软考-软件设计师（基础篇）
2020-10-29 19:40:30 98 举报AI智能生成
软考基础知识，计算机基础
作者其他创作
大纲/内容
计算机系统知识
计算机系统基础知识
计算机系统硬件基本组成
运算器
控制器
存储器
内部存储器
外部存储器
输入设备
输出设备
CPU的功能与组成
功能
程序控制
通过执行指令来控制程序的执行顺序
重要功能
操作控制
一条指令功能的实现需要若干操作信号配合完成
CPU产生每条指令的操作信号并将信号发送不同的部件
控制相应的部件按指令的功能要求进行操作
时间控制
CPU对各种操作进行时间上的控制
即在指令执行过程中严格控制操作信号
出现时间
持续时间
出现的时间顺序
数据处理
对数据进行加工处理
逻辑运算
算数运算
CPU最根本任务
组成
运算器
功能
执行所有算术运算
执行所有逻辑运算并进行逻辑测试
组成
算术逻辑单元ALU
负责处理数据
算术运算和逻辑运算
累加寄存器AC
也称为累加器，是一个通用寄存器
为ALU提供工作区
数据缓冲寄存器DR
内存读写操作时，存放指令或数据字，将不同时间段数据隔离
CPU和内存、外设之间数据传输的中转站
CPU和内存、外设之间在操作速度上的缓冲
状态条件寄存器
由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容
主要分为
状态标志
控制标志
控制器
功能
控制整个CPU的工作，决定了计算机运行过程的自动化
组成
指令控制逻辑
操作
取指令
分析指令
执行指令
过程
取指令
指令译码
按指令操作码执行
形成下一条指令地址
。。。
组成
指令寄存器-IR
程序计数器-PC
地址寄存器-AR
指令译码器-ID
时序控制逻辑
为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号
总线控制逻辑
为多个功能部件服务的信息通路的控制电路
中断控制逻辑
用于控制各种中断请求
并根据优先级高低对中断请求进行排队，
逐个交给CPU处理
逐个交给CPU处理
不可屏蔽中断（无条件响应）
电源掉电。。。
软中断
可屏蔽中断
I/O设备提出的中断请求
寄存器组
专用寄存器
运算器和控制器中的寄存器
作用固定
通用寄存器
用途广泛
由程序员规定用途
内部总线
CPU内部各部分之间的连线称为内部总线
拓展~维基百科：南桥芯片与北桥芯片之间的连线？？？
多核CPU
核心又称内核，是CPU最重要组成部分
各种核心具有固定的逻辑结构
一级缓存
二级缓存
执行单元
指令级单元
总线接口
主要厂商
AMD
双芯
Intel
双核
数据表示
机器数
各种数值在计算机中表示的形式称为机器数
用二进制计数制，数的符号用 0 和 1表示
小数点则隐含，表示不占位置
机器数对应的实际数值称为数的真值
码制
原码
反码
补码
移码
校验码
作用
在计算机系统运行时，各部位之间要进行数据交换，为了确保数据在传送过程中正确无误
提高硬件电路的可靠性
提高代码的校验能力，包括查错和纠错
种类
奇偶校验码-Parity Code
水平奇偶校验码
垂直
水平垂直
海明码-Hamming Code
循环冗余校验码-Cyclic Redundancy Check，CRC
计算机体系结构
计算机系统结构的发展
计算机体系结构、计算机组织和计算机实现
计算机体系结构是指计算机的概念性结构和功能属性
计算机组织是指计算机体系结构的逻辑实现，
包括机器内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等
（常称为计算机组成原理）
包括机器内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等
（常称为计算机组成原理）
计算机实现是指计算机组织的物理实现
计算机系统结构分类
宏观上按处理机的数量分类
单处理系统
并行处理与多处理系统
分布式处理系统
从微观上按并行程度分类
Flynn分类法
马泽云分类法
Handler分类法
Kuck分类法
指令集系统
结构分类
复杂指令集计算机（CISC）的主要弊端
指令系统的优化
面向高级语言的优化
是尽可能缩小高级语言与机器语言之间的语
义差异
义差异
面向操作系统的优化
进一步缩小操作系统与体系架构之间的语义差异
精简指令集计算机（RISC）的关键技术
重叠寄存器窗口技术
优化编译技术
超流水及超标量技术
在微程序技术中结合硬布线逻辑与微程序
指令控制的方式
顺序
重叠
流水
流水线的种类
RISC采用的流水技术
超流水技术
超标量
超长指令字
阵列处理机、并行处理机和多处理机的区别
阵列处理机。将重复设置的多个处理单元（PU）按一定的方式连成阵列，在单个控制部件
（CU）的控制下，对分配给自己的数据进行处理，并行地完成一条指令所规定的操作。
（CU）的控制下，对分配给自己的数据进行处理，并行地完成一条指令所规定的操作。
并行处理机。SIMD、MIMD 是典型的并行计算机，SIMD 有共享存储器和分布存储器两种
形式
形式
多处理机。由多台处理机组成的系统，每台处理机有属于自己的控制部件，可执行独立的
程序，共享一个主存储器和所有外部设备
程序，共享一个主存储器和所有外部设备
存储系统
存储器的层次结构
CPU内部通用寄存器
Cache
主存储器
联机磁盘存储器
脱机光盘、磁盘存储器
分类
相联存储器
一种按内容访问的存储器
高速缓存（Cache）
虚拟存储器
管理方式
页式虚拟存储器
段式虚拟存储器
段页式虚拟存储器
外存储器
硬盘存储器
光盘存储器
磁盘阵列技术
由多台磁盘存储器组成的一个快速、大容量、高可靠的外存子系统，
常见的磁盘阵列称为廉价冗余磁盘阵列（RAID）
常见的磁盘阵列称为廉价冗余磁盘阵列（RAID）
输入/输出技术
常用内存与接口的编址方法
直接程序控制
指外设数据的输入/输出过程是在 CPU 执行程序的控制下完成的
无条件传送
程序查询方式
中断方式
中断处理方法
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
进行中断优先级控制
直接存储器存储方式-DMA
输入输出处理机-IOP
字节多路方式
选择传送方式
数组多路方式
总线结构
定义
任何连接两个以上电子元器件的导线都可以称为总线
分类
内部总线
系统总线
外部总线
计算机安全
计算机安全概述
计算机资产
系统资源
信息资源
信息安全的基本要素
机密性
完整性
可用性
可控性
可审查性
计算机安全等级
安全威胁
授权侵犯
拒绝服务
窃听
信息泄露
截获/修改
假冒
否认
非法使用
人员疏忽
完整性破坏
媒体清理
物理入侵
资源耗尽
影响数据安全的因素
内部因素
外部因素
加密技术和认证技术
加密技术
对称加密
数据加密标准-DES
三重DES-3DES/TDES
RC-5
国际数据加密算法-IDEA
高级加密标准-AES
非对称加密
公钥和私钥是一对
公钥加密，需要对应私钥解密
私钥加密，需要对应公钥解密
认证技术
（关键绩效指标）KPI基本构成
认证机构-CA
数字证书库
密钥备份及恢复系统
证书作废系统
应用接口
数字签名
数字签名的主要过程
数字加密的主要过程
程序设计语言基础知识
程序语言的基本概念
低级语言
汇编
高级语言
Java
C
C++
PHP
Python
Delphi
翻译形式
汇编
解释
编译
程序设计语言的定义
语法
语义
语用
程序设计语言的分类
过程式（命令式和结构化）：FORTRAN、Pascal、C
面向对象：Simula、Smalltalk、C++、Objective C、Java、Python
函数式：lisp、Python、scala
逻辑型：prolog
脚本语言：shell、bat、js、Python
程序设计的基本成分
数据
常量和变量
全局量和局部量
数据类型
运算
算式运算
关系运算
逻辑运算
控制
顺序
选择
循环
传输
函数
定义
声明
调用
值调用
引用调用
汇编程序基本原理
汇编语言
为特定的计算机或计算机系统设计的面向机器的符号化的程序设计语言
汇编语言源程序
用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序
语句分类
指令语句
伪指令语句
宏指令语句
汇编程序
将汇编语言所编写的源程序翻译成机器指令程序
一般需要两次扫描源程序才能完成翻译过程
编译程序基本原理
编译程序
词法分析
语法分析
语义分析
中间代码生成
代码优化
目标代码生成
文法
1型文法-上下文有关文法
2型文法-为上下文无关文法
3型文法-正规文法，使用最多
0型文法-短语文法
有限自动机-FA
五元组（S,∑, f, s 0 , Z）
确定有限自动机-DFA
直观表示方式
状态转换图
状态转换矩阵
非确定有限自动机-NFA
正规表达式
运算符
"|" （或）
"." （连接）
"*" （闭包）
正规式和相应的正规集
正规式的代数性质
正规式与有限自动机之间的转换
解释程序基本原理
运行用户程序时，直接执行源程序或源程序的内部形式
不产生源程序的目标程序（与编译程序的主要区别）
数据结构与数据运算
线性结构
线性表
线性表常采用顺序存储和链式存储，
主要的基本操作是插入、删除和查找等
主要的基本操作是插入、删除和查找等
线性表的存储结构
顺序存储
用一组地址连续的存储单元依次存储线性表中的数据元素
可以随机存取表中元素
插入与删除需要移动元素
链式存储
通过指针链接起来的结点来存储数据元素
插入与删除不需要移动元素
不能对数据元素进行随机访问
栈
后进先出
队列
先进先出
循环队列
空队列：Q.rear=Q.front
入队：修改队尾指针 Q.rear=(Q.rear+1)%MAXSIZE
出队：修改队头指针 Q.front=(Q.front+1)%MAXSIZE
队列满：队尾指针所指位置的下一个位置是队头指针
双端队列
元素进出队列必须在同一端口
串
是仅由字符构成的有限序列，是一种线性表
空串、空格串、子串
非线性结构
二维数组
特征
存储地址
行为主序：Loc(a ij )=Loc(a 11 )+((i-1)×n+(j-1))×L
列为主序：Loc(a ij )=Loc(a 11 )+((j-1)×m+(j-1))×L
三对角矩阵
树
基本概念
双亲、孩子和兄弟
结点的度
叶子结点
内部结点
结点的层次
树的深度
有序/无序树
二叉树
种类
满二叉树
完全二叉树
非完全二叉树
性质
存储结构
顺序存储
链式存储
二叉树的遍历
前序
根、左、右
中序
左、根、右
后序
左、右、根
层次遍历
左、右、下一层
最优二叉树（哈夫曼树）
带权路径长度最短的二叉树
图
定义
图是由集合 V 和 E 构成的二元组，记作 G=(V,E)，
其中，V 是图中顶点的非空有限集合，E 是图中边的有限集合
其中，V 是图中顶点的非空有限集合，E 是图中边的有限集合
分类
有向图
无向图
存储结构
邻接矩阵
邻接表
图的遍历
深度优先遍历-类似树的前序遍历
广度优先遍历-类似树的层次遍历
数据运算
查找
顺序查找
二分查找
哈希查找
哈希函数
哈希地址
冲突
排序
直接插入排序，O(n)~O(n^2)
冒泡排序，O(n^2)
简单选择排序，O(n^2)
希尔排序，O(n^1.3)
快速排序，O(nlog2n)~O(n^2)
堆排序，O(nlog2n)
归并排序，O(nlog2n)
操作系统知识
OS概述
两大作用
通过资源管理提高计算机系统的效率
改善人机界面，向用户提供良好的工作环境
特征
并发性、共享性、虚拟性、不确定性
功能
进程管理
文件管理
存储管理
设备管理
作业管理
分类
批处理
分时
实时
网络（集中、C/S、对等）
分布式
微型
嵌入式
进程管理
进程间通讯
同步于互斥
信号量
PV操作
进程的状态
三态模型
五态模型
进程调度
三级调度
调度算法
先来先服务
时间片轮转（固定、可变）
优先级调度
多级反馈调度
进程优先级确定
死锁
必要条件
互斥
请求保持
不可剥夺
环路
处理
预防
避免（银行家算法）
检测
解除
存储管理
存储结构
寄存器-cache-主存-外存
虚拟地址：又称相对地址、程序地址、逻辑地址等
地址空间
存储空间
存储管理方案
固定分区
可变分区
最佳适应
最差适应
首次适应
循环首次适应
分页存储
分页存储管理
分页原理
地址结构
地址映射
快表
两级页表机制
分段存储
段页式存储
虚拟存储
程序局部性原理
时间局部性
空间局部性
虚拟存储器的实现
分页
分段
段页
页面置换算法
最佳置换
FIFO
LRU
NRU
设备管理
I/O软件的I/O请求应答操作过程
用户进程
进行I/O调用、格式化I/O、Spooling
设备无关软件
命令、保护、阻塞、缓冲、分配
设备驱动程序
设置设备寄存器，检查状态
中断处理程序
当I/O结束时，唤醒驱动程序
硬件
执行I/O操作
相关技术
通道
DMA
缓冲
Spooling
文件管理
文件与文件系统
文件
文件系统
文件类型
文件结构和组织
逻辑结构
物理结构
连续
链接
索引
索引表
目录
文件控制块
目录结构
存储方法与空间
空闲区表
位示图
空闲块链
成组链接法
共享与保护
文件共享
硬连接
符号链接（软连接）
文件保护
存储控制矩阵
存储控制表
用户权限表
密码
安全与可靠性
系统安全
系统级
用户级
目录级
文件级
文件系统的可靠性
转储和恢复
日志文件
一致性
作业管理
作业与作业控制
作业控制
作业状态及转换
提交
后备
执行
完成
JCB和作业后备队列
作业调度
先来先服务
短作业优先
响应比高优先
优先级调度算法
均衡调度算法
调度算法均衡指标
软件工程基础知识
软件工程概述
计算机软件
系统软件
应用软件
工程/科学软件
嵌入式软件
产品线软件
web应用软件
人工智能软件
开放计算
网络资源
开源软件
软件工程基本原理
用分阶段的生命周期计划严格管理
坚持进行阶段评审
实现严格的产品控制
采用现代的程序设计技术
结果应能清楚地审查
开发人员应少而精
承认不断改进软件工程实践的必要性
软件生存周期
可行性分析与项目开发计划
需求分析
概要设计
详细设计
编码
测试
维护
软件工程
能力成熟度模型CMM
初始级
可重复级
已定义级
已管理级
优化级
能力成熟度模型机成CMMI
阶段式模型
类似CMM
连续式模型
CL0：未完成级
CL1：已执行级
CL2：已管理级
CL3：已定义级
CL4：定量管理
CL5：优化级
统一过程-UP
起始阶段
精化阶段
构建阶段
移交阶段
软件过程模型
瀑布模型
线性连续
V模型变体
增量模型
融合了瀑布模型的基本成分和原型实现的迭代特征
演化模型
原型模型
开始于沟通
螺旋模型
制定计划
风险分析
实施工程
用户评价
适合用于庞大、复杂、高风险的系统
喷泉模型
迭代性
无间隙性
基于构件的开发模型
领域工程
领域工程的目的是构建领域模型、领域基准体系结构和可复用构件库
应用系统工程
应用系统工程的目的是使用可复用构件组装应用系统
形式化方法模型
统一过程模型
常用方法
极限编程
水晶法
并列争球法
自适应软件开发
敏捷统一过程
软件项目需求分析
软件需求
功能需求
性能需求
用户或人的因素
环境需求
界面需求
文档需求
数据需求
资源使用需求
安全保密需求
可靠性需求
软件成本消耗或开发进度需求
其他非功能型需求
需求分析原则
必须能表示和理解问题的信息域
必须能定义软件将完成的任务
必须能表示软件的行为
必须划分描述数据、功能和行为的模型
分析过程应该从要素信息移向细节信息
需求工程
需求获取
需求分析与协商
系统建模
需求规约
需求验证
需求管理
软件项目系统设计
主要内容
系统总体结构设计
代码设计
输出设计
输入设计
处理过程设计
数据存储设计
用户界面设计
安全控制设计
设计方法
面向数据流的结构化设计方法-SD
面向对象的分析方法-OOD
基本步骤
概要设计
总体结构设计
数据结构及数据库设计
编写概要设计文档
评审
详细设计
对每个模块进行详细设计
对模块内部的数据结构进行设计
对数据库进行物理设计，即确定数据库的物理结构
其他设计（代码设计、输入/输出设计、用户界面设计）
编写详细设计说明书
评审
软件项目系统测试
系统测试与调试
基本原则
过程
制定测试计划
编制测试大纲
设计和生产测试用例
事实测试
生成测试报告
传统软件的测试策略
单元测试
模块测试
模块内部处理逻辑
内部数据结构
集成测试
非增量集成
增量集成
自顶向下集成测试
自底向上集成测试
回归测试
冒烟测试
确认测试
集成测试后
配置评审
系统测试
各种集成测试和确认测试
恢复测试
安全性测试
压力测试
性能测试
部署测试
测试方法
静态测试
被测程序不在机器上运行
人工检测、计算机辅助静态分析
动态测试
黑盒测试
又称功能测试
测试软件的外部特性
白盒测试
又称结构测试
内部结构和逻辑
调试
试探法
回溯法
对分查找法
归纳法
演绎法
软件项目管理
项目管理涉及的范围
人员
产品
过程
项目
项目估算
方法
基于已完成的类似项目进行估算
基于分解技术进行估算
基于经验估算模型的估算
成本估算方法
进度管理
基本原则
划分
相互依赖性
时间分配
工作量确认
确定责任
明确输出结果
确定里程碑
进度安排
甘特图
项目计划评审技术图-PERT
软件项目组织
原则
尽早落实责任
减少交流接口
责圈均衡
组织形式
按项目划分
按职能划分
矩阵模式
软件质量管理
ISO/IEC 9126软件质量模型
质量特性
质量子特性
度量指标
McCall软件质量模型
质量特性
评价准则
度量指标
软件质量保证
软件评审
设计质量的评审
程序质量的评审
与运行环境的接口
软件容错技术
冗余
软件配置管理
基线
软件配置项
版本控制
变更控制
软件风险管理
软件风险
风险识别
风险预测
风险控制
软件度量
面向规模的度量
面向功能的度量
软件复杂性度量
程序复杂性度量
结构化开发方法
系统分析与设计概述
结构化分析方法
结构化设计方法
webapp分析与设计
用户界面设计
职业：暂无
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