软件设计师学习笔记

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计算机组成与体系结构

RISC和CISC

CPU

由运算器和控制器组成

控制器

控制指令的执行顺序

运算器

主要功能是在控制器的控制下完成各种算数运算和逻辑运算

寄存器

数据寄存器

又称数据缓冲寄存器，其主要功能是作为CPU和主存、外设之间信息传输的中转站，用以弥补CPU和主存、外设之间操作速度上的差异。

指令寄存器

用来保存当前正在执行的一条指令

程序计数器

用来指出下一条指令在主存储器中的地址

地址寄存器

用来保存CPU当前所访问的主存单元的地址

累加寄存器

是一个通用寄存器，为ALU提供一个工作区，可以为ALU暂时保存一个操作数或运算结果

存储器

随机存储器

可以按地址访问存储器的任一单元

顺序存储器

按顺序查找目标地址，访问数据所需时间与数据存储位置相关

直接存储器

介于上述两者之间，磁道寻址随机，磁道内寻址顺序

相联存储器

按内容访问的存储器，将数据或数据的某一部分作为关键字，按顺序写入信息，读出时将关键字与存储器中的每一单元进行比较。适用于信息的检索与更新

DRAM和SRAM

DRAM集成率相对较高,功耗相对较小,需要动态刷新。

SRAM集成率相对较低,功耗相对较大,不需要动态刷新。

I/O系统 5 中工作方式

程序控制方式

分为无条件查询和程序查询方式。

无条件传送方式，O端口总是准备好接受主机的输出数据，或是总是准备好向主机输入数据。优点是软、硬件结构简单，缺点是对时序要求高，只适用于简单的I/0控制。

程序查询方式也称为程序轮询方式，该方式采用用户程序直接控制主机与外部设备之间输入(输出操作。CPU必须不停地循环测试!0设备的状态端口，当发现设备处于准备好(Ready)状态时，CPU就可以与I/0设备进行数据存取操作。

中断方式

当VO设备结束(完成、特殊或异常)时，就会向CPU发出中断请求信号，CPU收到信号就可以采取相应措施。当某个进程要启动某个设备时，CPU就向相应的设备控制器发出一条设备I/0启动指令，然后CPU又返回做原来的工作。CPU与I0设备可以并行工作，与程序查询方式相比，大大提高了CPU的利用率。

DMA(直接内存存取)

方式DMA方式也称为直接主存存取方式，其思想是:允许主存储器和I/O设备之间通过“DMA控制器(DMAC)"直接进行批量数据交换，除了在数据传输开始和结束时，整个过程无须CPU的干预。

通道控制方式

在一定的硬件基础上利用软件手段实现对I/0的控制和传送，更多地免去了cpu的接入，使主机和外设并行工作程度更高

I/O处理机

指专门负责输入/输出的处理机。可以有独立的存储器、运算部件和指令控制部件。

系统总线

包括：数据总线、地址总线、控制总线

操作系统

软件层次

操作系统

语言处理程序（系统软件）：数据库、虚拟机等

应用程序

进程、线程

进程

拥有资源的独立单位

可独立调度和分配资源

进程状态

进程调度

临界资源

进程之间需要互斥方式对其进行共享的资源

进程中访问临界资源的那段代码称为临界区

互斥为间接制约关系

同步：速度有差异，在一定情况下等待

同步为直接制约关系

同步和互斥

线程

线程只见会共享一些资源，进程都是独立的不会共享资源

但是像：程序计数器、寄存器、栈不会共享

PV操作

信号量表示资源数量

信号量为负数表示排队进程数

P / V操作是先加 / 减 1 后再比较

死锁资源计算

进程资源图

段页式存储

主要掌握页式存储即可

页式存储

用户程序为逻辑地址

逻辑地址 = 页号 + 页内地址

页的大小 = 存储个数 × 编址内容（1B）

存储个数 = 4K = 2^{12}

所以逻辑地址的后 12 位为业内地址，前 2 位为逻辑地址

对应的物理地址为：110 110 1101 1110

内存为物理地址

物理地址 = 页帧号 + 页内地址

页表中记录用户程序的页号、内存中的块号(也叫页帧号) 一一对应

缺页中断

先淘汰访问位为 0 的，若有多个访问位为 0 的，再优先淘汰修改为为 0 的

磁盘管理

存取时间 = 寻道时间 + 等待时间

寻道时间为磁头移动到磁道所需要的时间，等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所需要的时间

一个块的寻道时间： 10 × 10 = 100

一个块的旋转延迟时间：100

一个块的传输时间：2

100个块的：100 × （100 + 100 + 2）

调度算法

先来先服务

谁先请求，就先访问谁

最短寻道时间优先

简单点说，就是谁离的近就访问谁。

扫描算法（电梯调度算法）

总是从磁头当前位置开始，沿磁头移动方向去选择离当前磁头最近的那个柱面的请求。如果沿磁头的方向无请求访问时，就改变磁头移动的方向。在这种调度方法下磁头的移动就类似于电梯的调度，所以它也称为电梯调度算法。简单点说，想想电梯怎么移动的就是扫描算法的移动方式。

循环扫描算法（单向扫描）

循环扫描调度算法是在扫描算法的基础上改进的。为了减小延迟，规定磁头单向移动，例如，只是自里向外移动，从当前位置开始沿磁头的移动方向去选择离当前磁头最近的那个柱面访问，如果沿磁头的方向无请求访问时，磁头立即返回到最里面的欲访问的柱面，再亦即将最小柱面号紧接着最大柱面构成循环，进行循环扫描。简单点说，就是首先选择距离当前磁头最近的柱面访问，然后沿着这个方向访问到头，然后在返回到开头，进行向里扫描。

文件管理

相对路径、绝对路径

绝对路径以 / 开始

位示图

位长:在计算机中，位（bit）是最小的存储单位，每个位可以存储一个二进制数（0或1）

字长:计算机中用于表示和处理数据的二进制位数。它是计算机体系结构的一个重要特征，决定了计算机一次能够处理的数据量

注意：这里标注了位号和字号，所以都从 0 开始计算

索引文件

数据库

分布式数据库透明性

分片透明

用户不需要关心如何分片、分块

复制透明

用户不需要关心数据库在个节点地复制、备份情况

位置透明

用户不必知道所操作地数据放在何处，即存储站点

逻辑透明

用户不需要了解存放的局部逻辑结构，不需要关心支持哪些数据模型、数据操纵语言

三级模式、两级映像

概念模式映射

逻辑独立性

概念模式映射主要涉及将用户视角下的数据需求（如实体、属性、关系等）转换为数据库管理系统（DBMS）能够理解和处理的数据结构。

内模式映射

物理独立性

内模式映射主要涉及将逻辑模型中的表、索引等数据库对象映射到具体的物理存储设备上，并确定数据的存储格式、存储路径等。

关系模式

候选键（候选码）

唯一标识元组，且无冗余

学生唯一标识：{学号，身份证号}

成绩组合候选键（学号，课程名，成绩）

图示法求候选键

选择 B

主键

在候选键中任选一个作为主键

主属性

组成候选键的属性

非主属性

除了候选键外的其他属性

外键

其他关系的主键

全码

关系模式的所有属性是这个关系的候选码

完整性约束

实体完整性约束

主键：唯一、非空

参照完整性约束

外键：要么是其他主键，要么是空

自定义完整性约束

触发器

关系代数

交

并

差

笛卡尔积（×）

列为两者之和

元组行数为两者乘积

投影（Π）

展示哪几列

只需要展示投影的列即可

选择（σ）

展示哪些行

σ_{Sno=No003}(S1)

自然连接（⋈）

相当于left join

规范化理论（必考）

函数依赖

部分函数依赖

比如某个主键包含（A,B）两种属性，假设C为非主属性，如果C属性仅仅依赖于主键属性里面的A属性，那么就是部分函数依赖

传递函数依赖

{A -> B, B -> C} 可以推出 A -> C

Amstrong公理

规范化理论（范式）

没有非主属性，至少满足第三范式

第一范式（1NF）

第二范式（2NF）

不能有部分函数依赖

会有冗余、更新、删除、新增方面的问题

快速判断依据：

候选键是单属性，至少满足第二范式

第三范式（3NF）

无部分函数依赖，无传递依赖

快速判断依据

没有非主属性，至少满足第三范式

模式分解

判断是否保持函数依赖，冗余函数依赖不需要考虑

无损分解

选择 D

表格法

公式法（有局限）

并发控制

事物的特性

锁

数据库设计

数据库设计过程

计算机网络

OSI/RM 七层模型

物理层为二进制

数据链路层传递的是帧信号，包头包尾会有mac地址

网络层传递的是数据分组，分组中包含IP地址及端口信息

这里协议和设备，重点掌握硬件部分

TCP/IP协议族（必考）

0 ~ 1023 公认（共）端口

1024 ~ 注册端口

基于TCP

POP3：110：邮件收取协议

SMTP：25：邮件传输协议

FTP：20/21：文件共享协议

HTTP：80：超文本传输协议

HTTPS：443 = HTTP + SSL

Telnet：23：远程协议 --- 明文传输，可靠不安全

基于UDP

DNS：53：域名解析协议

DHCP：67：ip地址自动分配

TFTP：69：简单文件传输协议

SNMP：161：简单网络管理协议

ARP协议：将 IP 转 MAC

RARP协议：将 MAC 转 IP

IGMP协议：组播传输管理协议

ICMP协议：ping命令来自该协议，因特网控制协议

TCP与UDP

DHCP

基于 C/S 类型，主机向服务器申请IP

其中 Windows：169.254.X.X；Linux：0.0.0.0 为无效IP

DNS协议

网络诊断命令

先检查物理连通性：先看电脑左下角是否链接网络

Netstat：涉及到端口查看

网络规划与设计

WWW服务

http：协议名称

www：主机名

baidu：组名

com：最高域名

IP地址与子网划分（重要）

重点记忆网络号位数

A类：0 ~ 127 网络号 8 位

B类：128 ~ 191 网络号 16 位

C类：192 ~ 223 网络号 24 位

D类：组播地址

E类：保留为今后使用

网络号后面全 0 的不能作为主机号，表示网络地址

网络号后面全 1 的也不能作为主机号，表示广播地址