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2017年全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试《信息系统管理工程师（中级）》复习全书【核心讲义＋历年真题详解】试读：
第一部分 备考指南
第1章 计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试概述
（信息系统管理工程师篇）一、考试简介
计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试（以下简称计算机软件考试）是原中国计算机软件专业技术资格和水平考试（简称软件考试）的完善与发展。这是由国家人力资源和社会保障部、工业和信息化部领导下的国家级考试，其目的是，科学、公正地对全国计算机与软件专业技术人员进行职业资格、专业技术资格认定和专业技术水平测试。
原软件考试在全国范围内已经实施了二十年，截止2011年，累计参加考试的人数约有三百万人。该考试由于其权威性和严肃性，得到了社会及用人单位的广泛认同，并为推动我国信息产业特别是软件产业的发展和提高各类IT人才的素质做出了积极的贡献。
根据人事部、信息产业部文件（国人部发[2003]39号），计算机软件考试纳入全国专业技术人员职业资格证书制度的统一规划。通过考试获得证书的人员，表明其已具备从事相应专业岗位工作的水平和能力，用人单位可根据工作需要从获得证书的人员中择优聘任相应专业技术职务（技术员、助理工程师、工程师、高级工程师）。计算机专业技术资格（水平）实施全国统一考试后，不再进行计算机技术与软件相应专业和级别的专业技术职务任职资格评审工作。因此，这种考试既是职业资格考试，又是职称资格考试。
同时，这种考试还具有水平考试性质，报考任何级别不需要学历、资历条件，只要达到相应的技术水平就可以报考相应的级别。部分级别的考试已与日本、韩国相应级别的考试互认，以后还将进一步扩大考试互认的级别以及互认的国家。
考试合格者将颁发由中华人民共和国人力资源和社会保障部、工业和信息化部用印的计算机技术与软件专业技术资格（水平）证书。
二、考试专业与级别
根据《计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试暂行规定》（以下简称《暂行规定》）第五条规定，计算机专业技术资格（水平）考试划分为计算机软件、计算机网络、计算机应用技术、信息系统和信息服务5个专业类别，并在各专业类别中分设了高、中、初级专业资格考试，详见《计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试专业类别、资格名称和级别层次对应表》（见下）。人事部和信息产业部将根据发展需要适时调整专业类别和资格名称。
考生可根据本人情况选择相应专业类别、级别的专业资格（水平）参加考试。
三、报考条件
凡遵守中华人民共和国宪法和各项法律，恪守职业道德，具有一定计算机技术应用能力的人员，均可根据本人情况，报名参加相应专业类别、级别的考试。
因此，计算机软件资格考试报名条件不设学历与资历条件、年龄以及专业等限制，考生可根据自己的技术水平选择合适的级别合适的资格进行报考。
注：每次考试个人只允许报考一种资格。
四、报考方式
符合《暂行规定》（即《计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试暂行规定》）第八条规定的人员，由本人提出申请，按规定携带身份证明到当地考试管理机构报名，领取准考证。凭准考证、身份证明在指定的时间、地点参加考试。
各地的报名办法由考生报考所在地的当地考试机构决定。考生相关报考费用标准由当地物价部门核准。
考生报名方式主要分为：网上报名与考生本人到指定地点报名两种。
注：报名时依据的身份证明包括：居民身份证、军人的证件、护照、户口本等。
五、报考时间
计算机专业技术资格（水平）考试原则上每年组织两次，在每年第二季度和第四季度举行。
注：各地的报名时间由考生报考所在地的当地考试机构决定。
六、考试形式与时间规定
除信息处理技术员和多媒体应用制作技术员采取笔试与上机操作考试相结合的形式外，其他各种考试都采用笔试形式。考试实行全国统一大纲、统一试题、统一时间、统一标准、统一证书的考试办法。
高级资格考试设综合知识、案例分析和论文3个科目；中级、初级资格考试设基础知识和应用技术2个科目。各级别考试均分2个半天进行。笔试安排在一天之内。上机考试将分期分批进行。
知识科目采用单项选择题，考试150分钟，考生需要用2B铅笔填涂答题卡；
应用技术科目采用问答题，考试时间150分钟；上机考试时间为150分钟；
案例分析科目采用问答题，考试时间为90分钟；论文科目考试时间为120分钟。各个科目的满分均为75分。
七、信息系统管理工程师考试科目设置（1）信息系统基础知识，考试时间为l50分钟，笔试，选择题；（2）信息系统管理（应用技术），考试时间为150分钟，笔试，问答题。
八、考试目标
通过本考试的合格人员能对信息系统的功能与性能、日常应用、相关资源、运营成本、安全等进行监控、管理与评估，并为用户提供技术支持；能对信息系统运行过程中出现的问题采取必要的措施或对系统提出改进建议；能建立服务质量标准，并对服务的结果进行评估；能参与信息系统的开发，代表用户和系统管理者对系统的分析设计提出评价意见，对运行测试和新旧系统的转换进行规划和实施；具有工程师的实际工作能力和业务水平，能指导信息系统运行管理员安全、高效地管理信息系统的运行。
九、信息系统管理工程师考试要求（1）熟悉计算机系统以及各主要设备的性能，并理解其基本工作原理；（2）掌握操作系统基础知识以及常用操作系统的安装、配置与维护；（3）理解数据库基本原理，熟悉常用数据库管理系统的安装、配置与维护；（4）理解计算机网络的基本原理，并熟悉相关设备的安装、配置与维护；（5）熟悉信息化和信息系统基础知识；（6）了解信息系统开发的基本过程与方法；（7）掌握信息系统的管理与维护知识、工具与方法；（8）掌握常用信息技术标准、信息安全以及有关法律、法规的基础知识；（9）正确阅读和理解信息技术相关领域的英文资料。
十、指定书目
考试大纲——《信息系统管理工程师考试大纲（2005版）》 清华大学出版社
指定教材——《信息系统管理工程师教程》 清华大学出版社
十一、考试内容
说明：“Ⅰ”、“Ⅱ”和“Ⅲ”表示掌握或熟悉的程度。“I”是指对所列知识要理解其内容及含义（理解）。“Ⅱ”是指有关问题中能直接使用（一般应用）。“Ⅲ”是指对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用（综合应用）。
考试科目1：信息系统基础知识
一、计算机科学基础
1．1 数制及其转换
·二进制、十进制和十六进制等常用数制及其相互转换
1．2 数据表示
•数的表示：原码、补码、反码，整数和实数的机内表示方法，精度与溢出
•非数值表示：字符和汉字的机内表示，声音和图像的机内表示
•校验方法和校验编码
1．3 算术运算和逻辑运算
•计算机中二进制数的运算方法
•逻辑代数基本运算
1．4 数据结构与算法基本概念
二、计算机系统知识
2．1 计算机硬件知识
2．1．1 计算机系统组成和主要设备的基本工作原理
•CPU和存储器的组成、性能和基本工作原理
•I/O接口的功能、类型和特性
•常用I/O设备的性能和基本工作原理
•CISC/RISC、流水线操作、多处理机、并行处理基本概念
2．1．2 存储系统
•高速缓存、主存类型
•虚拟存储器基本工作原理，多级存储体系
•RAID类型和特性
•存储介质特性及容量计算
2．2 计算机软件知识
2．2．1 操作系统知识
•操作系统的类型、特征和功能
•中断控制、进程、线程的基本概念
•处理机管理（状态转换、同步与互斥、分时、抢占、死锁）
•存储管理（主存保护、动态连接分配、分页、虚存）
•设备管理（I/O控制、假脱机）
•文件管理（文件目录、文件的结构和组织、存取方法、存取控制、恢复处理、共享和安全）
•作业管理
•汉字处理，人机界面
•操作系统的配置
2．2．2 程序设计语言和语言处理程序基础知识
•汇编、编译、解释系统的基础知识和基本工作原理
•程序设计语言的基本成分：数据、运算、控制和传输，过程调用的实现机制
•各类程序设计语言的主要特点和适用情况
2．3 系统配置和方法
2．3．1 系统配置技术
•C/S系统、B/S系统、多层系统、分布式系统
•系统配置方法（双份、双重、热备份、容错和群集）
•处理模式（集中式、分布式、批处理、实时处理和Web计算）
•事物管理（并发控制、独占控制、故障恢复、回滚、前滚）
2．3．2 系统性能
•性能指标和性能设计，性能计算、性能测试和性能评估
2．3．3 系统可靠性
•可靠性指标与设计，可靠性计算与评估
2．4 计算机应用基础知识
•信息管理、数据处理、辅助设计、科学计算、人工智能、远程通信服务等基础知识
•多媒体应用基础知识
三、计算机网络知识
3．1 协议和侍输
•网络体系结构（网络拓扑、0SI/RM、基本的网络和通信协议）
•TCP/IP协议基础
•传输介质、传输技术、传输方法、传输控制
3．2 局域网和广域网
•LAN拓扑、存取控制、LAN的组网、LAN间连接、LAN-WAN连接
•互联网基础知识及其应用
•网络性能分析（传输速度、线路利用率、线路容量）和性能评估
•网络有关的法律、法规要点
•网络安全（加密解密、授权、防火墙、安全协议）
•远程传输服务
3．3 常用网络设备和各类通信设备
3．4 网络管理与网络软件基础知识
•网络管理（运行管理、配置管理、安全管理、故障管理、性能管理、计费管理）
•网络软件（网络操作系统、驱动程序、网络管理系统、网络管理工具）
四、数据库基础知识
4．1 数据库系统基本概念
4．2 数据库系统体系结构
•集中式数据库系统、Client/Server数据库系统、分布式数据库系统
4．3 关系数据库标准语言（SQL）
•SQL的功能与特点
•用SQL进行数据定义（表、视图、索引、约束）
•用SQL进行数据操作（数据检索、数据插入删除/更新、触发控制）
•安全控制和授权
•应用程序中的API、嵌入SQL
4．4 数据库的管理与控制
•数据库管理系统的功能和特征
•数据库事务管理、数据库备份与恢复技术、并发控制
4．5 数据挖掘和数据仓库基本知识
五、信息系统开发和运行管理知识
5．1 信息化、信息系统与信息系统开发基本知识
•信息化、信息系统、信息工程概念
•信息系统结构与中间件技术
•知识产权、信息系统、互联网相关的法律、法规
•信息系统开发各阶段的目标和任务
•信息系统开发工具、开发环境、开发方法概念
•信息系统开发项目管理基本知识
5．2 系统分析设计基础知识
•系统分析的目的和任务
•结构化分析设计方法和工具
•系统规格说明书
•系统总体结构设计、详细设计
•系统设计说明书
•面向对象分析设计与统一建模语言（UML）
5．3 系统实施基础知识
•系统实施的主要任务
•结构化程序设计、面向对象程序设计、可视化程序设计
•程序设计语言的选择，程序设计风格
•系统测试的目的、类型和方法
•测试设计和管理
•系统转换知识
5．4 系统运行管理知识
•系统（计算机系统、数据库系统、计算机网络系统）运行管理
•系统运行管理各类人员的职责
•系统的成本管理、用户管理、安全管理、性能管理
•系统运行操作（系统控制操作、数据I/O管理、操作手册）
•资源管理（硬件资源管理、软件资源管理、数据资源管理、网络资源管理、相关设备和设
管理、文档管理）
•系统故障管理（处理步骤、监视、恢复过程、预防措施）
•分布式系统管理
•系统运行管理工具（自动化操作工具、监视工具、诊断工具）
•系统运行管理的标准化
5．5 系统维护知识
•系统维护的内容（软件维护、硬件维护、数据维护）
•系统维护的类型（完善性维护、适应性维护、纠错性维护、预防性维护）
•系统维护方法（日常检查、定期检查、预防维护、事后维护、远程维护）
•按合同维护
•系统维护工作的特点
•系统的可维护性（可理解性、可测试性、可修改性）
•系统维护的组织管理
5．6 系统评价基础知识
•系统的技术评价（目标评价、功能评价、性能评价、运行方式评价）
•系统成本的构成
•系统经济效益的评价（性能效益、节省成本效益）及其评价方法
六、信息安全知识
•信息安全基本概念
•计算机病毒防治，计算机犯罪的防范，网络入侵手段及其防范
•容灾
•加密与解密机制，认证（数字签名、身份认证）
•信息系统的安全保护，安生管理措施
•私有信息保护
•可用性保障（备份与恢复、改用空闲的线路和通信控制设备）
七、标准化知识
•标准化的概念（标准化的意义、标准化的发展、标准化机构）
•标准的层次（国际标准、国家标准、行业标准、企业标准）
•代码标准、文件格式标准、安全标准、软件开发规范和文档标准基础知识
八、专业英语
•正确阅读并理解相关领域的英文资料
考试科目2：信息系统管理（应用技术）
一、系统管理计划
1．1 确认系统管理要求
•管理级的系统管理要求（长期信息化战略、系统管理所要求的重要事项、用于管理的重要计算机资源）
•用户作业级的系统管理要求（管理范围、管理策略、管理对象、管理方法、管理计划、管理预算）
1．2 明确向用户提供的系统与服务、服务等级与责任范围
1．3 确定成本计算与服务计量办法
1．4 制订系统运行规章制度
1．5 制订长期与短期的系统管理计划
•面向用户的系统管理计划（服务时间、可用性、提供的信息量、响应速度、培训、服务台、分布式现场支持）
•建立系统管理组织与系统运行管理体制
•面向运行的系统管理计划（运行管理、人员管理、成本管理、用户管理、资源管理、故障管理、性能管理、维护管理、安全管理）
二、系统管理
2．1 系统运行
•各类应用系统的运行管理
•运行计划的制订与调整
•运行操作过程的标准化
•消耗品管理、数据输入输出管理、存档与交付管理
•系统运行管理报告
2．2 用户管理
•用户注册管理及其管理方法
•用户管理报告
2．3 操作管理
•系统操作指南（系统运行体制、操作员工作范围、操作规章制度、系统运行操作手册）
•作业管理（作业调度管理、作业处理情况检查、作业处理结果检查）
•作业运行的分析改进
•操作员组的管理（划分工作职责、作业交付规则提高操作质量）
2．4 计费管理
•计费系统（成本核算与事后支付系统，应付费资源，计费系统的选择）
•计费数据的收集、收集计费数据的工具
•计费单位与计算方法
•事后付费与事前付费的差别以及各种措施
2．5 成本管理
•系统运行成本（初始成本项与运行成本项）
•系统运行费预算和决算
•系统运行成本的管理（预算与决算的差别分析，降低成本的方法）
•用户方成本
2．6 人员管理
•职责系统
•职工教育与培训
•外包管理
2．7 分布式站点的管理
•分布式系统常见的问题
•分布式系统的运行管理
2．8 采用运行管理系统
•系统运行管理中的问题与措施
•运行支持系统、远程运行系统、自动运行系统、无人系统操作
•分布式系统中运行管理系统的使用
2．9 系统管理标准
2．9．1 建立系统管理标准
•划定系统管理标准的范围，确定系统运行标准项目
•运行操作过程标准、工作负载标准
•对监视运行状态的管理
•系统更新管理
2．9．2 分布式系统操作过程的标准化
2．9．3 标准的修订
三、资源管理
3．1 硬件管理
•识别待管理的硬件
•硬件资源管理、硬件配置管理、硬件资源维护
3．2 软件管理
•识别待管理的程序与文档
•软件开发阶段的管理、软件运行阶段的管理、软件更新管理
•程序库管理、软件包发行管理、文档管理
•软件资源的合法使用与保护
3．3 数据管理
•数据生命周期和数据资源管理
•数据管理（数据管理员、数据维护、数据库管理系统、分布式数据库管理）
•企业级数据管理（数据标准化、数据字典、数据目录、信息系统目录）
•数据库审计支持
3．4 网络资源管理
•待管理项目的识别（通信线路、通信服务、网络设备、网络软件）
•网络资源管理（登记管理的准备、资产管理、命名规则和标准）
•配置管理（网络设备配置图与连接图、地址管理、更新管理）
•网络资源维护
•网络管理（网络运行监视、网络故障管理、网络安全管理、网络性能管理）
•网络审计支持
3．5 相关设施和设备的管理
•电源设备管理、空凋设备管理、楼宇管理、应急设备管理、分布式现场的设备管理
四、故障管理
4．1 故障监视
•设置待监视项目、监视的内容和方法
4．2 故障的调查
•收集故障信息、隔离故障、确定故障位置、调查故障原因
4．3 恢复处理
•恢复作业的准备、恢复处理的形式
•主机故障的恢复、数据库故障的恢复、网络故障的恢复、相关设备故障的恢复、作业非正情况的恢复
•故障处理及恢复涉及的有关人员
4．4 故障记录与防再现措施
•故障的记录与报告、故障原因分析
•评估与改进故障处理过程、审查类似设备与软件、处理故障工作流程的标准化
4．5 分布式系统的故障管理
•分布式系统的故障间题、故障监视、故障分析、故障恢复
•分布式系统中防止故障再现
五、安全管理
5．1 安全管理措施
5．1．1 安全管理措施的制订
•安全策略、应急计划、安全管理体系
•安全管理的项目（威胁的识别、待保护项目）
•风险管理（风险分析、风险评估、保险）
5．1．2 物理安全措施的执行设备与相关设施的安生管理、防灾管理）
5．1．3 技术安全措施的执行（系统安全措施、数据安全性措施）
5．1．4 安全管理制度的执行
•运行管理（信息中心出入管理、终端管理、信息管理）
•防犯罪管理（篡改数据/程序、黑客、窃听、非法数据泄露）
5．1．5 信息系统安全有关的标准与法律法规
5．2 安全管理的实施
•运行管理手册、用户手册、安全性检查洁单
•分析研究登录数据、安全性审计支持
•分布式系统现场的安全性
•安全性强度测试
六、性能管理
6．1 信息系统的性能评价
6．1．1 性能评价标准与方法
•性能评价项目与目的
•评价标准
•性能监视与评价方法
6．1．2 性能分析与评价
•性能评价的时机，获取性能评价数据
•性能下降原因分析，改进性能的建议
6．2 系统性能管理
6．2．1 系统性能评估
•系统性能评估项目（电源、CPU处理速度、主存容量、Cache容量、磁盘容量、磁盘存取速度、通信线路速度）
•当前系统负载、预计系统负载
6．2．2 系统性能改进
•性能扩充的模拟（模拟工具、极限性能计算、增加选件）
•改进系统的建议
•系统用户培训
6．3 分布式的性能管理
•分布式系统性能及其评价标准
•分布式系统性能管理的因素（服务器与客户端的平衡考虑）
七、系统维护
7．1 制订系统维护计划
•系统维护的需求（设置系统维护项目以及相应的维护级别）
•系统维护计划（维护预算、维护需求、维护管理体制、维护承诺、维护人员职责、维护时间间隔、设备更换）
•系统维护的实施形式（每日检查、定期维护、预防性维护、事后维护）
7．2 系统维护的实施
7．2．1 维护工作流程
7．2．2 软件维护
•各类软件（公司开发的软件，合同开发的软件，市场购买的软件）的维护
•软件维护的合同，系统集成与维护的合同
7．2．3 硬件维护（硬件维护的合同，硬件备件及其保存）
八、系统转换
8．1 制订系统转换规划
8．2 设计新系统运行体制
8．3 系统转换的试验
•分析系统转换的影响、选择可用的系统、选择验证项目、设置评价标准、转换系统的准备转换实验 •转换实验结果的评价及转换工作量评估
8．4 系统运行的试验
•临时（并行）运行的试验与评价、正常运行的试验与评价
8．5 执行系统转换
8．5．1 制订系统转换实施计划
•确定转换项目（软件、数据库、文件、网络、服务器、磁盘设备）
•起草作业运行的临时规则
•确定转换方法（立即转换、逐步转换、平台切换）
•确定转换工作步骤和转换工具
•撰写转换工作实施计划和系统转换人员计划
8．5．2 系统转换的实施
8．5．3 系统转换的评估
九、开发环境管理
•开发环境的配置、开发环境的管理、分布式系统中开发环境的管理
十、与运行营理有关的系统评价
10．1 评价项目
•评价的目的
•评价的时机（系统规划时、系统设计时、系统转换时、系统运行时）
•设置评价项目（硬件、软件、网络、数据库、运行）
10．2 各个评价项目的评价标准
•性能（事务处理响应时间、作业周转时间、吞吐量、故障恢复时间、控制台响应时间）
•系统运行质量（功能评价，稳定性评价、可用性评价、可维护性评价）
•系统运行的经济效益（运行成本、系统质量与经济效益的平衡）
10．3 系统改进建议
•修改或重建系统的建议，改进系统开发方案的建议
10．4 分布式系统的评价
十一、对系统用户的支持
•对用户提供的支持（支持的范围、向用户提供的服务、服务结果的记录、对用户的培训、服务台）
•处理用户的新需求（标识用户的新需求、对系统改进需求进行管理）
•对潜在用户的咨询服务
第2章 信息系统管理工程师考试复习技巧
一、复习步骤
1．通读教材，不要纠缠于艰难的部分，要注重于基础知识、基本概念。结合以前的知识，建立知识网络，注意各种原理的理解，不必太注意细节。所用的时间也不宜过长，一到两周时间就好。
2．攻坚阶段，要结合手中的辅导书进行，一本好的辅导书会给你带来巨大的帮助，由于软考已经举行多年，各出版社出的辅导书内容都比较翔实。建议大家认真对待教材每章节后的练习题，遇到不懂的部分就到教材相关的地方找答案，帮助自己理解和识记相关知识。复习过一章之后要整理一下本章的知识点。
3．最后复习以辅导书为主，将辅导书从头到尾的看一遍，对辅导书中出现的知识进行强化记忆，并开始每隔一两天作一套模拟题或以前的考题，最好是近五年以内的试题。最后一周结合教材把第二遍复习时整理的知识点看一看，主要是为论述题做准备。最后一轮复习对考试成绩影响最大，切不可掉以轻心，一定要认真对待。
二、解题的方法与技巧
1．勇往直前
进入下午的考试，会有些许疲劳的感觉，尤其当看到题干很长、算法较复杂的题时，就有想回避或焦虑、急躁的情绪。这是典型的“两军未战，兵先屈”的败兴思绪。要知道两对手相遇勇者胜，勇者相遇智者胜。抛开所有不必要的想法，相信自己的实力，做到心无旁鹜，勇往直前。
2．审清题干
题干包含了整个题目的条件和要求，但也有很多提示信息在程序的“注释”当中；若题干比较复杂，就要注意将题干“分段”来阅读，前后注意衔接，必要时在草稿纸上记录下关键数据。有时候题干很长，看似很复杂，让很多人望而却步。其实，这种题更好解，因为题干长了预示着题目的提示信息相应的多了，此时，主要是考你有没有勇气和耐心。
3．巧妙作答
分析题作答时要注意整体观念，因为有些题目的问题之间是有相互联系的。要把握题目之间的联系，准确找到案例中的关键信息，巧妙的将大纲中的知识点与案例结合起来。
三、总结
常言道“熟能生巧”、“打铁还得本身硬”，再好的方法与技巧若没有基础，是发挥不了作用的；如若有了一定的功底，再差的招式也会产生很大的威力，就像金庸小说中杨过的那柄钝剑。信息系统管理工程师考试的难度较大，下午题要求能够根据大纲知识点将题目给出的案例加以分析；如果只看不练，不会有提高。建议大家多做模拟试题和历年试题，锻炼解题的能力与节奏。
第二部分 核心讲义
第1章 计算机硬件基础
1.1 计算机基本组成一、冯·诺伊曼结构
一个完整的计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。如图1-1所示。图1-1 计算机的基本组成
1．中央处理器
运算器与控制器合称为中央处理器。内存储器和中央处理器合称为主机。在计算机硬件系统中不属于主机的设备都属于外部设备，简称外设，包括输入、输出设备及外存储器。
2．运算器
运算器是进行算术和逻辑运算的部件，运算数据以二进制格式给出，它可从存储器取出或来自输入设备，运算结果或写入存储器，或通过输出设备输出。
3．控制器
控制器协调整个计算机系统的正常工作。它主要包括指令寄存器、指令译码及时序控制等部件；运算器与控制器一般又称为中央处理部件（CPU），它是计算机的核心部件。
4．存储器
存储器是存放数据和程序的部件，它通过地址线和数据线与其他部件相连。
5．输入/输出部件
输入/输出部件包括各类输入/输出设备及相应的输入/输出接口。
二、中央处理器
1．运算器（1）定义
运算器是计算机中用于信息加工的部件，它能对数据进行算术逻辑运算。算术运算按算术规则进行运算，如加、减、乘、除及它们的复合运算。逻辑运算一般泛指非算术性运算，例如：比较、移位、逻辑加、逻辑乘、逻辑取反及“异或”操作等。（2）构成
运算器通常由算术逻辑运算部件（ALU）和一些寄存器组成。如图1-2所示是一个最简单的运算器示意图。ALU是具体完成算术逻辑运算的部件。（3）用途
寄存器主要用于存放操作数、结果及操作数地址。累加器除了存放参加运算的操作数外，在连续运算中，还用于存放中间结果和最终结果。寄存器的数据一般是从存储器中取得，累加器的最后结果也应存放到存储器中。图1-2 运算器简单示意图
2．控制器（1）定义
控制器是指挥、协调计算机各大部件工作的指挥中心。控制器工作的实质就是解释、执行指令。（2）任务
控制器的主要任务是使计算机能够正确执行指令，CPU能够按正确的时序产生操作控制信号。（3）构成
①程序计数器（PC）
程序计数器又称指令计数器或指令指针（IP），在某些类型的计算机中用来存放正在执行的指令地址；在大多数机器中则存放要执行的下一条指令的地址。指令地址的形成有两种可能：
a．顺序执行的情况，每执行一条指令，程序计数器加“1”以形成下条指令的地址。该加“1”计数的功能，有的机器是PC本身具有的，也有的机器是借用运算器完成的；
b．在某些条件下，需要改变程序执行的顺序，这常由转移类指令形成转移地址送到PC中，作为下条指令的地址。
②指令寄存器（IR）
指令寄存器用以存放现行指令，以便在整个指令执行过程中，实现一条指令的全部功能控制。
③指令译码器
指令译码器又称操作码译码器，它对指令寄存器中的操作码部分进行分析解释，产生相应的控制信号提供给操作控制信号形成部件。
④脉冲源及启停控制线路
脉冲源产生一定频率的脉冲信号作为整个机器的时钟脉冲，是周期、节拍和工作脉冲的基准信号。启停线路则是在需要的时候保证可靠地开放或封锁时钟脉冲，控制时序信号的发生与停止，实现对机器的启动与停机。
⑤时序信号产生部件
时序信号产生部件以时钟脉冲为基础，产生不同指令相对应的周期、节拍、工作脉冲等时序信号，以实现机器指令执行过程的时序控制。
⑥操作控制信号形成部件
操作控制信号形成部件综合时序信号、指令译码信息、被控功能部件反馈的状态条件信号等，形成不同指令所需要的操作控制信号序列。
⑦中断机构
中断机构实现对异常情况和某些外来请求的处理。
⑧总线控制逻辑
总线控制逻辑实现对总线信息传输的控制。
三、存储器
1．存储器的功能
存储器是存放二进制形式信息的部件。在计算机中它的主要功能是存放程序和数据。
2．存储器的分类（1）高速缓冲存储器（Cache）
目前由双极型半导体组成，构成计算机系统中的一个高速小容量存储器。其存取速度能接近CPU的工作速度，用来临时存放指令和数据。（2）主存储器
主存储器是计算机系统中的重要部件，用来存放计算机运行时的大量程序和数据，主存储器目前一般用MOS半导体存储器构成。
CPU能够直接访问的存储器称内存储器，高速缓存和主存都是内存储器。在配置了高速缓存的计算机内，主存储器和高速缓存之间要不断交换数据。
如果计算机没有配置高速缓存，内存储器就是主存储器，两个名称可以换用。（3）辅助存储器
辅助存储器又称外存储器。外存储器主要由磁表面存储器组成。光存储器应用已很广泛，是一种重要的辅助存储器。外存储器的内容需要调入主存后才能被CPU访问。外存储器的特点是容量大，所以可存放大量的程序和数据。
四、常用I/O设备
1．定义
输入输出设备（又称外围设备）是计算机系统与人或其他设备之间进行信息交换的装置。
2．功能（1）输入设备
输入设备的功能是把数据、命令、字符、图形、图像、声音和电流、电压等信息，变成计算机可以接收和识别的二进制数字代码，供计算机进行运算处理。（2）输出设备
输出设备的功能是把计算机处理的结果，变成人最终可以识别的数字、文字、图形、图像和声音等信息，打印或显示出来，以供人们分析与使用。
3．分类
如果按信息的传输方向来分可以分三类设备，如下：（1）输入设备
输入设备包括键盘、鼠标、光笔、触摸屏、跟综球、控制杆、数字化仪、扫描仪、语言输入、手写汉字识别、以及光学字符阅读机（OCK）等。这类设备又可以分成如下两类：
①采用媒体输入的设备
采用媒体输入的设备包括纸带输入机、卡片输入机、光学字符阅读机等，把记录在各种媒体上的信息送入计算机。一般成批输入，输入过程中使用者不作干预。
②交互式设备
交互式设备包括键盘、鼠标、触屏、光屏、跟踪对球等。这些设备由使用者通过操作直接输入信息，不借助于记录信息的媒体。输入信息可立即显示在屏幕上，操作员可以即时进行删除、修改、移动等操作。（2）输出设备
输出设备包括显示器、打印机、绘图仪、语音输出设备，以及卡片穿孔机、纸带穿孔机等。将计算机输出的数字信息转换成模拟信息，送往自动控制系统进行过程控制，这种数模转换设备也可以视为一类输出设备。（3）输入输出设备
磁盘机、磁带、可读/写光盘、CRT终端、通信设备等。这类设备既可以输入信息，又可以输出信息。
输入输出设备按功能划分，可以分成以下3类：
①用于人机接口
键盘、鼠标、显示器、打印机等。这类设备用于人机交互信息，且操作员往往可以直接加以控制。这类设备又可以称为字符型设备，或面向字符的设备，即输入输出设备与主机交换信息以字符为单位，这时主机对外设的控制方法往往不同于其他类型设备。
②用于存储信息
磁盘、光盘、磁带机等。这类设备用于存储大容量数据，作为计算机的外存储器使用。这类设备又可以称为面向信息块的设备，即主机与外设交换信息时以由几十或几百个字节组成的信息块为单位，这时主机对外设的控制也不同于字符型设备。
③机—机联系
通信设备（包括调制解调器）、数/模、模/数转换设备，主要用于机—机通信。
4．输入设备（1）键盘
①功能
键盘是由一组按键和相应的键盘控制器组成的输入设备，其功能是使用者可通过敲击各键向计算机输入数据、程序和命令等。
②按键开关的作用
按键开关的作用是将操作员的按键动作转换成与该按键对应的字符或控制功能的电信号。
③按键开关的分类
a．触点式按键，它借助由机械簧片构成的触点开关的接通或断开，来产生电信号；
b．非触点式开关，利用电压、电流或电磁场的变化产生输出信号。计算机中基本上使用后一类开关。
④键盘控制器
键盘控制器由一些逻辑电路或单片机组成，其功能是进行扫描，判断按键的位置，然后将键盘上的位置码转换成相应的ASCII码，输入计算机。由于键盘控制器的构成方式不同，键盘可以分成编码键盘和非编码键盘两类。
键盘也可以输入如汉字等非西文字符，由各种汉字输入法自行定义。键盘位置码输入计算机，经过汉字输入软件的处理，转换成该汉字所对应的内码，再进行显示、存储等其他操作。（2）鼠标器
①定义
鼠标器是一种相对定位设备。它不能进行字符或数字的输入，主要是在屏幕上定位或画图用。
②工作原理
鼠标器通过电缆与主机相连接。鼠标器在桌上移动，其底部的传感器检测出运动方向和相对距离，送入计算机，控制屏幕上的鼠标光标作相应移动，对准屏幕上的图标或命令，按下鼠标上的相应按钮，完成指定的操作。
③分类
根据鼠标器所采用传感器技术的不同，鼠标器可以分成以下两类：
a．机械式鼠标器
机械式鼠标器底部有一个圆球，鼠标移动时，圆球滚动带动与球相连的圆盘。圆盘上的编码器把运动方向与距离送给主机，经软件处理，控制光标作相应移动。该类鼠标器简单，使用方便，但容易磨损，精度差。
b．光电式鼠标器
光电式鼠标器底部无圆球，而是由光敏元件和光源组成。使用时，光源发射光线在网格上反射后为光敏器件所接收，测出移动方向和距离，送入计算机，控制光标的移动。这类鼠标器精度高，可靠性好，但要有专门的网格板。
④与主机的连接方式
鼠标器与主机相连有两种方式，通过总线接口或通信接口。总线接口需要鼠标接口板，通信接口则是把鼠标器接在通信口上。目前大部分个人计算机把鼠标器接在串行通信口COM1或COM2上。
3．输出设备（1）打印机
打印机是计算机系统中最基本的输出设备。按印字原理可以分成击打式打印机和非击打式打印机两类。以输出方式又可分为串行打印机和并行打印机两种。
①击打式打印机
击打式打印机是以机械力量击打字锤从而使字模隔着色带在纸上打印出字来的设备，这是最早研制成功的计算机打印设备。该类设备按字锤或字模的构成方式来分，又可以分成如下两类：
a．整字形击打设备
整字形击打设备利用完整字形的字模每击打一次印出一完整字形。这类设备的优点是印字美观自然，可同时复印数份。缺点是噪音大，印字速率低，字符种类少，无法打印汉字或图形，且易磨损，这类打印设备若按字模载体的形态分，又可以分成球形、菊花瓣形、轮式、鼓式等打印机。
b．点阵式击打设备
点阵式击打设备是利用多根针经色带在纸上打印出点阵字符的印字设备，它又称为针式打印机。目前有7针、9针、24针或48针的印字头。这类打印设备结构简单，印字速度快，噪声小，成本低，且可以打印汉字或图形、图像，是目前仍在广泛使用的一类打印设备。
②非击打式印字机
非击打式印字机是一种利用物理的（光、电、热、磁）或化学的方法实现印刷输出的设备。这类设备的印字头不与纸或其他媒体接触，或虽接触但无击打动作。这类设备打印无噪声，印字速度快，可以打印汉字、图形与图像等，一些设备还可以实现彩色打印。该类设备价格已逐步降低，深受用户欢迎。非击打式印字机还可以分成三种类型：
a．激光印字机
激光印字机是利用激光打印出精美文字和图片的一种输出设备。激光印字机印刷速度快，印字质量好，噪音低，分辨率高，印刷输出成本低，是目前应用最广泛的一种非击打式印字机。
b．喷墨打印机
喷墨打印机是利用喷墨头喷射出可控的墨滴从而在打印纸上形成文字或图片的一种设备。这是目前应用较多的一种打印输出设备。
c．热敏打印机
热敏打印机有热印纸式和热转印式两种。利用印字头上多个电热元件在特殊的热敏纸上瞬时加热形成字符的设备叫热敏纸打印机；利用转印色带将字符转印到纸上的设备叫热转印打印机。热敏打印机可以印刷出色彩精美逼真的图像。（2）显示器
①功能与构成
显示器是用来显示数字、字符、图形和图像的设备，它由监视器和显示控制器组成，是计算机系统中最常用的输出设备之一。
②监视器工作原理
监视器由阴极射线管（CRT）、亮度控制电路（控制栅）、以及扫描偏转电路（水平/垂直扫描偏转线圈）等部件构成，工作原理如图1-3所示。图1-3 监视器工作原理
由热发射产生的电子流在真空中在几千伏高压的影响下射向CRT前部，控制栅的电压决定有多少电子被允许通过，经过聚焦的电子束在水平与垂直偏转电路控制下射向屏幕，轰击涂有荧光粉的CRT屏幕，产生光点。通过控制栅电压强弱的控制，达到控制光点有无的目的，从而形成显示图像。
③显示器工作原理
在光栅扫描显示器中，为了保证屏幕上显示的图像不产生闪烁，图像必须以50帧/秒至70帧/秒的速度进行刷新。固定分辨率的图形显示器其行频、水平扫描周期、每像素读出时间，均有一定要求。
例如当分辨率为640×480时，且假定水平回扫期和垂直回扫期各占水平扫描周期和垂直扫描周期的20％，则：
行频为：480线÷80÷100×50帧/s=30kHz
水平扫描周期HC=1/30kHz=33us
每一像素读出时间为33us×80％÷640=40～50ns
若分辨率提高到1024×768，帧频为60帧/秒，则行频提高到57.6kHz，水平扫描周期HC=17.4us，每像素读出时间减少到13.6us。为保证图像不闪烁，分辨率越高，时间要求越高（每一像素读出、显示的时间越短），成本也随之迅速上升。光栅扫描显示器的扫描方式可以分成逐行扫描与隔行扫描方式两种。1.2 计算机的系统结构
一、并行处理
1．并行性（1）概念
并行性是指计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性。（2）组成
①同时性
同时性是指两个或两个以上的事件在同一时刻发生。
②并发性
并发性是指两个或两个以上的事件在同一时间间隔发生。
2．提高并行性的措施（1）时间重叠
在并行性概念中引入时间因素，多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转时间而赢得速度。因此时间重叠可称为时间并行技术。（2）资源重复
在并行性概念中引入空间因素，以数量取胜的原则，通过重复设置硬件资源，大幅度提高计算机系统的性能。随着硬件价格的降低，这种方式在单处理机中广泛使用，而多处理机本身就是实施“资源重复”原理的结果。因此资源重复可称为空间并行技术。（3）资源共享
资源共享是一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备。例如多道程序、分时系统就是遵循“资源共享”原理而产生的。资源共享既降低了成本，又提高了计算机设备的利用率。
上述三种并行性反映了计算机系统结构向高性能发展的自然趋势：一方面在单处理机内部广泛采用多种并行性措施，另一方面发展各种多计算机系统。
3．指令流、数据流及多重性
计算机的基本工作过程是执行一串指令，对一组数据进行处理。通常，把计算机执行的指令序列称为“指令流”，指令流调用的数据序列称为“数据流”，把计算机同时可处理的指令或数据的个数称为“多重性”。
4．计算机系统的分类
根据指令流和数据流的多重性可将计算机系统分为以下4类：（1）单指令流单数据流（SISD）
SISD计算机的指令部件一次只对一条指令进行译码，并且只对一个操作部件分配数据。传统的单处理机属于SISD计算机。（2）单指令流多数据流（SIMD）
SIMD计算机有多个处理单元，这些单元在同一个控制部件的管理下执行同一指令，但各个处理单元分配各自需要的不同数据。并行处理机属于这类计算机。（3）多指令流单数据流（MISD）
MISD计算机包含有多个处理单元，按多条不同指令的要求对同一数据及其中间结果进行不同的处理。这类计算机实际上很少见。（4）多指令流多数据流（MIMD）
MIMD计算机包含有多个处理机、存储器和多个控制器，实际上是几个独立的SISD计算机的集合，它们同时运行多个程序并对各自的数据进行处理。多处理机属于这类计算机。
二、流水线处理机系统
1．流水线技术（1）概念
计算机中的流水线是把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过程与其他子过程并行进行。由于这种工作方式与工厂中的生产流水线十分相似，因此称为流水线技术。（2）优点
流水线技术是一种非常经济、对提高计算机的运算速度非常有效的技术。采用流水线技术只需增加少量硬件就能把计算机的运算速度提高几倍，成为计算机中普遍使用的一种并行处理技术。流水线技术是一种时间并行技术。
2．指令的执行过程
一条指令的执行过程可以分为多个阶段（或子过程），具体分法随计算机不同而不同。如图1-4（a）所示把一条指令的执行过程分成以下3个阶段：（1）取指令
按照指令计数器的内容访问主存储器，取出一条指令送到指令寄存器。（2）指令分析
对指令操作码进行译码，按照给定的寻址方式和地址字段中的内容形成操作数的地址，并用这个地址读取操作数。（3）指令执行
根据操作码的要求，完成指令规定的功能，即把运算结果写到通用寄存器或主存中。（a）顺序解释（b）重叠解释的一种方式图1-4 指令的顺序执行和重叠执行
若假定图1-4（a）中取指令、分析指令和执行指令的时间相同，均为t，则完成n条指令所需时间T1为：T1=n*3t=3nt
若将一条指令的各个操作步与其后指令（一条或若干条）的各个操作步适当重叠执行，即形成指令执行的流水线，若假定图1-4（b）中取指令、分析指令和执行指令的时间相同，均为t，则完成n条指令所需时间T2为：T2=3t+（n-1）t=（n+2）t
3．串行执行方式优缺点（1）优点
控制简单，节省设备。（2）缺点
①处理机执行指令的速度很慢，只有当上一条指令全部执行完毕后下一条指令才能够开始执行，即在任何时刻，处理机中只有一条指令在执行；
②功能部件的利用率很低，如取指令时主存是忙碌的，而指令执行部件是空闲的。而执行指令时指令执行部件是忙碌的，而主存又是空闲的。
4．重叠执行方式的优缺点
指令重叠执行方式实际上是指令流水线是多条指令并行执行的一种实现技术。其优缺点如下：（1）优点
①程序的执行时间大大缩短；
②功能部件的利用率明显提高。主存基本上可以处于忙碌状态，其他功能部件的利用率也得到提高。（2）缺点
重叠执行方式需要增加一些硬件，控制过程较复杂。
三、并行处理机系统
1．并行处理机的基本概念
并行处理机也称阵列式计算机，它将大量重复设置的处理单元按一定方式互连成阵列，在单一控制部件（CU）控制下对各自所分配的不同数据进行并行执行同一指令规定的操作，操作的是并行的SIMD计算机。它采用资源重复的措施开发并行性，是以SIMD（单指令流多数据流）方式工作的。
2．并行处理机的基本结构图1-5 并行处理机结构
如图1-5所示，并行处理机通常由一个控制器CU、N个处理器单元（PE）（包括处理器和存储模块）以及一个互连网络部件（IN）组成。
3．并行处理机的主要特点（1）并行处理机是以单指令流多数据流方式工作的；（2）并行处理机采用资源重复方法引入空间因素。在系统中设置多个相同的处理单元来开发并行性。它利用的是并行性中的同时性，所有处理单元必须同时进行相同操作；（3）并行处理机是以某一类算法为背景的专用计算机。这是由于并行处理机中通常都采用简单、规整的互连网络来实现处理单元间的连接操作，从而限定了它所适用的求解算法类别。对互连网络设计的研究就成为并行处理机研究的重点之一；（4）并行处理机的研究必须与并行算法的研究密切结合，以使它的求解算法的适应性更强一些，应用面更广一些；（5）处理单元结构相同，可将并行处理机看成是一个同构型并行机。但其控制器实质上是一个标量处理机，而为了完成I/O操作以及操作系统的管理，需要一个前端机，因此实际的并行处理机系统是由上述三部分构成的一个异构型多处理机系统。
四、多处理机系统
1．多处理机的系统结构
多处理机的系统结构由若干台独立的计算机组成，每台计算机能够独立执行自己的程序。Flynn称这种结构为MIMD（多指令流多数据流）结构。在多处理机系统中，处理机与处理机之间通过互连网络进行连接，从而实现程序之间的数据交换和同步。
多处理机系统的一般模型如图1-6所示。图1-6 多处理机系统模型
系统中有n个处理机（P1到Pn），通过一个处理机存储器互连网络（PMIN）连接到一个共享的主存储器上，这些处理机之间通过共享主存储器进行通信。处理机间可以有一个处理机互连网络（PPIN）。PPIN通常用来从一台处理机向处理机发送中断信号，以达到进程同步的目的。处理机还通过PIOIN（处理机－I/O互连网络）同各I/O设备连接。为了使系统简单，可以把全部I/O设备连接在一台I/O处理机或少数几台处理机上。
2．多处理机的特点
多处理机属于MIMD计算机，和SIMD计算机的并行处理机相比，其本质差别在于并行性级别的不同：多处理机要实现任务或作业一级的并行，而并行处理机只实现指令一级的并行。特点如下：（1）结构灵活性
并行处理机的结构主要是针对数组向量处理算法而设计的。结构特点是：处理单元（PE）数目很多，但只需设置有限和固定的互连网络，即可满足一批并行性很高的算法的需要。而多处理机需要有较强的通用性。这就要求多处理机能适应更为多样的算法，具备更为灵活多变的系统结构以实现各种复杂的计算机间互联模式，同时还要解决共享资源的冲突问题。目前，多处理机中处理单元的数目还不能做得很多。（2）程序并行性
并行处理机实现操作一级的并行，其并行性存在于指令内部，一条指令可以同时对整个数组进行处理，再加上系统具有的专用性特点，就使程序并行性的识别较易实现。在多处理机中，并行性存在于指令外部，即表现在多个任务之间，再加上系统通用性的要求，就使程序并行性的识别难度增大。因此，必须利用多种途径，如算法、程序语言、编译、操作系统以至指令、硬件等，尽量挖掘潜在的并行性。（3）并行任务派生
并行处理机依靠单指令流对多数据流实现并行操作，即通过指令本身就可以启动多个PE并行工作。但多处理机处于多指令流操作方式，一个程序中就存在多个并发的程序段，需要采用专门的指令来表示并发关系，因此一个任务开始执行时能够派生出与它并行执行的另一些任务。如果任务数多于处理机数，多余的任务就进行排队。（4）进程同步
并行处理机仅有一个控制部件CU，因此是同步的。而多处理机执行不同的指令，工作进度不会也不必保持相同。若某个处理机先做完，或发生数据相关和控制相关，则处理机要停下来等待。因此，在多处理机系统中要采取特殊的同步措施来确保程序按所要求的正确顺序进行。（5）资源分配和进程调度
并行处理机的PE是固定的，采用屏蔽手段可改变实际参加操作的PE数目。多处理机执行并发任务，需要的处理机数目不固定，各个处理机进入或退出任务的时刻不相同，所需共享资源的品种、数量又随时变化。因此提出了资源分配和进程调度问题，它对整个系统的效率有很大的影响。
五、CISC/RISC指令系统
1.CISC指令系统（1）概念
目前许多计算机的指令系统可包含几百条指令，十多种寻址方式，这对简化汇编语言设计、提高高级语言的执行效率是有利的。这些计算机被称为复杂指令集计算机（CISC）。（2）指令系统复杂化的目的
①使目标程序得到优化
例如设置数组运算命令，把原来要用一段程序才能完成的功能，只用一条指令来实现；
②给高级语言提供更好的支持
高级语言和一般的机器语言之间有明显的语义差别。改进指令系统，设置一些在语义上接近高级语言语句的指令，就可以减轻编译的负担，提高编译效率；
③提供对操作系统的支持
操作系统日益发展，其功能也日趋复杂，这就要求指令系统提供越来越复杂的功能。（3）指令系统复杂化的缺点
①增加了计算机的研制周期和成本，而且难以保证其正确性，有时还可能降低系统的性能；
②硬件资源的大量浪费。各种指令的使用频率相差很大，算术逻辑运算、数据传送、转移、子程序调用等几十条基本指令经常使用，在程序中出现的概率占到80％以上，而需要大量硬件支持的复杂指令的利用率却很低。
2.RISC指令系统（1）概念
精简指令系统计算机（RISC）通过简化指令使计算机的结构更加简单合理，从而提高机器的性能。（2）特点
RISC与CISC比较，其指令系统的主要特点如下：
①指令数目较少，一般都选用使用频度最高的一些简单指令；
②指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少；
③大多数指令可在一个机器周期内完成；
④通用寄存器数量多，只有存数/取数指令访问存储器，而其余指令均在寄存器之间进行操作。（3）设计思想
RISC将不是最频繁使用的功能（指令）由软件来加以实现，这样就可以优化硬件，并可使其执行得更快。（4）优点
采用RISC技术后，指令系统简单，CPU的控制逻辑大大简化，芯片上可设置更多的通用寄存器，指令系统也可采用速度较快的硬连线逻辑来实现，且更适合于采用指令流水技术，都可以使指令的执行速度进一步提高。指令数量少，固然使编译工作量加大，但由于指令系统中的指令都是精选的，编译时间少，反过来对编译程序的优化又是有利的。1.3 计算机存储系统
一、存储系统
存储系统由存放程序和数据的各类存储设备及有关的软件构成，是计算机系统的重要组成部分，用于存放程序和数据。有了存储器，计算机就具有记忆能力，因而能自动地进行操作。
二、存储系统层次结构
1．概念
存储系统的层次结构就是把各种不同容量和不同存取速度的存储器按一定的结构有机地组织在一起，程序和数据按不同的层次存放在各级存储器中，而整个存储系统具有较好的速度、容量和价格等方面的综合性能指标。
2．组成
如图1-7所示是存储系统层次结构示意图，该系统由三类存储器构成。主存和辅存构成一个层次，高速缓存和主存构成另一个层次。图1-7 存储系统层次结构（1）“高速缓存—主存”层次“高速缓存—主存”层次主要解决存储器的速度问题。CPU和主存之间在速度上存在一定差距，主存的工作速度限制了整机运行速度的提高。为了减少两者速度差别所造成的影响，首先在CPU内设置通用寄存器组，尽量减少CPU对内存的访问。CPU寄存器数目不可能太多（一般只有几个或几十个），要根本解决存储器的速度问题，需要在CPU与主存之间再增设一级存储器，称为高速缓冲存储器。（2）“主存—辅存”层次“主存—辅存”层次主要解决存储器的容量问题。在一段时间内，中央处理器运行的程序和使用的数据只是整个存储系统存储信息的—小部分，这部分程序和数据处于“活动”的状态，而其他大部分程序和数据则处于暂时不被使用的“静止”状态，可以把正在被CPU使用的“活动”的程序和数据放在主存中，其余信息则存放在容量大、但速度较慢的辅存中。
当某时刻CPU需要用到存放在辅存中的某些信息时，可通过有关的I/O操作将这部分信息从辅存中调往主存。原存放在主存中而现在暂时不用的部分信息也可以从主存中调往辅存，以备后用。程序仍能得到较快的执行速度，而主存容量不足这一缺陷则由辅存的大容量来弥补。具有“主存—辅存”层次的存储系统是一个既具有主存的存取速度又具有辅存的大容量低成本特点的—个存储器总体。
三、主存储器
1．主存储器基本组成
半导体读写存储器简称RWM，也称为RAM。半导体RAM具有体积小、存取速度快等优点，因而适合作为内存储器使用。按工艺不同可将半导体RAM分为双极型RAM和MOS型RAM两大类。静态MOS存储器芯片由存储体、读写电路、地址译码和控制电路等部分组成。（1）存储体（存储矩阵）
存储体是存储单元的集合。在容量较大的存储器中往往把各个字的同一位组织在一个集成片中。（2）地址译码器
地址译码器把用二进制表示的地址转换为译码输入线上的高电位，以便驱动相应的读写电路。地址译码有两种方式：一种是单译码
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