软件设计师复习知识点（自己整理版）

### 软件设计师复习知识点详解 #### 一、计算机系统知识 计算机系统知识是软件设计师考试中的一个重要组成部分，通常会在考试中占据1至6题的分量。这部分内容涉及计算机硬件的基础知识，特别是中央处理单元（CPU）的组成、数据表示、校验码以及磁盘容量计算等方面。 ##### 1. 中央处理单元（CPU） **1.1 运算器** 运算器是CPU的主要执行部件，它包括以下几个关键组件： - **算术逻辑单元（ALU）**：负责执行基本的算术运算（如加法、减法）和逻辑运算（如与、或、非）。 - **累加寄存器（AC）**：用于存储运算过程中的中间结果或最终结果。 - **数据缓冲寄存器（DR）**：作为CPU与内存或外设之间的数据传输缓存。 - **状态条件寄存器（PSW）**：保存由算术逻辑单元运行产生的状态标志，比如零标志、进位标志等。 **1.2 控制器** 控制器用于协调CPU内部各部件的工作，确保指令能够被正确地执行。它的主要组成部分包括： - **指令寄存器（IR）**：暂时存储当前正在执行的指令。 - **程序计数器（PC）**：记录下一条指令的地址。 - **地址寄存器（AR）**：保存CPU当前访问的内存地址。 - **指令译码器（ID）**：解释指令的意义。 - **时序控制逻辑**：提供控制信号以确保指令按时间顺序执行。 - **总线控制逻辑**：管理数据在不同部件间的传输。 - **中断控制逻辑**：处理各种中断请求。 **1.3 寄存器组** 寄存器组包含专用寄存器和通用寄存器两大类，前者主要位于运算器和控制器中，后者用于临时存储数据或运算结果。 ##### 2. 数据表示 数据表示涉及到如何在计算机中存储和处理数字信息。常见的表示方法包括： - **正数**：正数的原码、反码和补码相同，移码则是补码的符号位取反。 - **负数**：负数的反码是在正数的原码基础上，将除了符号位外的所有位按位取反，补码是反码加1，移码同样是对补码的符号位取反。 - **浮点数**：浮点数的一般表示形式为 \(N = 2^E \times F\)，其中 \(E\) 为阶码，\(F\) 为尾数。IEEE 754 浮点数格式规定阶码用移码表示，尾数用原码表示。浮点数的运算通常涉及对阶、求尾数和、结果规范化、舍入和溢出判别等步骤。 - **补码表示的优点**：可以简化硬件设计，使得加法和减法可以在同一种方式下执行。 ##### 3. 校验码 校验码主要用于检测数据传输中的错误。 - **奇偶校验码**：添加一位校验位，使得编码中1的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验），只能检测奇数个错误。 - **海明校验码**：通过增加多个校验位来提高错误检测和纠正的能力。校验位的数量 \(k\) 和数据位数量 \(n\) 之间的关系为 \(2^k - 1 \geq n + k\)。 - **循环冗余校验码（CRC）**：是一种基于多项式除法的校验码，通常使用16位的校验码。CRC通过模2除法进行计算，确保数据传输的完整性。 ##### 4. 磁盘容量计算 磁盘容量的计算涉及到非格式化容量和格式化容量的概念。 - **非格式化容量**：\(\text{非格式化容量} = \text{面数} \times (\text{磁道数}/\text{面}) \times \text{内圆周长} \times \text{最大位密度}\)。内圆周长可通过公式 \(3.14 \times \text{最内圈直径}\) 计算得到。 - **格式化容量**：\(\text{格式化容量} = \text{面数} \times (\text{磁道数}/\text{面}) \times (\text{扇区数}/\text{道}) \times (\text{字节数}/\text{扇区})\)。 通过上述内容的学习，考生可以更深入地理解计算机系统的硬件基础，为后续的软件设计打下坚实的基础。