軟件設計師?？贾R點

1、軟考知識點第一章 計算機系統(tǒng)知識1. 計算機體系結構（計算機系統(tǒng)結構） 屬性：硬件所能處理的數(shù)據(jù)類型、所能支持的尋址方式、CPU的內(nèi)部寄存器、CPU的指令系統(tǒng)、主存的組織與主存的管理、中斷系統(tǒng)的功能、輸入輸出設備及連接接口、計算機特性結構類型。 分類：(1)Flynn分類法(1966)：指令流、數(shù)據(jù)流、多倍性按指令流和數(shù)據(jù)流的不同組織方式分：單指令流單數(shù)據(jù)流(SISD);單指令流多數(shù)據(jù)流(SIMD);多指令流單數(shù)據(jù)流(MISD);多指令流多數(shù)據(jù)流(MIMD)。 (2)馮式分類法(1972)：最大平行度Pm ：指計算機系統(tǒng)在單位時間內(nèi)能夠處理的最大的二進制位數(shù)。 設每個時鐘周期ti 內(nèi)能處理的二

2、進制位數(shù)為pi ，則T個時鐘周期內(nèi)平均并行度為：Pa =(Pi)/T ， 在T 周期內(nèi)的平均利用率為：u=Pa/Pm=(Pi)/(T*Pm)。平均并行度取決于系統(tǒng)的運行程度，與應用程序無關。 按最大并行度進行分類：字串行、位串行(WSBS):N=1,M=1；字并行、位串行(WPBS):N=1,M>1；字串行、位并行(WSBP):N>1,M=1；字并行、位并行(WPBP):N>1,M>1。與計算機組成的區(qū)別：前者解決的問題是計算機系統(tǒng)總體上、功能上需要解決的問題，后者要解決的是邏輯上如何具體實現(xiàn)的問題；指令系統(tǒng)的確定屬于前者，而指令的具體實現(xiàn)屬于后者；主存容量及編址方式的

3、確定屬于前者，而具體如何構成主存屬于后者。 結構的并行性：內(nèi)容：同時性、并發(fā)性 并行處理分類：存儲器操作并行；處理器操作步驟并行(流水線處理機)；處理器操作并行(陣列處理機)。 指令、任務、作業(yè)并行（多處理機、分布式系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡） 并行性的發(fā)展：精簡指令集計算機(RISC)、指令集上并行的的超標量處理機、超級流水線處理機、超長指令計算機、多微處理機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)流計算機；大規(guī)模并行處理(MPP)的多處理機系統(tǒng)和多計算機系統(tǒng)。2.存儲系統(tǒng)：層次結構：CPU寄存器、高速緩存Cache、主存、輔存。 分類：按位置分：內(nèi)存與外存；按構成材料分：磁盤存儲器半導體存儲器(元件分雙極型和MOS型；數(shù)據(jù)是否刷

4、新分靜態(tài)SM和動態(tài)DM)光盤存儲器按工作方式分：讀寫只讀：固定只讀ROM、可編程只讀PROM、可擦寫可編程只讀EPROM、電擦除可編程只讀EEPROM、閃存FM按訪問方式分：地址訪問和內(nèi)容訪問；按尋址方式分：隨機（RAM）、順序(SAM)、直接(DAM)。相聯(lián)存儲器：工作原理：把數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的某一部分作為關鍵字，將該關鍵字與存儲器中的每一單元進行比較，找出存儲器中所有與關鍵字相同的數(shù)據(jù)字。 結構：輸入檢索寄存器：用來存放要檢索的內(nèi)容（關鍵字） 屏蔽寄存器：用來屏蔽不參與檢索的字段 比較器：比較檢索的關鍵字與存儲體的每一單元 存儲體：存放信息 匹配寄存器：記錄比較的結果 數(shù)據(jù)寄存器：存放存儲體中某

5、一單元的內(nèi)容 地址寄存器 使相聯(lián)存儲器具有按地址查找的功能 地址譯碼器 作用范圍：高速緩存；虛擬存儲器中做段表、頁表或快表存儲器；DB和知識庫。 高速緩存：含義：存放當前最活躍的程序和數(shù)據(jù)，作為主存局部域的副本。特點：容量小，速度快，由快速半導體存儲器構成，內(nèi)容是主存局部域的副本，對程序員是透明的。 組成：控制部分：判斷CPU要訪問的信息是否在cache存儲器中，若在為命中，反之沒命中。存儲部分：存放主存的部分復制（副本）信息。 地址映像：含義：將主存地址轉換成cache存儲器的地址。方法：直接映像：優(yōu)點：地址變換簡單；缺點：靈活性差全相聯(lián)映像：優(yōu)點：主存的塊調(diào)入Cache的位置靈活，不受限制

6、； 缺點：無法從主存塊號中直接獲得Cache的塊號，變換復雜，速度較慢。組相聯(lián)映像：組用直接映像方式；塊用全相聯(lián)映像方式 替換算法：目標：使cache獲得最高的命中率。 類型：隨機替換、先進先出、近期最少使用、優(yōu)化替換 性能分析：等效訪問時間ta =Htc+(1-H)tm ，速度提高倍數(shù)r=tm/ta （H為命中率，tc為存取時間，tm為主存的訪問時間）虛擬存儲器：含義:是由主存、輔存、存儲管理單元及操作系統(tǒng)中存儲管理軟件組成的存儲系統(tǒng)。 分類：頁式：頁表硬件少，查表速度快，主存零頭少；缺點：分頁無邏輯意義，不利于存儲保護段式:優(yōu)點：段的界限分明，支持程序的模塊化設計，易編譯、修改、保護程序段

7、，便于多道程序的共享；缺點：段的長度不一，主存利用率不高，產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片，造成浪費，段表龐大，查表速度慢。段頁式：優(yōu)點：兼有前兩者的優(yōu)點；缺點：地址變換速度慢。 外存：磁盤存儲器：構成：盤片、驅動器、控制器和接口。 類型：軟盤、硬盤 光盤存儲器：類型：只讀型、只寫一次型、可擦除型。 組成：光學、電學和機械部件 特點：記錄密度高；存儲容量大；采用非接觸式讀/寫信息；信息可長期保持； 采用多通道記錄時數(shù)據(jù)傳送率可超過200MB/S；制造成本低；對機械結構的精度要求不高；存取時間較長。 磁盤陣列技術：磁盤陣列是由多臺磁盤存儲器組成，一個快速大容量高可靠的外存子系統(tǒng)。 常見為廉價冗余磁盤陣列（RAI

8、D）,分為6級。3.計算機指令結構: CISC：復雜指令集計算機RISC：精簡指令集計算機作用：簡化了CPU的控制器，提高了處理速度。特點：指令種類少；指令長度固定，格式種類少；采用硬布線控制邏輯；復雜尋址方式少（寄存器尋址方式、立即數(shù)尋址方式以及相對尋址方式）；設置最少的訪內(nèi)指令；在CPU內(nèi)部設置大量的寄存器；非常適合流水線操作。4.輸入輸出技術：1.微機最常用的內(nèi)存與接口的編址方式：1） 內(nèi)存與接口地址獨立(隔離)的編址方法：優(yōu)點：地址清楚，在編程或讀程序中很易使用和辨認。缺點：用于接口的指令太少，功能太弱。2） 內(nèi)存與接口地址統(tǒng)一(混合)的編址方法：優(yōu)點：原則上用于內(nèi)存的指令全部可用于接

9、口，大大地增強了接口的操作功能。指令不區(qū)分內(nèi)存或接口指令。缺點：地址空間分為兩部分，使內(nèi)存地址不連續(xù)。內(nèi)存與接口指令相同，讀程序時指令難辨認。 2.直接程序控制：無條件傳送程序查詢方式：缺點：降低了CPU的效率；對外部的突發(fā)事件無法做出實時響應。 3.中斷方式：缺點：CPU必須等待I/O系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)傳輸任務，整個系統(tǒng)的性能嚴重下降。 處理方法：多中斷信號線法、中斷軟件查詢法、菊花鏈法、總線仲裁法、中斷向量表法。 優(yōu)先級控制：當不同優(yōu)先級的多個中斷源同時提出請求時，CPU應優(yōu)先響應優(yōu)先級最高的中斷源；中斷嵌套。 4.DMA方式：在進行數(shù)據(jù)傳送時，CPU讓出總線的控制權，由硬件中的DMA控制器接管

10、總線控制權。 5.輸入輸出處理機(IOP):功能：提高主機的工作效率。 數(shù)據(jù)傳送方式：字節(jié)多路方式、選擇傳送方式、數(shù)組多路方式5.流水線：指令流水線：將一條指令分解成一連串執(zhí)行的子過程，在CPU中變一條指令的串行子過程為若干條指令的子過程在CPU中重疊執(zhí)行。 采用時間重疊技術。 流水技術的特點：流水線可分成若干個相互聯(lián)系的子過程；實現(xiàn)子過程的功能所需時間盡可能相等；形成流水處理需要一段準備時間；指令流發(fā)生不能順序執(zhí)行時，會使流水過程中斷，再形成流水過程則需要時間。 分類：計算機流水線技術包括指令流水線和運算操作流水線。 流水線結構的分類：按完成的功能分：單功能流水線、多功能流水線 按同一時間內(nèi)

11、各段間的連接方式分：靜態(tài)流水線、動態(tài)流水線 按數(shù)據(jù)表示分：標量流水處理機、向量流水處理機 流水線處理機的主要指標：吞吐率：指單位時間里流水線處理機流出的結果數(shù)。建立時間:T0=mt0阻塞流水線情形引起：執(zhí)行轉移指令和共享資源沖突。6.總線結構：含義：任何連接兩個以上電子元器件的導線。 分類：芯片內(nèi)總線元件級總線 內(nèi)(系統(tǒng))總線：專用標準：ISA（工業(yè)標準）總線、 EISA總線、 PCI總線 外(通信)總線：RS-232C：（串行）傳輸線較少、傳送距離遠、多種可供選的傳送速率、較好的抗干擾性。SCSI總線：（并行）USB：（串行）支持即插即用，并支持熱插拔IEEE-1394（串行）支持即插即用，

12、并支持熱插拔7.多處理機與并行處理：陣列(并行)處理機：將重復設置的多個處理單元按一定方式連成陣列，在單個控制部件控制下，對分配給自己的數(shù)據(jù)進行處理，并行地完成一條指令所規(guī)定的操作。 SIMD計算機的互聯(lián)網(wǎng)絡：設計目標：結構簡單、靈活；處理單元間信息傳送的步驟盡可能少。 類型：立方體單級互連網(wǎng)絡、PM2I單級互連網(wǎng)絡、混洗交換單級互聯(lián)網(wǎng)絡 多處理機：互連條件：高頻帶、低成本、連接方式的多樣性、在不規(guī)則通信情況下連接的無沖突性分類：異構型(非對稱型)、同構型(對稱型)、分布式處理系統(tǒng)。 結構：總線式結構（單總線、多總線、分級式、環(huán)式）、交叉開關結構、多端口存儲器結構、開關樞紐式結構 特點：結構靈

13、活性、程序的并行性、并行任務派生、進程同步、資源分配和任務調(diào)度 并行處理機：結構：具有分布式存儲器的并行處理機結構：具有共享存儲器的并行處理機結構 特點：資源重復、連接模式、專用性、復合性 8.計算機安全：信息安全的基本要素：機密性、完整性、可用性、可控性、可審查性 安全等級：A1可驗證安全設計、B3安全域、B2結構化安全保護、B1 標記安全保護、C2 受控訪問控制、C1 自主安全保護、D 無安全功能 安全威脅：類型：故意；偶然 實例：授權侵犯、拒絕服務、竊聽、信息泄露、截獲/修改、假冒、否認、 非法使用、人員疏忽、完整性破壞、媒體清理、物理入侵、資源耗盡 影響數(shù)據(jù)安全的因素：內(nèi)部、外部9.數(shù)

14、據(jù)加密技術：含義：對明文（未經(jīng)加密的數(shù)據(jù)）按照某種加密算法（數(shù)據(jù)的變換算法）進行處理，而形成難以理解的密文（經(jīng)加密后的數(shù)據(jù)）。內(nèi)容：加密/解密算法：算法的設計通常需要滿足3個條件：可逆性、密鑰安全和數(shù)據(jù)安全。密鑰管理：產(chǎn)生、備份、恢復、更新，多密鑰管理 元素：算法和密鑰 類型：對稱（私人密鑰）加密：文件加密和解密使用相同的密鑰。使用簡單快捷，密鑰較短，破譯困難。數(shù)據(jù)加密標準（DES）算法、三重DES(TDEA)、RC-5、國際數(shù)據(jù)加密算法（IDEA）非對稱（公共密鑰）加密：以（RSA）算法為代表，加密密鑰可公開，解密密鑰要保密。保密性較好，消除了最終用戶交換密鑰的需要，加密和解密花費時間長，速

15、度慢，只適合對少量數(shù)據(jù)加密。10.認證技術：認證方：帳戶名/口令認證、使用摘要算法認證、基于PKI(公鑰架構)的認證公鑰架構PKI系統(tǒng)：PKI 技術是信息安全技術的核心組成部分：認證機構（CA）、數(shù)字證書庫、密鑰備份及恢復系統(tǒng)、證書作廢系統(tǒng)、應用接口標準化：公鑰加密標準PKCS、公鑰基礎設施協(xié)議目的：通過自動管理密鑰和證書，為用戶建立起一個安全的網(wǎng)絡運行環(huán)境，使用戶可在多種應用環(huán)境下方便地使用加密和數(shù)字簽名技術，從而保證網(wǎng)上數(shù)據(jù)的機密性、完整性、有效性。HASH函數(shù)與信息摘要數(shù)字簽名：信息發(fā)送者使用以單向散列（Hash）函數(shù)對信息生成信息摘要；信息發(fā)送者使用自己的私鑰簽名信息摘要；信息發(fā)送者把

16、信息本身和已簽名的信息摘要一起發(fā)送出去；信息接受者通過使用與信息發(fā)送者使用的同一個單向散列函數(shù)對接受的信息本身生成新的信息摘要，再使用信息發(fā)送者的公鑰對信息摘要進行驗證，以確認信息發(fā)送者的身份和信息是否被修改過。數(shù)字加密：當信息發(fā)送者需要發(fā)送信息時，先生成一個對稱密鑰，用該密鑰加密要發(fā)送的報文；信息發(fā)送者用信息接受者的公鑰加密上述密鑰；信息發(fā)送者將第一步和第二步的結果結合在一起傳給信息接受者，再用此對稱密鑰解密被發(fā)送方加密的密文，得到真正的原文。SSL安全協(xié)議（安全套接層協(xié)議）： 主要服務：用戶和服務器的合法性認證；加密數(shù)據(jù)以隱藏被傳送的數(shù)據(jù)；保護數(shù)據(jù)的完整性 實現(xiàn)過程：接通階段、密碼交換階段

17、、會談密碼階段、檢驗階段、客戶認證階段、結束階段數(shù)字時間戳技術：時間戳是一個經(jīng)加密后形成的憑證文檔 組成部分：需加時間戳的文件的摘要；DTS收到的日期和時間；DTS的數(shù)字簽名 產(chǎn)生過程：用戶先將需要加時間戳的文件用Hash編碼加密形成摘要，再將該摘要發(fā)送到DTS，DTS在加入了收到文件摘要的日期和時間信息后再對該文件加密（數(shù)字簽名），送回用戶。11.計算機可靠性：元器件的可靠性：開始階段：器件工作處于不穩(wěn)定期，失效率較高；-篩選元器件 第二階段：器件進入正常工作期，失效率最低，基本保持常數(shù)； 第三階段：器件開始老化，失效率又重新提高-“浴盆曲線”與失效率的關系：R(t)=e-t主要指標：平均無

18、故障時間：MTBF=1/ （為失效率）平均修復時間MTRF ：正常工作的概率A=MTBF/（MTBF+MTRF）RAS技術：可靠性R、可用性A、可維修性S可靠性數(shù)學模型：串聯(lián)系統(tǒng)：R=2-（1-R1）（1-R2）（1-Rn） =1+2+n并聯(lián)系統(tǒng)：R=R1×R2××Rn N模冗余系統(tǒng)：計算機系統(tǒng)的性能評價：方法：時鐘頻率、指令執(zhí)行速度、等效指令速度法、數(shù)據(jù)處理速率、 核心程序法基準測試程序：整數(shù)測試程序、浮點測試程序、SPEC基準程序、TPC基準程序計算機故障診斷技術：故障：永久性、間歇性、瞬間性 內(nèi)容：故障檢測、故障定位 主要方法：對電路直接進行測試的故障定位測

19、試法、“檢查診斷程序”法、微診斷法 計算機容錯技術：方法：時間冗余，元器件冗余 發(fā)展：簡單的雙機備份：熱備份（雙重系統(tǒng)）、冷備份（雙工系統(tǒng)） 操作系統(tǒng)支持的雙機容錯 故障處理步驟及方法：故障封閉、檢錯、重復執(zhí)行、診斷、系統(tǒng)重構及恢復、修復、重入。第一章 程序語言基礎知識1. 程序語言概述基本概念：低級語言和高級語言、編譯語言和解釋語言、程序設計語言的定義（語法、語義、語用）種類：命令式程序設計語言、面向對象程序設計語言、函數(shù)式程序設計語言、邏輯型程序設計語言基本成分：數(shù)據(jù)：按數(shù)據(jù)的作用域大小，可分為全局量和局部量；按生存期可分為自動生存期、靜態(tài)生存期和動態(tài)生成期；按程序運行時數(shù)據(jù)的值是否能改變

20、可分為常量和變量。按類型可分為：Void、標量(算術、枚舉和指針)、函數(shù)和聚合(數(shù)組、結構體和共用體)。按其構造方式又可分為基本類型派生類型：特殊類型：空類型（void）用戶定義類型：枚舉型構造類型：數(shù)組、結構、聯(lián)合指針類型：type*抽象數(shù)據(jù)類型：類類型運算：算術運算、關系運算、邏輯運算控制：順序結構、選擇結構、循環(huán)結構、C(C+)提供的控制結構語句(復合語句、if語句、switch語句、循環(huán)語句while/do-while/for)傳輸函數(shù)：定義：函數(shù)首部、函數(shù)體聲明：先聲明后引用調(diào)用：遞歸調(diào)用調(diào)用函數(shù)和被調(diào)用函數(shù)間交換信息的方法：由被調(diào)函數(shù)把返回值返回給主調(diào)函數(shù)；通過參數(shù)帶回信息。實參與

21、形參間交換信息的方法：值調(diào)用和引用調(diào)用2. 語言處理程序基礎（匯編程序、編譯程序、解釋程序） 匯編語言：指令(機器指令)語句：傳送指令、算術運算指令、邏輯運算指令、移位指令、轉移指令、處理機控制指令 偽指令語句：常數(shù)定義偽指令語句、存儲定義偽指令語句、開始偽指令語句、結束偽指令語句宏指令語句：宏的引用匯編程序：功能：將匯編語言所編寫的源程序翻譯成由機器指令和其他信息組成的目標程序。 基本工作：一是將每一條可執(zhí)行匯編語句轉換成對應的機器指令；二是處理源程序中出現(xiàn)的偽指令。翻譯過程：第一次掃描：定義符號的值并創(chuàng)建一個符號表ST;第二次掃描：產(chǎn)生目標程序。編譯程序： 功能：把某高級語言書寫的源程序翻

22、譯成與之等價的低級語言(匯編語言或機器語言)的目標程序過程：詞法分析階段：詞法分析程序語法分析階段：語法分析程序語義分析階段：語義分析程序，分靜態(tài)語義分析（語法制導翻譯）和動態(tài)語義分析中間代碼生成階段：中間代碼生成程序代碼優(yōu)化階段：代碼優(yōu)化程序，主要對中間代碼的優(yōu)化目標代碼生成階段：目標代碼生成程序符號表管理與出錯管理：表格管理程序和出錯處理程序基本概念：字母表、字符、字符串及長度、空串、連接、空集、字符串的方冪、字符串集合*及運算（或/合并、積/連接、冪、正則閉包+、閉包*） 文法和語言的形式描述：文法定義：文法符號（終結符、非終結符）、開始符號、產(chǎn)生式的左右部、候選式文法分類：0型（短語）

23、、1型（上下文有關）、2型（上下文無關）、3型（正規(guī)/線性）（差別在對生產(chǎn)式施加不同的限制）句子和語言：推導與直接推導、直接歸約和歸約、句型和句子、語言文法的等價詞法分析：正規(guī)表達式和正規(guī)集有限自動機：確定的有限自動機（DFA）：五元組（S,f,S0,Z） 表示方式：狀態(tài)轉換圖、狀態(tài)轉換矩陣不確定的有限自動機（NFA）NFA到DFA的轉換：定義狀態(tài)集、NFA轉換為DFA、DFA的最小化、正規(guī)式與有限自動機間的轉換、詞法分析器的構造語法分析：上下文無關文法:規(guī)范推導（最右推導）、短語、直接短語和句柄自頂向下分析方法：消除文法的左遞歸、提取公共左因子、LL(1)文法、遞歸下降分析法、預測分析法自底

24、向上分析方法（移進歸約分析法）：數(shù)學模型為下推自動機若用算符優(yōu)先分析表，用“最左素短語”來刻畫“可歸約串”，對應為算符優(yōu)先分析器若用LR分析表，用“句柄”來刻畫“可歸約串”，對應為LR分析器LR分析器：組成：驅動器（驅動程序）、分析表（動作表、狀態(tài)轉換表）、分析棧（文法符號棧和相應的狀態(tài)棧） 類型：LR(0),SLR(1),LALR(1),LR(1) 格局的形式：棧，剩余輸入，動作（移進、歸約、接受、報錯）語法制導翻譯和中間代碼生成：中間代碼：后綴式(逆波蘭)、樹形表示、三元式表示、四元式表示 常見語法單位的翻譯：常見語法單位：算術表達式、布爾表達式、賦值語句、控制語句中間代碼優(yōu)化：對程序進行

25、等價變換，使得從變換后的程序能生成更有效的目標程序。 中間代碼形式：樹與后綴表示形式、四元式形式目標代碼生成：目標代碼形式：匯編語言形式、機器指令形式（絕對、可再定位）解釋程序：結構：分析部分（詞法分析、語法分析、語義分析程序）、解釋部分 高級語言編譯與解釋程序的比較：效率、靈活性、可移植性高級語言實現(xiàn)語言處理（4種方案）：第1種，源程序被直接解釋執(zhí)行。第2種，先將源程序翻譯成高級中間代碼，然后再掃描高級中間代碼，對高級中間代碼進行解釋執(zhí)行。第3種，也是一種解釋程序的實現(xiàn)方案，與第2種方案的解釋程序不同點在于，首先將源程序轉化成和機器代碼十分接近的低級中間代碼，然后再解釋執(zhí)行這種低紙中間代碼。

26、這類系統(tǒng)具有良好的可移植性。第4種，是普通的編譯程序。在編譯程序方案下，高級語言編寫的源程序被最終翻譯成機器語言表示的目標程序。這類系統(tǒng)的目標執(zhí)行效率最高。第二章 操作系統(tǒng)知識1. 操作系統(tǒng)基礎知識定義：管理計算機系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機界面和為應用軟件提供支持的一種系統(tǒng)軟件。作用：通過資源管理，提高計算機系統(tǒng)的效率；改善人機界面，向用戶提供友好的工作環(huán)境；特征：并發(fā)性、共享性、虛擬性、不確定性功能：進程管理：控制、同步、通信、調(diào)度 文件(信息)管理：文件存儲空間管理、目錄管理、文件讀寫管理和存取控制、軟件管理 存儲管理：存儲分配與回收、存儲保護、地址映射（變換）、主存擴充（覆蓋、交換

27、、虛擬存儲） 設備管理：輸入輸出設備的分配、啟動、完成和回收 作業(yè)管理類型：批處理：優(yōu)點：同一批內(nèi)各作業(yè)的自動依次執(zhí)行，改善了主機CPU和I/O設備的使用效率，提高了吞吐量。 缺點：磁帶或磁帶需要人工裝卸，作業(yè)需要人工分類，監(jiān)督程序易遭到用戶程序的破壞；一次要處理一批作業(yè)，在該批作業(yè)處理過程中，任何用戶都不能與計算機進行交互。分時：特點：多路性、獨立性、交互性、及時性-Unix系統(tǒng)實時：類型：實時控制系統(tǒng)、實時信息控制系統(tǒng) 特點：快速的響應時間、有限的交互能力、高可靠性 與分時的區(qū)別：設計目標、交互性、響應時間敏感度網(wǎng)絡：高效、可靠的網(wǎng)絡通信；對網(wǎng)絡共享資源的有效管理；提供各種服務；網(wǎng)絡安全管

28、理；提供互操作能力。分布式：與網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的區(qū)別：網(wǎng)絡操作系統(tǒng)工作時必須確認網(wǎng)址，分布式系統(tǒng)用戶則不必知道計算機的確切位置，它負責整個系統(tǒng)的資源分配，能夠更好地隱藏系統(tǒng)內(nèi)部的實現(xiàn)細節(jié)。微機嵌入式結構：(1)無序結構法：又稱整體結構或模塊組合結構。為面向過程的操作系統(tǒng) (2)層次結構法：層次結構清晰，且有利于系統(tǒng)功能的增加或刪改。 (4)微內(nèi)核結構法：它具有良好的模塊化和結構化特征，模塊之間和上下層之間通過消息來通信。2. 處理機管理：程序：順序執(zhí)行：用前趨圖表示特征：順序性、封閉性、可再現(xiàn)性 并發(fā)執(zhí)行：特征：失去了程序的封閉性；程序和機器的執(zhí)行程序的活動不再一一對應； 并發(fā)程序間的相互制約性。

29、 進程：進行系統(tǒng)資源分配、調(diào)度和管理的最小單位組成：程序、數(shù)據(jù)、進程控制塊(PCB) 狀態(tài)：運行、就緒、阻塞(等待或睡眠)-三態(tài)模型 新建、就緒、運行、阻塞、終止-五態(tài)模型 運行、活躍就緒、靜止就緒、活躍阻塞、靜止阻塞-具有掛起狀態(tài)的進程狀態(tài) 控制：由操作系統(tǒng)內(nèi)核（進程控制機構）實現(xiàn)內(nèi)核的功能：支撐功能：中斷處理、時鐘管理、原語操作 資源管理功能：進程管理、存儲器管理、設備管理控制原語：創(chuàng)建原語、撤銷原語、掛起原語、激活原語、阻塞原語、喚醒原語 通信：同步：進程間的直接制約問題互斥：進程間的間接制約問題互斥臨界區(qū)管理：原則：有空即進；無空則等；有限等待；讓權等待 信號量機制：整型信號量：公用（

30、實現(xiàn)進程互斥）、私用（實現(xiàn)進程同步）記錄型信號量信號量集機制 PV操作：定義 實現(xiàn)進程的互斥 實現(xiàn)進程的同步 高級通信原語：類型：共享存儲系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)、管道通信 方式：直接、間接 管程：含義：是一種并發(fā)性的構造，包括用于分配一個特定的共享資源或一組共享資源的數(shù)據(jù)和過程。 組成：一些共享數(shù)據(jù)、一組能為并發(fā)進程所執(zhí)行的作用在共享數(shù)據(jù)上的操作的集合、初始代碼及存取權。 實現(xiàn)同步機制的基礎：條件結構操作系統(tǒng)的3集調(diào)度：高級（長調(diào)度、作業(yè)調(diào)度、接納調(diào)度）中級（中程調(diào)度、對換調(diào)度）低級（短程調(diào)度、進程調(diào)度） 調(diào)度：方式：非剝奪調(diào)度與剝奪調(diào)度 算法類型：先來先服務、時間片輪轉、優(yōu)先級調(diào)度（靜態(tài)、動態(tài)）

31、、多級反饋調(diào)度 優(yōu)先級的確定：對I/O型進程；對計算型進程；對I/O次數(shù)少，主要為CPU處理的進程；I/O完成時，提高優(yōu)先級，時間片用完時，降低優(yōu)先級。 死鎖：產(chǎn)生原因：競爭資源及進程推進順序非法。 條件：互斥條件、請求保持條件、不可剝奪條件、環(huán)路條件 處理：策略：鴕鳥策略（不理睬策略）、預防策略、避免策略、檢測與解除死鎖 預防：預先靜態(tài)分配法：破壞了“不可剝奪條件”資源有序分配法：破壞了“環(huán)路條件” 避免：安全狀態(tài)銀行家算法 檢測：允許死鎖產(chǎn)生，系統(tǒng)定時運行一個死鎖檢測程序。 解除：資源剝奪法、撤銷進程法 線程(輕型進程)： 基本狀態(tài)：就緒、運行、阻塞 類型： 用戶級線程、內(nèi)核支持線程 與進

32、程的區(qū)別：調(diào)度、并發(fā)性、擁有資源、系統(tǒng)開銷3. 存儲管理：存儲器的結構：“寄存器-主存-外存”和“寄存器-緩存-主存-外存”結構 存儲器基本概念：虛擬地址（相對/程序/邏輯地址）、地址空間（邏輯/相對地址空間）存儲空間(物理/絕對地址空間)、地址重定位（靜態(tài)、動態(tài)） 存儲管理的功能：主存的分配和回收、提高主存的利用率、存儲保護、主存擴充 類型：分頁存儲管理：純分頁存儲管理：分頁原理、地址結構（頁號、頁內(nèi)地址）、頁表、地址變換機構 快表（聯(lián)想存儲器）：保存當前訪問頻率高的少數(shù)活動頁的頁號及相關信息。 兩級頁表機制：外層頁表（頁表目錄）、頁表 虛擬存儲管理：局部性原理：時間局限性、空間局限性 定義

33、：具有請求調(diào)入功能和置換功能，能僅把作業(yè)的一部分裝入主存便可運行作業(yè)的存儲器系統(tǒng)，它能從邏輯上對主存容量進行擴充的一種虛擬的存儲器系統(tǒng)。 實現(xiàn)：請求分頁系統(tǒng)、請求分段系統(tǒng)、請求段頁式系統(tǒng) 特征：離散性、多次性、對換性、虛擬性 請求分頁中的硬件支持：請求分頁的頁表機制、缺頁中斷機構、頁面變換機構 頁面置換算法：最佳置換算法、先進先出置換算法、最近最久未使用置換算法、 最近未用置換算法 工作集：指在某段時間間隔里，進程實際要訪問的頁面的集合。4. 設備管理：設備分類：按數(shù)據(jù)組織分：塊設備：磁盤特征：傳輸速率較高，可尋址的，采用DMA方式。 字符設備：特征：傳輸速率較低，不可尋址，采用中斷方式從資源

34、分配角度分：獨占設備、共享設備、虛擬設備（假脫機技術）按數(shù)據(jù)傳輸率分：低速、中速、高速按輸入輸出對象分：人機通信、機機通信按是否可交互分：交互設備、非交互設備目標：如何提高設備的利用率，即提高CPU與I/O設備間的并行操作程度，為用戶提供方便統(tǒng)一的界面。提高設備利用率的技術：中斷技術、DMA技術、通道技術、緩沖技術設備獨立性：用戶操作的是簡便的邏輯設備，而具體的I/O物理設備由操作系統(tǒng)實現(xiàn)的性能。任務：保證在多道程序環(huán)境下，當多個進程競爭使用設備時，按一定策略分配和管理各種設備，控制設備的各種操作，完成I/O設備與主存間的數(shù)據(jù)交換。主要功能：動態(tài)地掌握并記錄設備的狀態(tài)；設備分配和釋放；緩沖區(qū)管

35、理；實現(xiàn)物理I/O設備的操作； 提供設備使用的用戶接口；設備的訪問和控制；I/O緩沖和調(diào)度。I/O設備管理軟件：設計目標：設備獨立性和統(tǒng)一命名 分層構造：中斷處理程序： 設備驅動程序：任務：接受來自與設備無關的上層軟件的抽象請求，進行與設備相關的處理。特點：與I/O設備的硬件結構密切聯(lián)系。要求：通用驅動程序設備安裝便利；專用驅動程序設備運行效率高。與設備無關的系統(tǒng)軟件：功能：設備驅動程序的統(tǒng)一接口；設備命名；設備保護； 提供一個與設備無關的邏輯塊；緩沖；存儲設備的塊分配；獨占設備的分配和釋放；錯誤處理。用戶級軟件：用戶進程：進行I/O調(diào)用，格式化I/O，spooling設備無關軟件：命名，保護

36、，阻塞，緩沖，分配設備驅動程序：置設備寄存器，檢查狀態(tài)中斷處理程序：當I/O結束時，喚醒驅動程序硬件：執(zhí)行I/O操作 通道：目的：使數(shù)據(jù)的傳輸獨立于CPU，使CPU從繁瑣的I/O工作中解脫出來。分類：字節(jié)多路通道、數(shù)組選擇通道、數(shù)組多路通道 DMA技術：含義：在進行數(shù)據(jù)傳送時，CPU讓出總線的控制權，由硬件中的DMA控制器接管總線控制權。數(shù)據(jù)傳送方式：停止CPU訪問內(nèi)存、周期挪用、與CPU交替訪問內(nèi)存緩沖技術：目的：緩和CPU與I/O設備間速度不匹配的矛盾；減少對CPU的中斷頻率，放寬對中斷響應時間的限制；提高CPU和I/O設備間的并行性。 類型：單緩沖、雙緩沖、多緩沖、環(huán)形緩沖 Spooli

37、ng(外圍設備聯(lián)機操作)/假脫機技術：組成：預輸入程序、緩輸出程序、井管理程序及輸入井和輸出井文檔：作業(yè)表、預輸入表輸入井中作業(yè)的4種狀態(tài)：提交狀態(tài)、后備狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、完成狀態(tài)磁盤驅動調(diào)度： 目標：使磁盤的平均尋道時間最少。 操作時間：尋找時間（移臂調(diào)度）、延遲時間（旋轉調(diào)度）、傳送時間算法：移臂調(diào)度：先來先服務、最短尋道時間優(yōu)先、掃描算法(電梯調(diào)度算法)、單向掃描調(diào)度算法、N-STEP-SCAN算法、FSCAN算法旋轉調(diào)度：選擇延遲時間最短的訪問者去執(zhí)行。5. 文件管理：文件：含義：具有符號名的、在邏輯上具有完整意義的一組相關信息項的集合。 結構：文件體和文件說明 類型：按文件性質(zhì)和用途分

38、：系統(tǒng)文件、庫文件、用戶文件 按信息保存期限分：臨時文件、檔案文件、永久文件 按文件的保護方式分：只讀文件、讀寫文件、可執(zhí)行文件、不保護文件UNIX系統(tǒng)分：普通文件、目錄文件、設備文件（特殊文件） 常用的文件系統(tǒng)類型：FAT VFAT EXT2 HPFS 分類目的：對不同文件進行管理，提高系統(tǒng)效率；提高用戶界面友好性。 文件（管理）系統(tǒng)：含義：操作系統(tǒng)中實現(xiàn)文件統(tǒng)一管理的一組軟件和相關數(shù)據(jù)集合。 功能：按名存取、統(tǒng)一的用戶接口、并發(fā)訪問和控制、安全性控制、優(yōu)化性能、差錯恢復 文件的組織結構：邏輯結構：記錄式文件：記錄長度：定長、不定長（變長）流式文件：順序訪問，文件體為字節(jié)流，不劃分記錄。 物

39、理結構：連續(xù)結構（順序結構） 鏈接結構（串聯(lián)結構） 索引結構：索引表 多個物理塊的索引表：鏈接文件、多重索引方式 UNIX文件系統(tǒng)的索引結構：UNIX尋址方式有直接、一級間接、二級間接、三級間接文件目錄：含義：文件控制塊的有序集合，專門用于文件的檢索。 文件控制塊FCB/文件說明/文件目錄項：基本信息類、存取控制信息類、使用信息類 結構：一級目錄結構：結構簡單；查找速度慢，不允許重名，不便于實現(xiàn)文件共享二級目錄結構（主文件目錄MFD、用戶目錄UFD）提高了檢索目錄的速度，較好地解決了重名問題。多用戶時不便于共享文件多級（樹形）目錄結構：允許重名，提高檢索目錄的速度。文件存取方法：順序存取法、直

40、接存取法、按鍵存取法 文件存取空間的管理：磁盤分配表：外存空閑空間管理的數(shù)據(jù)結構 管理方法：空閑塊表：適用于連續(xù)文件結構位示圖：描述能力強，適合各種物理結構空閑塊鏈：不需磁盤分配表，節(jié)省空間。成組鏈接法 文件的使用：操作系統(tǒng)在操作級向用戶提供的命令：目錄管理類命令、文件操作類命令、文件管理類命令操作系統(tǒng)在編程級向用戶提供的系統(tǒng)調(diào)用：創(chuàng)建、撤銷、打開、關閉、讀、寫文件 文件的共享：形式：采用文件名和文件說明分離的目錄結構，節(jié)省大量主存空間，減少訪問外存的次數(shù)。 文件鏈接：硬鏈接（基于索引節(jié)點的鏈接）、符號鏈接 文件的保護：存取控制矩陣：二維矩陣 存取控制表：用戶類型：文件主、同組用戶、其他用戶

41、用戶權限表 密碼系統(tǒng)的安全管理：系統(tǒng)級：注冊與等錄 用戶級：設置存取權限，用戶分為超級用戶、系統(tǒng)操作員和一般用戶 目錄級：只有系統(tǒng)核心具有寫目錄的權利 文件級：設置文件屬性：只執(zhí)行、隱含、只讀、讀寫、共享、系統(tǒng) 訪問權限確定：用戶訪問權、目錄訪問權、文件屬性文件的可靠性：轉儲和恢復：靜態(tài)轉儲、動態(tài)轉儲、海量轉儲、增量轉儲日志文件：系統(tǒng)故障恢復，協(xié)助后備副本進行介質(zhì)故障恢復文件系統(tǒng)的一致性：塊的一致性檢查和文件的一致性檢查6. 作業(yè)管理：作業(yè)：由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書組成 作業(yè)管理程序：操作系統(tǒng)中用來控制作業(yè)的進入、執(zhí)行和撤消的一組程序 作業(yè)控制：脫機：通過作業(yè)控制語言(JCL，作業(yè)控制命令)編

42、寫用戶作業(yè)說明書。聯(lián)機：通過直接輸入作業(yè)控制命令來提交和運行用戶作業(yè)。 作業(yè)狀態(tài)：提交、后備、執(zhí)行、完成 作業(yè)控制塊JCB：記錄與該作業(yè)有關的各種信息的登記表。 作業(yè)后備隊列：作業(yè)控制塊排成一個或多個隊列。 作業(yè)調(diào)度：考慮因素：與系統(tǒng)的整體設計目標一致、均衡使用系統(tǒng)資源、平衡系統(tǒng)和用戶要求。響應RP=作業(yè)響應時間/作業(yè)執(zhí)行時間 =（作業(yè)執(zhí)行時間+作業(yè)等待時間）/作業(yè)執(zhí)行時間 算法：先來先服務、短作業(yè)優(yōu)先、響應比高優(yōu)先、優(yōu)先級調(diào)度算法、均衡調(diào)度算法 算法性能的衡量指標：平均周轉時間或平均帶權周轉時間 周轉時間： 帶權周轉時間： 平均周轉時間： 平均帶權周轉時間： 用戶界面：硬件部分：用戶向計算機

43、輸入數(shù)據(jù)或命令的輸入裝置 （用戶接口/人機界面） 由計算機輸出供用戶觀察或處理的輸出裝置 軟件部分：用戶與計算機相互通信的協(xié)議、約定、操作命令及其處理軟件發(fā)展過程：控制面板式用戶界面字符用戶界面：功能強、靈活性好、屏幕開銷少；操作步驟繁瑣，不易學會。圖形用戶界面：超文本技術最大特點是具有指向性。新一代用戶界面：以用戶為中心、自然、高效、高帶寬、非精確、無地點限制 以多媒體、多通道及智能化為技術支持7. 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)：特征：硬件獨立性、多用戶支持、支持網(wǎng)絡實用程序及其管理功能、多種客戶端支持、提供目錄服務、支持多種增值服務。 分類：集中模式、客戶/服務器模式、對等模式（具有發(fā)布處理及分布控制的特

44、征） 功能：具備操作系統(tǒng)的基本功能，聯(lián)網(wǎng)功能，支持網(wǎng)絡體系結構和各種網(wǎng)絡通信協(xié)議，提供網(wǎng)絡互聯(lián)功能，支持有效、可靠安全地數(shù)據(jù)傳送。 實例：Unix、Windows NT、NetWare8. 嵌入式操作系統(tǒng)：含義：是運行在嵌入式智能芯片環(huán)境中，對整個智能芯片及它所操作、控制的各種部件裝置 等資源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控制的系統(tǒng)軟件。特點：微型化、可定制、實時性、可靠性、易移植性 環(huán)境：配有源碼級可配置的系統(tǒng)模塊設計、豐富的同步原語、可選擇的調(diào)度算法、可選擇主存分配策略、定時器與計時器、多方式中斷處理支持、多種異常處理選擇、多種通信方法支持、標準C語言庫、數(shù)學運算庫和開放式應用程序接口。實例：

45、windowsCE 、vxworks、psos、palm OS、µc/os-9. 操作系統(tǒng)實例：1）UNIX操作系統(tǒng)體系結構：用戶級、核心級、硬件級文件系統(tǒng)：引導塊、超級塊、索引節(jié)點區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)進程管理：組成：進程控制塊PCB：常駐主存的基本進程控制塊proc 非常駐主存的進程擴充控制塊user正文段：每個正文段都占據(jù)正文表text的一個表項，指明它在主存和磁盤的位置。數(shù)據(jù)段 控制：進程同步、通信、調(diào)度及存儲管理調(diào)度：采用動態(tài)優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法，優(yōu)先數(shù)決定就緒進程能否占用處理機的優(yōu)先權優(yōu)先數(shù)確定方法：設置方法、計算方法存儲管理：對換技術、分頁式虛擬存儲機制，采用二次機會頁面替換算法設備管理：設備類型：塊設備、字符設備 文件系統(tǒng)與設備驅動程序的接口：設備開關表 硬件與驅動程序的接口：控制寄存器、I/O指令 設備處理程序：用于啟動設備的設備驅動程序；負責處理I/O完成工作的設備中斷處理程序 特點：塊設備與字符設備具有相似的層次結構；將設備作為一個特殊文件，并賦予文件名；采用完善的緩沖區(qū)管理技術。 輸入輸出轉向：Shell語言、程序、過程管道：使得用戶可在不改動程序本身的前提下使多個程序可通過標準輸入輸出設備進行數(shù)據(jù)傳送。shell程序/過程：正則表達式：確定字符串模式的一個規(guī)則集，簡潔、完整地描述文本字符串關鍵特性。 Shel