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信息系统管理工程师复习知识点第一章、计算机硬件基础1.1、计算机的基本组成计算机硬件系统由:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成。1.2、中央处理器(运算器+控制器)1、运算器(算术运算和逻辑运算)运算器通常由算术逻辑运算部件(ALU)和一些寄存器(通用寄存器、特殊寄存器)组成。2、控制器控制器工作的实质是解释、执行指令。它的组成包括:a、程序计数器(存放正在执行的指令地址或下一个要执行的地址)b、指令寄存器(存放现行指令)c、指令译码器d、脉冲源及启停控制线路e、时序信号产生部件f、操作控制信号形成部件g、中断机构h、总线控制逻辑3、CPU的功能1.3、存储器a、高速缓冲存储器(高速小容量存储器，用来临时存放指令和数据。)b、主存储器(存放计算机运行时的大量程序和数据，主要为半导体读写存储器，简称RWM,习惯上称为RAM。组成为:存储体、读写电路、地址译码和控制电路等。)c、辅助存储器高速缓存的地址映像方法直接映像、全相连映像、组相连映像1.4、计算机的系统结构1、并行处理的概念所为并行性，是指计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性，它包括同时性与并发性两种含义。提高并行性的措施主要有3个途径：时间重叠、资源重复、资源共享。2、计算机的体系结构计算机执行的指令序列称为“指令流”，指令流调用的数据序列称为“数据流”。计算机同时处理的指令或数据的个数称为“多重性”。(1)单指令流单数据流:单处理机(2)单指令流多数据流:并行处理机(3)多指令流单数据流:很少见了(4)多指令流多数据流:多处理机3、流水线处理机系统将指令的执行过程分成多个阶段若干个子过程。流水线技术是一种时间并行技术。采用重叠执行方式有两个优点:一是程序的执行时间大大缩短；二是功能部件的利用率明显提高。4、并行处理机系统采用资源重复的措施开发并行性，以SIMD方式工作的。5、多处理机系统流水线处理器通过若干级流水的时间并行技术来获得高性能。采用MIMD结构并行处理机系统的特点结构灵活性、程序并行性、并行任务派生、进程同步、资源分配和进程调度。1.5、复杂指令集(CISC)/精简指令集(RISC)系统计算机RISC指令系统的特点:(1)指令数目少，一般选用使用频度最高的一些简单指令。(2)指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。(3)大多数指令可在一个周期内完成。(4)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。1.6、计算机存储系统1、存储器的层次结构三层存储结构:高速缓存(cache)、主存、辅存。2、存储器的主要技术指标存储容量、存取速度、可靠性记忆要诀：容量、速度、可靠性3、辅助存储器磁盘存储器:硬磁盘存储器、软磁盘存储器、磁带存储器、光盘存储器:只读型、一次写入型、可重写型三种。1.7、计算机的应用领域1、科学计算2、信息管理3、计算机图形学与多媒体技术4、语言与文字的处理5、人工智能记忆要诀：信息管理、科学计算、人工智能、语言与文字处理(键盘)、图形学与多媒体技术第二章、操作系统基础2.1、操作系统的两个重要作用:1、通过资源管理，提高计算机系统的效率；2、改善人机界面，向用户提供友好的工作环境。2.2、操作系统的特征:1、并发性(重要特征，有效改善系统资源的利用率，改进系统的吞吐率，提高系统效率。)2、共享性(硬件资源和信息资源共享可被多个执行进程使用。)3、异步性或随机性(进程的执行是走走停停以异步方式运行的。)2.3、操作系统的功能:1、处理器管理(处理中断事件、处理器调度，以进程为单位进行作业完成处理器的调度、分配、回收)2、存储管理3、设备管理(各种外围设备(I/O设备))4、文件管理5、作业管理6、网络与通信管理2.4、操作系统的类型:1、批处理操作系统其主要特征有:用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周转时间长2、分时操作系统允许多个联机用户同时使用一台计算机系统进行计算的操作系统称分时操作系统——当下最流行的一种操作系统，其主要特性有:同时性(多个终端用户同时联机使用)、独立性(终端用户彼此独立，互不干扰)、及时性(快速响应)、交互性(人机交互，联机工作)3、实时操作系统快速处理外界事件，快速响应结果。其过程控制系统较为复杂主要有四部分:数据采集、加工处理、操作控制、反馈处理2.5、进程的定义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。进程是程序在这个数据集合上的运行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。2.6、进程的属性有:结构性(数据集合、程序)共享性(多个不同的进程可以共享相同的程序)动态性(进程运行的，是动态概念)独立性制约性并发性2.7、进程的状态和转换1、三态模型(运行态、就绪态、等待(阻塞)态)备注：等待某事件和等待的事件发生是不同的意思。2、五态模型(新建态、就绪态、等待态、运行态、终止态)2.8、进程的组成一个进程映像包括:进程程序块、进程数据块、系统/用户堆栈、进程控制块(PCB)进程控制块——当系统创建一个进程时，就为它建立一个PCB，当进程执行结束便回收占用的PCB。进程控制块包含三个信息:标识信息(唯一标识一个进程)、现场信息(用于保留一个进程在运行时存放在处理器现场中的各种信息。)、控制信息(用于管理和调度一个进程)。2.9、进程的同步(解决进程间的协作关系)与互斥(解决进程间的竞争关系)实现进程的同步机制主要有:1、信号量和P(测试)、V(增量)操作(让进程通过信号量展开交互，信号量仅能由同步原语进行操作，原语是操作系统中执行时不可中断的过程——原子操作(P操作、V操作))。利用信号量和P、V操作既可以解决并发进程的竞争问题，又可以解决并发进程的协作问题。2、管程——是一种程序设计语言结构成分，便于用高级语言来书写。2.10、死锁—竞争资源产生死锁(互相等待对方释放资源产生死锁)2.11、死锁产生的条件1、互斥条件2、占有和等待条件3、不剥夺条件4、循环等待条件破坏其中任一条件，死锁就可防止。记忆要诀：互斥、占用和等待、循环等待、不剥夺2.12、存储管理计算机系统的存储器可以分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动存储介质等七个层次结构。1、分区存储管理1、固定分区管理2、可变分区管理(按作业大小来划分分区)常见的可变分区管理的分配算法:最先适用分配算法、最优适应分配算法、最坏适应分配算法。2、分页式存储管理分页式存储器的逻辑地址由两部分组成:页号和单元号3、相连存储器和快表4、分段式存储器管理逻辑地址:段号:段内地址5、虚拟存储器管理定义: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。虚拟存储器的实现对用户来说是感觉不到的，他们总以为有足够的主存空间可容纳他的作业。2.13、设备管理设备管理通常应具有以下功能:1、外围设备中断处理。2、缓冲区管理。3、外围设备的分配。4、外围设备驱动调度。1、输入输出系统——I/O设备可以划分为输入型外围设备、输出型外围设备、存储型外围设备。2、输入输出控制方式:(1)访问方式(又称为程序直接控制方式)(2)中断方式(仅当操作正常或异常结束时才中断中央处理机。)(3)DMA方式(直接存储器存取，不占用CPU，提高CPU利用率)(4)通道方式(通道—输入输出处理器，进一步减少了CPU对I/O操作的干预)3、Spooling系统——外围设备联机操作(假脱机系统)输入井中的作业有4种状态:输入状态、收容状态、执行状态、完成状态。4、磁盘调度有移臂调度和旋转调度两类。优化:尽量使磁盘的平均寻道时间最少。2.14、文件管理1、文件类型普通文件目录文件块设备文件字符设备文件2、文件的存取:顺序存取(按记录顺序进行读/写操作的存取方法)、直接存取(任意次序直接读写某个记录)、索引存取(基于索引文件的索引存取方法)。3、文件的逻辑结构:流式文件(文件内的数据不再组成记录，只是依次的一串信息集合)、记录式文件(若干个逻辑记录，定长和不定长记录。)4、文件的物理结构:顺序文件、连接文件、索引结构(非连续存储的另一种方法。)5、文件的共享与保护1、文件的保护防止文件被破坏(防止系统崩溃造成的文件破坏，防止其他用户的非法操作破坏。)保护文件的三元组建立思想:用户、对象、存取权限。2、文件的保密防止文件被窃取。主要方法:设置密码和使用密码2.15、作业管理作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。一个作业可分为编译、连接装配和运行三个作业步。作业管理有脱机和联机两种方式。1、作业周期的四个状态输入状态、后备状态、执行状态(就绪、运行、等待)、完成状态。2、作业调度算法:(1)先来先服务算法——最简单的调度算法，按先后顺序进行调度。定义：按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分派CPU；当前作业或进程占用CPU，直到执行完或阻塞，才出让CPU（非抢占方式）。在作业或进程唤醒后（如I/O完成），并不立即恢复执行，通常等到当前作业或进程出让CPU。适用场景：比较有利于长作业，而不利于短作业。因为长作业会长时间占据处理机。有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙的作业。(2)最短作业优先算法短作业优先又称为“短进程优先”SPN(ShortestProcessNext)；这是对FCFS算法的改进，其目标是减少平均周转时间。(3)响应比最高者优先算法最高响应比优先法是对FCFS方式和SJF方式的一种综合平衡。FCFS方式只考虑每个作业的等待时间而未考虑执行时间的长短，而SJF方式只考虑执行时间而未考虑等待时间的长短。因此，这两种调度算法在某些极端情况下会带来某些不便。HRN调度策略同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短，从中选出响应比最高的作业投入执行。响应比R定义如下：R=(W+T)/T=1+W/T其中T为该作业估计需要的执行时间，W为作业在后备状态队列中的等待时间。每当要进行作业调度时，系统计算每个作业的响应比，选择其中R最大者投入执行。这样，即使是长作业，随着它等待时间的增加，W/T也就随着增加，也就有机会获得调度执行。这种算法是介于FCFS和SJF之间的一种折中算法。由于长作业也有机会投入运行，在同一时间内处理的作业数显然要少于SJF法，从而采用HRN方式时其吞吐量将小于采用SJF法时的吞吐量。另外，由于每次调度前要计算响应比，系统开销也要相应增加。(4)优先数法(根据确定的优先数来选取作业，每次总是选择优先数高的作业)。3、多道程序设计多道程序设计是指允许多个程序同时进入一个计算机系统的主机存储器并启动进行计算的方法。——提现了并行性原理操作系统引入多道程序设计的好处是:1、提高了CPU的利用率2、是提高了内存和I/O设备的利用率3、是改进了系统的吞吐率4、是充分发挥了系统的并行性记忆：“三率一性”第三章、程序设计语言3.1、程序语言种类1、机器语言2、汇编语言(也称符号语言)3、高级语言3.2、程序控制结构顺序结构、选择结构、循环结构3.3、程序的编译与解释1、计算机不能直接地接受和执行用高级语言编写的源程序，需要通过“翻译程序”翻译成机器语言格式的目标程序，才能被计算机识别和执行。这种翻译的方式有两种:编译方式和解释方式。2、编译程序的功能是指在应用源程序执行之前，就将程序源代码“翻译”成目标代码(机器语言)。编译语言有:VC++/C++,Delphi,VisualFoxpro等。编译程序的基本原理:大致有六个阶段3、编译过程为:源程序——扫描程序——语法分析程序——语义分析程序——源代码优化程序——代码生成器——目标代码优化程序——目标程序第四章、系统配置和方法4.1、系统架构1、客户机/服务器系统——C/S(Client/Server)结构2、浏览器/服务器系统——B/S(Browser/Server)结构，是对前者的改进结构，节省了总体成本(TCO)。3、多层分布式系统(重点)瘦客户(提供简洁的人机交互界面，完成数据