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软考网络工程师学习笔记

HSM
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2020-11-01 / 0 评论 / 0 点赞 / 29 阅读 / 103430 字

1.计算机硬件

1.1 计算机基本组成

主要分为六部分：控制器，运算器，内存储器，外存储器，输入设备，输出设备

1.1.1 运算器

功能：在运算器的控制下完成各种算术运算，逻辑运算和其他运算。
运算器包括：算术逻辑单元（ALU），加法器/累加器，数据缓冲寄存器，程序状态寄存器四个子部件构成。

算术逻辑单元（ALU）:

主要完成对二进制数据的算术运算（加减乘除），逻辑运算（与或非异或），以及移位操作

加法器/累加器:

是一个通用寄存器，为ALU提供一个工作区，用于传输和暂用户数据

数据缓冲寄存器:

用来存放由内存储器读出的一条指令和一个数据字

程序状态寄存器:

状态寄存器用于记录运算中产生的标志信息

1.1.2 控制器

控制器有程序计数器，指令寄存器，指令译码器，时序产生器和操作控制器组成，完成整个计算机系统的操作

指令译码器

将指令中的操作数解码，告诉CPU该做什么，可以说指令寄存器的输出就是指令译码器的输入

指令寄存器

存储当前正在被CPU执行的指令

程序计数器

是专用寄存器，具有存储和计数两种功能，储存进入CPU前的一条指令

时序产生器

产生各种时序信号

1.2 常考的寄存器

1.2.1 程序计数器 （控制器）

程序计数器（PC)用于存放指令的地址。当程序顺序执行时，每取出一条指令，PC内容自动增加一个值，指向下一条要取的指令。当程序出现转移时，则将转移地址送入PC,然后由PC指出新的指令地址。

1.2.2 状态寄存器

状态寄存器用于记录运算中产生的标志信息。状态寄存器中的每一位单独使用，称为标志位。标志位的取值反映了ALU当前的工作状态，可以作为条件转移指令的转移 条件。典型的标志位有以下几种： 进位标志位（C)、零标志位（Z)、符号标志位（S)、 溢出标志位（V)、奇偶标志位（P)

1.2.3 通用寄存器

通用寄存器组是CPU中的一组工作寄存器，运算时用于暂存操作数或地址。在程序中使用通用寄存器可以减少访问内存的次数，提高运算速度。

1.2.4 累加寄存器

数据寄存器，在运算过程中暂存操作数和中间运算结果，不能用于长时间地保存一个数据。

1.3 髙速缓存

提供髙速缓存的目的是为了让数据存取的速度适应CPU的处理速度，其基于的原理是内存中“程序执行与数据访问的局域性行为”，即一定程序执行时间和空间内，被访问的代码集中于一部分。为了充分发挥髙速缓存的作用，不仅依靠“暂存刚刚访问过的数据”，还要使用硬件实现的指令预测与数据预取技术，即尽可能把将要使用的数据预先从内存中取到高速缓存中。
一般而言，主存使用DRAM技术，而Cache使用昂贵但较快速的SRAM技术。
目前微计算机上使用的AMD或Intel微处理器都在芯片内部集成了大小不等的数据高速缓存和指令高速缓存，通称为L1高速缓存（L1 Cache,即第一级片上高速缓冲存储器)；而比U容量更大的L2髙速缓存曾经被放在CPU外部（主板或者CPU接口卡上)， 但是现在已经成为CPU内部的标准组件；更昂贵的顶级家用和工作站CPU甚至会配备比L2髙速缓存还要大的L3高速缓存。

1.4 数据运算

1.4.1 源码反码补码

原码

原码就是符号位加上真值的绝对值，即用第一位表示符号，其余位表示值。比如：如果是8位二进制：
[+1]原= 0000 0001
[-1]原= 1000 0001
第一位是符号位，因为第一位是符号位，所以8位二进制数的取值范围就是：（即第一位不表示值，只表示正负。）
[1111 1111 , 0111 1111]
即
[-127 , 127]
原码是人脑最容易理解和计算的表示方式。

反码

反码的表示方法是：
正数的反码是其本身；
负数的反码是在其原码的基础上，符号位不变，其余各个位取反。
[+1] = [0000 0001]原= [0000 0001]反
[-1] = [1000 0001]原= [1111 1110]反

补码

补码的表示方法是：
正数的补码就是其本身；
负数的补码是在其原码的基础上，符号位不变，其余各位取反，最后+1。(也即在反码的基础上+1)
[+1] = [0000 0001]原= [0000 0001]反= [0000 0001]补
[-1] = [1000 0001]原= [1111 1110]反= [1111 1111]补
对于负数，补码表示方式也是人脑无法直观看出其数值的。通常也需要转换成原码再计算其数值。

1.5 总线

1.5.1 单总线结构

2340178599.png

单总线结构如下图所示。计算机的各个部件均系统总线相连，所以它又称为面向系统的单总线结构。在单总线结构中，CPU与主存之间、CPU与I/O设备之间、I/O设备与主存之间、各种设备之间都通过系统总线交换信息。单总线结构的优点是控制简单方便，扩充方便。但由于所有设备部件均挂在单一总线上，使这种结构只能分时工作，即同一时刻只能在两个设备之间传送数据，这就使系统总体数据传输的效率和速度受到限制，这是单总线结构的主要缺点。

1.5.2 双总线结构

在这里插入图片描述

双总线结构又分为面向CPU的双总线结构和面向存储器的双总线结构。 面向CPU的双总线结构如下图所示。其中一组总线是CPU与主存储器之间进行信息交换的公共通路，称为存储总线。另一组是CPU与I/O设备之间进行信息交换的公共通路，称为输入/输出总线（I/O总线）。外部设备通过连接在I/O总线上的接口电路与CPU交换信息。 由于在CPU与主存储器之间、CPU与I/O设备之间分别设置了总线，从而提高了微机系统信息传送的速率和效率。但是由于外部设备与主存储器之间没有直接的通路，它们之间的信息交换必须通过CPU才能进行中转，从而降低了CPU的工作效率（或增加了CPU的占用率。一般来说，外设工作时要求CPU干预越少越好。CPU干预越少，这个设备的CPU占用率就越低，说明设备的智能化程度越高），这是面向CPU的双总线结构的主要缺点 。

1.6 控制器

控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作，它的基本功能就是从内存取指令和执行指令。

1.7 主存储器

主存储器主要由存储体、控制线路、地址寄存器、数据寄存器和地址译码电路等部分组成。

1.7.1 相联存储器

相联存储器是一种按内容访问的存储器。其工作原理就是把数据或数据的某一部分作为关键字，将该关键字与存储器中的每一单元进行比较，找出存储器中所有与关键字相同的数据字。
相联存储器可用在高速缓冲存储器中，在虚拟存储器中用来作段表、页表或快表存储器，还常用在数据库和知识库中。

1.7.2 内存分页技术

题目一般给出页大小、16进制逻辑地址(又称虚拟地址)，问经过变换后其物理地址应为16进制（）；
1、 页号=逻辑地址/页大小（整除）；此处一般将两值转成16进制方便计算
2、页内地址=逻辑地址%页大小（取余）；
3、 查找页表，看页号所对应的物理块号；
4、物理地址=物理块号页大小+页内地址

案例计算

exp1：

页面大小4K，进程页面变换表如上图，逻辑地址为1D16H，变换后物理地址16进制为（）；
页大小：4K=2的4次方的3次方 转16进制后 1000H。
1D16H/1000H=1…D16H（余数）
有上面可知：页号=1进而查表得到物理块号是3，页内地址=D16H
物理地址=3*1000H+D16H=3D16H

exp2：

某计算机系统页面大小为 4K ，进程的页面变换表如下所示。若进程的逻辑地址 为 2D16H 。该地址经过变换后，其物理地址应为（8）？
311428331.png

页面大小是4K（2的12次方），逻辑地址是2D16H，转为二进制是0010 1101 0001 0110，那么后12位是业内地址，前0010是页号，通过查表物理块号是4，所以物理地址是4D16H。

1.8 指令系统基础知识

指令中的寻址方式就是如何对指令中的地址字段进行解释，以获得操作数的方法或获得程序转移地址的方法。
常用的寻址方式有:

  • 立即寻址。操作数就包含在指令中。

  • 直接寻址。操作数存放在内存单元中，指令中直接给出操作数所在存储单元的地址。

  • 寄存器寻址。操作数存放在某一寄存器中，指令中给出存放操作数的寄存器名。

  • 寄存器间接寻址。操作数存放在内存单元中，操作数所在存储单元的地址在某个寄存器中。

  • 间接寻址。指令中给出操作数地址的地址。

  • 相对寻址。指令地址码给出的是一个偏移量（可正可负），操作数地址等于本条指令的地址加上该偏移量。

  • 变址寻址。操作数地址等于变址寄存器的内容加偏移量。

1.9 Gantt图和PERT图

软件项目计划的一个重要内容是安排进度，常用的方法有Gantt图和PERT图。

1.9.1 Gantt图(甘特图)

Gantt图用水平条状图描述，它以日历为基准描述项目任务，可以清楚地表示任务的持续时间和任务之间的并行，但是不能清晰地描述各个任务之间的依赖关系
甘特图以图示通过活动列表和时间刻度表示出特定项目的顺序与持续时间。一条线条图，横轴表示时间，纵轴表示项目，线条表示期间计划和实际完成情况。直观表明计划何时进行，进展与要求的对比。便于管理者弄清项目的剩余任务，评估工作进度。
甘特图是以作业排序为目的，将活动与时间联系起来的最早尝试的工具之一，帮助企业描述工作中心、超时工作等资源的使用。
甘特图包含以下三个含义：

  1. 以图形或表格的形式显示活动；

  2. 通用的显示进度的方法；

  3. 构造时含日历天和持续时间，不将周末节假算在进度内。

简单、醒目、便于编制，在管理中广泛应用。
甘特图按内容不同，分为计划图表、负荷图表、机器闲置图表、人员闲置图表和进度表五种形式。

1.9.2 PERT图

PERT图是一种网络模型，描述一个项目任务之间的关系。可以明确表达任务之间的依赖关系，即哪些任务完成后才能开始另一些任务，以及如期完成整个工程的关键路径，但是不能清晰地描述各个任务之间的并行关系。
PERT图是一个有向图，图中的有向弧表示任务，它可以标上完成该任务所需的时间；图中的结点表示流入结点的任务的结束，并开始流出结点的任务，这里把结点称为事件。只有当流入该结点的所有任务都结束时，结点所表示的事件才出现，流出结点的任务才可以开始。事件本身不消耗时间和资源，它仅表示某个时间点。每个事件有一个事件号和出现该事件的最早时刻和最迟时刻。每个任务还有一个松弛时间，表示在不影响整个工期的前提下，完成该任务有多少机动余地。松弛时间为0的任务构成了完成整个工程的关键路径。

1.10 基本文件格式

1.10.1 影片格式

  • MOV即QuickTime影片格式，它是Apple公司开发的一种音频、视频文件格式，用于存储常用数字媒体类型，如音频和视频。
    音频文件

  • WAV

  • MP3

1.10.2 图片文件

  • BMP是图片文件,位图。

1.11 DPI

DPI是指每英寸的像素,对于150DPI来说，每英寸就是150150个点，现在3×4英寸，点的个数就是15031504。使用150DPI的扫描分辨率扫描一幅3×4英寸的彩色照片，得到原始的24位真彩色图像的数据量是
(1503)(1504)24/8=810000Byte。
例如要冲洗34英寸的照片，扫描精度是300dpi，那么文件尺寸应该是(3300)(4300)=900像素*1200像素。

1.12 特别注意的一些法规

目前根据我国法律法规的规定必须使用注册商标的是烟草类商品。

2.数据通信基础

2.1 信道特性

2.1.1 尼奎斯特定理

波特率表示每秒钟传送的码元符号的个数
信道带宽为W,波特率B有:

B\ =\ 2W


一个码元携带的信息量n与码元的种类数N有如下关系:

n\ =\ log_{2}(N)


调制技术与码元种类

单位时间内在信道上传送的位数称为数据数率,在一定的波特率下提高速率的途径是用一个码元表示更多的位数
注意DPSK默认是2DPSK也就是码元种类为2

R\ =\ Blog_{2}N\ =\ 2Wlog_{2}N\ (bps)

2.1.2 香农定理

C\ =\ Wlog_{2}(1+\frac{S}{N})

2.1.3 信噪比

dB\ =\ 10log_{10}\frac{S}{N}

​​

2.1.4 不同介质下的传播速度

  • 光波 ：3x10^8m/s

  • 电信号：200km/ms 200m/us

  • 同步卫星：270ms

2.2 数字调制技术

2.2.1 正交幅度调制(QAM)

正交幅度调制即QAM（英文全称：Quadrature Amplitude Modulation、亦称为：正交振幅调制），