计算机系统是由软件系统和硬件系统组成的通过建立系统软件和应用软件来提供解决现实问题的方法。计算机系统通常可划分为包括硬件层、系统层和应用层的多级层次结构。硬件层裸机。该层可细分为硬联逻辑级、微程序级和传统机器级。其中硬联逻辑级是计算机的内核由门电路、触发器等逻辑电路组成计算机硬件由5个基本部分组成运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。控制器内部组成对应功能PC程序计数器存下一条指令地址-负责取指令IR指令寄存器存放当前正在执行的指令指令译码器解析指令功能CU控制单元生成全部硬件控制信号核心部件时序发生器产生时钟节拍中断逻辑电路处理中断请求控制器CU完整功能五大核心功能取指令从内存取出将要执行的指令控制器通过PC程序计数器拿到指令内存地址发送地址到主存把指令读取到CPU内部的IR指令寄存器中2.指令译码翻译指令含义对IR中的指令操作码进行译码解析出这条指令要做什么加减运算读写内存跳转拆解出各类控制信号。3.发出时序控制信号指挥全机硬件协同工作按照固定时钟节拍向运算器、内存、寄存器、输入输出设备发送微操作控制命令让ALU做加减乘除运算控制内存读写控制数据在寄存器之间传送所有硬件什么时候干活、干什么活全部由控制器调度4.控制程序流程顺序执行、跳转、分支、循环正常情况PC自动1逐条顺序执行指令遇到跳转、判断、循环指令时修改PC的值跳转到指定程序地址执行实现分支、循环、子程序调用。5.响应中断请求中断处理接收外设、内部异常发来的中断信号暂停当前正在运行的程序转而执行中断服务程序处理完之后再回到原程序继续运行。例键盘按下、硬盘数据读完都会出发中断由控制器接管处理。补充次要功能1.产生统一时序节拍脉冲让CPU内部所有部件步调一致同步工作2.处理程序异常溢出、非法指令、地址越界等错误。易混误区控制器CU管调度、发命令大脑指挥运算器ALU只管算数干活的知识点2系统软件系统软件管理、控制、维护计算机硬件资源给上层应用软件提供运行环境的基础软件。它不是给用户直接办公娱乐用的而是用来伺候硬件、支撑所有程序运行的底层基础程序。没有系统软件电脑就是裸机无法打开微信、浏览器、游戏这些软件。统软件四大分类标准划分必背1.操作系统OS【最核心、最重要】系统软件的主题统筹管理CPU、内存、硬盘、外设所有硬件资源同时给应用软件提供调用接口。2.语言处理程序把程序员写的高级语言代码翻译成CPU能看懂的二进制机器语言细分3类1、汇编程序汇编语言-机器语言2、编译程序编译器C/C、Java等高级语言整体翻译成机器码例GCC、VS编译器3、解释程序解释器逐行翻译执行Python、Javascript解释器附加链接程序、装入程序都属于这类。3.数据库管理系统DBMS专门用来统一管理大量数据、实现数据增删改查的系统软件4.服务性支撑程序实用工具软件面向计算机维护、硬件检测、系统调试的工具辅助操作系统工作也叫系统实用程序知识点三存储器系统核心性能指标一、四大核心必背性能指标1.存取时间访问时间定义CPU发出读写请求到数据被读出/写入完成的总耗时通俗理解从喊内存拿数据到数据送到CPU手里一共花多久。2.存储周期存取周期定义连续两次独立存储器读写操作之间必须间隔的最小时间考点存储周期存取时间内存读完一次数据后芯片需要一小段时间复位、恢复状态才能接受下一次访问这段间隔算进存储周期。带宽计算公式必须用存储周期计算3.存储器带宽最重要计算考点也叫数据传输率定义单位时间内存储器能够传输的最大数据总量代表整体吞吐能力知识点四主存储器的分类知识点五辅助存储器知识点六磁盘阵列RAID 0条带阵列无容错需要硬盘数量2块原理数据切碎交替写入所有磁盘优点速度最快读写性能翻倍硬盘容量全部利用缺点没有任何数据备份任意一块硬盘坏掉所有数据全部丢失适用临时文件、无需保存的缓存数据不存重要资料RAID 1(镜像阵列纯粹备份)需要硬盘数量2块必须偶数原理两块硬盘写入完全相同的数据互为副本优点安全性极高坏任意一块盘另一块完整保留数据缺点容量只能使用一半速度提升很小成本翻倍适用存放重要账务、个人关键资料、服务器系统盘RAID 3使用专用校验硬盘存放校验数据RAID 5与RAID 3机制类似但校验数据均匀分布在各数据硬盘上RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息数据块和对应的校验信息保存在不同硬盘上。RAID是最常用的RAID方式之一。需要硬盘数量3块原理数据奇偶校验信息分散存储在所有硬盘上校验位轮流分布优点兼顾速度安全;最多坏一块硬盘数据可恢复硬盘总容量只损失1块盘的空间存校验信息缺点不能同时坏两块盘硬盘数量越多坏盘重构耗时越长适用家用NAS、中小型企业文件存储最普及RAID 6硬盘数量4块原理双份奇偶校验优点允许同时坏掉两块硬盘容错能力比RAID 5更强缺点校验计算开销大写入速度偏弱空间损耗2块硬盘适用大容量多盘位NAS、企业数据存储RAID 10RAID1RAID0组合需要硬盘数量:必须偶数盘结构先两两做成RAID1镜像备份再整组做成RAID0提速优点速度快容错极强最多每组镜像里坏一块盘都没事缺点容量只能适用总硬盘一半成本高适用数据库服务器、视频剪辑工作站、对速度和安全都要求极高的场景知识点七高速缓冲存储器Cache知识点八常见网络存储三大主流方式类型访问级别依托网络共享能力读写性能成本典型用途DAS块级无局域网直连单机不可共享最快最低单机外接硬盘NAS文件级普通以太网局域网多设备文件共享中等低家用友好家庭、小微企业文件共享SAN块级独立存储专网多服务器共享磁盘高速低延迟极高大中型企业核心业务、数据库知识点九虚拟存储技术知识点十多处理机系统 系统分析师之计算机系统
计算机系统是由软件系统和硬件系统组成的通过建立系统软件和应用软件来提供解决现实问题的方法。计算机系统通常可划分为包括硬件层、系统层和应用层的多级层次结构。硬件层裸机。该层可细分为硬联逻辑级、微程序级和传统机器级。其中硬联逻辑级是计算机的内核由门电路、触发器等逻辑电路组成计算机硬件由5个基本部分组成运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。控制器内部组成对应功能PC程序计数器存下一条指令地址-负责取指令IR指令寄存器存放当前正在执行的指令指令译码器解析指令功能CU控制单元生成全部硬件控制信号核心部件时序发生器产生时钟节拍中断逻辑电路处理中断请求控制器CU完整功能五大核心功能取指令从内存取出将要执行的指令控制器通过PC程序计数器拿到指令内存地址发送地址到主存把指令读取到CPU内部的IR指令寄存器中2.指令译码翻译指令含义对IR中的指令操作码进行译码解析出这条指令要做什么加减运算读写内存跳转拆解出各类控制信号。3.发出时序控制信号指挥全机硬件协同工作按照固定时钟节拍向运算器、内存、寄存器、输入输出设备发送微操作控制命令让ALU做加减乘除运算控制内存读写控制数据在寄存器之间传送所有硬件什么时候干活、干什么活全部由控制器调度4.控制程序流程顺序执行、跳转、分支、循环正常情况PC自动1逐条顺序执行指令遇到跳转、判断、循环指令时修改PC的值跳转到指定程序地址执行实现分支、循环、子程序调用。5.响应中断请求中断处理接收外设、内部异常发来的中断信号暂停当前正在运行的程序转而执行中断服务程序处理完之后再回到原程序继续运行。例键盘按下、硬盘数据读完都会出发中断由控制器接管处理。补充次要功能1.产生统一时序节拍脉冲让CPU内部所有部件步调一致同步工作2.处理程序异常溢出、非法指令、地址越界等错误。易混误区控制器CU管调度、发命令大脑指挥运算器ALU只管算数干活的知识点2系统软件系统软件管理、控制、维护计算机硬件资源给上层应用软件提供运行环境的基础软件。它不是给用户直接办公娱乐用的而是用来伺候硬件、支撑所有程序运行的底层基础程序。没有系统软件电脑就是裸机无法打开微信、浏览器、游戏这些软件。统软件四大分类标准划分必背1.操作系统OS【最核心、最重要】系统软件的主题统筹管理CPU、内存、硬盘、外设所有硬件资源同时给应用软件提供调用接口。2.语言处理程序把程序员写的高级语言代码翻译成CPU能看懂的二进制机器语言细分3类1、汇编程序汇编语言-机器语言2、编译程序编译器C/C、Java等高级语言整体翻译成机器码例GCC、VS编译器3、解释程序解释器逐行翻译执行Python、Javascript解释器附加链接程序、装入程序都属于这类。3.数据库管理系统DBMS专门用来统一管理大量数据、实现数据增删改查的系统软件4.服务性支撑程序实用工具软件面向计算机维护、硬件检测、系统调试的工具辅助操作系统工作也叫系统实用程序知识点三存储器系统核心性能指标一、四大核心必背性能指标1.存取时间访问时间定义CPU发出读写请求到数据被读出/写入完成的总耗时通俗理解从喊内存拿数据到数据送到CPU手里一共花多久。2.存储周期存取周期定义连续两次独立存储器读写操作之间必须间隔的最小时间考点存储周期存取时间内存读完一次数据后芯片需要一小段时间复位、恢复状态才能接受下一次访问这段间隔算进存储周期。带宽计算公式必须用存储周期计算3.存储器带宽最重要计算考点也叫数据传输率定义单位时间内存储器能够传输的最大数据总量代表整体吞吐能力知识点四主存储器的分类知识点五辅助存储器知识点六磁盘阵列RAID 0条带阵列无容错需要硬盘数量2块原理数据切碎交替写入所有磁盘优点速度最快读写性能翻倍硬盘容量全部利用缺点没有任何数据备份任意一块硬盘坏掉所有数据全部丢失适用临时文件、无需保存的缓存数据不存重要资料RAID 1(镜像阵列纯粹备份)需要硬盘数量2块必须偶数原理两块硬盘写入完全相同的数据互为副本优点安全性极高坏任意一块盘另一块完整保留数据缺点容量只能使用一半速度提升很小成本翻倍适用存放重要账务、个人关键资料、服务器系统盘RAID 3使用专用校验硬盘存放校验数据RAID 5与RAID 3机制类似但校验数据均匀分布在各数据硬盘上RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息数据块和对应的校验信息保存在不同硬盘上。RAID是最常用的RAID方式之一。需要硬盘数量3块原理数据奇偶校验信息分散存储在所有硬盘上校验位轮流分布优点兼顾速度安全;最多坏一块硬盘数据可恢复硬盘总容量只损失1块盘的空间存校验信息缺点不能同时坏两块盘硬盘数量越多坏盘重构耗时越长适用家用NAS、中小型企业文件存储最普及RAID 6硬盘数量4块原理双份奇偶校验优点允许同时坏掉两块硬盘容错能力比RAID 5更强缺点校验计算开销大写入速度偏弱空间损耗2块硬盘适用大容量多盘位NAS、企业数据存储RAID 10RAID1RAID0组合需要硬盘数量:必须偶数盘结构先两两做成RAID1镜像备份再整组做成RAID0提速优点速度快容错极强最多每组镜像里坏一块盘都没事缺点容量只能适用总硬盘一半成本高适用数据库服务器、视频剪辑工作站、对速度和安全都要求极高的场景知识点七高速缓冲存储器Cache知识点八常见网络存储三大主流方式类型访问级别依托网络共享能力读写性能成本典型用途DAS块级无局域网直连单机不可共享最快最低单机外接硬盘NAS文件级普通以太网局域网多设备文件共享中等低家用友好家庭、小微企业文件共享SAN块级独立存储专网多服务器共享磁盘高速低延迟极高大中型企业核心业务、数据库知识点九虚拟存储技术知识点十多处理机系统