【正文】 列，但它不單獨(dú)設(shè)置校驗(yàn)盤，而是按某種規(guī)則把校驗(yàn)數(shù)據(jù)分布在組成陣列的磁盤上。 （4）。 （5），還采用了多數(shù)據(jù)通道技術(shù)和Cache技術(shù)，進(jìn)一步提高了存取速度和可靠性。 （2）采用非接觸方式讀/寫，沒有磨損，可靠性高。 （4）成本低廉，易于大量復(fù)制。 （6）誤碼率，在1010~1017以下。 固定性和只寫一次型讀寫原理相同，都是采用存儲(chǔ)介質(zhì)狀態(tài)不可逆的性質(zhì)，區(qū)別是前者由廠家寫入，后者可以由用戶寫入。磁光型光盤比相變型訪問速度慢，但可擦洗次數(shù)可達(dá)100萬次以上，相變光盤只有1000次左右。 這種對(duì)局部范圍的存儲(chǔ)器地址頻繁訪問，而對(duì)此范圍之外的地址單元?jiǎng)t訪問甚少的現(xiàn)象就稱為程序訪問的局部性原理。時(shí)間局部性是指如果一個(gè)信息項(xiàng)正在被訪問，那么在近期它很可能還會(huì)被再次訪問。 根據(jù)程序訪問的局部性原理，可以在主存和CPU之間設(shè)置一個(gè)高速的、容量相對(duì)較小的存儲(chǔ)器，如果當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)存放在這個(gè)存儲(chǔ)器中，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，不必從主存中取指令和數(shù)據(jù)，只需訪問這個(gè)高速存儲(chǔ)器，以提高程序運(yùn)行速度。 圖18 CPU與主存之間的數(shù)據(jù)傳輸必須通過Cache控制器進(jìn)行。 當(dāng)比較結(jié)果相等時(shí)，說明需要的數(shù)據(jù)已在Cache中，稱為命中,那么直接訪問Cache就行了。 Cache容量很小，它所保存的僅是主存內(nèi)容的一個(gè)子集，為了把主存塊放到Cache中，必須采用地址映射機(jī)制把主存地址定位到Cache中，這一過程稱為地址映射，全由硬件來實(shí)現(xiàn)。常用下述地址映射方式。 主存中的每一個(gè)塊只能被放置到Cache中惟一的一個(gè)指定位置，若這個(gè)位置已有內(nèi)容，則產(chǎn)生塊沖突，原來的塊將無條件地被替換出去。 （2）全相聯(lián)映射方式。這種方式優(yōu)點(diǎn)是靈活，Cache的塊沖突概率小，空間利用率高，但是地址變換速度慢，而且成本高，僅是一個(gè)理想方案，實(shí)際上很少使用。 將主存空間按Cache大小等分成區(qū)后，再將Cache空間和主存空間中的每一區(qū)都等分成大小相同的組。這種方式實(shí)際是全相聯(lián)映射和直接映射的折衷方案，也可以說是上述兩種方式的一般形式，所以其優(yōu)缺點(diǎn)介于它們的優(yōu)缺點(diǎn)之間。 在直接映射方式中，可以被置換的舊塊只有一個(gè)，只有唯一的選擇。 ①先進(jìn)先出（FIFO）策略。 ②使用次數(shù)最少（LFU）策略。 ③ 近期最少使用（LRU）策略。 CPU對(duì)Cache的寫入更改了Cache內(nèi)容，有多種寫操作方式可以保證與主存內(nèi)容一致，統(tǒng)稱為Cache的更新策略，主要有如下方式。 CPU執(zhí)行寫操作時(shí)，必須把數(shù)據(jù)同時(shí)寫入主存和緩存，這種方式保證主存與緩存數(shù)據(jù)一致性，但增加了訪問主存的次數(shù)，降低了存取速度。 CPU執(zhí)行寫操作時(shí)，只把數(shù)據(jù)寫入Cache而不寫入主存，一直到此塊被換出時(shí)才把內(nèi)容寫入主存，實(shí)現(xiàn)時(shí)需要借助標(biāo)志位信息。 （3）寫一次法。常用I/O接口與設(shè)備 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，接口是指中央處理器（CPU）、內(nèi)存和外部設(shè)備，兩種外部設(shè)備間或兩種機(jī)器之間通過總線連接的邏輯部件。 外部設(shè)備有自己的設(shè)備控制器，它一方面通過接口接收CPU傳送的信息，并把這些信息傳送到設(shè)備。為了使所有的外部設(shè)備能夠兼容，并能在一起工作，通常在總線和每個(gè)外部設(shè)備的設(shè)備控制器之間使用一個(gè)適配器（接口）電路，從而保證外部設(shè)備用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特性所要求的形式發(fā)送和接收信息。 （1）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 （2）數(shù)據(jù)緩沖與時(shí)序配合。 （3）提供外部設(shè)備和接口的狀態(tài)。狀態(tài)信息包括準(zhǔn)備就緒、忙及錯(cuò)誤等，供CPU詢問外部設(shè)備進(jìn)行分析。 包括設(shè)備選擇、操作時(shí)序的控制與協(xié)調(diào)、中斷的請(qǐng)求與批準(zhǔn)、主機(jī)命令與I/O設(shè)備狀態(tài)的交換與傳遞。 （5）電平匹配和負(fù)載匹配。當(dāng)電平不同時(shí)，需經(jīng)過接口電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 （6）程序中斷。 2. 接口的組成 不同外設(shè)對(duì)應(yīng)的接口是不同的，但不論哪種接口，都必須具有以下基本部件。 用來暫時(shí)存放輸入設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)或CPU輸出的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器和數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器兩種。 （2）控制寄存器。控制寄存器是寫寄存器，其內(nèi)容只能由處理器寫入，而不能讀出。 用于保存外設(shè)或接口本身的當(dāng)前工作狀態(tài)信息，每一種狀態(tài)通常在狀態(tài)寄存器中占一位，該寄存器的內(nèi)容一般只能被CPU讀出。 用來產(chǎn)生內(nèi)部工作所需的定時(shí)信號(hào)，并根據(jù)CPU的命令產(chǎn)生控制外設(shè)實(shí)現(xiàn)具體操作的控制信號(hào)。 I/O接口的基本組成 圖19是接口電路的基本結(jié)構(gòu)框圖。因此，在邏輯結(jié)構(gòu)上分為兩部分，一部分與CPU相連接，這部分面向主機(jī)的邏輯是標(biāo)準(zhǔn)的邏輯，不同的接口差異不是很大。 此外，為了支持接口邏輯，系統(tǒng)要設(shè)置總線收發(fā)器增加總線驅(qū)動(dòng)能力。 3. 接口的分類 接口的類型取決于I/O設(shè)備的類型、I/O設(shè)備對(duì)接口的要求和CPU與I/O接口之間信息交換的方式等因素。 ①并行接口。一般當(dāng)I/O設(shè)備本身是按照并行方式工作，并且主機(jī)與外部設(shè)備之間距離較近時(shí)，選用并行接口。 在接口與I/O設(shè)備之間按照每次傳送一位的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，該接口必須設(shè)置具有移位功能的數(shù)據(jù)緩沖器，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的并\串轉(zhuǎn)換。 （2）按操作的節(jié)拍分類。 CPU與接口之間，接口與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換都由CPU控制節(jié)拍的協(xié)調(diào)，與CPU的節(jié)拍同步。 ②異步接口。連接在總線上的任何兩個(gè)設(shè)備均可交換信息，其中，負(fù)責(zé)控制和支配總線控制權(quán)的設(shè)備叫主設(shè)備，和主設(shè)備交換信息的設(shè)備叫從設(shè)備。通過這種一問一答的方式逐步完成信息的交換，其中從請(qǐng)求到回答之間的時(shí)間由完成操作所需的實(shí)際時(shí)間來決定，與CPU的時(shí)鐘節(jié)拍無關(guān)。 可以分為程序控制I/O接口、程序中斷I/O接口和直接存儲(chǔ)器存?。―MA）接口。輸入設(shè)備 輸入設(shè)備用于從外界將數(shù)據(jù)、程序輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)存，供計(jì)算機(jī)處理。 （1）鍵盤。PC機(jī)鍵盤可以分為外殼、按鍵和電路板三部分。目前常用鍵盤都屬于電容式，手感好、擊鍵聲音小、無接觸、壽命較長(zhǎng)。 一種指示設(shè)備，能方便地控制屏幕上的鼠標(biāo)箭頭準(zhǔn)確地定位在指定的位置處，并通過按鈕完成各種操作。常用鼠標(biāo)器按照結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械式鼠標(biāo)、光電式鼠標(biāo)和光機(jī)式鼠標(biāo)三類，它們的價(jià)格逐漸提升，但性能、精度逐漸提高。 俗稱手寫筆,一般由兩部分組成，一部分是與主機(jī)相連接的基板，上面有連接線，接在主機(jī)的串行口（或PS/2口、USB口）。手寫筆可以分為電阻式手寫筆、電磁感應(yīng)式手寫筆和電容觸控式手寫筆三大類。電磁感應(yīng)式真實(shí)感強(qiáng)，但容易受周圍電器設(shè)備干擾。 （4）掃描儀。掃描儀種類繁多，按照不同的準(zhǔn)則，可分為不同的類型。按掃描儀結(jié)構(gòu)來分，有手持式、平板式、膠片專用和滾筒式等。 （5）數(shù)碼相機(jī)。數(shù)碼相機(jī)的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)相機(jī)有很多相似之處，不同之處在于它不使用光敏鹵化銀膠片成像，而是直接在成像芯片上成像。數(shù)碼相機(jī)的存儲(chǔ)器都是用閃存做成，稱為閃存卡或存儲(chǔ)卡，包括SM卡、CF卡、MMC卡、SD卡和XD卡等，它們一般不能互相通用。 包括前端設(shè)備和后端設(shè)備兩部分，前端設(shè)備包括麥克風(fēng)和MIDI輸入設(shè)備等，用于采集聲音信號(hào)，后端設(shè)備包括聲音卡等，它對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制的數(shù)字形式。 包括前端設(shè)備和后端設(shè)備兩部分，前端設(shè)備包括數(shù)字?jǐn)z像頭（機(jī)），用于采集視頻信號(hào)，后端設(shè)備包括視頻卡等，它對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制的數(shù)字形式。輸出設(shè)備 輸出設(shè)備用以將計(jì)算機(jī)處理后的結(jié)果信息，轉(zhuǎn)換成外界能夠識(shí)別和使用的數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音及電壓等信息形式。 （1）顯示器。PC機(jī)顯示器由監(jiān)視器和顯示控制卡兩部分組成。球面CRT顯示器、純平CRT顯示器和液晶顯示器。 （2）打印機(jī)。常用的打印機(jī)包括針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)三種，其價(jià)格逐漸增加，但打印質(zhì)量也逐漸增強(qiáng)。 （3）繪圖儀。繪圖儀一般采用增量法繪制圖形。平臺(tái)式是速度快、精度高，應(yīng)用廣泛。 主要包括MIDI音樂合成器、三維環(huán)繞聲生成器及音箱。三維環(huán)繞聲生成器可以利用雙聲道立體聲系統(tǒng)重現(xiàn)實(shí)際三維聲場(chǎng)的空間寬度、深度、層次及臨場(chǎng)感，具有很強(qiáng)的感染力。 （5）視頻輸出設(shè)備。投影儀主要通過三種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，它們分別是CRT投影技術(shù)、LCD投影技術(shù)以及DLP投影技術(shù)。 系統(tǒng)可靠性越高，平均無故障時(shí)間就越長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可用性是系統(tǒng)保持正常運(yùn)行時(shí)間的百分比，定義為：MTTF/（MTTF+MTTR）100%. 用戶容易對(duì)可靠性和可用性產(chǎn)生混淆，二者的重要區(qū)別是系統(tǒng)是可維修的還是不可維修的。而對(duì)于可用性的要求就沒有那么高，系統(tǒng)可以發(fā)生故障，然后在時(shí)間段[0,t]內(nèi)修復(fù)?？煽啃杂?jì)算 計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，而且影響其可靠性的因素很多，所以很難直接進(jìn)行可靠性分析，一般都是把系統(tǒng)簡(jiǎn)化，然后抽象成一些常用模型的組合。 （1）串聯(lián)系統(tǒng)。 （2）并聯(lián)系統(tǒng)。圖110 Ri表示第i單元可靠度。 （3）混聯(lián)系統(tǒng)。圖112 串并聯(lián)系統(tǒng) 在一定程度上容忍故障的技術(shù)叫做容錯(cuò)技術(shù)，也稱為故障掩蓋技術(shù)，采用容錯(cuò)技術(shù)的系統(tǒng)叫做容錯(cuò)系統(tǒng)。 由于資源的不同，冗余技術(shù)分為硬件冗余、軟件冗余、時(shí)間冗余和信息冗余。 （1）數(shù)據(jù)備份。 （2）雙CPU容錯(cuò)系統(tǒng)。這個(gè)過程對(duì)用戶是透明的，系統(tǒng)沒有受到絲毫影響，更不會(huì)引起數(shù)據(jù)的丟失，充分保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。 設(shè)置兩臺(tái)服務(wù)器，它們都處于運(yùn)行狀態(tài)，如果一臺(tái)服務(wù)器壞了，另一臺(tái)服務(wù)器可以將所有的業(yè)務(wù)接管過來，它一般采用下述兩種工作方式。 兩臺(tái)服務(wù)器都在工作，分別擔(dān)負(fù)不同的任務(wù)，可以很好地均衡負(fù)載，但是成本大，管理難。 備份機(jī)不工作，只是監(jiān)測(cè)作業(yè)機(jī)的工作狀況，成本比較低，但是服務(wù)器之間切換時(shí)間較長(zhǎng)。 三臺(tái)主機(jī)同時(shí)運(yùn)行，由表決器（Voter）根據(jù)三臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行表決，如果有兩個(gè)以上的機(jī)器運(yùn)行結(jié)果相同，則認(rèn)定該結(jié)果正確。 注意，當(dāng)一臺(tái)機(jī)器出現(xiàn)故障后表決已失去意義，其可靠性甚至比不上一個(gè)雙機(jī)系統(tǒng)。 （5）集群系統(tǒng)。DEC公司最早在其VAX系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了集群技術(shù)，多服務(wù)器集群系統(tǒng)的主要目的是使用戶的應(yīng)用獲得更高的速度、更好的平衡和通信能力，而不僅僅是數(shù)據(jù)可靠性很好的備份系統(tǒng)。 通常采用下述方法。 （2）程序由不同的人獨(dú)立設(shè)計(jì)，使用不同的方法，不同的設(shè)計(jì)語言，不同的開發(fā)環(huán)境和工具來實(shí)現(xiàn)。 機(jī)器運(yùn)行的某一時(shí)刻稱作檢查點(diǎn)，此時(shí)檢查系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)被存儲(chǔ)起來。 4. 信息冗余 為檢測(cè)或糾正信息在運(yùn)算或傳輸中的錯(cuò)誤而外加的一部分信息。例題1 例題1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由__（1）__組成的。 B. 硬件和操作系統(tǒng)軟件 C. 應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)軟件 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。 例題2 例題2 計(jì)算機(jī)硬件能夠直接識(shí)別和執(zhí)行的語言是__（2）__. （2）A. 高級(jí)語言 B. BASIC語言 C. 匯編語言 D. 機(jī)器語言 例題2分析 本題考查計(jì)算機(jī)語言基礎(chǔ)知識(shí)。計(jì)算機(jī)能識(shí)別的語言只能是機(jī)器語言，即0和1構(gòu)成的代碼。 例題3 例題3 計(jì)算機(jī)采用__（3）__來處理數(shù)據(jù)。 二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，任何計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)在機(jī)器內(nèi)部都表示為0和1組成的二進(jìn)制代碼串，數(shù)據(jù)處理最終都可以轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制基本運(yùn)算。 例題4 例題4 在下面的說法中，正確的是__（4）__. （4）A. 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和輸入、輸出系統(tǒng)組成 B. 計(jì)算機(jī)區(qū)別于其他計(jì)算工具最主要的特點(diǎn)是能存儲(chǔ)和運(yùn)行程序 C. 計(jì)算機(jī)可以直接對(duì)磁盤中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理 D. 16位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)能處理的最大數(shù)是16位十進(jìn)制數(shù) 例題4分析 完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。諾依曼原理，將一組計(jì)算命令形成程序，預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，啟動(dòng)后便能自動(dòng)執(zhí)行。16位計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)為16個(gè)二進(jìn)制位，這是運(yùn)算器一次能夠處理的數(shù)據(jù)單位。 例題5 例題5 下列關(guān)于主板的敘述中，不正確的是__（5）__. （5）A. 主板性能的好壞會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的速度、穩(wěn)定性和兼容性 B. 安裝在主板上的CPU不能進(jìn)行更換 C. 不同型號(hào)的主板需要與之相應(yīng)的CPU進(jìn)行搭配 D. 一體化主板將聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等功能集成在主板上 例題5分析 CPU安裝在主板的CPU插座上，具有可拆卸性，類型相同的CPU,均可安裝在該插座上，當(dāng)CPU出現(xiàn)故障或不滿足當(dāng)前要求時(shí)，可以拔出，把同類型的CPU插入即可。 例題6 例題6 下列敘述中，不正確的是__（6）__. （6）A. 運(yùn)算器主要完成各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 B. 控制器可以讀取各種指令，并對(duì)指令進(jìn)行分析執(zhí)行 C. CPU中的累加器可以直接參與運(yùn)算并存放運(yùn)算的結(jié)果 D. 運(yùn)算器可以從鍵盤讀入數(shù)據(jù)，并進(jìn)行運(yùn)算 例題6分析 運(yùn)算器的輸入數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)總線或累加器，不可以直接從鍵盤得到。 例題7 例題7 CPU的主要功能是__（7）__. （7）A. 存儲(chǔ)程序B. 傳送數(shù)據(jù)C. 執(zhí)行I/O D. 執(zhí)行程序 例題7分析 中央處理器（CPU）是運(yùn)算器和控制器的合稱，它是硬件系統(tǒng)的核心。 例題7答案 （7）D 內(nèi)核電壓由CPU生產(chǎn)工藝決定，I/~3V. 例題8答案 （8）D （9）A. 物理特性B. 功能特性C. 電氣特性D. 時(shí)間特性 例題9分析 總線的物理特性包括物理連接方式、連接的類型和數(shù)量；總線的電氣特性包括每一條信號(hào)線的信號(hào)傳遞方向、信號(hào)的時(shí)序特征和電平特征；總線的時(shí)間特征規(guī)定了每根線的有效時(shí)間；而總線的功能特性包括總線的功能層次、資源類型、信息傳遞類型、信息傳遞方式和控制方式等。 例題9答案 （9）B 160