软件设计师个人笔记PDF

### 软件设计师中级知识点解析 #### 一、计算机系统基本构成与原理 - **冯·诺依曼体系结构**：这是一种经典的计算机体系结构，包括五个主要组成部分：存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。这种架构的核心在于程序存储的概念，即程序和数据都存储在同一个存储器中。 - **算术与逻辑运算**：在计算机内部，左移相当于乘以2的操作，而右移则相当于除以2。需要注意的是，对于有符号数，右移时需要考虑符号位的处理。例如，在逻辑右移中，最高位会被填充到进位位中，其他位则向低位移动，并且最低位会填0。而在算术右移中，最高位保持不变，其余位向低位移动，最低位移动到进位位。 - **指令控制流**：转移指令是在程序执行过程中改变程序计数器(PC)的指令，以此实现程序流程的跳转或分支。常见的转移指令包括条件转移和无条件转移。 - **寻址方式**：寻址方式决定了如何获取指令中的操作数。主要包括立即寻址（操作数直接包含在指令中）、寄存器寻址（操作数位于寄存器中）、寄存器间接寻址（操作数的地址存储在寄存器中）和相对寻址（通过当前PC加上指令中的偏移量来计算实际地址）等。 - **特权指令**：这类指令仅允许操作系统使用，主要用于系统资源的管理和分配，如内存管理、中断处理等。 - **中央处理器(CPU)**：由寄存器组、算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)三部分组成。CPU的主要功能包括读取指令、解释指令、读取数据、处理数据以及保存数据。 #### 二、存储系统概述 - **存储系统的分类**：主存储器通常被称为内存，它可以被CPU直接访问。辅助存储器主要包括RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM和闪速存储器等。 - **信息存取方式**：主要包括顺序存取、直接存取、随机存取和相联存取。顺序存取适用于磁带存储器；直接存取用于磁盘存储器；随机存取是主存储器的存取方式；相联存取则是根据内容进行存取的一种特殊形式。 - **高速缓存(Cache)**：位于主存与CPU之间，用于提高CPU的数据I/O效率。Cache的访问速度远高于主存，但容量较小。常见的Cache映射方式包括直接映射、全相联映射和组相联映射。 - **Cache替换策略**：为了维持Cache的高效运作，通常采用随机替换算法、先进先出算法、最近最少使用算法(LRU)以及优化替换算法等策略来管理Cache中的数据。 - **Cache与主存一致性**：为了确保Cache中的数据与主存数据的一致性，常见的写操作策略包括直写式、缓写式、回写式和设置不可Cache区的方式。 #### 三、高级编程语言简介 - **FORTRAN**：第一个广泛应用于科学计算的高级语言。 - **COBOL**：一种面向事务处理的高级语言。 - **PASCAL**：提供强大的表达能力，适合教学和小型应用程序开发。 - **C语言**：一种通用程序设计语言，与UNIX操作系统紧密相关。 - **C++**：在C语言基础上发展而来，支持面向对象编程。 #### 四、磁盘存储技术 - **磁盘存取时间**：包括寻道时间和等待时间。寻道时间是指磁头移动到目标磁道所需的时间，等待时间则是等待目标扇区旋转至磁头下方所需的时间。 - **位密度和道密度**：位密度是指沿磁道方向单位长度上可存储的二进制信息的数量；道密度是指沿磁盘半径方向单位长度内磁道的数量。 - **非格式化容量与格式化容量**：非格式化容量计算不考虑磁盘的实际物理布局和格式化方式，而格式化容量则基于磁盘的具体格式化参数。 以上内容为2008年一位软件设计师整理的中级知识点，这些基础理论不仅适用于当时的软件设计和技术背景，对于理解现代计算机系统的基本工作原理也非常有帮助。