计算机基础知识
- 伪指令：因汇编语言需要而设立的，不是可执行指令，没有机器代码，用于指示汇编程序完成某些特殊的功能。
- 高级语言程序需要通过编译程序编译成汇编语言程序，然后经过汇编操作得到机器语言程序，或者直接由高级语言程序翻译成机器序言程序。
- 计算机体系结构 程序员所见到的计算机系统系统的属性，概念性的结构与功能特性。
- 计算机组成：实现计算机体系结构所体现的属性。
- 总线：总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。
- 面向CPU的双总线结构：I/O设备和主存交换信息时仍要占用CPU。
- 单总线结构图：必须设置总线判优秀逻辑，影响工作速度。
- 以存储器为中心：提高了传输效率，减轻了系统总线的负担，且保留了i/o设备与主存交换信息不经过CPU的特点。
- 总线的分类：片内总线（芯片内部）；系统总线（各部件之间）-数据总线（双向），地址总线（单向），控制总线。；通信总线：用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。
- 总线特性:机械特性（尺寸，形状），电气特性（传输方向和有效的电平范围），功能特性（每根传输线的功能），时间特性：信号的时序关系。
- 总线的性能指标：总线宽度，总线带宽，时钟同步/异步，总线复用，信号线数，总线控制方式，其他指标。
- 总线控制：集中式：链式查询：设备的优先权与总线控制器的距离有关。计数器定时查询：优先权由计数值决定，计数值为0时同链式查询方式。独立请求方式：中央仲裁器的内部排队逻辑决定；分布式。
- 总线通信控制：目的：解决通信双方如何获知传输开始和结束，以及通信双方协调和配合问题。
- 总线传输周期：申请分配，寻址，传数，结束。
- 总线通信：同步通信，异步通信，半同步通信，分离式通信。
- 1个时钟周期为1/100MHz=0.01us，总线宽度为32位=4B，数据传输率为4B/0.04us=100MBps.
- 奇偶检验码：信息为+1位奇偶检验位。奇检验：使信息位和检验位中“1”的个数共计为奇数；偶检验：~1的个数为偶数。
- 异步串行通信单位：波特率：单位时间内传送二进制数据的位数，单位为bps（位/秒）,记为波特。
- 比特率：单位时间内传送二进制数据位的位数。
- 总线按其所在的位置，分为片内总线、系统总线、通信总线。
- 存储器：按存储介质分类：半导体存储器（易失），磁表面存储器，磁芯存储器，光盘存储器；按存取方式分类：随机访问（存取时间与物理地址无关）：随机存储器（RAM），只读存储器（ROM）。串行访问（存取时间与物理地址有关）：顺序存取存储器，直接存取存储器。按在计算机中的作用分类：主存储器，寄存器，告诉缓冲存储器，辅助存储器。
- 存储器的层次结构：缓存-主存层次和主存-辅存层次。
- 虚地址（逻辑地址）：用户编程的地址。实地址（物理地址）：实际的主存单元地址。
- MDR：主存数据寄存器（数据总线），MAR：主存地址寄存器（地址总线）
- 主存中存储单元地址的分配：地址线24根,按字节寻址范围为2的24次方 =16M;若字长32位,则一个字有4个字节,所以要留2根地址线指出该字中的哪个字节[00,01,10,11],即寻址范围为 2的（24-2）次方=4M;若字长16位,则一个字有2个字节,所以要留1根地址线指出该字中的哪个字节[0,1],即寻址范围为 2的（24-1）次方=8M;
- 某机字长16位，存储容量为64KB，若按字编址，它的寻址范围是32K。
- SRAM静态随机存储器，DRAM动态
- 存储器的扩展：位扩展、字扩展和字位同时扩展。
- 汉明码：增添 2k ≥ n + k + 1位检测位，2i ( i = 0，1，2 ，3 ， )、
- C2 检测的 g2 小组包含第 2，3，6，7，10，11，···gi 和 gj 小组共同占第 2i－1 + 2j－1 位
- 多体并行系统：高位交叉：每个模块中的单元地址是连续的。低位交叉：不连续，可以增加存储器带宽。四体低位交叉存储器连续读取 4 个字所需的时间为 T＋(4 －1)τ，若采用高位交叉编制（顺序存储），所需时间为4T
- 带宽单位：bps
- SRAM静态随机存取存储器。DRAM即动态随机存取存储器
- 设tc为命中时的Cache访问时间，tm为未命中时的主存访问时间，1-h表示未命中率，则Cache-主存系统的平均访问时间ta为ta=htc+(1-h)tm
- 0磁道（最外圈）的位密度为最低位密度；
- 道密度DtDt = 1/P
- n沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数；
- n单位：道/英寸（tpi）
- 位密度Db
- n磁道单位长度上能记录的二进制代码位数；
- n单位：位/英寸（bpi） 。
- 存储容量=记录面数×每面磁道数×磁道容量
- 平均寻址时间等于平均寻道时间与平均等待时间之和；
- 数据传输率:Dr = Db × V,Db数据传输率 = 每条磁道的容量 × 磁盘转速
- 误码率 出错信息位数与读出信息的总位数之比,通常采用循环冗余码来发现并纠正错误。
- 输入输出系统的发展概况 ：分散连接 （CPU 和 I/O设备 串行 工作 程序查询方式）；总线连接（CPU 和 I/O设备 并行 工作 中断方式 DMA 方式 ）
- 输入输出系统的组成 ：I/O 软件；I/O 硬件
- I/O 设备与主机的联系方式 ：I/O 设备编址；设备选址
- 联络方式 ：立即响应；异步工作采用应答信号 ；同步工作采用同步时标
- 连接方式：辐射式连接，总线连接。
- i/o设备与主机信息传送的控制方式：程序查询方式，程序中断方式，DMA方式
- 数据线：根数等于存储字长的位数或字符的位数。命令线：传输CPU想设备发出的命令信号，其根数与命令信号多少有关。状态线：将i/o设备状态报告主机。设备选择先（地址线）：传送设备码，根数取决i、o指令中设备码的位数。
- 传送数据功能：数据缓冲寄存器暂存准备交换的信息，与数据线项链；选址功能：当设备选择线的设备码与本设备码相符时，发出设备选中信号SEL；反映i/o设备工作状态的功能，用于触发器D和工作触发器B标志设备状态；传送命令功能：命令寄存器存放i/o指令中的命令码，只有SEL信号有效，才接受命令线上的命令码。
- 设备类型：按数据传送方式：并行接口+串行接口；按功能选择的灵活性分类：可编程接口+不可编程接口；按通用性：通用接口+专用接口；按数据传送的控制方式？：中断接口+DMA接口。
- 中断处理过程是由硬件和软件结合来完成的。
- 为什么要使用中断？解决速度问题，使CPU和I/O并行工作；对意外情况（如磁盘损坏、运算溢出等）能够及时处理。是实时控制领域中，及时响应外来信号的请求。
- INTR：中断请求触发器（=1有请求）；MASK：中断屏蔽触发器（=1被屏蔽）；D：完成触发器
- 中断触发器EINT；
- 中断服务程序的流程：保护现场；中断服务；恢复现场；中断返回。
- DMA接口功能：向CPU申请DMA传送；处理总线控制权的转角；管理系统总线、控制数据传送；确定数据传送的首地址和长度，修正传送过程中的数据地址和长度；DMA传送结束时，给出操作完成信号。
- DMA组成：主存地址寄存器（AR）和字计数器（WC）、数据缓冲寄存器（BR）、控制逻辑、中断机构、设备地址寄存器（DAR）
- 原码：正数时前面补0，负数补1；注意整数时变换符号位，小数时变换个位；；x=+1110 [x]原=0,1110；x=-1110 [x]原=2的4次方+1110=1,1110 ; x=+0.1101 [x]原 = 0.1101 ;x = -0.1101 [x]原=1-(-0.1101) = 1.1101; 特殊：[+0]原=0,0000 [-0]原=1,0000
- 补码：正数的补码为原码本身，负数补码为原码除符号位外取反加一（当真值为负数时，原码是补码除符号位外取反加一）。x = +1010 [x]补 = 0,1010；x=1011000 [x]补 =2的（7+1）次方 +(1011000 ) =1,0101000 特殊：[+0]补=0,0000=[-0]补
- 反码：正数的反码为原码本身，负数的反码为原码除符号位外每位取反。 x = -0.1010 [x]反 =1.0101 ，特殊：[+0]反= 0,0000 [-0]反= 1,1111
- 总结：最高位为符号位，“,”（逗号整数）；“.”（小数点小数）；对于正数，原码 = 补码 = 反码；对于负数 ，符号位为 1，其 数值部分 原码除符号位外每位取反末位加 1得到补码，原码除符号位外每位取反得到反码。
- 已知 [y]补 求[-y]补：[y]补连同符号位在内每位取反，再末位加1 即得[-y]补；
- 移码：[x]移 = 2的n次方 + x（2的n次方＞x ≥-2的n次方）；x=10100 [x]移=2的5次方 + 10100= 1,10100 ；x= –10100 [x]移=2的5次方–10100=0,01100 特点： [+0]移 = [ 0]移，最小真值的移码为全 0
- 补码与移码只差一个符号位 ：x = +1100100 [x]补 = 0,1100100 [x]移= 1,1100100
- 定点表示：小数：数符.数值；整数：数符，数值。原码与反码的小数范围为–(1–2的-n次方)~+(1–2的-n次方)整数范围为–(2的n次方–1)~+(2的n次方–1)注意，原码与反码范围相同；补码：小数范围为–1~+(1–2的-n次方) ，整数范围为–2的n次方~+(2的n次方–1)
- 浮点表示：N = S× r的j次方 S 尾数 r 基数 j 阶码； 当 r = 2 N = 11.0101=0.110101*2的10（注意，这个10是2进制，表示十进制的2）次方
- （好像是存储在计算机内）浮点数实际上是用一对定点数（阶码和尾数）来表示的。 阶符+阶码的数值部分+（小数点位置）数符（小数点位置）+尾数
- 浮点数：上溢：阶码>最大阶码 ；下溢：阶码<最小阶码（下溢时按机器零处理）。设机器数字长为 24 位，欲表示±3万的十进制数，除阶符、数符各 取1 位外，阶码、尾数各取几位？ 解：∵2的14次方=16384 2的15次方=32768 ∴15 位二进制数可反映 ±3 万之间的十进制数 即2的15次方（m可取4，5，6···因为2的4次方为16） × 0.×××···××× 答：最大精度取m=4，n=18
- 移位运算：正数全补0；负数时原码补0，反码补1，补码左移补0右移补1。
- 运算时连同符号位一起运算，进位丢弃。设 A = 0.1011，B = – 0.0101 [A + B]补=0 . 1 0 1 1 +1 . 1 0 1 1 =1 0 . 0 1 1 0 = [A + B]补 ∴ A + B = 0 . 0 1 1 0
- 溢出判断：一位符号位判溢出：参加操作的 两个数符号相同，其结果的符号与原操作 数的符号不同，即为溢出。
- 程序：用于解决实际问题的一系列的指令；
- 指令：使计算机执行某种操作的命令。从层次结构看，分成：微指令+机器指令。
- 指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合。
- 指令格式：操作码字段op（操作特性与功能），地址码字段（操作数的地址）。操作码字段为8位，则指令系统中的指令数目为28=256条。
- 机器字长：运算器一次能处理的二进制数的位数。
- 指令字长：一个指令字中包含二进制代码的位数；指令字长由操作码长度、操作码地址长度和个数共同决定。
- 指令系统可分为固定字长指令、可变字长指令。
- 指令有半字长、单字长、双字长、多字长等不同的长度类型。
- 陷阱：意外事故的中断。
- 寻址方式：确定本条指令的操作数地址，吓一跳欲执行指令的指令地址。有指令寻址+数据寻址两种方式。
- 指令寻址：分为 顺序寻址和跳跃寻址。
- 偏移寻址：直接寻址和寄存器间接寻址方式的结合。包括基址寻址，变址寻址，相对寻址。
- CISC：复杂
- RISC：简化
- 网络设备中网关能进行网络协议转换，因为他是网间连接器、协议转换器用于高层的协议转换，在传输层以上。
- 软件工程学是从技术和管理俩个方面来研究如何更好的开发和维护计算机软件，从而在源头消除软件危机。
- 网关也称为网间连接器或者协议转换器，是在网络层以上使用的中间设备。是网关连接俩个不兼容的系统需要在高层进行协议转换。
- TCP/IP协议具有以下特点 ①开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。②独立于特定的网络硬件，可以用在局域网、广域网，更适合用在互联网中。③统一的网络地址分配方案 ④标准化的高层协议，可以提供给多个用户可靠服务。
- 为什么计算机要使用二进制？ ①计算机的物理构成是数字电路，数字电路的基本构成是逻辑门电路，逻辑门电路的基础是布尔逻辑运算。二进制的0和1恰好能表示布尔运算的结果真和假。②底层三极管工作在数电状态，二进制0和1可以非常间的表示高电平和低电平两种状态。也可以表示电路的接通和断开两种状态。③从设计角度出发0和1表示任何信息理解简单，工程上0和1在信息传输过程中稳定可靠便于纠错，商业上便宜。④使用二进制进行计算方便，工作效率高，运算速度快。
- 原型模型和瀑布模型的区别？ 软件过程模型综述：也称为软件开发模型，是软件开发全部过程、活动和任务的结构框架。也可以说是一种开发策略，这种策略针对软件工程的各个阶段提供了一套范形，使工程的进展达到预期的目的。它规定了完成各项任务的工作步骤，起到规范的作用。瀑布模型 是将开发过程按经典的软件生命周期分为：系统工程、需求分析与规约、设计与规约、编码与单元测试、集成测试系统测试、运行与维护等六个阶段，它的核心思想是将各项功能的实现与设计分开，规定了各阶段的一个自上而下的顺序，相邻的两个阶段有紧密的联系，就好比我们平时写的操作步骤，从第一个步骤开始，每个步骤都依赖于上一个步骤的结果，作为本阶段的一个输入，有很强烈的先后顺序。 原型模型跟经典的软件生命周期有点不一样，它没有一开始就对整个系统的功能做十分完整的设计，而是先对其中的部分功能来设计一个初步的原型系统，将原型给客户试用，再从客户的反馈中对原型进行改进。
- 黑盒测试和白盒测试？白盒测试是把测试对象看见透明的。也就是代码是透明的。我们知道程序的内部代码。要根据程序的代码设计更尽可能多的测试用例来测试。它的优点是代码覆盖率特别高，他的缺点就是覆盖所有的代码路径的难度特别大，业务功能可能覆盖不全，测试的开销大。般白盒是配合黑盒所使用。 黑盒测试是把测试的对象看成一个黑盒子。他是站在用户的角度上来测试的。只根据需求规格说明书。检查程序的功能是否符合它的功能说明。检查非功能性需求是否满足设计要求。
- 什么是高内聚低耦合？高内聚低耦合师软件工程中的概念，是面向对象编程的一种设计。内聚它是指内部间聚集，关联的程度。高内聚则是要高度的聚集，最好就是做到功能内聚，模块内的各组成部分都是为了完成同一个功能而存在，就比如说JDK中的Math类，他就是为了完成数学运算而设计的类。内聚性高它的可靠性，可重用性，可读性都会提高。耦合是指模块间的关联程度，我们设计要减量减低各个模块间的耦合程度，因为一旦各模块耦合程度高，那么对程序的维护就会非常困难，牵一发动全身。
- 面向对象和面向过程？面向过程就是分析解决问题所需要的步骤，然后用函数把这些步骤一步步实现，使用的时候一个一个一次调用就可以了。面向对象是把构成问题的事物分解为各个对象，建立对象的目的不是为了完成某个步骤，而是为了描述某个事物在解决步骤中的行为。举个例子。人吃午饭，用面向过程的方法解决就是先去拿筷子，再拿碗，然后去盛饭，再夹菜，最好吃饭。而面向过程，实现抽象对象，抽象出，人，餐具，食物，然后调用人拿餐具去吃饭。
- 什么是软件的生命周期？软件的生命周期？软件的生命周期是指软件的产生到报废的过程。分为三个阶段：①软件定义阶段：软件的定义，可行性分析，需求分析②软件开发阶段：系统设计，软件开发，软件测试③软件的运行和维护：软件运行，软件维护。
- ICMP是什么协议?处于体系结构的哪一层？ 网际控制报文协议，具有网络探寻功能，用于传输控制信息，包括报告错误，交换受限控制河状态信息等，确定主机是否可达，路由是否可用等。
- 什么是程序的局部性？虚拟存储管理的效率与程序局部性程序有很大关系。根据统计，进程运行时，在一段时间内，其程序的执行往往呈现出高度的局限性，包括时间局部性和空间局部性。①时间局部性：是指若一条指令被执行，则在不久的将来，它可能再被执行。②空间局部性：是指一旦一个存储单元被访问，那它附近的单元也将很快被访问。
- TCP和UDP的区别？TCP是面向连接的传输层协议，对系统资源要求较多，是面向字节流的，可以保证数据的正确性，是可靠传输。保证数据的传输顺序从而准确地从发出端到接收端。 UDP是面向面向无连接的不可靠传输，对系统资源的要求要比TCP少得多，它的程序结构比较简单，尽可能大地传输数据包，传输过程中可能出现差错丢包情况，不能保证数据传输地正确性和正确顺序。
- 网络协议的三要素？ 语法：是用户数据和控制信息的结构和格式，以及数据出现的顺序。 语义：是解释控制信息每个部分的意义，规定了需要发出什么控制信息，以及完成动作以后需要做出什么样的回应。 时序：时序是对时间发生的顺序作详细的说明，也称为同步。
- 一个程序的生命周期? ①预处理：条件编译，头文件包含，宏替换的处理，生成.i文件。②编译：将预处理后的文件转换成汇编语言，生成.s文件。③汇编：汇编变为目标代码(机器代码)生成.o的文件。④链接：连接目标代码,生成可执行程序。
- 什么是检索，检索的过程是什么？信息检索（Information Retrieval）是指信息按一定的方式组织起来，并根据信息用户的需要找出有关的信息的过程和技术。狭义的信息检索就是信息检索过程的后半部分，即从信息集合中找出所需要的信息的过程，也就是我们常说的信息查寻（Information Search 或Information Seek）。通常程序：发现问题，寻找信息源，确定检索工具，检索，信息利用，检索评价。
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原始发表：2021-03-17 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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