软考-系统分析师考试-计算机系统基础

把所有PCB组织在一张线性表中，每次查找是需要扫描全表。

把具有同一状态的 PCB，用其中 的链接字链接成-个队列，PCB存储在一个连续的区域。

同一状态的进程归入一个索引表，多个状态对应多个不同的索引表。

一个进程在处理机上运行时

一个进程获得了除处理机以外的一切资源，一旦得到处理机就可以运行

一个进程正在等待某一事件发生而暂时停止运行，此时即使把处理机给它也无法运行

进程的互斥是指系统中多个进程因争用临界资源而互斥执行。

在系统中有一些进程是需要互相合作，协同工作的。这样的进程之间的联系就叫同步。

P操作:①将信号量S的值减1，即S=S-1;②如果S>=0，则该进程继续执行;否则该进程置为等待状态。

V操作:①将信号量S的值加1，即S=S+1;②)如果S>0该进程继续执行;否则说明有等待队列中有等待进程需要唤醒等待进程。

信号量S的物理意义:S>0表示某资源的可用数，若S<0，则其绝对值表示阻塞队列中等待该资源的进程数。

死锁:两个以上的进程互相都要求对方已经占有的资源导致无法继续运行下去的现象。

产生死锁的必要条件:(1)互斥条件;(2)请求保持条件;(3)不可剥夺条件;(4)环路的等待

逻辑地址：相对地址。用户目标程序所使用的地址单元，一般以0作为基址。

物理地址: 绝对地址。加载到内存地址寄存器中的地址，内存单元的真正地址。

分区存储管理

分页存储管理

分段存储管理

段页式存储管理

虚拟存储管理

移臂（磁道）

旋转（扇区）

从用户角度看到的文件组织形式。用户知道文件名就可以存取文件中的信息。

文件在文件存储器上的存放方式。

文件的索引

相关题型计算

在外存上建立一张位示图(Bitmap)，记录文件存储器的使用情况。每一位对应文件存储器上的一个物理块，取值0和1分别表示空闲和占用。

例如，某台计算机的CPU主频为1.8GHz，如果2个时钟周期组成1个机器周期，平均3个机器周期可完成1条指令，则该计算机的指令平均执行速度为() MIPS。

计算机的时钟频率在一定程度上反映了机器速度。显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。

表示机器运算速度的单位是MIPS。

也称为吉普森或混合比例计算法，是通过各类指令在程序中所占的比例进行计算后得到的计算机运算速度

采用计算PDR值的方法来衡量机器性能，PDR值越大机器性能越好。PDR与每条指令和每个操作数的平均位数以及每条指令的平均运算速度有关。PDR主要对CPU和主存储器的速度进行度量，不适合衡量机器的整体速度，不能全面反映计算机的性能，因为它没有涉及Cache、多功能部件等技术对性能的影响。

该方法是首先计算出处理部件每个计算单元的有效计算率，再按不同字长加以调整，得出该计算单元的理论性能，所有组成该处理部件的计算单元的理论性能之和即为最终的计算机性能。

处理网络应用

直接为端用户服务，提供各类应用过程的接口和用户接口。例如HTTP、Tenlent、FTP、SMTP、NFS等

数据表示

使应用层可以根据其服务解释数据的涵义。通常包括数据编码的约定、本地句法的转换。例如JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG等

互连主机通信

负责管理远程用户或进程间的通信，通常包括通信控制、检查点设置、重建中断的传输链路、名字查找和安全验证服务。例如:RPC、SQL等

端到端连接

实现发送端和接收端的端到端的数据分组传送，负责保证实现数据包无差错、按顺序、无丢失和无冗余的传输。其服务访问点为端口。代表性协议有TCP、UDP、SPX等

分组传输和路由选择

通过网络连接交换传输层实体发出的数据，解决路由器选择、网络拥塞、异构网络互联的问题。服务访问点为逻辑地址(网络地址)。代表性协议有IP、IPX等

传输以帧为单位的信息

建立、维持和释放网络实体之间的数据链路，把流量控制合并在一起。为MAC(媒介访问层)和LLC(逻辑链路层)两个子层。服务访问点头物理地址(MAC地址)。代表性协议有IEEE802.3/.2、HDLC、PPP、ATM等

二进制为传输

通过-系列协议定义了通行设备的机械的、电气的、功能的、规程的特征。代表性协议有RS232、V.35、RJ-45、FDDI等

允许终端用户连接到网络、负责一些用户管理功能(如地址认证、用户认证、计费管理等)，以及用户信息收集工作(如用户的IP地址、MAC地址、访问日志等)

是核心层和接入层的分界面，完成网络访问策略控制、数据包处理、过滤、寻址，以及其他数据处理的任务。

高速转发通信、采用双机冗余热备份

文件传输协议,建立两条 TCP 连接，一条用于传送控制信息（使用 21 号端口），另一条用于传送文件内容（使用 20 号端口）。

简单文件传输协议，UDP连接，端口号69。

安全文件传输协议

超文本传输协议，TCP连接，端口号80。

安全超文本传输协议，HTTP+SSL，端口号443。

动态主机配置协议，端口号67。租约默认为 8 天，租约过半需续约。

通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中的管理、分配P地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、网关地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。

在网络范围内可能存在多个DHCP服务器，各自负责不同的网段，也可能由同一个DHCP服务器，负责多个不同网段的地址分配。

如果网络中有多个DHCP服务器发送OFFER报文，客户端只根据第一个收到的OFFER报文，返回REOUEST报文。

把主机域名解析为IP地址，端口号53。对应PTR（Pointer Recored）将IP地址映射到域名的解析。查询算法：迭代（引用）、递归（彻底解析）。

简单邮件传输协议，发送邮件，端口号25。（用户代理向源服务器发送邮件以及源服务器向目的服务器发送邮件使用的协议。）

多用途互联网邮件扩展类型，包含多媒体数据。S/MIME安全的多功能互联网邮件扩展与安全电子邮箱服务相关。

邮件的收取。TCP协议，端口号110。POP3允许用户从服务器上把邮件存储到本地主机上,同时删除保存在邮件服务器上的邮件。

交互式邮件存取协议，服务器保留收取的邮件，同时在客户端上的操作都会反馈到服务器上。如：删除邮件，标记已读。

安全电子交易协议，解决用户、商家和银行之间通过信用卡支付的交易问题，保证支付信息的机密、支付过程的完整、商户和持卡人身份合法性及可操作性。

优良保密协议，应用多种密码技术与数字签名算法，用于电子邮件安全。

提供可靠的、面向连接的、字节流服务。首部开销20个字节。具有差错校验和重传、流量控制、拥塞控制等功能。适用于数据量比较少，且对可靠性要求高的场合。

TCP连接的建立，三次握手，客户端主动打开，服务端被动打开

子主题

提供不可靠的、无连接、面向报文的服务，首部开销8个字节。适合数据量大，对可靠性要求不是很高，但要求速度快的场合。

IP地址由32位二进制组成，4个字节组成，由网络号和主机号两个字段组成。如网络号为n位，主机位为m，则：网络号的位数决定了可以分配的网络数：2^n， 主机号的位数决定了网络中的最大主机个数：2^m-2。子网掩码（网络号部分全为1，主机号部分全为0；用于计算网络地址使用（只需将IP地址和子网掩码做与操作，就可以得到网络地址）

首部长度

区分服务

总长度

标识

标志

片偏移

生存时间

协议

首部检验和

可选字段

填充

IPV4网络地址的分类

三级IP地址

IPv6数据报的目的地址有：（1）单播∶点对点通信；（2）多播/组播：一点对多点的通信；（3）任播∶新增类型，一对最近。IPv4 to IPv6 过渡技术：双协议栈技术（两种技术共存）、隧道技术（在IPv4 网络中部署隧道）、NAT-PT 技术（用网关实现两种协议的转换翻译和地址的映射）。

IPV6地址长度128位，通常写作8组，每组位4个16进制数

Internet 控制报文协议(Internet Control Message Protocol，ICMP)是TCP/IP协议簇的一个子协议，是网络层协议，用于IP主机和路由器之间传递控制消息。

控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对用户数据的传递起着重要的作用。

ICMP报文封装在IP数据报内传输，由于IP数据包首部校验并不校验IP数据报内容，因此不能保证经过传输的ICMP报文不产生差错

互联网安全协议，提供安全服务不需要更改应用程序。

实现功能

组成

特征：通用处理器、 复杂运算

一条指令执行的步骤：
取指:PC(程序计数器)-->AR(地址寄存器)-->M存储器-->DR（数据寄存器）--IR（指令寄存器）
分析：OP-->ID-->CU（控制器）
执行：Ad-->AR(地址寄存器)-->M存储器-->DR(数据寄存器)-->AC（累加器）

运算器

控制器

流水线吞吐率与最大吞吐率

流水线加速比

流水线周期:执行时间最长的一段

流水线执行时间(tl+t2+...+tk)+(n-1)*At

流水线的吞吐率和最大吞吐率:吞吐率是指单位内流水线处理机流出的结果数。对指令而言，就是单位时间内执行的指令数。

流水线加速比=不使用流水线执行时间/使用流水线执行时间

操作数就包含在指令中。在形成指令的机器代码形式时，立即数就跟在指令操作码的后面，取出指令时即可得到操作数。

操作数存放在内存单元中，指令中直接给出操作数所在存储单元的地址。

操作数存放在内存单元中，指令中给出操作数地址的地址，取操作数需要访问两次主存。

操作数存放在某一寄存器中，指令中给出存放操作数的寄存器名。

操作数存放在内存单元中，操作数所在存储单元的地址在某个寄存器中。

操作数存放在内存单元中，指令地址码给出的是一个偏移量(可正可负)，操作数地址等于本条指令的地址加上该偏移量。

操作数存放在内存单元中，操作数地址等于变址寄存器的内容加偏移量。

片上缓存：SRAM结构 处理器直接集成 容量小

片外缓存：SRAM 处理器核心外 容量大

主存（内存）：DRAM、 独立部件

外存：磁盘、磁带、光盘Flash等 速度慢 容量大

寄存器

Cahe

主存（内存）

外存

顺序存取：数据的访问必须按特定的线性顺序进行。如，磁带

直接存取：每个数据块都拥有唯一的地址标识，读写装置可以直接移动到目的数据块的所在位置进行访问。如，磁盘存储器。

随机存取 ：存储器的每一个可寻址单元都具有自己唯一的地址和读写装置，系统可以在相同的时间内对任意一个存储单元的数据进行访问。如，主存。

相联存取：相联存取也是一种随机存取的形式，根据所访问的内容来决定要访问的存储单元。如，Cache。

局部性原理

直接映像方式：优点是地址变换很简单，缺点是不灵活，块冲突率高。

全相联映像 ：位置不受限制，十分灵活。其主要缺点是无法从主存块号中直接获得Cache的块号，变换比较复杂，速度比较慢。

组相联映像：前两种方法的折中。用直接映像决定组号，全相联映像决定块号。

随机

先进先出FIFO

近期最少使用LRU

最不经常使用LFU

写回法：当CPU对cache写命中时，只修改cache的内容不立即写入主存，只当此行被换出时才写回主存。这种策略使cache在CPU－主存之间，不仅在读方向而且在写方向上都起到高速缓存作用。

写直达法： 又称全写法，写透。是当cache写命中时，cache与主存同时发生写修改。

标记法：数据进入cache后，有效位置1，当cpu对该数据修改时，数据只写入主存并将该有效位置0。要从cache中读取数据时要测试其有效位，若为1则直接从cache中取数，否则从主存中取数。

具有最高的I/0性能和最高的磁盘空间利用率，易管理，但系统的故障率高，属于非冗余系统，

具有最高的安全性，但磁盘空间利用率只有50%。RAID 1主要用于存放系统软件、数据以及其他重要文件。它提供了数据的实时备份，一旦发生故障，所有的关键数据即刻就可使用。

采用了海明码纠错技术，对数据的访问涉及阵列中的每一个盘。大量数据传输时I/0性能较高，但不利于小批量数据传输。实际应用中很少使用。

把奇偶校验码存放在一个独立的校验盘上。如果有一个盘失效，其上的数据可以通过对其他盘上的数据进行异或运算得到。读数据很快但因为写入数据时要计算校验位，速度较慢。

RAID3采用位交叉奇偶校验码

RAID 3适用于大型文件且I/0需求不频繁的应用

RAID 4采用块交叉奇偶校验码

RAID4适用于大型文件的读取

没有独立的校验盘，校验信息分布在组内所有盘上，对于大批量和小批量数据的读写性能都很好。使用了独立存取技术，阵列中每一个磁盘都相互独立地操作，所以I/0请求可以并行处理。因此，该技术非常适合于I/0需求频繁的应用而不太适合于要求高数据传输率(大型文件)的应用，例如银行、金融、股市等大型数据处理中心的OLTP应用。当有N块阵列盘时，用户空间为N-1块盘容量。

RD5实际容量=（总盘块-1）*最小磁盘的容量

在RAID 6级的阵列中设置了一个专用的、可快速访问的异步校验盘。该盘具有独立的数据访问通路，但其性能改进有限，价格却很昂贵。

是对RAID6的改进。在这种阵列中的所有磁盘，都具有较高的传输速度，有着优异的性能，是目前最高档次的磁盘阵列。

外模式(子模式、用户模式)用以描述用户看到或使用的那部分数据的逻辑结构，用户根据外模式用数据操作语句或应用程序去操作数据库中的数据。

概念模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述是所有用户的公共数据视图。

内模式是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式，定义所有的内部记录类型、索引和文件的组织方式。

当模式改变时(例如增加新的关系，新的属性，改变属性的由数据库管理员对各个外模式/模式的映像数据类型等)，做相应的改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对概念模式/内模式映像做响应的改变，可以使模式保持不变从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。

数据结构

数据操作

数据的约束条件

关系R、S,取两者笛卡尔积中属性值相等的元组进行连接

一种特殊的等值连接，它要求比较的属性列必须是相同的属性组，并且把结果中重复属性去掉。

左外连接

右外连接

全外连接

“X函数确定Y”或“Y函数依赖于X”，记作X→Y。

X→Y，Y￠X，则称X→Y是非平凡的函数依赖。

X→Y，但YCX，则称X→Y是平凡的函数依赖。

在关系中能唯一标识元组的属性集称为关系模式的超键。一个属性可以为作为一个超键,多个属性组合在一起也可以作为一个超键。

不含有多余属性的超键称为候选键，是超键的最小子集。

用户挑选出来做元组标识的一个候选键称为主键。

如果关系模式R中的某些属性集不是R的主键，而是关系模式S的主键则这个属性集对模式R而言是外键。

包含在任何一个候选键中的属性称为主属性，否则称为非主属性。

例如:关系式Student(Sno，Sdept，Mname，Cno，Grade)

(Sno,Cno)→>Grade 是完全函数依赖

(Sno,Cno)→>Sdept是部分函数依赖

Sno→Sdept，Sdept→>Mname，则称Mname传递依赖于Sno

概念：Armstrong公理:从已知的一些函数依赖，可以推导出另外一些函数依赖，这就需要一系列推理规则，这些规则常被称作“Armstrong 公理”

设关系式R(U，F)，U是关系模式R的属性集，F是U上一组函数依赖，则有以下三条推理规则:

若关系模式R的每一个分量是不可再分的数据项，则关系式R属于第一范式。

第二范式(2NF)若关系模式R为1NF，且每一个非主属性完全依赖主键时，则关系式R是2NF(第二范式)

如果不满足第二范式要求，则会有冗余较大、修改异常、插入异常、删除异常等问题。

第三范式(3NF)即当2NF消除了非主属性对主键的传递函数依赖，则称为3NF。

R∈3NF，且消除了主属性对候选键的部分和传递函数依赖。

4NF是限制关系模式的属性间不允许有非平凡且非函数依赖的多值依赖。注意:如果只 考虑函数依赖，关系模式最高的规范化程度是BCNF;如果考虑多值依赖关系模式最高的 规范化程度是 4NF。

操作。操作序列要么全做要么全不做。

数据;数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。

执行;不能被其他事务干扰。

变化一旦提交，改变就是永久性的。

使用分布式存储方案可以提高持久性。

丢失更新

读脏数据

不可重复读

排他型封锁(简称X封锁、写锁)。如果事务T对数据A(可以是数据项、记录、数据集，乃至整个数据库)实现了X封锁，那么只允许事务T 读取和修改数据 A，其他事务要等事务T解除X封锁以后，才能对数据A 实现任何类型的封锁。可见X封锁只允许一个事务独锁某个数据，具有排他性。

共享型封锁(简称S封锁、读锁)。X封锁只允许一个事务独锁和使用数据，要求太严。需要适当放宽，例如可以允许并发读，但不允许修改这就产生了 S 封锁概念。S 封锁的含义是:如果事务T对数据 A 实现了S 封锁，那么允许事务T读取数据 A，但不能修改数据 A，在所有S封锁解除之前绝不允许任何事务对数据A实现X封锁。

逻辑备份是指利用DBMS自带的工具软件备份和恢复数据库的内容。

概念：物理备份是在操作系统层面上对数据库的数据文件进行备份，物理备份分为冷备份和热备份两种。

冷备份

热备份

完全备份

增量备份

差异备份

事务故障是指事务未运行至正常终止点前被撤销，这时恢复子系统应对此事务做撤销处理。事务故障的恢复是由系统自动完成的，不需要用户干预

步骤:
1. 反向扫描文件日志，查找该事务的更新操作。
2. 对该事务的更新操作执行逆操作。
3. 继续反向扫描日志文件，查找该事务的其他更新操作，并做同样处理。
4. 如此处理下去，直至读到此事务的开始标记，事务故障恢复完成。

系统故障发生时，造成数据库不一致状态的原因有两个:一是由于一些未完成事务对数据库的更新已写入数据库:二是由于一些已提交事务对数据库的更新还留在缓冲区没来得及写入数据库。系统故障的恢复是在重新启动时自动完成的，不需要用户干预

步骤：
1. 正向扫描日志文件，找出在故障发生前已经提交的事务，将其事务标识记入重做(Redo)队列。同时找出故障发生时尚未完成的事务，将其事务标识记入撤销(Undo)队列。
2. 对撤销队列中的各个事务进行撤销处理:反向扫描日志文件，对每个Undo 事务的更新操作执行逆操作。
3. 对重做队列中的各个事务进行重做处理:正向扫描日志文件，对每个Redo 事务重新执行日志文件登记的操作。

在发生介质故障和遭病毒破坏时，磁盘上的物理数据库被破坏，这时的恢复操作：
1. 装入最新的数据库后备副本，使数据库恢复到最近一次转储时的一致性状态。
2. 从故障点开始反向读日志文件，找出已提交事务标识将其记入重做队列。
3. 从起始点开始正向阅读日志文件，根据重做队列中的记录，重做所有已完成事务，将数据库恢复至故障前某一时刻的一致状态。

具有检查点的恢复技术。检查点记录的内容可包括:
1. 建立检查点时刻所有正在执行的事务清单。
2. 这些事务最近一个日志记录的地址。
采用检查点的恢复步骤如下:
3.找到最后一个检查点记录在日志文件中的地址，由该地址在日志文件中找到最后一个检查点记录。
4.由该检查点记录得到检查点建立时所有正在执行的事务清单队列(A)。
5.建立重做队列(R)和撤销队列(U)，把A队列放入U队列中，R队列为空。

抽象数据

设计局部视图

合并取消冲突

修改重构消除冗余

复合属性

多值属性

派生属性

BLOB型属性

1：1的联系

1：n的联系

n:m的联系

多元的联系

全局外模式是全局应用的用户视图，是全局概念模式的子集，该层直接与用户(或应用程序)交互。

全局概念模式定义分布式数据库中数据的整体逻辑结构，数据就如同根本没有分布一样，可用传统的集中式数据库中所采用的方法进行定义。

将一个关系模式分解成为几个数据片

分布式数据库的本质特性就是数据分布在不同的物理位置。分布模式的主要职责是定义数据片段(即分片模式的处理结果)的存放节点。

局部概念模式是局部数据库的概念模式。

局部内模式是局部数据库的内模式

不同的结点的数据共享

每个结点对本地数据都能独立管理

某一场地故障时，可以使用其他场地上的副本而不至于使整个系统瘫痪

数据分布在不同场地上的存储

分片透明性是分布透明性的最高层次。所谓分片透明性是指用户或应用程序只对全局关系进行操作而不必考虑数据的分片。

位置透明性是分布透明性的下一层次。所谓位置透明性是指，用户或应用程序应当了解分片情况，但不必了解片段的存储场地。

指用户或应用程序应当了解分片及各片断存储的场地，但不必了解局部场地上使用的是何种数据模型。

灵活的可扩展性

灵活的数据模型

与云计算结合

C(Consistency)一致性

A(Availability)可用性

P(Partition tolerance)分区容错性

CA

CP

AP

基本可用BasicallyAvailable

软状态Soft state

最终一致性Eventuallyconsistent

SQL数据库

Nosql数据库

键值数据库

列族数据库

文档数据库

图形数据库

保存在数据库中的SELECT查询语句，其内容由查询定义，视图不是真实存
在的基础表，而是从一个或者多个表中导出的虚拟的表。

优点

缺点

是在大型数据库系统中，一组为了完成特定功能的SQL语句集，它存
储在数据库中，一次编译后永久有效，用户通过指定存储过程的名字并给出参数
（如果该存储过程带有参数）来执行它。存储过程供第三方调用，从而避免了向
第三方提供系统的表结构，保证了系统的数据安全。

一种特殊的存储过程，当数据发生变化时，触发器会产生某种动作。使
用触发器有助于强制保持数据库的数据完整性。

优点

缺点

反规范化分类

优点

水平分区

主服务器负责数据的写操作，从服务器负责数据的读操作

优点

主从复制的步骤

Mysql主从复制的类型

Mysql主从同步的同步模式

解决并发能力、I/O性能提升、将一张大表分成若干小表，业务
同时访问多个表。

将原本存放在一个实例上众多分类的数据（表），分开存放到不同的实例 上。有利于差异化管理。

2PC协议

redis

C（Consistency）一致性

A（Availability）可用性

P（Partition tolerance）分区容错性

基 本 可 用 B a s i c a l l y A v a i l a b l e

软 状 态 S o f t s t a t e

最 终 一 致 性
E v e n t u a l l y c o n s i s t e n t

子主题

数据模型灵活、高可扩展性、 高性能、低一
致性、 适用于大数据和实时数据处理等

KV键值对

列式数据库

文档型数据库

图形数据库