当前位置：首页 > news >正文

软件设计师教程——第一章计算机系统知识（下）

news 来源：原创 2025/8/4 17:23:06

前言

在竞争激烈的就业市场中，证书是大学生求职的重要加分项。中级软件设计师证书专业性强、认可度高，是计算机相关专业学生考证的热门选择，既能检验专业知识，又有助于职业发展。本教程将聚焦核心重点，以点带面构建知识体系，秉持“以考促学”理念，助力大家高效备考、顺利通关。

一、指令系统

定义

指计算机所能执行全部指令的集合，它描述了计算机全部的控制信息和“逻辑判断”能力

一条指令包括：操作码、地址码

CISC与RISC

CISC(复杂指令集计算机)

定义

为提高操作系统的效率，人们最初选择向指令系统中添加更多、更复杂的指令来实现，导致指令集

越来越大。这种类型的计算机，称为CISC(复杂指令集计算机)

主要特点

（1）指令数量多：

指令系统拥有大量的指令，有100-250条

（2）指令使用频率相差悬殊：

最常使用的是一些比较简单的指令，80%的时候使用的是20%指令

（3）支持很多种寻址方式：

通常为5-20种

（4）变长的指令：

指令长度不是固定的，变长的指令增加指令译码电路的复杂性

（5）指令可以对存储器单元中数据直接进行处理：

典型的CISC处理器通常都有指令能够直接对内存单元中的数据进行处理，其执行速度较慢

RISC(精简指令集计算机)

定义

对指令数目和寻址方式做精简，指令的指令周期相同，采用流水线技术，指令并行执行程度更好。这类是RISC(精简指令集计算机)

主要特点

（1）指令数量少：

优先选取使用频率最高的一些简单指令以及一些常用指令，避免使用复杂指令

（2）指令的寻址方式少：

通常只支持寄存器寻址方式、立即数寻址方式以及相对寻址方式

（3）指令长度固定，指令格式种类少：

因为RISC指令数量少，格式相对简单，其指令长度固定，指令之间各字段的划分比较一致，译码相对容易

（4）只提供了Load/Store指令访问存储器：

只提供了从存储器读数Load和把数据写入存储器Store两条指令，其余所有的操作都在CPU的寄存器间进行

（5）以硬布线逻辑控制为主：

为了提高操作的执行速度，通常采用硬布线逻辑来构建控制器

（6）单周期指令执行：

因为简化了指令系统，很容易利用流水线技术使得大部分指令在一个机器周期内完成

（7）优化的编译器：

RISC精简指令集使编译工作简单化

对比图：

二、存储系统

定义

存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据、计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中

分类

（容量：由低到高；速度：由快到慢）

寄存器

Cache（高速缓冲存储器）

主存储器

辅存储器

1.存储器的存取方式

2.存储器的性能

存取时间：

对于随机存取而言，就是完成一次读/写所花的时间

对非随机存取，就是将读/写装置移动到目的位置所花的时间

存储器带宽：

每秒能访问的位数。通常存储器周期是纳秒级(ns)

计算公式是：

1/存储器周期×每周期可访问的字节数

例如：

存储器周期是200ns，每个周期可访问4B，则带宽=1s/200ns×(4Bx8)=160Mbps

3.数据传输率

每秒输入/输出的数据位数
对于随机存取而言，传输率R=1/存储器周期

三、主存储器

主存储器的种类

1.RAM:

随机存储器，可读/写，只能暂存数据，断电后数据丢失

SRAM:

静态随机存储器，在不断电时信息能够一直保持，读写速度快，生产成本高，多用于容量

较小的高速缓冲存储器

DRAM:

动态随机存储器，需要定时刷新以维持信息不丢失，读写速度较慢，集成度高，生产成本

低，多用于容量较大的主存储器

2.ROM:

只读存储器，出厂前用掩膜技术写入，常用于存放BIOS和微程序控制

四、Cache

高速缓冲存储器是位于主存与CPU之间的一级存储器，由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。但其成本更高，因此Cache的容量要比内存小得多。
Cache存储了频繁访问内存的数据

原理

使用Cache改善系统性能的主要依据是程序的局部性原理。

命中率、失效率

Cache的访问命中率为h（通常1-h就是Cache的失效率），Cache的访问周期时间是t1，主存储器的访问周期时间是t2，则整个系统的平均访存时间就是：t3 = h x t1+（1-h ) x t2

五、总结

软考对职业发展意义重大。本教程面向自学能力较强者，非完整知识体系。旨在通过核心要点梳理构建知识框架，以考促学提升技能。

前言

一、指令系统

定义

分类

1.立即寻址

2.直接寻址

3.间接寻址

4.寄存器寻址

5.寄存器间接寻址

CISC与RISC

CISC(复杂指令集计算机)

定义

主要特点

RISC(精简指令集计算机)

定义

主要特点

对比图：

二、存储系统

定义

分类

1.存储器的存取方式

2.存储器的性能

存取时间：

存储器带宽：

计算公式是：

3.数据传输率

三、主存储器

主存储器的种类

1.RAM:

SRAM:

DRAM:

2.ROM:

四、Cache

原理

命中率、失效率

五、总结

相关文章：