软件设计师笔记

计算机组成与体系结构

数据的表示、计算机结构、Flynn分类法、CISC与RISC、流水线技术、存储系统、总线系统、可靠性、校验码

1. 数据的表示

（一）进制转换 R进制转十进制使用按权展开法：

十进制转R进制使用短除法

二进制转八进制、16进制

原码、反码、补码、移码

正数的反码不变。负数的反码符号位不变，其他位取反

溢出丢弃进位法则：在用有符号整型表示二进制数时，当后面的非符号位发生溢出时，符号位不变，直接丢弃溢出的进位。

二、开始转换：

1. [-128]原码 = 1000 0000 说明：最高位1表示符号位，后7位发生了溢出，进位丢弃，符号位不变。
2. [-128]反码 = 1111 1111 说明：除符号位外，其余各位对原码取反。
3. [-128]补码 = 1000 0000 说明：在反码的末位加1，从而使后7位再次发生溢出，进位丢弃，符号位不变。

（二）浮点数运算

浮点数表示 其中M称为尾数，e是指数，R为基数。 浮点数运算先要对阶、尾数计算、结果格式化

对阶部分：结果往大的对 尾数计算：尾数相加 结果格式化：保证小数点前面1位是1

计算机结构

Flynn分类

SISD：386、486，目前多见于单片机 SIMD：阵列处理机常用，适合处理数组运算 MISD：理论模型 MIMD

CICS与RISC

流水线

程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理时限技术。取指-分析-执行

流水线吞吐量计算——单位时间内流水线完成任务数量或输出的结果数量

流水线的加速比计算公式

流水线的效率

层次化存储结构

Cache的存储形式：按内容存储、相联存储

Cache：提高CPU数据输入输出的效率，突破冯诺伊曼瓶颈，即CPU与存储系统间数据传送带宽限制。Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。

局部原理

时间、空间局部性 工作集理论：工作集是进城运行时被频繁访问的页面集合。把频繁使用的页面打包放到cache中

主存

RAM，随机存取储存器。DRAM、SRM

ROM：MROM（Mask ROM，掩模式ROM）、PROM（Programmable ROM，EPROM（Erasable PROM，可擦出的PROM）、闪速存储器flash memory 闪存） BIOS就是ROM这类

磁盘结构与参数

当顺序排的时候，由于读取R0放到缓冲区，然后处理，磁头还在继续，所以要经过一个旋转周期到达下一个位置，总共耗时（33+3）*10+6（6表示读取+处理）

最短时间，应该是隔空排开，R0-x-R1，这样在处理缓冲区的同事，磁头已经转到R1位置就可以

总线

内部总线：芯片级别

系统总线：
数据总线:一次性传输的bit位数 地址总线：操作系统管理的内存空间大小，比如32位系统地址空间索引范围在4g 控制总线

外部总线

系统可靠性分析——串联系统与并联系统

可靠性 失效率：

常考串、并联混合的一种，而模冗余系统不常考

差错控制——crc与海明校验码

操作系统

进程管理

进程的状态

前驱图

划分可以并行的任务，找到关键节点

进程管理——进程的同步与互斥

生产者——消费者问题

PV操作

临界资源：进程需要互斥地对其共享的资源 临界区：进入临界资源的那段代码 信号量

PV操作其实就是并发问题的解决方案

PV操作与前驱图

死锁问题

银行家算法——分配资源的原则

存储管理

分区存储组织（连续存储方法）： 首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法、

循环首次适应方法

页式存储组织

段式存储

快表

页面置换算法 补充LFU算法

LRU算法：最近最少使用算法 随机算法不稳定

这道题目要注意没有使用快表、要经过2次查表，第一次去读页表，第2次去找内存。其次，指令即使跨页了也是1次性读入，而数据跨页了需要2次

索引文件结构

文件和树型目录结构

空闲存储空间的管理

空闲区表发、空闲链表法、位示图法（重点）、成组链接法

注意把这个题中4195是序号

数据传输控制方式

内存和外设之间数据传输控制问题

虚设备与SPOOLING技术

把临界资源弄成共享资源

解决磁盘与外设速度差异

微内核系统

数据库（2023年3月9日）

数据库模式、ER模型、关系代数与元组盐酸、规范化理论、并发控制、数据库完整性约束、分布式数据库、数据仓库与数据挖掘

三级模式——两级映射

内模式管理如何存储数据、如何优化 概念模式：

表和视图的映射关系反映在外模式-概念模式映射

数据库设计过程

1. 概念结构设计主要就是做ER模型
2. ER模型转成关系模式（规范化理论【必考】）
3. 融入DBMS特点、考虑硬件方面进行物理设计

ER模型

先画局部、在合成全局ER图

一个实体转换为一个关系模式

联系：1-1、1-n、m-n

1-1联系：可以讲中间的关系与实体合并 1-n联系：可以将联系放在n这边实体 m-n联系：必须弄一个新的模式

关系代数

综合题目以选择题形式出现

并、交、差、【笛卡尔积、投影、选择、联接】

【要区分连接操作和笛卡尔积】 连接操作：把S1、S2都有的操作只保留1个

自然连接：需要对字段做选择

等值连接

左连接

右连接

外连接

内连接

规范化理论——函数依赖

设R(U)是属性U上的一个关系模式，X和Y是U的自己，r为R的任一关系，如果对于r中的任意两个原则u，v，只要有U[X]=v[X]，就有u[Y]=v[Y],则称X函数决定Y，或者Y函数依赖于X，记为X-->Y.

部分函数依赖

传递函数依赖

规范化理论价值与用途 数据冗余、更新异常、插入异常、删除异常

键

超码：唯一标识元组 候选码：超码去掉多余的属性 主码：候选码中任选一个 外码：其他关系的主键

求候选键（图示法）

范式

1NF：属性原子性，不可在分，存在数据冗余情况 2NF：1NF消除非主属性对候选码的部分依赖，要求非主属性对码的完全依赖 3NF：2NF消除非主属性对候选码的传递依赖。 BCNF：3NF消除主属性对候选键的传递依赖

模式分解（3月12号）

保持函数依赖分解

无损分解

判断是否是无损分解的方法：

1. 表格法

如果某一行全部为a，则R分解是无损分解

2. 集合法

并发控制

事务（把多个操作封装成一个整体来执行）：原子性、一致性、隔离型、持续性

并发产生的问题：丢失修改、不可重复度、脏读、幻读

解决方案：封锁协议，分为S封锁和X封锁，由此产生

两段锁会带来带来死锁问题：预防法、死锁的解除法。

数据库完整性约束

实体完整性约束：约束主键，要求主键不为空且唯一

参照完整性约束：对外码进行约束

用户自定义完整性约束

触发器：复杂的约束要求 实现方式。

数据库安全

数据备份

数据库故障与恢复

数据仓库与数据挖掘

BI的核心是数据仓库和数据挖掘。

数据仓库面向主题的，不是面向应用的。数据仓库会记录集成的数据。相对稳定性。

反规范化

由于规范化使得表不断拆分、从而导致数据表过多。这样虽然减少了数据冗余，提高了增删改的速度，但会增加查询的工作量。

技术：增加派生荣誉咧、增加荣誉列、重新组表、分割表（垂直分割和水平分割）。

大数据

数据量Volume、速度Velocity、多样性Variety、值Value

数据量大、关系复杂。

大数据处理系统应该具备的重要特征：高度可扩展性、高性能、高度容错、支持异构环境。

计算机网络（3月13）

七层模型

局域网内部有广播机制、不能通过的就是跨越网络的。局域网只能通过2层一下、集线器是1层设备。

网络技术标准与协议

IPX/SPX协议？ NETBEUI协议？

TCP协议的三次握手：

DHCP协议：IP地址的动态分配

DNS协议

重要的是递归查询和迭代查询c

计算机网络的分类

按分布范围分：LAN、MAN、WAN、因特网

按拓扑结构分：总线型、星型、环形

网络规划与设计

逻辑网络设计

物理网络设计

分层设计

核心层：要求可靠性高、

IP地址与子网划分

主机号全0表示网络地址，全1表示广播地址 A类地址：第一个字是网络号 B类：前3个字是网络号 C类：前3个字 子网划分、合并子网称超网

子网掩码用来区分一个ip地址哪些是网络号、哪些是主机号

解题1:划分27个子网，则有5位二进制来表示。因此在B类地址上的主机号划分5位出来，子网掩码为256.256.1111 1000.0.0

无分类编址（无类域间路由）

无线网

网络接入结束

ADSL：非对称数字用户线路。上下行速率不对称

ipv6