中级软考-软件设计师（一）_软考中级软件设计师

计算机基础知识点

1.编译和解释

编译器不参与运行控制，解释器参与运行控制，程序执行的速度慢。

编译方式能生成目标程序，解释方式不生成。

2.在CPU中，（运算器，ALU）在控制器下完成算术和逻辑运算。（累加寄存器，AC）为ALU提供一个工作区，用来暂存数据。（程序计数器，PC）存储下一条要执行的指令地址。（地址寄存器，AR）保存当前CPU访问的内存单元的地址。

在CPU中，获取指令并进行分析是控制单元的任务。单核支持多任务操作系统，缺点是速度慢。CPU中的运算单元、控制单元和寄存器组通过内部总线连接起来。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作寄存器组成，它是发布命令的“决策机构”。

3.指令寄存器的位数取决于指令字长。

4.总线分为外部总线、系统总线和内部总线。系统总线：数据总线、地址总线和控制总线。

5.浮点数，阶码包含了阶符，首位为阶符，阶符代表正负号。如阶码为8位时，除去1位阶符，还有7位阶码值，则阶码范围为1000 0000（-128，-2^7）~0111 1111（127,2^7-1）。

范围--阶码位数

精度--尾数位数

进阶篇：

设16位浮点数，阶码为7位（首位为阶符，6位为阶码值），数符为1位，尾数为8位。若阶码用移码表示，尾数用补码表示，则该浮点数所能表示的数值范围是（）。

浮点格式表示一个R进制数N：N=（R^E）*F。E为阶码数，F为尾数。阶码为7位在补码的表示方式下，范围为（-64，-2^6~63，2^6-1）。

尾数用补码的表示方式下，范围为（-1，1-2^（-8））。

6.若机器字长为8位，（补码,范围-128~127）可表示出十进制整数-128的编码。如果“2X”的补码是“90H”,那么X的真值是（-56）。

90H=1001 0000，原码为1111 0000=-112，X=-56。

7. 设机器字长为8，则-0的反码表示为1111 1111。

正数的原码、反码和补码都不变，负数的反码是原码除符号位外所有位数取反。负数的补码是原码除符号位外所有位数取反+1。移码是将补码的符号位取反。

-0的原码是1000 0000。反码是1111 1111。补码是0000 0000。移码是1000 0000。

8.两个浮点数相加时，需要先对阶，即将小阶向大阶对齐，同时将尾数右移n位。（n为阶差的绝对值）

9.若计算机存储数据采用双符号位（00代表正号，11表示负号），两个符号相同的数相加时，如果运算结果的两个符号位经（逻辑异或）运算得1，则可断定这两个数相加的结果产生了溢出。

10.机器字长为n时各种码制表示的带符号数的范围

11.内存按字节编址从AC000H到C7FFFH的区域其存储容量为（112）KB（注意单位是KB，而不是Kb）。如果该内存地址按字（16bit）编址，由28片存储器芯片组成。已知构成此内存的芯片每片有16K个存储单元，则该芯片的每个存储单元存储（4）bit。

C7FFFH+1-AC000H=1C000H，H代表16进制，换算为十进制，1*16^4+12*16^3=114688B。换算为K，114688/2^10=112KB。

112*16=28*16*x，解得x=4。

12.设有一个64K*32位的存储器（每个存储单元为32位），其存储单元的地址宽度为（16）。

根据64k*32位的存储器，可得存储器字长=32位。每个字对应一个地址，存储器64K=64*1024个字=64*1024个地址。

每个存储单元为32位代表存储单元的长度为1，所以存储单元的地址宽度为64*1024=2^16，16位。

13.传值和传引用

                                                                                                                                                                                                                                                                        

函数main()执行后输出的值为（29）。x=19，a=29。引用调用相当于存储单元的地址引用。

引用调用是将实参的地址传递给形参，传值调用是将实参的值传递给形参。

14.文件系统

假设当前目录在A，目标访问为c1.c。

全文件名：\A\C\c1.c

相对路径：C\

绝对路径：\A\C\

15.在微机系统中，BIOS保存在（主板上的ROM）中。

16.吞吐率

吞吐率=指令条数/流水线时间。

流水线的吞吐率是指单位时间流水线处理的任务数，如果各段流水的操作时间不同，则流水线的吞吐率是最长流水线操作时间的倒数。

流水线时间=一条指令所需时间+（指令条数-1）*指令段最长时间。

流水线周期=指令段最长时间。

流水线加速比=非流水线时间/流水线时间=（一条指令的执行时间*指令条数）/一条指令所需时间+（指令条数-1）*指令段最长时间。

注意：流水线方式提高了系统的吞吐率、各部件的利用率，但不提高单条指令的执行速度。

某指令流水线由4段组成，连续输入8条指令时的吞吐率为（8/28）△t。

n度=一次进行n条指令。 

17.在计算机中，I/O系统可以有5种不同的工作方式，分别是程序控制方式、程序中断方式、DMA工作方式、通道方式、I/O处理机。

1）程序控制方式分为无条件查询和程序查询方式。

        ①无条件传送方式，I/O端口总是准备好接受主机的输出数据，或是总是准备好向主机输入数据，而CPU在需要时，随时直接利用I/O指令访问相应的I/O端口，实现与外设的数据交换。优点是软、硬件结构简单，缺点是对时序要求高，只适用于简单的I/O控制。

        ②程序查询方式，该方式采用用户程序直接控制主机与外部设备之间输入/输出操作。CPU必须不停地循环测试I/O设备的状态端口，当发现设备处于准备好(Ready)状态时，CPU就可以与I/O设备进行数据存取操作。这种方式下的CPU与I/O设备是串行工作的。占用CPU的时间最多。

2）中断方式，当I/O设备结束(完成特殊或异常)时，就会向CPU发出中断请求信号，CPU收到信号就可以采取相应措施。当某个进程要启动某个设备时，CPU就向相应的设备控制器发出一条设备I/O启动指令，然后CPU又返回做原来的工作。CPU与I/O设备可以并行工作，与程序查询方式相比，大大提高了CPU的利用率。

3）DMA方式，也称为直接主存存取方式，其思想是:允许主存和外设之间通过"DMA控制器(DMAC)”直接进行批量数据交换，除了在数据传输开始和结束时，整个过程无须 CPU的干预。CPU与外设并行工作。

4）通道控制方式在一定的硬件基础上利用软件手段实现对I/O的控制和传送，更多地免去了 cpu的接入，使主机和外设并行工作程度更高。

5）I/O处理机指专门负责输入/输出的处理机。可以有独立的存储器、运算部件和指令控制部件。

18.关于Cache，位于主存和CPU之间，是主存内容的拷贝并且它的命中率不随其容量增大线性地提高，对程序员来说是透明的。

注意的是，Cache的设置并没有扩大主存的容量。Cache的命中率必须很高，一般要达到90%以上。

除了Cache容量和块的大小，地址相联方式和替换策略也会影响Cache的命中率。

19.嵌入式系统初始化过程：片级初始化--板级初始化--系统级初始化。系统级初始化主要任务是以软件初始化为主，主要进行操作系统的初始化。

20.常见的命名对象：变量、函数和数据类型。

#define LED_G_GPIO_PIN		GPIO_Pin_0            //变量
#define LED_G_GPIO_CLK		RCC_APB2Periph_GPIOB  //函数
typedef unsigned short      int uint16_t;         //数据类型

21.编译过程中，分配寄存器的工作在（目标代码生成）阶段进行。

22.SRAM一般用来作为计算机的高速缓存存储器（Cache）。

23.MPEG-1、  MPEG-2和MPEG-4主要针对音、视频编码技术，而MPEG-7是多媒体内容描述接口标准， MPEG-21是多媒体应用框架标准。VCD使用了MPEG-1标准作为其音、视频信息压缩编码方案，而MPEG-2 标准中的音、视频压缩编码技术被应用到 DVD 中。

24.对于大多数通用程序设计语言，用（上下文无关文法）描述其语法即可。

25.媒体分为感觉媒体、表示媒体、表现媒体，存储媒体和传输媒体。

感觉媒体：指人们接触信息的感觉形式。如：视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等。

表示媒体：指信息的表示形式。如：文字、图形、图像编码、动画、音频和视频等。

表现媒体：表现和获取信息的物理设备。如:输入显示媒体键盘、鼠标和麦克风等；输出显示媒体显示器、打印机和音箱等存储媒体；存储数据的物理设备，如磁盘、光盘和内存等。

传输媒体：传输数据的物理载体，如电缆、光缆和交换设备等。

26.对于海明码，满足2^k>=n+k+1，n代表数据位，k代表校验位。

码距：两个码组对应位上数字不同的个数。例如00110和00100码距为1，12345和13344码距为2，Caus和Daun码距为2。

上图有误，检验位不是6位，而是4位。 

27.编译正确的程序可以消除词法及语法错误，但不能完全消除语义错误。语义错误分两类， 静态语义错误可以通过编译程序检测发现，而动态语义错误需要到运行时才能被发现。

词法分析能够过滤注释、扫描源程序并识别记号和指出出错行号，但不能查出猜错的关键字。词法分析的任务是对源程序中的记号从前到后(从左到右)逐个字符地扫描，从而识别出一个个“单词”符号。

语法分析的任务是判断语法是否出错，如表达式、循环语句、程序等。

语义分析的任务是分析语法结构的含义，检查如赋值语句左右是否匹配，是否有零除数等。

28.亮度是反光强度，色调为总体倾向，饱和度为纯度。

29.移进规约分析法属于自底向上的语法分析方法。

30.常见的中间代码表示形式有：树，后缀式，三地址码。中间代码不依赖于具体的机器，可提高编译过程的可移植性，可以用树和图表示，不能用栈和队列表示。 

31.多信息文本格式(RTF)：图形文档格式。

     WAV：声音文件格式。

     JPG（JPEG）：图片格式。

     MOV：视频文件格式。

     MPG（MPEG）：视频格式。

32.RISC和CISC

RISC（Reduced Instruction Set Computer）：精简指令系统计算机。

CISC（Complex Instruction Set Computer）：复杂指令系统计算机。

RISC编译器的子程序库通常要比CISC的子程序库大得多。

RISC比CISC更加适合VLSI工艺的规整性要求。

CISC系统中的指令可以对主存单元中的数据直接进行处理，其执行速度较慢。

33.FM方式的数字音乐合成器

在FM方式的数字音乐合成器中，改变数字载波频率可以改变乐音的音调。

在FM方式的数字音乐合成器中，改变信号幅度可以改变乐音的音高。

34.主要的程序语言如下:

Fortran语言(第一个高级程序设计语言，科学计算，执行效率高)。

Pascal语言(结构化程序设计语言，表达能力强)。

Delphi(快速应用程序开发工具，可视化编程环境)。

Lisp语言(函数式程序语言，符号处理，人工智能)。

JavaScript语言(脚本语言)

Python(面向对象，解释型程序设计语言，通用的脚本语言)。

PHP(服务器端脚本语言，制作动态网页)。

Ruby(简单快捷、面向对象、脚本语言)。

COBOL(数据外理领域最为广泛的程序设计语言，高级编程语言)

PROLOG(逻辑式语言，建造专家系统、自然语言理解、智能知识库等)

35.Flynn分类法：根据指令流和数据流分类。

单指令流单数据流机器(SISD)。所有的指令都是串行执行，并且在某个时钟周期内，CPU只能处理一个数据流。早期的计算机都是 SISD 机器。

单指令流多数据流机器(SIMD)。SIMD采用了资源重复的措施开发并行性。现在用的单核计算机基本上都属于SIMD机器。

多指令流单数据流机器(MISD)。在实际情况中，MISD 只是作为理论模型出现，没有实际应用。

多指令流多数据流机器(MIMD)。最新的多核计算平台就属于MIMD的范畴，例如Intel 和 AMD 的双核处理器。

36.微程序一般由硬件执行。

37.VLIW（Very Long Instruction Word）：超长指令字。

38.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（81 0000）。

DPI：像素/英寸。数据量=水平分辨率*垂直分辨率*颜色深度/8。3*150*4*150*24/8=810000。颜色深度为n为，可表达2^n种颜色。

39.数字语音的采样频率定义为8kHz，这是因为语音信号定义的频率最高值为4kHz。

40.虚拟存储体系由主存-辅存两级存储器组成。

41.人耳能听到的声音频率范围为20Hz~20Khz。

42.采用模2除法进行校验码计算的是CRC码。

43.全相联地址映射:主存的任意一块可以映像到Cache中的任意一块。

     组相联的映射:各区中的某一块只能存入缓存的同组号的空间内，但组内各块地址之间则可以任意存放。

     直接相联映射:主存中一块只能映像到Cache的一个特定的块中。

即从主存的组到Cache的组之间采用直接映像方式，在两个对应的组内部采用全相联映像方式。

按照Cahce地址映像的块冲突概率，从高到低排列的是：直接映像-组相联映像-全相联映像。

44.常见光盘格式

DVD-RAM和DVD-RW是DVD技术所支持的两种不同的可多次擦除重写的DVD光盘格式。

CD-R指一次性可写(刻录)CD光盘，而CD-RW指可多次擦除重写的CD光盘。

45.脚本语言中也使用变量和函数(如python)，标记语言常用于描述格式化和链接，脚本语言采用解释方式实现，编译型语言的执行效率更高。

46.高级程序设计语言不依赖于具体的机器硬件。程序中局部变量的值在运行时能改变，程序中常量的值在运行时不能改变。

47.最适合进行数字加减运算的数字编码为补码，最适合进行浮点数解码的数字编码为移码。+0和-0编码相同的是补码和移码。

48.当用户双击一个文件名时，Windows系统通过建立的文件关联来决定使用什么程序打开该文件。

49.链表中的结点空间需要程序员根据需要申请和释放。因此，数据空间必须采用堆存储分配策略。

50.计算机系统的性能。

一个方面是它的可靠性或可用性， 也就是计算机系统能正常工作的时间，其指标可以是能够持续工作的时间长度(例如，平均无故障时间)，也可以是在一段时间内，能正常工作的时间所占的百分比;

另一个方面是它的处理能力或效率。

1）吞吐率(例如，系统在单位时间内能处理正常作业的个数)

2）响应时间(从系统得到输入到给出输出之间的时间)

3）资源利用率，即在给定的时间区间中，各种部件(包括硬设备和软件系统)被使用的时间与整个时间之比。

51.固态硬盘的存储介质是闪存芯片，比机械硬盘功耗低。

52.语法制导翻译是一种静态语义分析的方法。

53.在Cache-主存构成的存储系统中，主存地址到Cache地址的变换由硬件完成，以提高速度。在程序的执行过程中，Cache与主存的地址映射是由硬件自动完成。

54.伪彩色图像通过使用彩色查找表来获得图像颜色。

55.直接存储器、顺序存储器和随机存储器都是按寻址方式划分，而相联存储器是按存储内容来划分。

56.低级语言开发的程序开发效率低，运行效率高。比如汇编语言。

57.CRC编码（可以检错但不能纠错的编码）

原始报文为“11001010101”，其生成多项式为“x4+x3+x+1”。对其进行CRC编码后的结果为110010101010011。 //补的是多项式中最高次方的零个数。

  

58.银行家算法

  

59.文件系统索引

某文件系统采用多级索引结构，若磁盘块的大小为512字节，每个块号需占3字节，那么根索引采用一级索引时的文件最大长度为（85）k字节，采用二级索引时的文件最大长度为（14450）k字节。

总块长=512B，单块长=3B，所以可以分为512/3=170块。一级索引170*512/1024=85kb，二级索引170*170*512/1024=14450kb。

60.磁盘

61.磁盘调度管理

在磁盘调度管理中，应先进行移臂调度，再进行旋转调度。若磁盘移动臂位于22号柱面上，进程的请求序列如下表所示。若采用最短移臂调度算法，则系统的响应序列应为（2-8-3-5-7-1-4-6-9），其平均移臂距离为（4.11）。

当进程请求读磁盘时，操作系统先进行移臂调度，再进行旋转调度。即先看柱面的最短，再看扇区的最优。为什么看扇面呢？因为进程访问的是不同磁道上不同编号的扇区，旋转调度总是让首先到达读写磁头位置下的扇区先进行传送操作。

按照最短寻道时间优先的响应柱面序列为25-18-40-45。       

按照旋转调度的原则分析。

25号柱面的响应序列应为2-8-3。

18号柱面的响应序列应为5-7-1或5-1-7。

40号柱面的响应序列应为4-6。

45号柱面的响应序列应为9。

 平均移臂距离=（（25-22）+（25-18）+（40-18）+（45-40））/ 9  约等于4.11。

62.层次化存储结构

63.系统可靠性分析-串联和并联 

 R为可靠率，λ为失效率。

 64.编译过程

 

65.看门狗定时器超时会产生看门狗中断。

66.高级程序设计语言中用于描述程序中的运算步骤、控制结构及数据传输的是语句。