计算机二级公共知识部分---计算机系统

一个考试的复习肯定以考纲为主，本系列文章将会按照考纲来梳理知识点：

考纲

一、计算机系统

１． 掌握计算机系统的结构。

２． 掌握计算机硬件系统结构，包括 ＣＰＵ 的功能和组成，存储器分层体系，总线和外部设备。 ３． 掌握操作系统的基本组成，包括进程管理、内存管理、目录和文件系统、Ｉ ／ Ｏ 设备管理。

分点梳理

计算机系统的结构

硬件结构：

中央处理器（CPU）： 负责执行指令的主要组件。

内存（RAM）： 用于存储正在执行的程序和数据。

输入设备： 用于接收外部数据，如键盘、鼠标等。

输出设备： 用于向外部传递处理结果，如显示器、打印机等。

存储设备： 用于永久性存储数据，如硬盘、固态硬盘等。

总线系统： 连接所有硬件组件，传递数据和控制信号。

软件结构：

操作系统： 控制和协调硬件资源，提供用户与硬件之间的接口。

应用软件： 为用户提供各种功能，例如文字处理、图形设计、游戏等。

系统软件： 提供基础服务和支持，例如编译器、数据库管理系统等。

计算机体系结构：

冯·诺依曼体系结构： 包括存储器、控制器、运算器、输入设备和输出设备等组成。

并行体系结构： 多个处理单元同时工作，提高计算能力。

分布式体系结构： 多台计算机通过网络连接，共同完成任务。

计算机系统的层次结构：

高级语言层： 使用高级编程语言编写的应用程序。

汇编语言层： 使用汇编语言编写的低级程序。

操作系统层： 控制硬件资源，提供服务和接口。

机器语言层： 二进制指令，直接由计算机执行。

存储器层次结构：

寄存器： 最快速但容量最小的存储。

高速缓存： 介于寄存器和主存之间，提供更大的容量。

主存储器（RAM）： 较大容量，但相对较慢。

辅助存储器： 提供永久性存储，如硬盘、固态硬盘等。

计算机硬件系统结构

CPU（中央处理器）的功能和组成：

控制单元（Control Unit）：

负责指令的获取和解释，控制数据流向和从内存中获取指令。

运算单元（Arithmetic Logic Unit, ALU）：

执行算术和逻辑运算，处理数据的各种数学和逻辑操作。

寄存器（Registers）：

用于临时存储数据和指令，包括程序计数器（PC）、累加器等。

时钟（Clock）：

提供时钟脉冲，同步整个CPU的操作，划分处理器工作周期。

存储器分层体系：

寄存器（Registers）：

位于CPU内部，速度最快，用于存储临时数据和指令。

高速缓存（Cache）：

位于CPU芯片或靠近CPU，提供快速的存取速度，缓解主存与CPU之间的速度差异。

主存储器（RAM）：

存放程序和数据，是CPU直接访问的主要内存，速度较快。

辅助存储器（Secondary Storage）：

包括硬盘、固态硬盘等，用于永久性存储数据和程序，速度较慢但容量大。

总线和外部设备：

总线（Bus）：

数据总线（Data Bus）：传输数据。

地址总线（Address Bus）：传输地址信息。

控制总线（Control Bus）：传输控制信号。

外部设备：

输入设备：

键盘、鼠标、扫描仪等，用于向计算机输入数据。

输出设备：

显示器、打印机、音响等，用于从计算机获取处理结果。

存储设备：

硬盘、固态硬盘、光盘等，用于永久性存储数据。

通信设备：

网卡、调制解调器等，用于计算机之间或计算机与网络的通信。

操作系统的基本组成

进程管理：

进程调度： 决定哪个进程在什么时候执行。

进程创建和销毁： 创建新的进程以执行任务，以及在任务完成后终止进程。

进程同步与通信： 确保多个进程能够协同工作，避免数据竞争和死锁。

内存管理：

内存分配与回收： 分配内存空间给进程，并在进程终止时回收内存。

虚拟内存： 将物理内存和磁盘上的空间结合，提供更大的地址空间。

目录和文件系统：

文件管理： 创建、删除、读取和写入文件。

目录管理： 组织和管理文件的层次结构，提供文件的逻辑组织。

文件权限和安全性： 控制对文件的访问权限，确保数据的安全性。

I/O 设备管理：

设备驱动程序： 与硬件设备通信的软件部分。

设备调度： 确定多个设备请求的顺序，以优化系统性能。

缓冲管理： 管理设备和内存之间的缓冲区，提高I/O效率。

用户接口：

命令解释器（Shell）： 提供与用户交互的命令行界面。

图形用户界面（GUI）： 提供图形化的用户界面，通过鼠标和图标进行操作。

系统调用和服务：

系统调用： 提供给应用程序访问操作系统服务的接口。

服务： 提供一些常用的系统级服务，如时间服务、网络服务等。

安全和权限管理：

用户身份验证： 确保只有授权的用户能够访问系统。

权限控制： 确保用户和进程只能访问其授权的资源。