软件设计师备考笔记.docx
- 文档编号:26894750
- 上传时间:2023-06-23
- 格式:DOCX
- 页数:46
- 大小:349.20KB
软件设计师备考笔记.docx
《软件设计师备考笔记.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《软件设计师备考笔记.docx(46页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
软件设计师备考笔记
资料更新时间:
2017年5月
一、绪论
略
二、计算机系统
数据表示与校验码
1.数据表示:
原码、反码、补码、移码。
符号位0为正数,1为负数。
两正数/负数相加,符号位不对时即出现“溢出”
2.移码:
补码符号位取反。
如果机器字长为N,偏移量为2N-1,则[X]移=2N-1+[X]补(X为整数)。
[X]移=1+X(X为小数)
3.IEEE754:
符号位(1位,0正1负)+阶码(8位,+127)+尾数(23位,小数点在最高位之后,随后省略最高位)。
4.浮点数加减:
0操作数检查,对阶操作(小阶变大阶),尾数加减(阶码用双符号位,尾数用单符号位),结果规格化,舍入处理(判定溢出)。
5.常用校验码:
奇偶校验码(检错,1位纠错)、海明码(检错,1位纠错)、循环冗余校验码(CRC)。
校验码越长越精确
6.海明码:
奇偶校验的一种扩充,采用多位校验码的方式,不等式关系:
2k-1≥m+k,k个校验码,总共m+k个字符
计算机系统硬件组成
1.CPU的功能:
程序控制、操作控制、时间控制、数据处理。
2.计算机系统组成示意图:
3.寄存器:
指令寄存器IR用来存放当前正在执行的指令,对用户是完全透明的。
状态寄存器用来存放计算结果的标志信息,如进位标志、溢出标志等。
通用寄存器可用于传送和暂存数据,也可参与算术逻辑运算,并保存运算结果。
4.计算机体系结构分类:
单处理系统,并行处理与多处理系统,分布式处理系统。
5.RISC中的流水线技术:
超流水线技术,超标量技术,超长指令字技术。
6.并发性的解决:
阵列处理机,并行处理机,多处理机。
存储系统
1.主存与cache地址映射方式:
·全相联映射:
将主存一个块的地址与内容一起存入cache中,拷贝灵活,但是比较器电路难设计实现;【冲突小】
·组相联映射:
主存块放到哪个组是固定的,但是放到哪一行是灵活的,广泛采用折中办法;
·直接映射:
一个主存块只能拷贝到cache的特定行上去,硬件简单、成本低,但易冲突、效率降低;【冲突高】
2.虚拟存储器:
·页式:
页表硬件小,查表速度快但不利于存储保护;
·段式:
界限分明,便于程序的模块化设计,易于编译修改和保护,但主存利用率低,产生大量碎片,查表速度慢;
·段页式:
折中办法,广泛采用,但地址变换速度比较慢。
3.计算机与外设数据交换:
无条件传送,查询方式传送,中断方式传送,直接存储器存取方式(DMA):
CPU仅在过程开始和结束时有处理,过程中DMA占用系统总线传送数据。
【I/O工作方式分类:
程序控制、程序中断、DMA】
4.多中断处理办法:
多中断信号线法,中断软件查询法,菊花链法,总线仲裁法,中断向量表法。
指令系统
1.指令的分类:
数据传输类、运算类、程序控制类、输入/输出类、数据处理类。
2.寻址方式:
除了下表还有:
基址寻址、变址寻址
立即寻址
指令的地址字段指出的不是操作数的地址,而是操作数本身
直接寻址
在指令格式的地址字段中直接指出操作数在内存的地址D
间接寻址
指令地址字段中的形式地址D不是操作数的真正地址,而是操作数地址的指示器,D单元的内容才是操作数的有效地址。
两次访问内存,影响指令执行速度,现在已不大使用。
寄存器寻址
操作数不放在内存中,而在通用寄存器中。
指令中给出的操作数地址不是内存的地址单元号,而是通用寄存器的编号。
寄存器间接寻址
指令格式中的寄存器内容不是操作数,而是操作数的地址,该地址指明的操作数在内存中。
相对寻址
操作数的有效地址=PC的内容+指令格式中的形式地址D。
以PC的内容为当前指令的地址,“相对”寻址,是相对于当前的指令地址而言的。
(相对路径寻址,D为偏移量)
3.指令集的发展:
CISC(ComplexInstructionSetComputer)增强原有指令的功能,用更为复杂的新指令取而代之;
RISC(ReducedInstructionSetComputer)减少指令总数,精简指令功能,优化编译,降低复杂度。
4.指令控制方式:
顺序方式,重叠方式,流水方式。
总线结构
1.总线分类:
内部总线:
芯片的互连;系统总线:
CPU,内存,接口等的连接;外部总线:
数据交换。
可靠性与系统性能评测
1.计算机可靠性:
可靠性:
串联系统R=R1*R2,并联系统R=1-(1-R1)*(1-R2)。
平均无故障时间:
串联系统K=K1+K2,并联系统K=1/K*(1+1/2)。
2.计算机系统性能评测常用方法:
时钟频率,指令执行速度,等效指令速度法,数据处理速率(PDR)。
三、操作系统
OS基础知识
1.作用:
通过资源管理提高计算机系统的效率;改善人机界面,向用户提供友好的工作环境
2.特征:
并发性、共享性、虚拟性、不确定性
3.功能:
处理机管理、文件管理、存储管理、设备管理、作业管理
4.类型:
批处理操作系统(单道、多道)、分时操作系统(UNIX,多路性、独立性、交互性、及时性)、实时操作系统(快速响应、有限交互、高可靠性)、网络操作系统、分布式操作系统、微机操作系统、嵌入式操作系统
处理机管理
1.程序并发执行的特点:
失去了程序封闭性,程序和机器的执行程序的活动不再一一对应,并发程序间的相互制约性
2.进程的组成:
程序、数据、PCB
3.进程的状态:
新建、就绪、运行、阻塞、终止
4.原语的特点:
执行时不能被分割,要么都做要么都不做。
(原语由若干条机器指令组成)
5.进程的同步:
进程间完成一项任务时直接发生相互作用的关系
6.进程的互斥:
系统中各进程互斥使用临界资源
7.信号量的意义:
若S>=0,表示某资源的可用数;若S<0,其绝对值表示阻塞队列中等待该资源的进程数
8.PV操作(低级通讯方式):
P操作申请一个资源,V操作释放一个资源
9.高级通讯方式:
共享存储模式,消息传递模式,管道通信
10.管程:
一些共享数据、一组能为并发进程所执行的、作用在共享数据上的①操作的集合、②初始代码、③存取权。
(管程是一种同步机制)
11.进程调度算法(可剥夺+不可剥夺):
先来先服务算法:
主要用于宏观调度;时间片轮转:
微观调度,分时间片占用CPU;优先级调度:
根据优先级(静态+动态);多级反馈调度:
分多个优先级队列前三中调度的综合,先执行新进程
12.产生死锁的原因:
竞争资源;多道程序运行时,进程推进顺序不合理(算法low)
13.产生死锁的四个必要条件:
①互斥条件;②请求保持条件;③不可剥夺条件;④环路条件(循环等待条件)
14.死锁的处理:
①预防(破坏形成死锁的4个必要条件。
预先静态分配:
破坏“不可剥夺条件”。
资源有序分配法:
破坏“环路”条件)。
②避免(有序分配资源;银行家算法:
先计算资源需求最大量和可分配量,如果分配资源后系统进入不安全状态则不予分配)。
③检测(系统定时运行死锁检测程序)。
④解除(资源剥夺/撤销进程)
15.安全状态:
系统能按某种顺序来为每个进程分配其所需资源,使每个进程都能顺序完成
16.线程:
是进程中的一个实体,是被系统独立分配和调度的基本单位,基本上不拥有资源
存储管理
1.存储器管理:
分配和回收主存空间、提高主存利用率、扩充主存、有效保护主存信息
2.存储器的的层次结构:
寄存器、cache、主存、外存【读写速度越来越慢,单位空间价格越来越低】
3.地址重定位:
将逻辑地址转变成物理地址的过程。
分类:
静态,动态(程序运行时完成转换)
4.虚拟存储页面置换算法:
最佳置换(以后最久不会被使用),先进先出置换,最近最少未使用,最近未用
5.设备管理的目标:
提高设备的利用率,为用户提供方便统一的界面
6.磁盘调度算法(缩短平均寻道时间):
先来先服务,最短寻道时间优先,扫描算法SCAN,单向扫描调度CSCAN
文件管理
1.文件:
具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的集合
2.文件系统:
操作系统中实现文件统一管理的、一组软件和相关数据的集合,专门负责文件管理和存取文件信息
3.存储管理方案示意图:
[见上面]
4.文件系统的安全:
一类涉及到技术、管理、法律、道德和政治等问题;另一类涉及操作系统的安全机制
5.文件系统的可靠性:
转储和恢复,日志文件,文件系统的一致性
作业管理
32.作业:
系统为完成一个用户的计算任务(或一次事物处理)所做的工作总和
33.作业状态:
提交,后备,执行,完成
34.作业调度算法:
先来先服务,短作业优先,响应比高优先,优先级调度,均衡调度
OS实例
35.网络操作系统:
集中模式,客户端/服务器模式,对等模式
36.嵌入式操作系统:
微型化,可定制,实时性,可靠性,易移植性
37.shell变量:
用户定义变量,系统定义变量,shell定义变量
四、数据库系统
基本概念
1.数据库系统:
数据库,硬件,软件,人员
2.DBMS功能:
数据库建立、操作、运行管理维护,数据定义、组织、存储和管理,与其他软件系统的通信功能等
3.DBMS特征:
数据结构化且统一管理,有较高的数据独立性,数据控制功能(数据库的安全性保护、数据的完整性、并发控制、故障恢复)
4.DBMS分类:
关系数据库系统(实体间的联系用关系表示),面向对象的数据库系统(以对象形式对数据建模),对象关系数据库系统(在关系数据模型基础上提供处理新的数据类型操作的能力)
5数据库系统体系结构:
集中式(数据、数据管理、数据库功能等都集中在一起),分布式(物理上分布+逻辑上分布),C/S模式(客户端负责数据表示服务、服务器负责数据库服务),并行结构(多个CPU物理上连在一起处理)
6.数据库的三级模式:
①外模式(用户与数据库系统的接口,用户用到那部分数据的描述)
②概念模式(数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述,只涉及型的描述而不涉及具体的值)
③内模式(数据物理结构和存储方式的描述,数据在数据库内部的表示方式)
7.数据库的两级映像:
外模式/模式映像(外模式↔概念模式),模式/内模式映像(概念模式↔内模式);
8.数据的独立性:
物理独立性(数据库的内模式改变时,数据的逻辑结构不变),通过修改外模式↔概念模式的映射完成。
逻辑独立性(用户的应用程序与数据库的逻辑结构相互独立),通过修改概念模式↔内模式的映射完成。
数据模型
1.数据模型:
实体类型及实体间联系的模型。
现实世界→信息世界(形成概念)→机器世界(形成数据结构模型)
(1)概念数据模型(E-R实体联系模型等);
(2)基本数据模型(①层次模型:
用树型结构表示数据间的联系;②网状模型:
用网络结构表示数据间的联系;③关系模型:
用表格结构表示实体间的联系;④面向对象模型:
对象标识+封装+对象的属性+类和类层次+继承)
关系模型中难懂的一些术语:
·全键/码:
关系模型中所有属性都是这个关系的关键字。
(全码:
所有字段)
·超键(超码):
在关系模式中,能唯一标识元组的属性集。
这个属性集可能含有多余的属性。
·候选键/码:
能唯一标识元组,且又不含有多余的属性一个属性集,即超键中删除多余属性剩下的属性集。
·主键/码:
候选键中选择一个作为关系模式中用户使用的候选键。
·主属性:
包含在任何候选键中的属性。
·非主属性:
不包含在任何候选键中的属性。
2.数据模型三要素:
数据结构,数据操作,数据的约束条件
3.E-R图:
实体(矩形),联系(菱形),属性(椭圆形)
4.完整性约束:
实体完整性(主键取值唯一且不空);参照完整性(主键+外键保证表间关联);用户自定义完整性
关系代数
1.关系代数运算:
并,交,差,笛卡尔积,投影(π垂直方向上运算),选择(σ水平方向运算),连接,除
关系数据库SQL
1.SQL语言的特点:
综合统一,高度非过程化,面向集合的操作方式(自含式、嵌入式),语言简洁易学易用
2.SQL语言的组成:
数据定义语言,交互式数据操纵语言,事务控制,嵌入式SQL和动态SQL,完整性,权限管理
3.数据定义:
创建-create,删除-drop,修改-alter;表-table,视图-view[asselect],索引-index[on]
4.查询数据:
select...from...where...groupby...having...orderbyasc/desc
5.增、删、改数据:
insertinto...values(...)deletefrom...where...update...set...=...where...
6.授权、回收权限:
grant...on...to...(withgrantoption)revoke...on...from...
7.函数依赖:
反映属性间的联系(X→Y);完全函数依赖:
(学生ID,所修课程ID)→成绩;部分函数依赖:
(学生ID,所修课程ID)→学生姓名;平凡函数依赖:
X→Y且Y包含于X;非平凡函数依赖:
X→Y且Y不包含于X;传递函数依赖:
X→Y,Y→Z
关系数据库的规范化
1.规范化:
1NF:
属性不可再分
2NF:
消除非主属性对码的部分函数依赖;R关系模式属于1NF,且每个非主属性完全函数依赖R的候选键
3NF:
消除非主属性对码的传递函数依赖;R属于1NF,且每个非主属性都不传递依赖于R的候选键
eg:
1NF职工信息表(职工号,姓名,级别,工资,学历,毕业时间)
1NF→2NF职工表(职工号,姓名,级别,工资)职工学历表(职工号,学历,毕业时间)
1NF→3NF职工表(职工号,姓名,级别)职工学历表(职工号,学历,毕业时间)工资关系(级别,工资)
存在的传递性依赖:
职工号→级别,级别→工资,形成“职工号→级别→工资”表内传递性依赖。
【助记:
2NF、3NF在1NF基础上转换得到。
1NF所有属性堆在一个表中;2NF较常用;3NF消除了传递函数依赖】
2.1NF存在的问题:
数据冗余、修改不一致、插入异常、删除异常
3.模式分解标准:
无损连接,保持函数依赖
数据库的控制功能
1.事务的ACID性质:
原子性(Atomicity),一致性(Consistency),隔离性(Isolation),持久性(Durability)
2.事务管理:
事务开始(begintransaction),事务提交(commit),事务回滚(rollback)
3.数据库故障:
事务内部故障,系统故障,介质故障,计算机病毒
4.数据备份方法:
静态转储和动态转储,海量转储和增量转储,日志文件
5.数据恢复步骤:
反向扫描文件日志,对事物的更新操作执行逆操作,继续反向扫描和更新,直到事务的开始标志
6.并发控制的技术:
封锁(写锁、读锁)
7.数据不一致性:
丢失修改,不可重复读,读脏数据
五、计算机网络
计算机网络的基础(Internet)
1.发展(计算机技术+通信技术):
具有通信功能的单机系统→具有通信功能的多机系统→以共享资源为目的的计算机网络→以局域网及因特网为支撑环境的分布式计算机系统
2.功能:
数据通信,资源共享,负载均衡,高可靠性
3.分类:
局域网(LAN:
10m~1000m),城域网(MAN:
10km),广域网(WAN:
100km以上)
4.网络拓扑结构:
总线型,星型,环型,树型,分布式(无严格的布线规定和形状,各节点有多条线路相连)
5.OSI七层参考模型:
物理层(物理地传送比特流),数据链路层(负责两相邻节点间无差错传送以帧为单位的数据2005.11,ARP),网络层(提供端到端的交换网络数据传送功能),传输层(提供可靠的数据传输服务),会话层(提供会话管理服务),表示层(提供格式化的表示和转换数据服务),应用层(提供网络与用户应用软件之间的接口服务)
网络互联软硬件
1.网络互连设备:
·中继器,物理层上实现局域网网段互连,用于扩展局域网网段长度
·集线器,特殊的多路中继器,有信号放大功能,并便于网络维护
·网桥,工作在数据链路层,用于连接两个局域网网段
·交换机,按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发
·路由器,网络层异构互连,连接多个逻辑上分开的网络
·网关,在两个不同类型协议的网络系统之间进行通信
2.网络传输介质:
有线介质(双绞线,同轴电缆:
直接传输数字信号,光纤:
传输光信号、需信号转换);
无线介质(微波:
利用无线电波传输,红外线:
传输红外光信号,激光:
传激光信号,卫星通信:
传输电磁波信号)
3.局域网组成部件:
服务器(文件/打印/通信服务器),客户端(用户与网络应用接口设备),网络设备(网卡,收发器,中继器,集中器,网桥,路由器等),通信介质(数据的传输媒体),网络软件(底层协议软件、网络OS等)
网络的标准与协议
1.协议:
规定通信时的数据格式、数据传送时序以及相应的控制信息和应答信号等内容
2.网络的标准:
电信标准,国际标准(IEEE标准等),Internet标准(自发标准非政府干预)
3.决定局域网特性的主要技术:
传输介质(传输数据),拓扑结构(连接各种设备),介质访问控制方法(共享资源)
4.局域网协议:
LAN模型(物理层,数据链路层:
逻辑链路控制子层、介质访问控制);以太网(CSMA/CD技术:
边发送边接收、时刻侦听信道);令牌环网(适用于环型网络结构的分布式介质访问控制:
广播发送令牌、目标站进行处理);FDDI(类似令牌环网协议、光纤作为传输介质)
5.广域网协议:
点对点协议(PPP:
主要用于拨号上网,建立点对点连接发送数据);数字用户线(xDSL:
不对称数字用户线ADSL,甚高速数字用户线VDSL);数字专线(电信数字数据网固定专线,电信铺设);帧中继(在用户网络接口之间提供用户信息流的双向传送,并保持顺序不变);异步传输模式(ATM:
面向分组的快速分组交换模式,使用异步时分复用技术);X.25协议(在本地数据终端设备和远程数据终端设备之间提供一个全双工、同步的透明信道)
6.TCP/IP协议簇特性:
逻辑编址,路由选择,域名解析,错误检测,流量控制
7.TCP/IP模型
应用层
FTP
Telnet
SMTP
NFS
SNMP
网关
传输层
TCP
UDP
网络层
IP
ICMP
ARP(地址解析协议)
RARP
路由器、三层交换机
数据链路层
EthernetIEEE802.3
FDDI
Token-Ring/IEEE802.5
ARCnet
PPP/SLIP
网桥、交换机
物理层
中继器、集线器
Internet及应用
1.Internet地址格式:
域名格式,IP地址格式
2.解决IP地址短缺问题:
长期(使用Ipv6),短期(使用网络地址翻译技术NAT:
在子网内部使用局部地址,外部使用少量的全局地址,通过路由器进行内部地址和外部地址的转换)
3.Ipv6:
16个字节的IP地址长度(40个字节的首部长度?
)
4.服务端口:
0→1023公共端口;1024→65535注册登记端口
5.Internet高层协议及其端口:
UDP
DNS:
53;
TCP
FTP数据连接:
20,控制连接:
21;Telnet:
23;SMTP:
25;HTTP:
80;POP3:
110;发SMTP收SMTP+POP3
六、信息安全
1.信息安全5要素:
机密性,完整性,可用性,可控性,可审查性。
2.加密技术:
对称加密(私人密钥加密):
数据加密标准(DES)+三重DES+RC-5+国际数据加密算法(IDEA)+高级加密标准(AES)。
非对称加密(公开密钥加密,比如RSA算法):
加密模型+认证模型。
3.PKI:
一种遵循既定标准的密钥管理平台,能够为所有网络应用提供加密和数字签名等密码服务及所必需的密钥和证书管理体系,必须具有权威认证机构、数字证书库、密钥备份和恢复系统、证书作废系统、应用接口。
4.网络安全的威胁:
被攻击的目标(计算机存储着国家、机构、组织的秘密信息或个人的隐私);软件规模的膨胀容易使系统存在缺陷;信息传输的安全性存在隐患;网络协议本身的漏洞也会引发安全问题
5.网络安全:
运行系统安全,信息系统的安全,信息传播的安全,信息内容的安全
6.网络的安全威胁:
物理威胁,网络攻击,身份鉴别,编程威胁,系统漏洞
7.网络的信息安全:
信息的存储安全(用户的标识与验证,用户存取权限限制,系统安全监控,计算机病毒防治,数据的加密,计算机网络安全);信息的传输安全(链路加密,节点加密,端到端加密)
8.防火墙:
建立在内外网络边界的过滤封锁机制,防止不良数据包进出被保护的内部网络
9.防火墙的分类:
包过滤型(直接转发报文,对用户透明),应用代理网关型(通过服务器建立连接),状态检测型(建立状态连接表,跟踪检测每一个会话状态)
10.典型防火墙的体系结构:
网络级(包过滤,状态检测);应用级(双穴主机,屏蔽主机,屏蔽子网)。
·包过滤路由器(在网络层对进出内部网络所有信息进行分析限制);
·双宿主主机(代理服务器软件在双宿主主机上运行,每一个接口连接不同网段);
·被屏蔽主机(由过滤路由器和应用网管组成,包过滤+代理服务,内网和外网双重保障);
·被屏蔽子网(由两个包过滤路由器和一个应用网关组成,最安全的防火墙系统)
11.安全需求分类:
物理线路安全(机房)、网络安全(入侵检测)、系统安全(漏洞补丁)、应用安全(数据库)2015.5
七、数据结构&算法基础
数组与线性表
1.数据结构:
数据元素的集合及元素间的相互关系和构造方法
2.线性表的存储结构:
顺序存储,链式存储
3.单链表节点:
typedefstructnode{intdata;structnode*link;}NODE,*LinkList;
4.双向链表:
每个节点有两个指针,分别指出直接前驱和直接后继
5.循环链表:
尾节点指针指向第一个节点/头节点
6.静态链表:
借助数组来描述线性表的链式存储结构
7.栈:
FILO。
初始化InitStack(S);判空StackEmpty(S);入栈Push(S,x);出栈Pop(S);读栈顶Top(S)---顺序+链式存储
8.队列:
FIFO,尾入头出。
初始化InitQueue(Q);判空Empty(Q);入队EnQueue(Q,x);出队DeQueue(Q);读队头元素FrontQue(Q)---顺序存储+链式存储
9.串:
仅由字符构成的有限序列,是取值范围受限的线性表-----串的模式匹配KMP算法
10.数组:
定长线性表在维数上的扩张,一般不做插入删除运算
11.矩阵:
特殊矩阵(元素分布有一定的规律:
对称矩阵、三角矩阵、对角矩阵);
稀疏矩阵(非零元素远少于零元素且分布无规律,用三元组存储(行号,列号,值))
12.广义表:
n个表元素组成的有限序列(表中有表),是线性表的推广。
通常使用递归形式进行定义。
eg:
LS1=(a,(b,c),(d,e))。
表头(表中第一个元素);表尾(表中除去表头剩下的部分)
基本操作:
取表头head(LS1)=a,取表尾tail(LS1)=((b,c),(d,e))
树与二叉树
1.树:
递归的,元素之间有明显的层次关系
2.二叉树的链式存储结构:
typedefstructBiTnode{intdata;structBiTnode*lchild,*rchild;}BiTnode,*BiTree;
3.完全二叉树:
满二叉树最后少一些叶子。
(应采用顺序存储结构,一般二叉树则应采用链式存储结构)
4.二叉树的遍历:
先序遍历,中序遍历,后序遍历,层序遍历(利用队列,每次出同一层的节点时进他们的子节点层)
5.线索二叉树:
加上线索(直接前驱和直接后继)的二叉树
6.最优二叉树(哈夫曼树):
一类带权路
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 软件 设计师 备考 笔记
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)