2016年软件设计师知识点汇总

软件设计师年软件设计师知识点汇总运算器：算术/逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器组、多路转换器、数据总线组成。控制器：计数器PC、时序产生器、微操作信号发生器，指令寄存器、指令译码器。CPU的功能：程序控制、操作控制、时间控制、数据处理（最根本的）。CACHE高速缓存的地址映像方法：直接地址映像（主存分区，区分块）、全相联映像（主存分块）、组相联映像（主存分区，区分块、块成组，CACHE分块成组）。替换算法：随机、先进先出、近期最少用、优化替换算法。性能分析：H为CACHE命中率，tc为Cache存取时间、tm为主存访问时间，Cache等效访问时间ta＝Htc+(1-H)tm提高了tm/ta倍。虚拟存储器由主存、辅存、存储管理单元和操作系统软件组成。相联存储器是按内容访问的，用于高速缓冲存储器、在虚拟存储器中用来作段表页表或快表存储器、在数据库和知识库中。RISC精简指令集：指令种类少、长度固定、寻址方式少、最少的访内指令、CPU内有大量寄存器、适合流水线操作。内存与接口统一编址：都在一个公共的地址空间里，独立使用各自的地址空间。优点是内存指令可用于接口，缺点内存地址不连续，读程序要根据参数判断访内还是访接口。廉价冗余磁盘阵列RAID：0级不具备容错能力但提高了传输率N倍、1级镜像容错技术、2级汉明码作错误检测、3级只用一个检测盘、4级是独立地对组内各磁盘进行读写的阵列，用一个检测盘、5级无专门检测盘。中断方式处理方法：多中断信号线法、中断软件查询法、菊花链法（硬件）、总线仲裁软件设计师法、中断向量表法（保存各中断源的中断服务程序的入口地址）。直接存储器存取DMA：内存与IO设备直接成块传送，无需CPU干涉。根据占据总线方法不同分为CPU停止法、总线周期分时法、总线周期挪用法。输入输出处理机用于大型机：数据传送方式有字节多路方式、选择传送方式、数组多路方式。指令流水线：操作周期是最慢的操作的时间。建立时间是达到最大吞吐率的时间。总线内总线：ISA、EISA、PCI；外总线：RS－232（3根线全双工15米）、SCSI（并行外总线、16位、最大320M秒、最多63个设备20米）、USB（4条线480M秒接5层127个设备）、IEEE－1394（串行6条线3.2G秒热插）阵列处理机：单指多数据流SIMD，同步同时执行同一指令。多处理机：多指多数据，多处理机互连应满足高频带、低成本、方式多样、在不规则通讯下连接的无冲突性。四种结构：总线式、交叉开关、多端口存储器结构、开关枢纽式。并行处理机：单指令多数据流，分布存储和共享存储两种结构。特点资源重复、连接模式、专用性（与算法联系）、复合性。信息安全五要素：机密性、完整、可用、可控性、可审查性。安全等级：三类技术安全性、管理安全性、政策法规安全性。《可信计算机系统评测标准》TCSEC/TDI分4组7级。A1可验证安全设计、B3安全域、B2结构化安全保护、B1标记安全保护、C2受控访问控制、C1初级、D最低无安全功能。安全威胁：对资源的机密性、完整性、可用性、合法性造成危害。两类故意和偶然。加密技术的两个元素：算法和密钥。对称加密即私密加密，加解密使用相同的密钥DES；软件设计师非对称加密即公密加密RSA，加密公开解密保密，适合少量数据加密；不可逆加密。常用加密算法：DES算法采用56位密钥对64位数据加密密钥太短、三重DES效果相当于密钥长度加倍；RC5算法RSA采用此算法；IDEA密钥是128位。密钥管理：密钥产生由权威认证机构CA中心、公开密钥体系PKI、密钥分发中心KDC。认证技术主要解决通讯双方身份认可。PKI技术是信息安全技术的核心，也是电子商务的关键和基础技术（包括加密、数字签名、数据完整机制、数字信封、双重数字签名）。密钥备份恢复仅限解密密钥，私密不备份。PKI采用证书进行公钥管理，PKI把公钥密码和对称密码结合起来，保证网上数据安全传输。机密性（不被偷看）、完整性（不被篡改）、有效性（不被否认）。PKI标准化有两个方面：RSA的机密密钥标准PKCS和工业基础协议PKIX。Hash函数：输入不同长度字符返回定长串，即Hash值。它可以在数字签名中解决验证签名和用户身份验证、不可抵赖性的问题。信息摘要即数字指纹，它用于创建数字签名，对于特定文件信息摘要是唯一的，常用Hash函数有MD2、MD4、MD5他们都产生128位摘要。数字签名使用发送方密钥对，使用发送方私密加密，接受方用发送方的公密解密，是一对多关系；数字加密使用接受方密钥对，公钥加密，私密解密、是多对一的关系。SSL安全协议：即安全套接层协议，用于保证通讯安全系数。提供三方面的服务：用户和服务器的合法认证、机密数据以隐藏被传送的数据、保证数据的完整性（采用Hash函数和机密共享技术保证数据完整性）。数字时间戳技术：提供电子文件的日期和时间信息的安全保护。时间戳包括三部分：需加时间戳的文件的摘要、DTS收到文件的日期和时间、DTS的数字签名。解决局域网安全问题的技术：①划分网段、局域网交互技术、VLAN，②加密、数字签名、认证和VPN技术，③防火墙，④入侵检测技术⑤网络安全扫描技术。软件设计师计算机的可靠性：衡量一个计算机系统可靠性R、可用性A、可维修性S。平均无故障时间MTBF＝1/λ；串连系统可靠性R＝R1＋R2；失效率λ＝λ1＋λ2；并联系统：R＝1－（1－R1）（1－R2）；总失效率＝1/((1/λ)*∑(1/1..n))；计算机性能评测方法：时钟频率、指令执行速度、等效指令速度法、数据处理速率、核心程序法。2汇编和编译汇编语言的三类语句：指令、伪指令、宏指令语句。编译的过程：①词法分析，②语法分析，③语义分析、④中间代码生成（三地址码）、⑤代码优化:基本块划分：第一条、转移、转移后面的语句。三种优化：合并已知变量、删除无用赋值、删除多余运算。⑥目标代码生成，⑦符号表管理，⑧出错处理。编译比解释效率高，解释的灵活性和可移植性好。文法语言自动机产生式规则0-型递归可枚举语言图灵机无限制1-型上下文相关语言线性有界非确定图灵机αAβ-αγβ2-型上下文无关语言非确定下推自动机A-γ3-型正规语言有限状态自动机A-aB3操作系统四个特征：并发、共享、虚拟性、不确定性。五大管理功能：进程、文件、存储、设备、作业管理。运行、就绪、阻塞。操作系统内核包含支撑功能（中断处理、时钟管理、原语操作）、资源管理功能（进程、存储、设备管理）。引起阻塞的原因：启动某个IO操作、新数据尚未到底、无新工作可作。软件设计师互斥临界区的管理原则：有空则进、无空等待、有限等待、让权等待。信号量机制有整型信号量、记录型、信号量集机制。公用信号量：实现互斥，等于临界资源数目；私用信号量实现同步。P（－1）V（＋1）。进程的高级原语通信的类型有：共享存储系统、消息传递系统、管道通信。管程实现同步机制的基础是条件结构。进程调度：三级调度高级调度（长调度、作业调度、接纳调度）、中级调度（对换调度）、低级调度（进程调度）。调度方式：先来先服务、时间片轮转、优先级调度、多级反馈调度算法。优先级的确定：I/O型最高优先级、计算型进程减少调度次数、主要是CPU处理的进程、为适应一个进程在不同时间段的运行特点，I/O完成时，提高优先级；时间片用完时降低优先级。死锁产生的原因：资源竞争及进程推进顺序非法。产生死锁的四个必要条件：互斥条件、请求保持、不可剥夺条件、环路条件。死锁的处理：鸵鸟政策、预防政策（静态分配法、资源有序分配法）、避免政策（安全状态和银行家算法）、检测与解除死锁。线程也称为轻型进程：目的是提高系统内程序并发程度、提高吞吐量。线程作为调度和分配的基本单位，基本不拥有资源；进程作为独立分配资源的单位。线程可以创建线程，同一进程有多个线程。存储管理的功能：主存的分配和回收、提高主存的利用率、存储保护、主存扩充。可变分区的四种算法：最佳适应（保留最大空白区、找最适合的分区）、最差适应（不易产生碎片、找最大的分区）、首次适应（最易合并相邻空白区）、循环首次适应。解决碎片的方法是拼接即紧凑。地址重定位是逻辑地址被转成主存物理地址的过程。可重定位分区是解决碎片问题的简单有效的方法。分页存储管理：页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。地址变换机构的基本软件设计师任务是利用页表把用户程序中的逻辑地址变换成主存中的物理地址。快表：硬件实现，有一组联想高速存储器组成。两级页表机制：外层页表即页目录存放页表的物理地址，内层页表页的物理块号。分段存储管理：便于编程、分段共享、分段保护、动态链接、动态增长。段页式存储管理。虚拟存储管理：根据程序运行局部性原理，具有请求调入和置换功能；特征：离散性、多次性、对换性、虚拟性。请求分页的硬件支持：缺页中断特点：在指令执行期间产生和处理（一般中断在后）、返回时回到该指令的开始重新执行该指令（一般中断回到下一条）、一条指令可产生多次缺页中断。虚拟存储的页面置换算法减少抖动颠簸：最佳置换、先进先出FIFO、最近最久未使用LRU、最近未用算法NUR。工作集：驻留内存，是进程集合。设备管理：目标提高设备利用率。I/O系统组成：设备、控制器、通道、总线、I/O软件。块设备（磁盘）：传输率高、可寻址、DMA方式。字符设备（终端、打印机）：传输率低、不可寻址、中断方式。中速（各种打印机）高速设备（磁带磁盘光盘）。设备管理的主要技术：中断技术、DMA、通道、缓冲技术。I/O软件的目的是设备独立性和统一命名。分四层：中断处理程序、设备驱动程序、与设备无关的系统软件（功能统一接口、设备命名、保护、缓冲、错误处理、存储分配释放）、用户级软件（I/O调用、格式化I/O、Spooling）。通道：目的是使数据独立于CPU。字节多路通道、数组选择通道、数组多路通道。DMA技术：指主存与I/O设备间直接成块传送，只需CPU启动信号，不需CPU干涉。缓冲技术：目的提高外设利用率，解决CPU与IO速度不匹配、减少中断频率放宽中断相软件设计师应时间的限制、提高CPU与IO的并行。Spooling假脱机技术使独占设备变成多台虚拟设备，由预输入程序、缓输出技术、井管理程序、输入输出井组成。磁盘调度目标是使平均寻道时间最短。常见文件系统FAT32NTFSHPFSVXT2VFAT。文件控制块FCB是由基本信息（名、物理地址）、存取控制信息、使用信息组成。FCB的集合称为目录。磁盘分配表是外存空闲空间管理的数据结构。空闲空间管理方法有空闲区表、位示图、空闲块链、成组链接法。文件共享：硬链接ln名新名、软链接ls–s。作业由程序、数据、作业说明书组成。作业的四种状态：提交、后备、执行、完成。作业调度算法：先来先服务、短作业先服务、相应比高优先、优先级调度、均衡调度算法。网络操作系统：有三类集中式、客户服务器模式、对等模式。常见：NT、Unix、SunOS、Hpox、aix、linux。嵌入式操作系统：微型化、可定制、实时性、可靠性、易移植性，常见：WinCE、VxWorks、pSOS、PalmOS、C/OS-Unix采用三级索引、四种寻址方式。文件系统布局：引导块、超级块、索引结点区、数据存储区。进程控制语句：Fork创建、Exec执行、Exit结束、Signal相应事件、Kill发送软中断信号。进程调度采用动态优先数调度算法。采用分页式虚拟存储机制，二次机会页面替换算法。文件系统与设备驱