1.计算机技术基础

信息系统监理师内容：计算机技术基础注：黑色字体内容为理解红色字体内容为理解记忆操作系统功能及分类操作系统的5大功能：进程（处理机）管理、存储管理、设备管理、文件（信息）管理、用户接口（作业管理）；操作系统分为网络操作系统、分时操作系统、批处理操作系统、实时操作系统、分布式操作系统；一、网络操作系统：a.具有通用操作系统功能；b.提供高效、可靠的网络通信能力；c.提供网络服务功能（文件传输、电子邮件、远程打印等）。如：DNS、DHCP、SMTP、BBS及：域名系统（DomainNameSystem）的编写，将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库(TCP/IP协议的应用层)。DHCP:动态主机设置协议（DynamicHostConfigurationProtocol)是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作(TCP/IP协议的应用层)。UDP：是UserDatagramProtocol的简称，中文名是用户数据报协议，一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务(TCP/IP协议的传输层)。操作系统分类SMTP(SimpleMailTransferProtocol)即简单邮件传输协议（TCP/IP协议的应用层）。LINUX、UNIX、WINDOWSServer是目前主流的网络操作系统，是多用户、多任务的操作系统。二、分时操作系统UNIX和XENIX属于分时操作系统，现在流行的PC，服务器都是采用这种运行模式，即把CPU的运行分成若干时间片分别处理不同的运算请求；如:WEB服务器三、批处理操作系统以前的大型机（Mainframe）上所采用的系统，需要把一批程序事先写好（打孔纸带），然后计算得出结果；如：日常的打印机；四、实时操作系统一般用于单片机上，比如电梯的上下控制中，对于按键等动作要求进行实时处理。如：打印机票、12306火车订票系统五、分布式操作系统：分布式操作系统中，多台计算机无主次之分，系统资源共享。文件目录结构/D1D2W1W2W3f3f3f1f2“.”代表该目录自己；“..”代表该目录的父目录。对于根目录“.”“..”都代表自己；在树型目录结构中到某一确定文件的绝对路径和相对路径只有一条。绝对路径是指从根目录开始的路径，也成为完全路径；相对路径是从用户工作目录开始的路径文件目录结构文件目录结构----树型目录结构，windows有两种文件格式，分别是FAT32（FAT16）和NTFS，NTFS比FAT32产生更少的磁盘碎片，安全性更高；支持的单个文件容易更大，支持的最大的分区容量是2TB,而在window2000中，FAT32支持的分区大小为32GB。虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储技术即在内存中保留一部分程序或在外存（硬盘）中放置整个地址空间的副本。作用是：解决计算机主存储器的容量不足的问题（实质是硬件节约成本）。虚拟存储器可分为1、单一连续分区（不支持多道程序）；2、固定分区（支持多道程序，但容易产生存储碎片）；3、可变分区（使用了拼接即紧凑方法解决碎片问题，但耗费较多时间）；4、可重定位分区（克服了固定分区的碎片问题）；5、非请求分页式（支持多道程序设计，不支持虚拟存储）；6、请求分页式（即支持多道程序设计，又支持虚拟存储）；7、段页式（分段式和分页式的结合）。注：虚拟存储管理的理论基础是程序的局部性原理。计算机组成数据编码:1.原码---用于加法运算；2.反码----用于减法运算，3.补码—用于加减法运算；4.移码（补码的首位取反）---用于阶码运算。注：正数的补码、原码、反码相同。原码、反码、补码的符号：0表示正数，1表示负数；移码的符号：1表示正数，0表示负数；阶码：在机器中表示一个浮点数时需要给出指数，这个指数用整数形式表示，这个整数叫做阶码，阶码指明了小数点在数据中的位置。注：都是用二进制存储计算机组成总线及接口：总线就是一组进行互连和传输信息（命令、数据和地址）的信号线。1、总线按相对于CPU或其他芯片的位置分：1）内部总线(InternalBus)；在CPU内部，寄存器之间和算术逻辑部件ALU与控制部件之间传输数据所用的总线。2）外部总线(ExternalBus)；CPU与内存RAM（RamdomAccessMemory随机存取存储器，如计算机内存）、ROM（ReadOnlyMemory只读存储器，如硬盘、U盘、光盘）和输入输出设备接口之间进行通信的通路。注：总线速度是制约计算机整体性能的最大因素。2、总线按功能可分为：1）地址总线（传送地址信息）；2）数据总线（传送数据信息）；3）控制总线（传送各种控制信号）。计算机组成3、系统接口分为1）串行接口（一次只传送1位）；传输速度较慢、控制复杂，通信连线少，适合于长距离传送。2）并行接口（一次可传送多位）。传输率高、控制简单，需连线很多，不适于远距离传输。常见接口类型：1.IDE(硬盘和光驱)；2.PCMCIA（笔记本电脑的无线上网（无线网卡）接口）；3.P1394（高速串行总线，连接众多的外部设备）；4.USB(常用的串行总线式接口，支持热插拔USB1.0：1.5Mbps(192KB/s)低速(Low-Speed)500mA……1996年1月；USB1.1：12Mbps(1.5MB/s)全速(Full-Speed)500mA……1998年9月；USB2.0：480Mbps(60MB/s)高速(High-Speed)500mA……2000年4月；USB3.0：5G-10Gbps(640MB/s)超速(Super-Speed)900mA……2008年11月计算机组成存储体系1、存储部件：CPU内部寄存器、高速缓冲存储器(Cache)、主存储器（内存储器、内存）和辅存（外存储器、外存）。注：从快到慢，寄存器----Cache---内存---辅存（硬盘、U盘）在计算机存储体系中，Cache访问速度最快的，因为寄存器是不算为存储系统中的。2、内存是随机存取方式即叫RAM，编址是以字节或字（一个或多个字节组成），通常采用十六进制表示。1）求编址位数；如：1、内存的容量为160KB，则需要18位地址来表示（2的17次方=131072，2的18次方=262144）；计算机组成2）另一个是存储芯片，存储芯片=内存容量（字节）/单个芯片容量（位）；所以注意换算单位；如：存储器容量为160KB，若用存储容量为32K*8b的存储芯片构成，因为1B=8b（一个字节有8位组成），则至少需要（160K/32K)*(1B/8)=5块。注：1T=1TB=1024GB1G=1GB=1024MB1M=1MB=1024KB1K=1KB=1024B(字节)1B=8b（一个字节由8位组成）计算机组成字节(Byte):通常将可表示常用英文字符8位二进制称为一字节。一个英文字母(不分大小写)占一个字节的空间，一个中文汉字占两个字节的空间．符号：英文标点占一个字节，中文标点占两个字节．一个二进制数字序列,在计算机中作为一个数字单元,一般为8位二进制数，如一个ASCII码就是一个字节，此类单位的换算为：1千吉字节(KGB,KiloGigaByte)=1024吉字节1吉字节(GB,GigaByte)=1024兆字节1兆字节(MB,MegaByte)=1024千字节1千字节(KB,KiloByte)=1024字节1字节(Byte）=8位(bit)计算机组成2、使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。3、磁盘---磁道数=（外半径–内半径）*道密度*记录面数注：记录面数的第一面和最后一面是起保护作用的，故不能用于存储数据，计算时要减掉（6个双面的盘片的有效记录页数为6*2-2=10）。4、存取时间=寻道时间（从磁头移动到磁道所需时间）+等待时间（等待读写的扇区转到磁头下方所用时间）注：寻道时间与磁盘的转速无关。计算机组成RAID（磁盘冗余阵列）共分8个级别，主要使用了分块技术、交叉技术和重聚技术；1、RAID0级（无冗余和无校验的数据分块），用于只关注性能，容量和价格而不是可靠性的应用程序；2、RAID1级（磁盘镜像阵列），主要用于存放系统文件、数据及其他重要文件，其利用率为50%，起备份作用。3、RAID2级（采用纠错海明码的磁盘阵列），用于大量数据传输，不利于小批量数据传输，实际应用少。4、RAID3级和RAID4级（采用奇偶校验码的磁盘阵列），读数据很快，写数据因要计算校验位，速度变得很慢。5、RAID5级（无独立校验盘的奇偶校验码的磁盘阵列），对于大批量和小批量数据的读写性能很好。注：RAID4、RAID5都采用了分块技术。注：利用率（n-1)/n计算机组成6、RAID6级（具有独立的数据硬盘与两个独立的分布式校验方案），提供了独立的数据访问通路，价格昂贵，性能改进有退；7、RAID7级（具有最优化的异步高I/O速度和高数据传输率的磁盘阵列），目前最高档次的磁盘阵列，是对RAID6的升级。8、RAID10(高可靠性与高性能组合)：由多个RAID0级和RAID1级组成，RAID1级是一个冗余备份，RAID0级是负责数据读写的阵列，故该等级称为RAID0+1.目前使用范围最广泛。计算机体系结构一、计算机分类1、指令流：指机器执行的指令序列；2、数据流：指由指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果，但不包括输出数据。3、多倍性：指在系统性能瓶颈部件上同时处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。4、按不同的指令流-数据流组织方式分为四种：a.单指令流单数据流（SISD）；b.单指令流多数据流（SIMD）；c.多指令流单数据流（MISD）；d.多指令流多数据流（MIMD）；计算机体系结构二、精简指令系统计算机RISC（ReducedInstructionSetComputer）1）指令数量少；2）指令寻址方式少；3）指令长度固定；4）只提供了Load/Store指令访问存储器；5）以硬布线逻辑控制为主；6）单周期指令执行；7）优化的编译器。注：复杂指令系统计算机CISC（ComplexInstructionSetComputer）。计算机体系结构CISCRISC指令条数多只选取最常见的指令指令复杂度复杂低指令长度变化短、固定指令执行周期随指令变化大大多在一个机器周期完成指令格式复杂简单寻址方式多极少涉及访问主存指令多极小、大部分只有两条指令译码方式微程序控制硬件电路对编译系统要求低高计算机体系结构四、流水线计算机N条指令执行所需时间=完成一条指令所需时间+（n-1）*单条指令中最长的任务时间。例如：若指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行三部分，且三部分的时间分别是取指2ns，分析2ns，执行1ns，那么，最长的子任务是2ns，因此100条指令全部执行完毕需要的时间（2+2+1）+（100-1）×2=203ns影响流水线的主要因素：1.转移指令；2.共享资源访问的冲突；3.响应中断。数据库系统E-R模型设计在数据库设计中被广泛用作数据建模的工具。（工具如：ROSE，PowerDesigner）1、E-R模型简称E-R图，包括如下三个要素：1）、实体（型）：用矩形框表示，框内标注实体名称；2）、属性：用椭圆形表示，并用连线与实体连接起来；3）、实体之间的联系：用菱形框表示，框内标注联系名称，并用连线将菱形框分别与有关实体相连，并在连线上注明联系类型。4)、E-R图中的联系归结为三种类型：①一对一联系（1：1）；②一对多联系（1：n）；③多对多联系（m：n）；数据库系统性能评估性能评估（主要从系统可靠性、容错能力、指令周期、响应时间和吞吐量来评估）1、计算机系统性能指标以系统响应速度和作业吞吐量为代表。系统响应时间：指用户发出完整请求到系统完成任务给出响应的时间间隔；作业吞吐量：指单位时间内系统完成的任务量。一、可靠性1、平均无故障时间=1/失效率（λ）①失效率（λ）：指器件或系统在单位时间内发生失效的预期次数；②平均无故障时间：从t=0时到故障发生时系统持续运行时间的期望值。例如：假设同一型号的1000台计算机在