗修改性；強抗碰撞性

數字簽名（非對稱加密演算法）：使用單向雜湊函式對資訊生成資訊摘要；傳送者使用者自己的私鑰簽名；

7.SSL協議用於提高程式之間資料的安全係數，設計所有的TC/IP應用程式。

提供三方面服務：
使用者和伺服器的合法性認證；加密資料以隱藏被傳送的資料；保護資料的完整性。

8.數字時間戳技術（DTS）:

提供電子檔案的日期和時間資訊的安全保護。
經加密後形成憑證文件：需加時間戳的檔案的摘要；收到檔案的日期和時間；數字簽名。

9.計算機可靠性

硬體故障是由【元器件】的失效引起的
分為3個階段，開始（失效率高）–正常工作期（失效率低）–第三階段（失效率高）【“盆浴曲線”】

10.可靠性模型

串聯絡統：R=R1R2R3….RN
並聯系統：R=1-(1-R1)(1-R2)…(1-RN)
N模式冗餘系統：由N個（N=2n+1）相同子系統和一個表決器組成，只要有n+1及以上的子系統，系統就能正常工作。

11.計算機效能評價

時鐘頻率、指令執行速度、等效指令速度法、資料處理速率（PDR）、核心程式法

總結:軟考的學習也是一個不斷重複不斷總結的過程，越重複越總結越清晰。在總結中不斷地完善和提高。