信息系统管理工程师复习笔记01 计算机软硬件基础 原创整理

第一章计算机软硬件基础

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1.计算机科学知识

1.1数制及转换

二进制、十进制和十六进制等常用数制及其相互转换。

1.2数据的表示

(1)数的表示:原码、补码、发码，整数和实数的机内表示方法，精度与溢出。
(2)非数值表示:字符和汉字的机内表示，声音和图像的机内表示。
字符：二进制代码，称为字符编码
汉字：二进制代码
声音图像：二进制代码
(3)校验方法和校验编码。
奇偶校验
CRC循环冗余校验
bcc异或校验法

1.3算术运算和逻辑运算

(1)计算机中二进制的运算方法。 逢二进一
(2)逻辑代数基本运算。

1.4数据结构与算法基本概念。

(1)研究数据的特性以及数据之间存在的关系----数据结构
(2)算法就是解决特定问题的方法
描述一个算法可以采用文字描述，也可以采用传统流程图，N-S图或PAD图
作为一个算法一个具备以下5个特性
有穷性，确定性，可行性，输入，输出

2.计算机系统知识

2.1计算机硬件知识

(1)计算机系统组成和主要设备的基本工作原理。
CPU和存储器的组成、性能和基本工作原理。
CPU 运算器 计算机中用于信息加工的部件
控制器 指挥、协调计算机各大部件工作的指挥中心，实质就是解释执行指令
存储器 高速缓存存储器（Cache）由双极型半导体组成，高速小容量
主存储器 高速缓存跟主存都是内存储器
辅助存储器，辅助存储器又称外存储器
常用I/O接口的功能、类型和特性。
按信息的传输方向来分可以分为输入、输出与输入/输出三类设备
输入设备可分为采用媒体输入的设备与交互式输入设备
输入输出设备按功能分可分为3类： 用于人机接口，又称字符型设备与主机交换信息以字符为单位
用于存储信息，又称面向信息块的设备，与主机交换信息以几十或几百个字节组成的信息块为单位
机–机联系
CISC/RISC、 流水线操作、多处理机、并行处理基础概念。
CISC：计算机的指令系统可包含几百条指令，十多种寻址方式，这对简化汇编语言设计、提高高级语言的执行效率是有利的。这些计算机被称为复杂指令集计算机
RISC：精简指令系统计算机的着眼点不是简单地放在简化指令系统上，二手提高简化指令使计算机的结构更加简单合理，从而提高机器的性能。
与CISC比较RISC主要特点
指令数目较小，一般都选用使用频度最高的一些简单指令
指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少
大多数指令可在一个机器周期内完成
通用寄存器数量多，只有存数/取数指令访问存储器，而其余指令均在寄存器之间进行操作
流水线操作：把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过程与其他子过程并行进行
多处理机：由若干个独立的计算机组成，每台计算机能够独立执行自己的程序。Flynn称这种结构为MIMD（多指令流多数据流）结构
并行处理：也称阵列式计算机，它将大量重复设置的处理单元按一定方式互连成阵列，在单一控制部件控制下对各自所分配的不同数据并行执行同一指令规定的操作，是操作并行的SIMD计算机。
(2)存储
高速缓存、主存类型。
主存按工艺不同可将半导体RAM分为双极型RAM和MOS型RAM两大类
虚拟存储器基本工作原理，多级存储体系。
虚拟内存别称虚拟存储器（Virtual Memory），是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间）。
工作原理：
虚拟存储器是由硬件和操作系统自动实现存储信息调度和管理的。
多级存储体系，就是把几种存储技术结合起来，以便较好地解决存储器大容量、高速度和低成本这三者之间的矛盾的存储体系
RAID类型和特性。
（RAID）独立冗余磁盘阵列
RAID根据其实现方式的不同，分为软件RAID和硬件RAID。
存储介质特性及容量计算。
计算机存储介质主要有半导体、磁芯、磁鼓、磁带、激光盘等。

2.2计算机软件知识

(1)操作系统知识。
操作系统的类型、特征和功能。
操作系统的类型
批处理操作系统；主要特征：（1）用户脱机工作（2）成批处理作业（3）多道程序运行（4）作业周转时间长
分时操作系统；特性：（1）同时性（2）独立性（3）及时性（4）交互性
实时操作系统

操作系统的特性：并发性、共享性和异步性
并发性：指两个或两个以上的运行程序在同一时间间隔段内同时执行
共享性：操作系统中的资源可被多个并发执行的进程所利用
共享性和并发性是操作系统两个最基本的特性，它们互为依存
异步性，或称随机性
操作系统的功能
（1）处理器管理（2）存储管理（3）设备管理（4）文件管理（5）作业管理
（6）网络与通信管理
中断控制、进程、线程的基本概念。
进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
处理机管理(状态转换，同步与互斥、分时、抢占、死锁)。
状态转换：（1）三态模型：运行态、就绪态、等待态
（2）五态模型：运行态、就绪态、等待态、新建态、终止态
同步与互斥
(1)进程的互斥(Mutual Exclusion)。是解决进程间竞争关系的手段。指若干个进程要使用同一共享资源时，任何时刻最多允许一个进程去使用，其他要使用该资源的进程必须等待，直到占有资源的进程释放该资源。临界区管理可以解决进程互斥问题。
第二种是协作关系，某些进程为完成同一任务需要分工协作。
(2)进程的同步( synchronization)。是解决进程间协作关系的手段。指一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，当一个进程没有得到来自于另一个进程的消息时则等待，直到消息到达才被唤醒。
进程互斥关系是种特殊的进程同步关系， 即逐次使用互斥共享资源。
死锁
在许多应用中，-一个进程需要独占访问不止一种资源。而操作系统允许多个进程并发执行共享系统资源时，此时可能会出现进程永远被阻塞的现象。例如，两个进程分别等待对方占有的一个资源， 于是两者都不能执行而处于永远等待，这种现象称为“死锁”。
存储管理(主存保护、动态连接分配、分页、虚存)。
对虚拟存储器的定义如下: 具有部分装入和部分对换功能，能从逻辑上对内存容量进行大幅度扩充，使用方便的一种存储器系统。实际上是为扩大主存而采用的一种设计技巧，虚拟存储器的容量与主存大小无关。
设备管理(I/O控制、假脱机)。
I/O控制：输入/输出控制
假脱机：用一类物理设备模拟另一类物理设备的技术，是使独占使用的设备变成多台虚拟设备的一种技术，也是速度匹配技术。
文件管理(文件日录、文件的结构和组织、存取方法、存取控制、恢复处理、共享
和安全)。
作业管理。
汉字处理，人机界面。
操作系统的配置。
(2)程序设计语言和语言处理程序基础知识。
汇编、 编译、解释系统的基础知识和基础工作原理。
汇编：为了克服机器语言难读、难编、难记和易出错的缺点，人们就用每代码指令实际含义相近的英文缩写词、字母和数字等符号来取代指令代码(如用ADD表示远算符号“+”的机器代码)，于是就产生了汇编语言。所以说，汇编语言是种用助记符 表示的仍然面向机器的计算机语言，汇编语言亦称符号语言。
程序设计语言的基本成分:数据、运算、控制和传输，过程调用的实现机制。
程序语言的数据成分指的是一种程序语言的数据类型
程序语言的运算成分指明允许使用的运算符号及规则
控制成分指明语言允许表达的控制结构，程序员使用控制成分来构造程序中的控制逻辑(顺序、选择、循环)
各类程序设计语言的主要特点和适用情况。
1.机器语言，机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。它是计算机的设计者通过计算机的硬件结构赋予计算机的操作功能。机器语言具有灵活、直接执行和速度快等特点。
2.汇编语言，汇编语言是一种用助记符表示的仍然面向机器的计算机语言；特点：用符号代替了机器指令代码，而且助记符与指令代码一一对应，基本保留了机器语言的灵活性。
3.高级语言，与自然语言相近并为计算机所接受和执行的计算机语言称为高级语言。

2.3系统配置和方法。

(1)系统配置技术。
C/S系统、B/S系统、多层系统、分布式系统。
C/S结构即浏览器和服务器结构
B/S结构即浏览器和服务器结构
多层分布式系统（瘦客户、业务服务、数据服务）
系统配置方法(双份、双重、热备份、容错和群集)。
双机互备：双机热备援就是两台主机均为工作机，在正常情况下，两台工作机均为信息系统提供支持，并互相监视对方的运行情况，若一台主机出现异常，则另一主机接管异常机的工作
双机热备：一台主机为工作机，另一台主机为备份机，工作机为信息系统提供支持，备份机监听工作机的运行情况。当工作机出现异常，不能支持信息系统运营时，备份机主动接管工作机的工作，继续支持信息的运营，从而保证信息系统能够不间断地运行（工作机修复正常后，系统管理员通过管理命令或以人工或自动的方式将备份机的工作切换回工作机）原来的备份机就成了工作机，而原来工作机就成了备份机
群集系统：对应用程序基础结构进行相应设计，将若干服务器集合为一个独立且统一的群集，可在用户或管理员无需知道群集中有多个服务器的情况下实现对计算负荷的共享，使服务器对用户和应用程序表现为虚拟统一计算资源。
容错服务器：通过CPU时钟锁频，通过对系统中所有硬件的备份，包括CPU、内存和I/O总线等的冗余备份，通过系统内所有冗余部件的同步运行，实现真正意义上的容错，系统任何部件的故障都不会造成系统停顿和数据丢失。
处理模式(集中式、分布式、批处理、实时处理和Web计算)。
集中式：通过主机系统形成大部分的通信流程，构成系统的所有通信协议都是系统专有的，大型主机在系统占据着绝对的支配作用，所有控制和管理功能都由主机来完成。
分布式计算模式：以个人计算机（PC）方式呈现的计算能力发展成为独立的平台
批处理：是定期的周期性的收集源文件，然后进行批处理；优点：当要处理大量的数据是批处理是一种比较经济的方法。缺点：主文件坚持是过时的
实时处理：在处理业务时是及时的处理完这笔业务后，主文件已经进行了更新，因而这时的统计数据就反映现时的真实情况。优点：实时处理能及时处理、及时更新和及时响应顾客
Web计算：基于网络浏览器的分布式计算方式
事务管理(并发控制、独占控制、故障恢复、回滚、前滚)。
事务有4个特性：原子性、一致性、隔离性、持续性
(2)系统性能
性能指标和性能设计，性能计算、性能测试和性能评估。
系统性能指标指以系统响应时间和作业吞吐量为代表
MIPS单字长定点指令平均执行速度=指令数/(执行时间1000000)
MFLOPS每秒百万个浮点操作=浮点指令数/(执行时间1000000)
性能评估主要包括三种技术：分析技术、模拟技术、测量技术
(3)系统可靠性
可靠性指标与设计，可靠性计算与评估。
系统的可靠性用平均无障碍时间（MTTF）来度量，即计算机系统平均能够正常运行多长时间，才发生一次故障。系统的可靠性越高，平均无故障时间越长。可维护性用平均维修时间（MTTR）来度量，即系统发生故障后维修和重新恢复正常运行平均花费的时间。系统的可维护性越好，平均维修时间越短。

2.4计算机应用基础知识

(1)信息管理、数据处理知识。
(2)多媒体应用基础知识。
有损压缩方法允许压缩过程中损失一定的信息，常用的有损压缩方法有预测编码，变换编码，子带编码，矢量量化编码，混合编码，小波编码等