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软件设计师考前冲刺与考点分析

第2章计算机硬件基础知识

1.1考点脉络

计算机硬件系统是软件运行的基础，掌握某些基本硬件的工作原理是软件技术提升的前

提，因此硬件基础知识是软件设计师考试中的一个必考模块。在此科目中，包括到的知识点

非常多，但真正常考的却不多，本章将对考点脉络进行梳理，对重要知识点进行精讲，并辅

以习题，以便考生加深印象。

依照考试大纲，本章要求考生掌握如下几个方面的知识点。

（1）数据的表示：数制及其转换、原码、反码、补码、移码、浮点数、溢出、算术运

算、逻辑运算、校验码。

（2）计算机系统的组成、体系结构分类及特性：CPU、存储器的组成、性能和基本工

作原理、常用I/O设备、通信设备的性能及基本工作原理、I/O接口的功效、类型和特性、

CISC/RISC、流水线操作、多处理机、并行处理。

（3）存储系统：虚拟存储器基本工作原理、多级存储体系、RAID类型和特性。

（4）可靠性与系统性能评测基础知识：诊疗与容错、系统可靠性分析评价、校验措施、

计算机系统性能评测措施。

从历年的考试情况来看，本章的考点重要集中如下方面。

在数据的表示中，重要考浮点数运算、溢出、算术、逻辑运算。

在计算机系统的组成与体系结构中，重要考查CPU的组成，常见存储器的作用、计算

机体系结构分类、指令系统基础、CISC与RISC、流水线操作的有关内容。

在存储系统中，重要考查Cache存储器。

在可靠性与系统性能评测基础知识中，重要考查系统可靠性分析和校验措施。

1.2数据的表示

在数据的表示这个考点中，重要包括到数制转换、数据编码、浮点数计算三个方面的内

容，其中难度最高的是浮点数计算。

1.2.1考点精讲

1.数制转换

（1）R进制数转换成十进制数

R进制数转换成十进制数一般使用按权展开法。详细操作方式为：将R进制数的每一

位数值用Rk形式表示，即幂的底数是R，指数为k，k与该位和小数点之间的距离有关。

当该位位于小数点左边，k值是该位和小数点之间数码的个数，而当该位位于小数点右边，

k值是负值，其绝对值是该位和小数点之间数码的个数加1。

例如二进制数l0101.01的值可计算如下：

l0101.01=1×24+1×22+1×20+1×

按照上面的表示法，即可计算出R进制数十进制的值。

（2）十进制数转换为R进制数

最常用的是“除以R取余法”。例如将十进制数85转换为二进制数：

2|85余1

2|420

2|211

2|100

2|51

2|20

11

将所得的余数从低位到高位排列（1010101）2就是85的二进制数。

（3）二进制数与八进制数、十六进制数之间的转换

二进制转八进制：将每3个二进制数转换为八进制数；

二进制转十六进制数：将每4个二进制数转换为八进制数；

八进制转二进制：将每个八进制数转换为3位二进制数；

十六进制转二进制：将每个十六进制数转换为4位二进制数。

上面的转换都是以小数点作为计算数码个数的起点。八进制数和十六进制数转换可先转

换为二进制数，然后再转换为目标进制。

2.原码、反码、补码、移码

在计算机中，数据编码方式能够有多个，最为常见的有原码、反码、补码、移码。一个

正数的原码、补码、反码是相同的，负数则不一样。

（1）原码

将最高位用做符号位（0表示正数，1表示负数），其他各位代表数值自身的绝对值的

表示形式。这种方式是最轻易了解的。

例如，+1的原码是00000001，–1的原码是10000001。

不过直接使用原码在计算时却会有麻烦，例如(1)10+(–1)10=0，假如直接使用原码

则：

(00000001)2＋(10000001)2=(10000010)2

这么计算的成果是–2，也就是说，使用原码直接参加计算也许会出现错误的成果。因

此，原