软件设计师知识点100条（1~20）

目录

1、码制的表示

2、浮点数的表示

3、校验码

4、CPU组成

5、CISC与RISC 

6、流水线技术

7、局部性原理

8、常见存储器

9、Cache 

10、主存编址计算

11、输入输出技术

12、中断

13、可靠性

14、操作系统位置和功能

15、嵌入式操作系统

16、线程

17、PV操作

18、前趋图与PV操作分析题技巧

19、死锁

20、页式存储的淘汰原则

1、码制的表示

定点整数
原码与反码的0既有+0也有-0，数码的表示个数为

2、浮点数的表示

浮点数格式
阶码决定范围，阶码长，范围越大；尾数决定精度，尾数越长，精度越高。
浮点数运算过程
对阶→尾数计算→格式化；
对阶：小数像大数看齐，尾数右移。

3、校验码

r：校验位，m：数据位

4、CPU组成

CPU分为运算器与控制器两大部分。
运算器
算术逻辑单元ALU：执行算术运算和逻辑运算。
累加寄存器AC：暂存数据，为ALU提供工作区。
数据缓冲寄存器DR
状态条件寄存器PSW归属有争议
控制器
指令计数器PC：存储下一条要执行指令的地址
指令寄存器IR：存储即将执行的指令
指令译码器ID
时序部件

5、CISC与RISC 

CISC(复杂指令集)的特点：指令数量多，指令频率差别大，变长，多种寻址方式，使用微码（微程序）实现。
RISC(精简指令集)的特点：指令数量少，频率接近，定长，单周期，多寄存器寻址，多通用寄存器，硬布线逻辑控制，适用于流水线。有效支持高级程序语言，优化编译。采用组合逻辑控制器，寻址方式比较单一。

6、流水线技术

流水线建立时间：第1条指令执行时间
流水线周期：指令分段后，最长段时间

流水线执行时间（默认使用理论公式，无答案时考虑实践公式）

理论公式：流水线建立时间+（指令条数-1）*流水线周期
实践公式：指令段数*流水线周期+（指令条数-1）*流水线周期

吞吐率=指令条数/流水线执行时间
最大吞吐率=流水线周期的倒数。

7、局部性原理

时间局部性：指程序中的某条指令一旦执行，不久以后该指令可能再次执行，典型原因是由于程序中存在着大量的循环操作。
空间局部性：指一旦程序访问了某个存储单元，不久以后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围内，其典型情况是程序顺序执行。

8、常见存储器

按内容存取
        相联存储器（如Cache )
按地址存取
        随机存取存储器（如内存）
        顺序存取存储器（如磁带）
        直接存取存储器（如磁盘）
工作方式
        随机存取存储器RAM（如内存DRAM）
        只读存储器ROM（如BIOS）

9、Cache 

在计算机的存储系统体系中，Cache 是（除寄存器以外）访问速度最快的层次。解决CPU与主存之间速度容量不匹配问题。
Cache 与主存映射三种方式：

10、主存编址计算

内存单元数个数=最大地址+1-最小地址
内存编址内容：
        按字编址（每个存储单元存放内容为机器字长一题定义）
        按字节编址（每个存储单元内容为1字节即8bit）
内存总容量=内存单元数*编址内容
总容量=单位芯片容量*总片数
总片数=总容量/单位容量；
单位芯片容量=总容量/芯片片数。

11、输入输出技术

程序控制（查询）方式：分为无条件传送和程序查询方式。方法简单，硬件开销小，但I/O能力不高，严重影响CPU的利用率。
程序中断方式：与程序控制方式相比，中断方式因为CPU无需等待而提高了传输请求的响应速度。
DMA方式：DMA方式是为了在主存与外设之间实现高速、批量数据交换而设置的。DMA方式比程序控制方式与中断方式都高效。

12、中断

中断处理(CPU无需等待也不必查询状态)：
当系统准备好以后，发出中断请求信 通知CPU;
CPU接到中断请求后，保存正在执行程序的现场（保存现场），打断的程序当前位置即为断点；
(通过中断向量表保存中断服务程序的入口地址)
转入O中的服务程序的执行，完成O系统的数据交换；
返回被打断的程序继续执行（恢复现场）。

13、可靠性

串联系统计算：R总=R1*R2*…*Rn；
并联系统计算：R总=1-(1-R1)(1-R2)…(1-Rn)；
N模混联系统：先将整个系统划分为多个部分串联R1、R2…等，再计算R1、R2内部的并联可靠性，带入原公式。
可靠性表示：MTTF/(1+MTTF)

可用性：MTBF/(1+MTBF)

可维护性：1/(1+MTTR)

MTTF为平均无故障时间，MTBF为平均失效间隔时间，MTTR为平均修复时间。

可靠性：一个系统对于给定的时间间隔内、在给定条件下无失效运作的概率。

可用性：在给定的时间点上，一个系统能够按照规格说明正确运作的概率。

可维护性：在给定的使用条件下，在规定的时间间隔内，使用规定的过程和资源完成维护活动的概率。

14、操作系统位置和功能

15、嵌入式操作系统

特点：微型化、可定制（针对硬件变化配置）、实时性、可靠性、易移植性（硬件抽象层HAL和板级支撑包BSP支持）
初始化过程：片级初始化→板级初始化→系统初始化

16、线程

同一个进程当中的各个线程，可以共享该进程的各种资源，如内存地址空间、代码、数据文件等，线程之间的通信与交流非常方便。
对于同一个进程当中的各个线程来说，他们可以共享该进程的大部分资源，每个线程都有自己独立的CPU运行上下文和栈，这是不能共享的。
(程序计数器、寄存器和栈不能共享)

17、PV操作

P操作：S=S-1(申请并锁定资源)；S V操作：S=S+1(释放资源)；S S信 量：表示资源数，初值即为初始状态无操作时，资源的数量；信 量小于0的时候，还可以表示排队的进程数量。

18、前趋图与PV操作分析题技巧

针对箭线标注信 量，箭线的起点位置是V操作（即前趋活动完成后以V操作通知后继活动)；箭线的终点位置是P操作（即后继活动开始前以P操作检查前趋活动是否完成）。

19、死锁

死锁四大条件：互斥、保持和等待、不剥夺、环路等待。
假设m个进程各自需要w个R资源，系统中共有n个R资源，此时不可能形成死锁的：m*(w-1)+1。

20、页式存储的淘汰原则

页面淘汰时，主要依据原则（考试中默认按照此原则进行淘汰）：先淘汰最近未被访问的(访问位为0)，其次多个页面访问位为0时，则淘汰未被修改的（即修改位为0，因为修改后的页面淘汰时代价更大)。