软考网络工程师必过教程必看.docx
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软考网络工程师必过教程必看
计算机系统知识
计算机组成(运算器、控制器、存储器、原码、反码、补码)
⏹运算器
算术逻辑单元(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。
算术逻辑运算单元(ALU)的基本功能为加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、求补等操作。
计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。
运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。
与ControlUnit共同组成了CPU的核心部分。
⏹控制器
是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序计数器PC(ProgramCounter)和操作控制器0C(OperationController)三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。
⏹存储器
根据存储器在计算机系统中所起的作用,可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。
为了解决对存储器要求容量大,速度快,成本低三者之间的矛盾,目前通常采用多级存储器体系结构,即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。
名称简称用途特点
高速缓冲存储器Cache高速存取指令和数据存取速度快,但存储容量小
主存储器存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快,存储容量不大
外存储器外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大,位成本低
高速缓存是为了解决高速设备和低速设备相连,提高访问速度
⏹I/O部件
输入设备向计算机输入数据和信息的设备。
是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。
输出设备(OutputDevice)是人与计算机交互的一种部件,用于数据的输出。
⏹原码、补码、反码
计算机储存有符号的整数时,是用该整数的补码进行储存的,0的原码、补码都是0,正数的原码、补码可以特殊理解为相同,负数的补码是它的反码加1。
【考试要点】:
计算,例如给予一个数值算补码和反码
⏹历年考题及解析
●在计算机中,最适合进行数字加减运算的数字编码是
(1),最适合表示浮点数阶码的数字编码是
(2)
(1)A.原码 B.反码 C补码 D.移码
(2)A.原码 B.反码 C补码 D.移码
●
(1)不属于计算机控制器中的部件。
(1)A.指令寄存器IRB.程序计数器PC
C.算术逻辑单元ALUD.程序状态字寄存器PSW
试题解析:
ALU属于运算器,不属于控制器。
答案:
C
●在CPU与主存之间设置高速缓冲存储器Cache,其目的是为了
(2)。
(2)A.扩大主存的存储容量B.提高CPU对主存的访问效率
C.既扩大主存容量又提高存取速度D.提高外存储器的速度
试题解析:
Cache是不具有扩大主存容量功能的,更不可能提高外存的访问速度。
但Cache的访问速度是在CPU和存之间,可以提高CPU对存的访问效率。
答案:
B
●计算机在进行浮点数的相加(减)运算之前先进行对阶操作,若x的阶码大于y的
阶码,则应将
(2)。
(2)A.x的阶码缩小至与y的阶码相同,且使x的尾数部分进行算术左移。
B.x的阶码缩小至与y的阶码相同,且使x的尾数部分进行算术右移。
C.y的阶码扩大至与x的阶码相同,且使y的尾数部分进行算术左移。
D.y的阶码扩大至与x的阶码相同,且使y的尾数部分进行算术右移。
试题解析:
为了减少误差(保持精度),要将阶码值小的数的尾数右移。
答案:
D
●在CPU中,(3)可用于传送和暂存用户数据,为ALU执行算术逻辑运算提
供工作区。
(3)A.程序计数器B.累加寄存器C.程序状态寄存器D.地址寄存器
试题解析:
为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去,CPU必须具有某些手段
来确定下一条指令的地址。
而程序计数器正是起到这种作用,所以通常又称为指令计数器。
在程序开始执行前,必须将它的起始地址,即程序的一条指令所在的存单元地址送入PC,
因此程序计数器(PC)的容即是从存提取的第一条指令的地址。
当执行指令时,CPU
将自动修改PC的容,即每执行一条指令PC增加一个量,这个量等于指令所含的字节数,
以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。
状态寄存器:
用来标识协处理器中指令执行情况的,它相当于CPU中的标志位寄存器。
累加寄存器:
主要用来保存操作数和运算结果等信息,从而节省读取操作数所需占用总
线和访问存储器的时间。
地址寄存器:
可作为存储器指针。
答案:
B
●关于在I/O设备与主机间交换数据的叙述,(4)是错误的。
(4)A.中断方式下,CPU需要执行程序来实现数据传送任务。
B.中断方式和DMA方式下,CPU与I/O设备都可同步工作。
C.中断方式和DMA方式中,快速I/O设备更适合采用中断方式传递数据。
D.若同时接到DMA请求和中断请求,CPU优先响应DMA请求。
试题解析:
快速I/O设备处理的数据量比较大,更适合采用DMA方式传递数据。
答案:
C
●Cache用于存放主存数据的部分拷贝,主存单元地址与Cache单元地址之间的转换
方式由(5)完成。
(5)A.硬件B.软件C.用户D.程序员
试题解析:
当然是硬件啦。
答案:
A
●
(1)是指按容访问的存储器。
(1)A.虚拟存储器B.相联存储器
C.高速缓存(Cache)D.随机访问存储器
试题解析:
相联存储器(associativememory)也称为按容访问存储器(contentaddressed
memory),是一种不根据地址而是根据存储容来进行存取的存储器。
参考答案:
B
●处理机主要由处理器、存储器和总线组成。
总线包括
(2)。
(2)A.数据总线、地址总线、控制总线B.并行总线、串行总线、逻辑总线
C.单工总线、双工总线、外部总线D.逻辑总线、物理总线、部总线
●计算机中常采用原码、反码、补码和移码表示数据,其中,±0编码相同的是(3)。
(3)A.原码和补码B.反码和补码C.补码和移码D.原码和移码
参考答案:
C
指令系统(指令、寻址方式、CSIC、RISC)
⏹指令
告诉计算机从事某一特殊运算的代码数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程控制指令、串操作指令、处理器控制指令。
指令周期是执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成,是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。
CPU从存取出一条指令并执行这条指令的时间总和。
指令不同,所需的机器周期数也不同。
对于一些简单的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。
对于一些比较复杂的指令,例如转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。
从指令的执行速度看,单字节和双字节指令一般为单机器周期和双机器周期,三字节指令都是双机器周期,只有乘、除指令占用4个机器周期。
在编程时要注意选用具有同样功能而机器指令步骤的并行。
指令流水线:
将指令流的处理过程划分为取指、译码、计算操作数地址、取操作数、执行指令、写操作数等几个并行处理的过程段。
这就是指令6级流水时序。
在这个流水线中,处理器有六个操作部件,同时对这六条指令进行加工,加快了程序的执行速度。
目前,几乎所有的高性能计算机都采用了指令流水线。
周期数少的指令。
例如:
一个指令分为三个步骤,取指4T,分析3T,执行5T。
则指令周期为5T【取时间值最长的】,串行运行100条指令的时间是100*(4+3+5)T=1200T,并行执行100条指令的时间是99*5T+(4+3+5)T=507T
[考试要点]:
指令周期运算时常考的重点
⏹寻址方式
寻址方式就是寻找操作数或操作数地址的方式。
8086提供了与操作数有关和与I/O端口地址有关的两类寻址方式。
与操作数有关的寻址方式有七种,分别是立即寻址,寄存器寻址,直接寻址,寄存器间接寻址,寄存器相对寻址,基址加变址寻址,相对基址加变址寻址;与I/0端口有关的寻址方式有直接端口寻址和间接端口寻址方式。
[考试要点]:
前些年经常考,主要是寄存器寻址
⏹CISC复杂指令集和RISC精简指令集
RISC具有简单高效的特色。
对不常用的功能,常通过组合指令来完成。
RISC机器更适合于专用机;而CISC机器则更适合于通用机。
[考试要点]:
考察CSIC和RISC的差异
⏹历年试题及分析
●某指令流水线由5段组成,第1、3、5段所需时间为Δt,第2、4段所需时间分别为3
Δt、2Δt,那么连续输入n条指令时的吞吐率(单位时间执行的指令个数)
TP为(4)。
试题解析:
TP=指令总数÷执行这些指令所需要的总时间。
执行这些指令所需要的总时间=(Δt+3Δt+Δt+2Δt+Δt)+3(n-1)Δt
参考答案:
B
●现有四级指令流水线,分别完成取指、取作的时间依次为数、运算、传送结果四步
操作。
若完成上述操9ns、10ns、6ns、8ns。
则流水线的操作周期应设计为
(2)ns。
(2)A.6B.8C.9D.10
试题解析:
取最大的那个微指令时间作为流水线操作周期。
答案:
D
●若每一条指令都可以分解为取指、分析和执行三步。
已知取指时间t取指=4△t,分析
时间t分析=3△t,执行时间t执行=5△t。
如果按串行方式执行完100条指令需要
(2)△t。
如果按照流水方式执行,执行完100条指令需要(3)△t。
(2)A.1190B.1195C.1200D.1205
(3)A.504B.507C.508D.510
试题解析:
串行执行时,总执行时间=100×(t取指+t分析+t执行)=100×12△t=1200△t。
流水执行的情况可以参看下图:
连续两条指令的执行时间差为t执行=5△t,
因此100条指令的总执行时间=(t取指+t分析+t执行)+99×t执行=507△t。
答案:
(2)C(3)B
●若存地址区间为4000H~43FFH,每个存储单位可存储16位二进制数,该存区
域由4片存储器芯片构成,则构成该存所用的存储器芯片的容量是(4)。
(4)A.512×16bitB.256×8bitC.256×16bitD.1024×8bit
试题解析:
总存储单位=(43FFH-4000H+1H)=400H=1024(H代表16进制)
每个存储器芯片的容量为:
1024×16/4=4096。
由于每个存储单位可存储16位二进制数,所以可以采用256×16bit或者512×8bit的
芯片。
最好是前者,这样系统控制比较简单。
答案:
C
●下面的描述中,(3)不是RISC设计应遵循的设计原则。
(3)A.指令条数应少一些
B.寻址方式尽可能少
C.采用变长指令,功能复杂的指令长度长而简单指令长度短
D.设计尽可能多的通用寄存器
试题解析:
CISC的特点是多采用变长指令,而RISC刚好相反。
答案:
C
●若存按字节编址,用存储容量为32KX8比特的存储器芯片构成地址编号
A0000H至DFFFFH的存空间,则至少需要
(1)片。
(1)A.4B.6C.8D.10
试题解析:
DFFFFH-A0000H=3FFFFH<218,32K=215,则至少需要芯片为218/215=8。
答案:
C
●高速缓存Cache与主存间采用全相联的地址影像方式,高速缓存的容量为4MB,
分为4块,每块1MB,主存容量为256MB,若主存读写时间为30ns,高速缓存的读写时
间为3ns,平均读写时间为3.27ns,则该高速缓存的命中率为
(1)%。
若地址更换表如
下所示,则主存地址为8888888H时,高速缓存地址为
(2)H。
地址更换表
0 38H
1 88H
2 59H
3 67H
(1)A.90B.95C.97D.99
(2)A.488888B.388888C.288888D.188888
试题解析:
设该高速缓存的命中率为x,则3x+30×(1-x)=3.27,解得x=99%。
主存容量为256MB,每块1MB,则主存可以分为256/1=256=28块,即块号为8位,
则主存地址的高8位是88H,对应地址更换表,高速缓存地址为188888H。
答案:
(1)D
(2)D
多处理器(耦合系统、阵列处理机、双机系统、同步)
⏹SMP
对称多处理"(SymmetricalMulti-Processing)又叫SMP,是指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU),各CPU之间共享存子系统以及总线结构。
相当于任何任务都平均分配到每个CPU执行,对于单一任务计算较为有利
非对称多处理器
每个处理器处理不同的任务,如整数运算由特定处理器处理,浮点元素按由专用处理器处理,分工明确,适合于多种任务计算
【考试要点】:
对称和SMP的简单区别
⏹计算机体系结构分类
SISD——单指令流单数据流
SIMD——单指令流多数据流
MISD——多指令流单数据流
MIMD——多指令流多数据流
此处考试一般都比较简单,只要记住S单I指令M多D数据即可
⏹耦合系统
紧耦合系统:
通过共享主存来实现处理机间通信,处理机相互间关系紧密
松耦合系统:
通过消息传递方式实现处理机间的相互通信,每个处理机是有一个独立性较强的计算模块组成
⏹双机系统
双机主从模式:
一台为工作机,另外一台为备份机,正常状态工作机工作,备份机监视工作机状态,工作机故障,备份机接替工作,工作机正常后,人工或者自动的方式切换到工作机工作模式
双机互备模式:
都为工作机负载,互相监视状态
存储器
存储介质
⏹存储分类
根据存储器在计算机系统中所起的作用,可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。
为了解决对存储器要求容量大,速度快,成本低三者之间的矛盾,目前通常采用多级存储器体系结构,即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。
名称简称用途特点
高速缓冲存储器Cache高速存取指令和数据存取速度快,但存储容量小
主存储器存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快,存储容量不大
外存储器外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大,位成本低
高速缓存是为了解决高速设备和低速设备相连,提高访问速度
按照存取方式分类,可分为RAM(随机存储器,断电数据丢失,如存)、ROM(只读存储器,有一特例xPROM是可擦写只读)、SAM(串行访问存储器,如磁带)
【考试要点】:
暂无
⏹存储容量
1B(Byte、字节)=8bit(位)
1KB=2^10字节=1024字节
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
PBEBZBYBNBDB是后面的单位,知道就行
⏹高速缓存
地址映像直接看题就行,不在此赘述
例如,计算机中有一级、二级缓存,假设算法命中率为80%,CPU从外存调取数据的几率是(1-80%)(1-80%)=4%
⏹磁盘阵列存储器
RAID0级别:
无容错能力,效率为单磁盘的N倍,利用率100%
RAID1级别:
有容错能力,效率无提高,利用率50%
RAID5级别:
有容错能力,效率略小于单磁盘的N倍,利用率N-1/N
RAID6级别:
有容错能力,效率略小于单磁盘的N倍,利用率N-2/N
输入输出(I/O)系统
⏹输入输出控制系统
中央处理程序控制方式,其中的中断方式是使CPU和外设并行工作,效率很高
直接存储器存取方式DMA,这种方式CPU并未干预
输入输出处理及控制方式,
⏹常见接口
SCSI,可连接7个外设,支持热插拔(带点插拔)
并行端口,双向多位数据同时传送
通用接口总线
RS-232,也叫串行口,比并行口的传输距离远,DB-9和DB-25都是串行口
USB,可连接127个设备,支持热插拔,USB1.1为1.5Mb/s,USB2.0为480Mb/s,USB3.0为5Gb/s
IEEE1394,串行口的一种,也叫火线
操作系统
⏹RAS
通过RAS来衡量计算机系统
R,可靠性,一定时间正常运行的概率
A、可用性=平均无故障时间MTBF/(平均无故障时间MTBF+平均故障修复时间MTTR)
S、可维修性
例如:
两部件的可靠性分别是R1和R2,串行和并行方式的总体可靠性分别是R1*R2和1-(1-R1)(1-R2)
系统开发和运行基础
软件的分类
系统软件,如操作系统
支撑软件,如开发工具
应用软件,如office
实时处理软件,一般是工业软件
软件生存周期
⏹软件定义
问题定义,落实问题的性质、工程目标和规模,明白要解决什么问题
可行性研究,估计系统的成本和效益
需求分析,明确系统必须具备哪些功能,用数据字典和简要算法描述系统逻辑性
⏹软件开发
概要设计,确立总体结构和模块关系,定义模块之间的接口,设计全局数据结构,制定综合测试计划
详细设计,设计模块的细节,如算法、数据结构和接口信息
编码和单元测试,使用程序设计语言实现模块功能并测试该模块
综合测试
软件开发模型
瀑布模型,自顶到下的线性模型,开发后期的测试阶段才能发现问题,增加了开发的风险
快速原型模型,
增量模型,先开发核心模块,其他构件逐步附加
螺旋模型,适合于大型复杂项目
喷泉模型,面向对象的典型开发模型
结构化设计、面向对象设计
耦合度:
做到高聚(模块)低耦合(模块间)是一个较科学的做法
程序控制的三种结构,顺序、选择、循环
面向对象方法(OO)=对象+类+继承+通过消息的通信
对象是具有特殊属性(数据)和行为方式(方法)的实体
类是具有相同属性和行为的一个或多个对象的描述
实例是类所描述的一个具体的对象
统一建模语言UML,是一种图示建模语言,UML表示法包括事务、关系和图三种构造块
软件测试
人工测试,也叫代码审查,可调编码错和逻辑错
机器测试——白盒测试,要完全理解程序结构和处理过程,测试逻辑路径,也称为结构测试,逻辑覆盖是白盒测试的常用方法
机器测试——黑盒测试,测试程序的输入输出,也叫功能测试,黑盒白盒互为补充
软件调试技术一般有蛮干法、原因排除法(对分查找法、归纳法、演绎法)、回溯法
软件项目管理
软件编码规模=(最大规模+4最可能的规模+最小规模)/6
⏹进度安排工具
关键日期表
甘特图能直观表明每个任务的计划进度和当前进度
网络图,PERT和CPM都采用网络图,网络图找工期要找最长路径
软件过程能力评估,ISO9000:
2000和CMM(软件成熟度模型),CMM五个级别,级别三为已定义级,CMM5(5级别)达到优化级
网络技术
网络体系结构
⏹网络计算模型
主机终端模型
对等模型
客户端/服务器模型即C/S即Client/Server模型,网络应用服务如DNS、DHCP一般都是C/S模型,属于胖客户端模型
浏览器/服务器模型即B/S即Browser/Server模型,属于瘦客户端模型
网络分类
⏹按拓扑结构划分
网络拓扑(物理拓扑指的是网络中所有计算机和通信设备、通信媒体之间的物理连接方式,逻辑拓扑指的是网络中数据逻辑性工作的方式)
总线型拓扑:
耗材少,成本小,冲突多
星型拓扑:
耗材多,过于依赖中间节点,便于管理
环型拓扑:
单点坏网络瘫痪
树型拓扑:
星型拓扑的扩展,层次化便于管理
网型拓扑:
可靠性高、实现均衡负载、选路成本高
⏹按围划分
LANMANWAN等比较好记,但是大家应该结合VLAN,WLAN记忆
⏹协议分层
协议分层的目标是降低网络系统设计的复杂度,提高网络传输的适应性和灵活性
在同一层次中能够完成相同功能的元素成为对等实体
对等实体之间的通信必须使用相同的通信规则称之为协议
协议的构成:
语法、语义、时序,语法规定了数据包的格式,语义定义如何处理,时序可忽略
⏹服务访问点SAP
SAP是上层调用下层服务的接口,是服务的唯一标识,比如IP的协议类型
参考模型
⏹OSI参考模型
国际标准化组织ISO颁布开放互联参考模型OSI/RM,对应我国国标9387(GB9387)
供7层,从下向上依次是
物理层:
为数据通信提供传输介质及互连设备,传输数据单元称为比特流
数据链路层:
传输的数据单元称为数据帧Frame
网络层:
使用逻辑地址进行选址,比如IP路由
传输层:
实现端到端的流量控制
会话层:
建立在传输层连接的基础上,例如远程登陆的会话管理
表示层:
通信系统之间数据的表示方式,如ASCII码,能实现加解密,压缩解压缩如JPEG
应用层:
提供方便的接口和运行程序
⏹TCP/IP参考模型
网络接口层:
对应OSI的物理层和数据链路层
网际层:
对应OSI的网络层
传输层:
对应OSI的传输层
应用层:
对应OSI的应用层,表示层,会话层
OSI和TCP/IP的比较:
TCP/IP现有协议后有模型,OSI具有通用性
协议结构图
应用层
HTTP
FTP
SMTP
POP
TELNET
DNS
TFTP
SNMP
传输层
TCP
UDP
网络层
ICMP
IGMP
IP
ARP
RARP
接口层
802.xPPPFrame-RelayX25
注意:
基本上没有见过的协议在应用层(我会在后面介绍其他常见的协议)
DNS在下层默认使用UDP,当DNS数据量大于512字节时和进行区域复制的时候使用TCP
数据通信
⏹通信基本概念
发送信号端为信源,接收端为信宿,通信线路为信道,信道传输信号,信号有连续变化的模拟信号和离散的数字信号两种
模拟信号有三个要素,振幅、周期、相位
⏹数据通信理论
傅里叶分析:
考的比较少
奈奎斯特定理:
考虑的是无噪声信道,最大数据传输率=2H,如信道带宽为3KHZ,码元率为4,则速率=2*3000HZ*log2(4)=12Kb/s
香农公式:
考虑噪声的信道,信噪比dB=10log10(信号功率S/噪声功率N),最大数据传输率=带宽H*log2(1+S/N),例如给定条件带宽为3KHZ,信噪比为30dB,因为30dB=10log10(S/N),得到S/N=1000,则最大数据传输率=3000HZ*log2(1+1000)=30Kb/s
大家最容易出现人为考虑噪声后怎么传输速度比没考虑噪声速度快,这是因为条件不同造成的
传输介质
⏹有线介质
同轴电缆:
宽带同轴特性阻抗75欧姆,用于模拟信号传输如有线电视,采用频分多路复用FDM,宽缆接口AUI,细缆接口BNC-T
双绞线,屏蔽双绞线STP和非屏蔽双绞线UTP中五类线带宽100MHZ,速度一般100Mbps,5类线由四组线绕合而成,其中1、2、3、6可用,其他可不连接,有些设备的上连线路需要线路另一端1<-->3、2<-->6对调。
抗干扰能力较弱,接口名称为RJ-X
光纤,光源可以是发光二极管LED(一般用在多模光纤中)和注入型激光二极管(ILD一般用在单模光纤)
单模光纤线芯细,成本高,性能和传输距离优于多模光纤
⏹无线介质
无线电,低频善穿透障碍,高频善绕过障碍(利用电离层折射)
微波,按照直线传播,不能曲线传输需使用中继塔
卫星,和微波相同,三颗卫星可以提供全
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- 网络工程师 教程
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