1、計算機系統的組成
計算機系統由硬件和軟件兩部分組成
硬件，是指計算機的實體部分，由看得見摸得着的各種電子元器件組成，如主機、外設
軟件，是指具有各類特殊功能的程序，通常放在計算機的主存或輔存中
軟件分為系統軟件和操作軟件
系統軟件（程序軟件），用來管理整個計算機系統，監聽服務，調度系統資源，包括：標准程序庫、語言處理程序、操作系統、服務程序、數據庫管理系統、網路軟件等
應用軟件（應用程序），用戶根據任務需要所編制的各種程序
2、馮諾依曼機器的主要特點？
1）計算機由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大部分組成；
2）指令和數據存儲在存儲器中，並可以按地址訪問；
3）指令和數據均以二進制表示；
4）指令由操作碼和地址碼構成，操作碼指明操作的性質，地址碼表示操作數在存儲器中的位置；
5）指令在存儲器內按順序存放，通常按自動的順序取出執行；
6）機器以運算器為中心，I/O設備與存儲器交換數據也要通過運算器。（后來以存儲器為中心）
3、區分存儲單元、存儲字、存儲字長、存儲體、機器字長、存儲字長
存儲單元：存儲一個存儲字並具有特定存儲地址的存儲單位；
存儲字：一個存儲單元中存放的所有的二進制數據，按照某個地址訪問某個存儲單元獲取的二進制數據。
存儲字長：存儲字中二進制數據的位數，即按照某個地址訪問某個存儲單元獲取的二進制數據的位數；
存儲體：由多個存儲單元構成的存儲器件。
機器字長：CPU一次能夠處理的二進制數據的位數。
存儲字長：按照某個地址訪問某個存儲單元獲取的二進制數據的位數。
4、區分MAR，MDR
1）MAR：存儲地址寄存器，保存需要訪問的存儲單元地址。反映存儲單元的個數。
2）MDR：存儲數據寄存器，緩存讀出/寫入存儲單元的數據。反映存儲字長。
3）存儲器的最大容量由MAR寄存器的位數和MDR寄存器的位數決定
5、MAR與MDR的計算
假設MAR寄存器的位數為16位，MDR寄存器的位數為16位，存儲器的最大容量是多少？
1）MAR寄存器的位數為16位，能表示的地址個數為2的16次方，為64K；
2）MDR寄存器的位數為16位，說明存儲字長為16位，也即2個字節；
3）存儲器的最大容量為64K * 2B = 128K Byte
總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質
{總線實際上是由許多傳輸線或通路組成，每條線可一位一位地傳輸二進制代碼，一串二進制代碼可在一段時間內逐一完成。若干條傳輸線可以同時傳輸若干位二進制代碼。
例：16條傳輸線組成的總線可同時傳輸16位二進制代碼）
機械特性：幾何尺寸、形狀、引腳的個數、排列順序
電氣特性：信號傳遞方向、有效電平范圍
功能特性：總線中每根傳輸線的功能
時間特性：總線中的任一根線的有效時間
1）總線寬度：數據總線的根數，一般是8的倍數。是衡量計算機系統性能的重要指標；
2）總線帶寬：即總線數據傳輸速率，總線上每秒能夠傳輸的最大字節量。
3）時鍾同步/異步：與時鍾同步/不同步工作的總線
4）總線復用：一條信號線上分時傳送兩種信號
5）信號線數：地址總線+數據總線+控制總線
6）總線控制方式:突發工作、自動配置、仲裁方式、邏輯方式、計數方式
7）其他指標：負載能力、電源電壓、總線寬度能否擴展等
總線帶寬=總線寬度*時鍾頻率
總線帶寬=總線寬度/時鍾周期
例：總線寬度為32bit，時鍾頻率為200MHz，若總線上每5個時鍾周期傳送一個32bit的字，問總線帶寬是多少？
解答：總線時鍾頻率為200MHz，
1 個時鍾周期為1/200MHz=0.005μs
總線傳輸周期為0.005μs×5=0.025μs
由於總線的寬度為32 位=4B（字節）
故總線的數據傳輸率為4B/（0.025μs）=160MBps
【說明】總線寬度為32位=4字節，其中32位指的是一次能處理32個二進制，而8個二進制等於1個字節，所以32位一次能傳送32/8=4B，即4個字節
若想提高數據傳輸率：增大數據線寬度/增加總線時鍾頻率
解決系統、模塊、設備與總線之間不適應、不通用及不匹配的問題
ISA總線、EISA總線、VESA總線、PCI總線、AGP總線、RS-232C總線、USB總線
支持即插即用（Plug and Play）：PCI、USB、EISA
2）地址總線：指出地址碼，單向：由CPU發出
3）控制總線：發出控制信號，對於控制總線中的單根線，是單向的，即只能由一個部件發向另一個部件。而一組控制總線中，有輸入也有輸出，因此，控制總線也可以看成是雙向的。
1）總線周期：完成一次總線操作的時間（總線上兩個部件完成一次完整且可靠的數據傳輸時間）
2）分為四個階段：申請分配階段：申請總線
尋址階段：發出地址及有關命令
傳數階段：進行數據交換
結束：從總線上撤除信號，讓出總線
~總線判優控制（解決多個部件同時申請總線時的使用權分配問題）
常見的集中控制優先權仲裁方式：
鏈式查詢：對電路故障最敏感
計數器定時查詢：查詢方式優先級設置較靈活
獨立請求方式：響應速度快
~總線通信控制（解決通信雙方如何獲知傳輸開始和傳輸結束，以及通信雙方如何協調配合）
通信控制四種方式：同步通信、異步通信、半同步通信、分離式通信
~~同步通信：總線上各個部件由統一的時鍾信號控制；在總線周期中，每個時鍾周期各個部件如何動作都有明確的規定。
優點：速度快，各個模塊間配合簡單
缺點：以總線上最慢的部件來設計公共時鍾，影響總線效率。
~~異步通信：總線上各部件沒有統一的時鍾標准，采用應答式通信；（主模塊發出請求后，一直等到從模塊反饋回來應答信號之后才開始通信）
異步通信的應答方式分為：不互鎖、半互鎖、全互鎖
波特率：單位時間內傳送的二進制數據數據的位數，單位bps
比特率：單位時間內傳送的有效的二進制位數，單位bps
例如：在異步串行傳送系統中，字符格式為：1個起始位、8個數據位、1個校驗位、2個終止位。若要求每秒傳送120個字符，試求傳送的波特率和比特率。
一幀包含：1+8+1+2=12位
波特率為：（1+8+1+2）*120=1440bps
比特率為：8*120=960bps
奇偶校驗只能檢錯，不能糾錯。漢明碼可以糾錯。
17、異步通信時規需要設置的參數
波特率、停止位（1/2/1.5）、校驗位（奇校驗、偶校驗、無校驗）
18、存儲器的分類
19、常見的存儲系統層次結構
1）緩存-主存層次：用來緩解CPU和主存速度不匹配的問題，由硬件來完成，對所有的程序員完全透明。
2）主存-輔存層次：用來解決主存容量不夠的問題，由操作系統和硬件共同完成，對應用程序設計者透明，對系統程序設計者不透明。
20、主存的三個主要技術指標
存儲容量、存取速度和存儲帶寬
21、在CPU和內存之間引入cache的原因
1）避免cpu空等I/O訪存；
2）緩解CPU和主存速度不匹配的問題。
22、存儲器與CPU的連接--必考大題
23、存儲器流水線工作
24、命中率、訪問效率、平均訪存時間問題
命中：主存與緩存建立關系
未命中：主存與緩存未建立關系，緩沖中沒有可要的數據
25、Cache的組成
Cache存儲體、地址映射變換機構、Cache替換機構、Cache的讀寫操作
26、Cache寫操作的兩種方式
寫直達法：數據既寫入Cache又寫入主存
寫回法：數據只寫入Cache而不寫入主存，當Cache中數據被替換出去之后才寫入主存
27、地址映射（由主存地址映射到Cache地址）
地址映射方式：直接映射、全相聯映射、組相聯映射
相關計算：
28、中斷的概念
計算機在執行程序過程中，當出現異常清空或特殊請求時，計算機停止現行程序的運行，轉去處理這些異常清空或特殊請求，處理結束后，再返回現行程序的間斷處，繼續執行原程序
29、中斷服務程序的基本流程
1）保護現場
2）中斷服務
3）恢復現場
4）中斷返回
30、I/O接口
I/O接口：主機與I/O設備之間設置的一個硬件電路及其相應的軟件控制
端口：I/O接口內CPU能夠訪問的寄存器
I/O接口的功能：選址、傳送命令、傳送數據、反應I/O設備工作狀態
I/O接口的類型：並行接口、串行接口（數據傳送方式）
程序型接口（程序控制接口、程序中斷接口）、DMA型接口（數據傳送的控制方式）