高級(jí)程序員考試試題分析
——計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)（高級(jí)程序員級(jí)）

  高級(jí)程序員資格和水平考試試題共15個(gè)硬件基礎(chǔ)知識(shí)4個(gè)題內(nèi)容涉及：

  1．隨機(jī)存儲(chǔ)器種類(lèi)特性。

  2．虛擬存儲(chǔ)器特性及工作原理。

  3．?dāng)?shù)據(jù)可靠性編碼CRC及工作原理。

  4．精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)RISC的特性。

  一、主存儲(chǔ)器的種類(lèi)和特性（第九題）

  主存儲(chǔ)器用來(lái)存放正在運(yùn)行的程序所需的和常用的指令和數(shù)據(jù)。是CPU直接訪問(wèn)的部件。主機(jī)對(duì)主存的主要要求是速度快。主存通常包括，隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM。

  1．可隨機(jī)讀寫(xiě)，只要不斷電其存儲(chǔ)內(nèi)容一直保持不變的存儲(chǔ)器芯片叫靜態(tài)隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器SRAM，其單元存儲(chǔ)原理類(lèi)似觸發(fā)器。

  2．可隨機(jī)讀寫(xiě)，但需要不斷刷新才能保持其中存儲(chǔ)信息的芯片稱為動(dòng)態(tài)隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器DRAM，這種芯片是用動(dòng)態(tài)MOS電路構(gòu)成的。

  利用電容的充電來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)但因電路本身總有漏電，因此需定期不斷補(bǔ)充充電才能保持其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

  注意DRAM即使在不斷電的時(shí)候，也必須定時(shí)刷新，但這種刷新是自動(dòng)進(jìn)行的并不需要使用人員干預(yù)。

  3．生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品出廠前利用掩膜技術(shù)已經(jīng)寫(xiě)好數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為只讀存儲(chǔ)存儲(chǔ)器ROM。使用者無(wú)法改變其中的內(nèi)容，常用來(lái)存放固定程序。

  4．用戶在使用ROM時(shí)感到不方便，有時(shí)偶爾需要改變ROM的內(nèi)容時(shí)，可采用EPROM稱為可擦除的可編程的只讀存儲(chǔ)器。但每次擦除需要用紫外線直接照射這種芯片15~20分鐘，而寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)必須使用特殊裝置。因此在機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中仍是只讀不寫(xiě)的。

  5．一種新型的存儲(chǔ)器閃速存儲(chǔ)器FM已經(jīng)面世。其特點(diǎn)是可以用信號(hào)在幾秒鐘內(nèi)快速地擦除芯片內(nèi)容的一部分或全部但不能對(duì)指定單元（字節(jié)）單獨(dú)進(jìn)行擦除。

  二、虛擬存儲(chǔ)器（第十題）

  1．主存的特點(diǎn)是速度快但容量小，CPU可直接訪問(wèn)。外存的特點(diǎn)的容量大和速度慢，CPU不能直接訪問(wèn)。用戶的程序和數(shù)據(jù)通常放在外存中。因此需要經(jīng)常在主有與外存間取來(lái)送去。由用戶來(lái)干預(yù)調(diào)度很不方便。虛擬存儲(chǔ)器用來(lái)解決這個(gè)矛盾，使用戶感到他可以直接訪問(wèn)整個(gè)內(nèi)外存空間，而不需用戶干預(yù)。因此容量很大的速度較快的外存儲(chǔ)器（硬磁盤(pán)）成為虛擬存儲(chǔ)器主要組成部分。

  2．虛擬存儲(chǔ)器中硬盤(pán)中的數(shù)據(jù)與主存中的數(shù)據(jù)的調(diào)度方法與高速緩存Cache的調(diào)度方法類(lèi)似。即把經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)調(diào)入高速主存中保存。不需要的數(shù)據(jù)用一定的替代算法再送回硬盤(pán)中。這些調(diào)入調(diào)出的操作都是由虛擬存儲(chǔ)器自動(dòng)完成的。

  3．用戶程序采用虛地訪問(wèn)整個(gè)虛擬空間，而指令執(zhí)行時(shí)只能訪問(wèn)主存空間。因此必須進(jìn)行虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換，把不在主存的單元內(nèi)容調(diào)入主存某單元再按轉(zhuǎn)換的實(shí)地址進(jìn)行訪問(wèn)。

  4．虛存中虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換是關(guān)鍵，為了提高轉(zhuǎn)換速度通常采用硬件支持這種轉(zhuǎn)換，即把負(fù)頁(yè)放在相聯(lián)存儲(chǔ)器中，相聯(lián)存儲(chǔ)器是按內(nèi)容訪問(wèn)的，而直接查找你要訪問(wèn)虛頁(yè)號(hào)是否在相聯(lián)存儲(chǔ)器中，而得到有關(guān)的實(shí)頁(yè)號(hào)。

  三、數(shù)據(jù)可靠性編碼CRC（第十一題）

  1．?dāng)?shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)是存儲(chǔ)傳送上可靠性直接影響計(jì)算機(jī)可靠性，通過(guò)編碼技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正已經(jīng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤將是非常重要的，CRC是一種常用檢錯(cuò)編碼，即循環(huán)冗余校編碼。

  2．在產(chǎn)生CRC校驗(yàn)碼時(shí)使用模二除法

  在模二運(yùn)算中是按位進(jìn)行的。

  模二加減法均不產(chǎn)生進(jìn)行和借位。

  模二除法是利用模二減法求余數(shù)的，余數(shù)最高位為“1”，則商“1”，否則商“0”，每商1位則余數(shù)減少一位，直到余數(shù)位數(shù)少于除數(shù)位數(shù)。

  3．如果生成多項(xiàng)式G（x）=x4（4次冪）+x3（3次冪）+x+1原始報(bào)文為1100 1010 101，則其CRC碼求法如下：


 

  將其余數(shù)0011添加在該報(bào)文最后即得到其CRC編碼1100 1010101 0011

  因此答案中指出的其它3個(gè)編碼都是錯(cuò)誤的。這個(gè)題要求掌握CRC碼生成原理和模二除法。

  4．校驗(yàn)原理

  當(dāng)接收到一個(gè)CRC碼時(shí)，用生成多項(xiàng)式去除該CRC碼。

  如果余數(shù)是0，則傳送正確。

  如果余數(shù)不是0，則傳送有錯(cuò)，根據(jù)不同余數(shù)可以知是哪位出錯(cuò)，即將該位變反即可。

  因此，CRC碼，可發(fā)現(xiàn)糾正一位錯(cuò)。

  CRC碼可以檢測(cè)小于等于校驗(yàn)位長(zhǎng)度的突發(fā)錯(cuò)。

    RISC機(jī)器指令系統(tǒng)考慮了操作系統(tǒng)與編譯的優(yōu)化，因此使編譯工作更簡(jiǎn)單。