大一大二学生如何在大学里面就拿到软考中级软件设计师（3）

哈喽啊！！！大家好！！！我们上一次呢学习了计算机体系结构的发展和存储系统，我们上次虽然学习了很多知识，但因为知识太多，我怕一次给大家讲完，怕大家吃不消。所以我就分成了两次给大家讲。

往期的内容请点击这几个链接噢：

（1）https://blog.csdn.net/2303_79274306/article/details/140398388

（2）https://blog.csdn.net/2303_79274306/article/details/140415177

对了，如果大家想看一下软考都考哪些题型，我也为大家准备了2023年上半年的真题，大家请点击这个链接前去查看https://download.csdn.net/download/2303_79274306/89559561。非常感谢大家的支持！！！

那么我们就开始吧~~~

1.2计算机体系结构

1.2.3输入输出技术

CPU与外围设备之间的信息交换方式

I/O接口与外设之间的信息交换
CPU与I/O接口之间的信息交换：

程序查询方式
程序中断方式
DMA方式（直接内存存取）
通道方式

下面是CPU如何与外设连接的示意图：

那么接下来我们就逐一的来介绍一下这几个控制方式

（1）程序控制方式

CPU执行程序来轮询查询外设的状态，判断外设是否准备好接收数据或向CPU输入数据。

特点：

CPU与外设串行工作
硬件结构简单
CPU大量时间都在查询和等待，资源浪费较多
需要CPU保存现场，由CPU将数据放入内存
一次读写单位位字

使用场合：低速外设或CPU任务不繁忙的情况

（2）程序中断方式

中断：CPU暂时中止现行程序，转去处理随机发生的紧急事件，处理完成后自动返回原程序的功能和技术。

中断方式：当I/O接口与外设交换数据过程中，CPU无需等待；当交换完成时，I/O接口产生中断，通知CPU处理数据。

特点：

CPU与外设可以并行工作
硬件结构相对复杂一点，服务开销大
需要CPU保存现场，由CPU将数据放入内存
一次读写单位为字

使用场合：

微型机中随机出现的服务
对I/O处理的实时性要求很高的系统

注：

中断向量：中断服务程序的入口地址

中断响应时间：从发出中断请求到开始进入中断处理程序

保存现场：为了正确返回原程序继续执行

（3）DMA方式

直接内存存取，DMA控制器接管总线的控制权，数据交换不经过CPU，直接在内存和I/O设备间进行成块传送。

特点：

CPU与外设可并行工作
仅在传送数据块的开始和结束才需要CPU的干预
不需要CPU保护现场
由外设直接将数据放入内存（或相反）
一次读写单位为块，传送一个数据占用一个存储周期

使用场合：微型机中内存与高速外围设备进行大批数据交换

（4）输入/输出处理IOP（通道方式）

由通道（输入输出处理机IOP）管理外围设备

特点：

大大提高了CPU的效率
但需要更多的硬件

使用场合：

处理外设较多，规模较大的情形（大型机）

1.2.4总线系统

总线，是指在计算机中，设备与设备之间传输信息的公共数据通道。

总线的分类：

（1）内部总线：CPU内部连接运算器、控制器、各寄存器部件之间的总线。

（2）系统总线（外部总线）：CPU和计算机系统中其他高速功能部件相互连接的总线。

按系统总线传输信息内容不同，又可分为3类：数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长相同。
地址总线用来指出数据总线上的源数据或目的数据所在的主存单元或I/O端口的地址，它是单向传输总线，地址总线的位数与主存地址空间的大小有关。（例如：16GB= $2_{}^{34}$ GB=34条）
控制总线传输的是控制信息，包括CPU送出的控制命令和主存（或外设）返回CPU的反馈信号。

（3）I/O总线：中低I/O设备相互连接的总线。

常见的总线：

PCI总线：PCI总线是目前微型机上广泛采用的内总线，采用并行传输方式。
SCSI总线：小型计算机系统接口是一条并行外总线，广泛用于连接软硬磁盘、光盘、扫描仪等。
RS-232C（串行外总线）、USB（串行外总线）、IEEE-1394（串行外总线）、IEEE-488（并行外总线）等。

注意：串行和并行的区别

串行外总线，数据是一位一位的传，位与位之间是没有联系的。不会因为这位有错误，使下一位不能传输。并行数据是一组数据其中一位不对，整组数据都不行。

并行外总线，数据是一组一组一起传的，每一位都必须是一起传输到位，不能说有一位可以迟到一点。

1.3安全性、可靠性宇系统性能评测基础知识

1.3.1计算机安全概述

信息安全的基本要素：机密性、完整性、可用性、可控性和可审查性。

1.3.2加密技术和认证技术

（1）对称加密

采用对称加密编码技术，加密和解密的密钥相同，不公开加密算法。

优点：加密快，加密过程简单。

缺点：加密强度不高（只有一个密钥），密钥分发困难，保密性较差。

常见的对称加密算法：DES、3DES、AES、RC-5、IDEA。

（2）非对称加密

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥和私有密钥。公开密钥宇私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。公钥体系也就是公开加密算法，即非对称加密。

优点：无需交换密钥，保密性较好。

缺点：仅适用于少量数据加密，加密速度慢、时间长。常用来加密对称加密算法的密钥（数字信封原理）

常见的对称加密算法：RSA

（3）数字签名

用发送方的私钥签名，用发送方的公钥验证消息的真实性。数字签名可以验证消息的真实性、发送方不可否认。

数字加密与数字签名过程对比：

数字加密的主要过程:
(1)当信息发送者需要发送信息时，首先生成一对密钥，用该对密钥加密要发送的报文;
(2)信息发送者用信息接收者的公钥加密上述对称的密钥;
(3)信息发送者将上述两个步骤的结果集合在一起传给信息接收者，称为数字信封;

(4)信息接收者使用自己的私钥解密被加密的对称密钥，再用此对称密钥解密被发送方加密的密文，最后得到真正的报文。

数字签名的主要过程:
(1)信息发送者使用一个单项散列函数(Hash函数)对信息生成信息摘要:
(2)信息发送者使用自己的私钥签名信息摘要;
(3)信息发送者把信息本身与已签名的信息摘要一起发送出去;
(4)信息接受者使用与发送者相同的单项散列函数(Hash函数)对接收的信息生成新的信息摘要，再使用发送者的公钥对信息进行验证，来确认信息发送者的身份和信息是否被修改。