软件设计师考点总结

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软考

考试时间 2021.11.6 9:00，2021.11.6 14:00 时长150分钟

一、考试介绍

1.1、考试大纲

1.2、考试形式

• 上午：计算机与软件工程知识：150分钟，笔试，选择题
• 下午：软件设计：150分钟，笔试，问答题

1.3、历年考试情况

计算机与软件工程知识

软件设计

2021年软件设计师考试大纲 https://www.educity.cn/rk/2149521.html

二、计算机组成原理与体系结构

2.2、数据的表示

2.2.1、进制转换

R进制转是进制使用按权展开法，其具体操作方式为：将R进制数的每一位数值用R^k 形式表示，即幂的底数是R，指数为k，k与该位和小数点之间的距离有关。当该位位于小数点左边，k值是该位与小数点之间数码的个数，而当该位位于小数点右边，k值是负值，其绝对值是该位和小数点之间数码的个数加1。

十进制转R进制使用短除法。

2.2.2、编码

正数的原码、反码、补码都相同

原码：

反码：原码除了符号位，取反

补码：在反码基础上+1

移码：原码除了符号位，取反

n=8

原码、反码：-127~127 补码：-128~127

因为补码正0和负0一样，少占一位；原码和反码不同。

2.2.3、浮点数运算

2.3、CPU结构

运算器

①算术逻辑单元ALU：数据的算术运算和逻辑运算

②累加寄存器AC：通用寄存器，为ALU提供一个工作区，用在暂存数据

③数据缓冲寄存器DR：写内存时，暂存指令或数据

④状态条件寄存器PSW：存状态标志与控制标志（争议：也有将其归为控制器的）

控制器

①程序计数器PC：存储下一条要执行指令的地址

②指令寄存器IR：存储即将执行的指令

③指令译码器ID：对指令中的操作码字段进行分析解释

④时序部件：提供时序控制信号

2.4、Flynn分类法

计算机体系结构分类

指令对应控制部分，数据对应处理器，主存模块只有单指令单数据的时候是一个。

2.5、CISC与RISC

CISC：复杂指令集

RISC：精简指令集

2.6、流水线技术

计算公式：

流水线相关概念

（1）流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。各种部件同时处理是针对不同指令而言的，它们可同时为多条指令的不同部分进行工作，以提高各部件的利用率和指令的平均执行速度。

（2）流水线建立时间：1条指令执行时间。

（3）流水线周期：执行时间最长的一段。

2.7、存储系统

基本的层次如何划分？

哪些存储器性能比较好？哪些存储器容量比较大？

为什么要以这种层次化结构存储？

2.7.1、Cache

Cache的相关概念：理论依据（局部性原理），大小、速度、成本等对比。

Cache映射方式：全相联、组相联、直接相联映像的对比（冲突率依次增高，电路复杂度依次降低）。

2.7.2、局部性原理

在CPU访问寄存器时，无论是存取数据抑或存取指令，都趋于聚集在一片连续的区域中，这就被称为局部性原理。

时间局部性（temporal locality） 程序最近访问的地址在不久的将来很可能再次被访问的特性（通常在循环中）。

空间局部性（spatial locality） 当程序访问某存储器地址后，很可能马上访问其邻近地址的特性。

2.7.3、主存

数字后面的 H 代表 这是一个16进制的数

2.7.4、内存

1、内存单元数计算：最大地址+1-最小地址

2、内存总容量：按字节编址，内存单元数 * 8bit；按字编址，内存单元数 * 机器字长。

3、已知芯片单位容量，求所用芯片的片数，总容量/单位容量；

4、已知所用芯片的片数，求取芯片单位容量，总容量/芯片片数。

2.7.5、磁盘

磁盘调度管理中，先进行移臂调度寻找磁道，再进行旋转调度寻找扇区。

最短移臂调度算法，即优先响应距离较近磁道的申请。

例：

读取一个记录3ms，处理一个记录3ms。读取完R0之后不能直接处理R1，因为需要处理R0，磁盘会继续转动。处理完R0后，磁头在R2不能直接处理R1，需要等到磁头再次转到R1时进行处理。

除了最后一个记录，其余处理为：（33+3）x10

最后一个记录：3+3（读取时间+处理时间）

最长时间：（33+3）x10+（3+3）

最短时间：进行信息优化，R0处理完，磁头指向R1（空间处理），依次读取，没有时间浪费。即（3+3）x11

2.8、总线系统

1、数据总线（Data Bus）：在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据。

2、地址总线（Address Bus）：用来指定在RAM（Random Access Memory）之中储存的数据的地址。

3、控制总线（Control Bus）：将微处理器控制单元（Control Unit）的信号，传送到周边设备，一般常见的为 USB Bus和1394 Bus。

2.9、可靠性

1、串联系统计算：R总=R1 * R2;

2、并联系统计算：R总=1-（1-R）^ n；

3、N模混联系统：先将整个系统划分为多个部分串联R1、R2…等，再计算R1、R2内部的并联可靠性，带入原公式。

2.10、校验码

1、奇偶校验：掌握校验原则等相关概念，只检奇数位错，不能纠错。

2、循环校验码CRC：可查错，不可纠错，运用模二除法计算校验码。

3、海明校验：要求掌握相关概念，可查错，可纠错；要求掌握海明校验码校验位计算：2 ^ r >=m + r + 1。

求海明校验码的步骤

1、根据公式求得校验位长度

• 2 ^ r ≥ k + r + 1
• r（校验位长度）
• K（信息位长度）

2、确定校验位放什么位置

• 校验位放在2 ^ r-1 上

3、列出校验公式

4、异或操作

• 将上一步每个位置用到校验位的提取出来

5、将校验码填入相应的位置

海明码的纠错

1. 将收到的数据重新产生一次校验位

2. 将产生的校验位和收到的校验位 ⊕ 操作

3. 异或得到的值等于指向出错的位置

4. 对指向的位置取反即为纠错（海明码只能纠错一位错）

三、操作系统原理

3.1、概述

3.2、进程管理

3.2.1、进程状态

3.2.2、前驱图

前驱图是一种用来描述程序（或进程）之间先后执行顺序的有向无环图(简称DAG, Directed Acyclic Graph)。

3.2.3、进程的同步与互斥

互斥的反义词为共享，同步的反义词为异步。

3.2.4、PV操作

P操作：passeren，通过，理解为申请资源

V操作：vrijgeven，释放，理解为释放资源

前驱图的pv操作

3.2.5、死锁问题

最少需要 K * (n-1) + 1 个资源 k：进程数 n：资源数

3.3、存储管理

3.3.1、存储管理

3.3.2、页面置换算法

也叫页面淘汰算法

1、页面淘汰时，主要依据原则：先淘汰最近未被访问的（访问位为0），其次淘汰未被修改的（即修改位为0，即为修改后的页面）。

2、页面淘汰算法有多种，常用的是LRU即最近最少使用原则，依据的是局部性原理。

3、对于多种淘汰算法：最优算法OPT（理想型），随机算法RAND（随机性），先进先出FIFO（可能产生“抖动”），最近最少使用LRU（依据局部性原理）。

3.4、文件管理

1、索引结点对应的索引方式一般题干会给出，没有给出的默认按照如图所示方式理解，下面的文件大小依图给出计算过程。

2、根据物理块大小（假设1KB）和地址项长度（假设4B），可以计算存放间接索引的物理块可以存放的地址项个数：物理块大小/地址项长度，向下取整（1KB/3B=256，注意单位和进制转换）。

3、直接索引（即索引结点直接指向实际存储文件的物理块），能够表示的逻辑页号范围是0~9，能够表示的文件大小时10*1KB。

4、一级间接索引（即索引结点指向的物理块存放的是地址项，对应地址项个数256个，可以指向256个实际存储文件的物理块），能够表示的逻辑页号范围是10~265，能够表示的文件大小是256*1KB。

5、二级间接索引（即索引结点指向的物理块存放的是间接索引的地址项，共256个，可以指向256个存放地址项的物理块，每个物理块指向实际存储文件的地址项有256个，最终指向的物理块共有256*256个），能够表示的逻辑页号范围是266~65801，能够表示的文件大小是65536KB。

3.5、目录结构

3.6、位示图法

1、对于位示图，每一个bit位可以表示一个磁盘的占用情况，“0”表示空闲，“1”表示占用。

2、对于字的长度与具体机器字长有关，有题目指定，假设机器字长16位，则每个字可以表示16个磁盘块的占用情况；

3、指定序号为n或第n+1个磁盘，占用情况需要用m=(n+1)/16（向上取整）个字表示，字的序号为m-1。注意其中磁盘序号、字的序号、对应位号都是从0开始，计算过程中会有加1或减1处理。

3.7、设备管理

程序直接控制方式：就是由用户进程直接控制内存或CPU和外围设备之间的信息传送。这种方式控制者都是用户进程。

**中断控制方式：**被用来控制外围设备和内存与CPU之间的数据传送。这种方式要求CPU与设备（或控制器）之间有相应的中断请求线，而且在设备控制器的控制状态寄存器的相应的中断允许位。

DMA（Direct Memory Access）：又称直接存取方式。其基本思想是在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通道。

通道方式：与DMA方式相类似，也是一种以内存为中心，实现设备和内存直接交换数据控制方式。

SPOOLING技术的应用场景和相应概念：SPOOLing是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。 SPOOLing技术通过磁盘实现。

3.8、微内核操作系统

四、数据库系统

4.1、数据库模式

本知识点的主要考查方式是判断模式（外模式、模式、内模式）与产物（视图、库表、文件）的对应关系，或给定一些概念描述判断正误。

1、三级模式：外模式对应视图，模式（也称为概念模式）对应数据库表，内模式对应物理文件。

2、两层映像：外模式-模式映像，模式-内模式映像；两层映像可以保证数据库中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

3、逻辑独立性：即逻辑结构发生改变时，用户程序对外模式的调用可以不做修改；物理独立性：即数据库的内模式发生改变时，数据的逻辑结构不变。

4.2、ER模型

4.3、关系代数与元组演算

• 并
• 交
• 差
• 笛卡尔积
• 投影
• 选择
• 联接

投影相当于select后面的

选择相当于where后面的条件

4.4、规范化理论

4.4.1、函数依赖

4.4.2、键

4.4.3、范式

4.4.4、模式分解

方式一：

方式二：

4.5、并发控制

X锁：排它锁，又称写锁，可以读和写

S锁：共享锁，又称读锁，只能读

4.6、数据库完整性约束

数据完整性约束指的是为了防止不符合规范的数据进入数据库，在用户对数据进行插入、修改、删除等操作时，DBMS自动按照一定的约束条件对数据进行监测，使不符合规范的数据不能进入数据库，以确保数据库中存储的数据正确、有效、相容。

实体完整性：规定表的每一行在表中是唯一的实体。

**域完整性：**是指表中的列必须满足某种特定的数据类型约束，其中约束又包括取值范围、精度等规定。

参照完整性：是指两个表的主关键字和外关键字的数据应一致，保证了表之间的数据的一致性，防止了数据丢失或无意义的数据在数据库中扩散。

用户定义的完整性：不同的关系数据库系统根据其应用环境的不同，往往还需要一些特殊的约束条件。用户定义的完整性即是针对某个特定关系数据库的约束条件，它反映某一具体应用必须满足的语义要求。

4.7、数据库安全

4.8、数据备份

4.9、数据仓库与数据挖掘

数据仓库是面向主题的、集成的、稳定的、不同时间的数据集合，用于支持经营管理中央决策制定过程。

4.10、反规范化

4.11、大数据

五、计算机网络

5.1、七层模型

5.2、网络技术标准与协议

5.3、拓扑结构

5.4、网络规化与设计

5.5、IP地址与子网划分

5.6、无线网

5.7、网络接入技术

5.8、IPv6

六、系统安全分析与设计

6.1、信息系统安全属性

6.2、加密

6.2.1、对称加密与非对称加密

6.2.2、信息摘要

6.2.3、数字签名

6.2.4、数字证书与PGP

6.3、网络层次安全保障

6.4、网络威胁

6.5、防火墙

七、数据结构与算法

7.01、数组

7.02、矩阵

选择题，可直接使用特殊值代入法。

7.03、数据结构的定义

7.04、线性表

7.05、广义表

表头是表的第一个元素

表尾是除了表头的所有元素。

7.06、树与二叉树

结点的度：结点的子节点数量

树的度：树中最大结点度的值

叶子结点：结点度为0的结点

分支结点：有父结点和多个子结点的结点

内部结点：除根结点和子结点的其他结点

7.6.2、二叉树遍历

前序遍历：根节点、左子树、右子树

中序遍历：左子树、根节点、右子树

后序遍历：左子树、右子树、根节点

7.6.3、反向构造二叉树

有前序、中序或者有中序后序，可以反向构造；但是只有前序、后序则不能构造。

7.6.4、树转二叉树

7.6.5、查找（排序）二叉树

7.6.6、最优二叉树（哈夫曼树）

主要用于哈夫曼编码，即带权路径长度最短。

树的路径长度是从树根到树中每一结点的路径长度之和。

带权路径长度：指的是从根结点到该结点之间的路径长度与该结点的权的乘积。

树的带权路径长度：树中所有叶子结点的带权路径长度之和。

构建赫夫曼树步骤

1. 在 n 个权值中选出两个最小的权值，对应的两个结点组成一个新的二叉树，且新二叉树的根结点的权值为左右孩子权值的和；
2. 在原有的 n 个权值中删除那两个最小的权值，同时将新的权值加入到 n–2 个权值的行列中，以此类推；
3. 重复 1 和 2 ，直到所以的结点构建成了一棵二叉树为止，这棵树就是哈夫曼树。

7.6.7、线索二叉树

为什么？有大量空闲的节点。利用没有左/右孩子节点的节点，指向特定节点。

在二叉树的结点上加上线索的二叉树称为线索二叉树

7.6.8、平衡二叉树

7.07、图

图的节点为n，边最少为n-1。

邻接矩阵大小取决于节点数量。

深度优先=前序遍历

广度优先=层次遍历

所谓最小生成树就是把这个图中很多线、边去掉，之后只留下若干条边，把所有结点给他连贯起来，达到这样一个效果，留下来的边权值比较小，从而使得留下来的这一部分的权值加起来是最小的。最终形成树。

不能形成环（树与图的最大区别）

普利姆 (Prim) 算法求最小生成树，也就是在包含 n 个顶点的连通图中，找出只有 (n-1) 条边包含所有 n 个顶点的连通子图

克鲁斯卡尔算法的基本思想：

• 按照从小到大的顺序选择边，并将边的两端连线，构成新的图
• 保证新加入的边不能在新的图上形成环
• 重复以上步骤，直至添加n-1条边

7.08、算法的特性

7.09、查找

7.10、排序

7.10.1、直接插入排序

7.10.2、希尔排序

7.10.3、直接选择排序

7.10.4、堆排序

7.10.5、冒泡排序

7.10.6、快速排序

7.10.7、归并排序

7.10.8、基数排序

7.10.9、排序算法的时间复杂度和空间复杂度

八、程序设计语言

8.1、编译过程

8.2、文法

8.3、有限自动机与正规式

代入法求解。

8.4、表达式

先构造二叉树，然后进行相应的遍历。

8.5、传值与传址

8.6、程序语言特点

九、法律法规

9.1、保护期限

9.2、知识产权人

9.3、侵权判定

9.4、标准化

十、多媒体技术

10.1、音频

大于20kHz的音频称为超声波

小于20Hz的音频称为次声波

采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了单位时间内从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示

采样精度 是对模拟信号的幅度轴进行数字化，它决定了模拟信号数字化以后的动态范围。采样精度常用于表示示波器性能的两个参数是采样频率、和模拟量转换成数字量之后的数据位数（简称量化位数）。

10.2、图像

10.3、媒体的种类

10.4、多媒体的计算

小写 k=1000，（采样传输使用用到）

大写 K = 1024（存储时候用到）

10.5、多媒体标准

10.6、数据压缩

十一、软件工程

11.1、软件开发模型

瀑布模型是结构化模型，喷泉模型是面向对象模型

11.2、信息系统开发方法

11.3、需求

11.4、结构化设计

11.5、软件测试

11.6、系统运行与维护

11.7、CMMI软件能力成熟度模型

11.8、项目管理

十二、面向对象

12.1、设计原则

12.2、UML

统一建模语言(Unified Modeling Language，UML)是一种为面向对象系统的产品进行说明、可视化和编制文档的一种标准语言，是非专利的第三代建模和规约语言。UML是面向对象设计的建模工具，独立于任何具体程序设计语言。

12.3、设计模式

十三、数据流图（DFD）

大题

13.1、基本概念

数据流图的分层

13.2、数据字典

13.3、数据流图的平衡原则

13.4、答题技巧

13.5、例题

十四、数据库设计

大题

14.1、数据库设计过程

14.2、ER模型

14.3、例题

问题4：

• 优点：减少一次连接操作

• 缺点：数据冗余

十五、UML建模

15.1、用例图

15.2、类图

15.3、顺序图

15.4、活动图

15.5、状态图

15.6、通信图

15.7、例题

十六、数据结构与算法应用

16.1、分治法

16.2、回溯法

16.3、贪心法

16.4、动态规划法

16.5、例题

代码补充一般比较难，可以先做后面的题

十七、面向对象程序设计

17.1、C++

17.2、Java

17.3、例题

完结撒花！ 祝你逢考必过！