软件设计师考试重点知识点梳理

本文是重点梳理，未详细叙述的是常识或非重点，后期会进一步完善。

计算机基础

一、计算机系统基础知识

1、计算机系统硬件组成

计算机硬件系统的基本组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备

• CPU：中央处理单元，是运算器与控制器的集成

• 存储器：分为外存、内存（主存），外存大且慢，内存小且快

2、CPU的功能与组成

• 功能：

  • 程序控制：通过执行指令来控制程序执行顺序
  • 操作控制：控制相应的部件按指令功能进行操作
  • 时间控制：CPU对各种操作进行时间上的控制
  • 数据处理：逻辑算术运算，对数据进行加工处理

• 组成：

  运算器、控制器、寄存器组、内部总线

  • 运算器：主要进行算术运算、逻辑运算
    • 算术逻辑单元ALU：算数、逻辑运算
    • 累加寄存器AC：为ALU替工工作区
    • 数据缓冲寄存器DR：作为CPU和内存、外设之间的数据传送中转站
    • 状态条件寄存器PSW：由算数逻辑运算结果建立状态标志、控制标志
  • 控制器：控制CPU工作
    • 指令寄存器IR
    • 程序计数器PC：寄存信息、计数
    • 地址寄存器AR：保存当前CPU访问的内存单元的地址
    • 指令译码器ID：操作码、地址码
    • 寄存器组
  • 多核CPU

3、数据表示

• 原码
• 反码
• 补码
• 移码
  
  举例
  

4、校验码

• 奇偶校验码：查错不纠错，奇校验发现奇数个错误位，偶校验发现偶数个错误位
• 海明码：查错、纠错
• 循环冗余码

二、计算机体系结构

1、发展

精简指令集计算机RISC采用的流水技术：超流水线、超标量、超长指令字

2、存储系统

层次结构

• CPU内部寄存器
• Cache
• 内存
• 外存
• 联机磁盘存储器
• 脱机光盘、磁盘存储器

3、高速缓存Cache

命中率是Cache重要指标，Cache容量越大命中率越高

多级Cache

4、虚拟存储器

管理方式：

• 页式
• 段式
• 段页式

5、输入/输出技术

输入输出方式

• 直接程序控制
• 中断方式
• 直接存储器存取方式DMA

6、总线结构

任何连接两个以上的电子元器件的导线成为总线

三、计算机安全

1、加密技术

• 对称加密（私人密钥加密）
• 非对称加密（公开密钥加密）：公钥、私钥

2、认证技术

可以防止数据被破坏

程序设计基础

一、程序设计语言概念

低级语言：汇编

高级语言：Java、Python、C语言、C++

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翻译形式：汇编、解释、编译

程序设计语言分类：

• 过程式：C
• 面向对象：Java、C++、Python
• 函数式：Python
• 脚本语言：JavaScript、Python

数据结构

操作系统

一、概述

计算机软件分类：应用软件、系统软件（DBMS、操作系统、语言处理程序）

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1、操作系统基本概念

• 定义：组织、管理系统中的软硬资源，组织计算机系统工作流程，控制程序的执行，向用户提供一个良好的工作环境的接口
• 作用：提高计算机系统的效率、改善人机交互界面并向用户提供有好的工作环境
• 特征：共享、并发、异步、虚拟
• 功能：处理机管理、文件管理、存储管理、设备管理作业管理

2、操作系统分类

• 批处理操作系统
• 分时操作系统
• 实时操作系统
• 网络操作系统
• 分布式操作系统
• 微型计算机操作系统：Windows、Linux、Mac OS
• 嵌入式计算机操作系统

二、进程管理（处理机管理）

进程是资源分配和独立运行的基本单位

1、概念

• 进程的组成：程序、数据、进程控制块PCB
• 进程状态及切换：

2、进程控制：由内核中的原语实现，原语是由若干条机器指令组成，用于完成特定功能

3、进程间的通信

• 同步与互斥

• 信号量机制

  • 公用信号量：实现进程间的互斥，初值为1或资源数目
  • 私用信号量：实现进程间的同步，初始值为0或某个正数
  • PV操作

• 通信：

  • 低级：PV
  • 高级：共享内容、消息传递、共享文件

4、管程

5、进程的调度

• 调度的方式：可剥夺、不可剥夺
• 三级调度：进程调度、中级调度、作业调度
• 调度算法：先来先服务、时间片轮转、优先级调度、多级反馈调度
• 优先级确定：
  • I/O型进程：最高优先级
  • 计算型进程：时间片用完进入更低的优先级列
  • I/O完成时，提高优先级。时间片用完时，降低优先级。

6、死锁：两个或两个以上的进程互相要求对方已占有的资源，从而导致程序无法继续运行下去

• 死锁产生的原因：竞争资源、进程推进顺序不当
• 死锁产生的四个必要条件：互斥请求、请求保持条件、不可剥夺条件、环路条件
• 死锁处理：不理睬策略（鸵鸟）、预防策略、避免策略

7、线程

• 用户级线程
• 内核级线程

三、存储管理

管理的对象是主存，也就是内存

主要功能：主存空间的分配与回收、提高主存的利用率，扩充主存、对主存信息实现有效的保护

1、存储器的层次结构

2、地址重定位：将逻辑地址变为主存物理地址的过程

分类：

• 静态地址定位：重定位发生在程序装入内存过程中完成（程序还没运行时就完成）
• 动态地址定位：访问程序时才重定位（程序运行时才进行）

3、分页存储管理

原理：进程的地址空间分为若干大小相等的区域，称为页。

4、分段存储管理

5、段页式存储管理

6、虚拟存储管理

原理：局部性原理

四、设备管理

设备管理主要技术：DMA技术、中断技术、通道技术、缓冲技术

• 通道技术：使数据的传输独立于CPU之外

五、文件管理

文件系统功能：按名存取、统一的用户接口、并发访问及控制、安全性控制、优化性能、差错恢复

六、作业管理

软件工程基础

结构化开发

面向对象技术

算法分析与设计

数据库

一、数据库模型

1、三级模式：模式、外模式、内模式

提高逻辑独立性、物理独立性

2、二级映射

模式/内模式：实现数据的物理独立性

模式/外模式：实现数据的逻辑独立性

二、数据模型

1、常用的数据模型：

• 概念模型：用户视角出发
• 基本数据模型：计算机视角

计算机网络

一、网络概述

计算机网络是计算机技术和通信技术的结合产物，实现了远程通信、远程信息处理、资源共享

1、计算机网络概念

功能：数据通信、资源共享、负载均衡、高可靠性

按照数据通信、数据处理的功能分两层：内层通信子网、外层资源子网

2、计算机网络分类

• 局域网LAN
• 城域网MAN
• 广域网WAN

3、网络拓扑结构：星型、线型、环型、树型、分布式结构

4、ISO/OSI网络体系结构

速记：物联网叔会使用

二、网络设备及协议标准

1、网络设备

• 物理层的互联设备
• 网络层的互联设备
• 应用层的互联设备
• 数据链路层的互联设备
• 网络传输介质互联设备

2、网络传输介质

• 有限介质
  • 双绞线
  • 同轴电缆
  • 光纤
• 无线介质
  • 微波
  • 红外线
  • 卫星通信

3、TCP/IP协议：不包括具体的物理层和数据链路层

• TCP/IP分层模型

  

• 网络接口层：作为物理层和网络层的接口规范

• 网络层协议IP

• 传输层协议TCP、UDP

  • TCP：三次握手
  • UDP：不可靠、无连接

4、Internet及应用

www.dzkjdx.edu.cn

cn是地理性的顶级域名，表示中国

www.263.net

net是组织性域名，表示网络技术组织机构

三、网络安全

1、防火墙技术的发展：包过滤、应用代理网关、状态监测

四、例题

1、防范网络监听最有效的方法：数据加密

软件系统分析与设计

标准化和软件知识产权基础

一、标准化基础知识

1、标准化基本概念

标准是规定，标准化是过程

2、标准化组织

• 国际标准化组织ISO
• 国际电工委员会IEC

二、知识产权基础

1、知识产权基本概念

• 知识产权是指民事权利主体（公民、法人）基于创造性的智力成果
• 知识产权包括未披露的信息专有权，即商业机密
• 知识产权保护对象：
  • 文学、艺术、科学作品
  • 表演艺术家的表演、唱片、广播节目
  • 人类一切活动领域的发明
  • 科学发现
  • 工业品外观设计
  • 商标、服务标记、商业名称、标志
  • 制止不正当竞争
  • 工业、科学、文艺领域由于智力创造产生的一切其他全部权利
• 计算机软件受著作权保护的同时，还可以通过申请发明专利和外观设计专利
• 知识产权特点：无形性、独占性、确认性、双重性、地域性、时间性

2、计算机软件著作权

• 获得途径：
  • 公民：独立开发、委托开发、转让、合作开发
  • 法人：组织并提供创新条件；委托转让等合同关系；主体变更
  • 其他组织
• 计算机软件著作权客体：计算机程序和相关文档
• 计算机软件受著作权保护的条件：
  • 独立创作
  • 可被感知
  • 逻辑合理
• 软件合法持有人的权利：安装、备份、改进
• 计算机软件著作权自软件开发完成起，保护期为50年，50年后只有身份权，进入公有领域可被无偿使用
• 非职务软件作品，雇员享有软件作品的条件：
  • 不是本职工作的成果
  • 与本职工作无直接联系
  • 开发成果未使用单位的物质技术条件
• 当无书面协议时，软件可分割，各自享有部分软件著作权；软件不可分割则共同享有，单独一方不可行使软件转让权
• 委托开发或接受任务无书面协议时，软件著作权归受托人所有
• 以下是计算机软件著作权侵权行为：
  • 将他人软件当做自己的作品发表
  • 未经著作权人同意发表其作品
  • 在他人开发的软件上署名或更改他人署名
  • 未经合作者同意，把共同合作的软件当做自己的作品发表
  • 未经著作权人允许，复制、修改、翻译、向公众发行或出租、网络传播其作品

3、专利权

发明专利权自申请之日起20年

实用新型和外观设计专利权自申请之日起10年

4、著作权就是版权

5、信息化行业范围内统一使用的标准为行业标准

新技术

一、 大数据

1、特点

• 大量
• 高速
• 多样
• 价值
• 真实

2、五个环节

• 数据准备

• 存储管理

• 计算处理

• 数据分析

• 知识展现

二、云计算

1、四层架构

• 设施层
• 资源层
• 资源控制层
• 服务层

三、物联网

1、三层架构

• 感知层：信息采集、传输
• 网络层：最成熟、标准化最高
• 应用层：实现应用

四、移动互联网

五、人工智能

六、区块链

分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术新型应用模式，是比特币的一个重要应用概念，是一个去中心化的数据库