2.1计算机系统概述

⭐计算机系统 (Computer System) 是指用于数据管理的计算机硬件、软件及网络组成的系统。

2.2计算机硬件

2.2.1计算机硬件组成

⭐冯·诺依曼计算机结构将计算机硬件划分为5部分，但在现实的硬件构成中，控制单元和运算单元被集成为一体，封装为通常意义上的处理器(但处理器并不是只有上述两部分);输入设备和输出设备则经常被设计者集成为一体，按照传输过程被划分为总线、接口和外部设备。

部件名称	说明
处理器	处理器(Central Processing Unit,CPU)作为计算机系统运算和控制的核心部件。
存储器	存储器是利用半导体、磁、光等介质制成用于存储数据的电子设备。
总线	总线(Bus)是指计算机部件间遵循某一特定协议实现数据交换的形式，即以一种特定格式按照规定的控制逻辑实现部件间的数据传输。
接口	接口是指同一计算机不同功能层之间的通信规则。
外部设备	外部设备也称为外围设备，是计算机的非必要设备(但各类计算机必然会有一些)。

2.2.2处理器

项目	说明
指令集分类	按复杂程度分为：复杂指令集(CISC)、精简指令集(RISC)。
CISC	复杂指令集，代表：Intel、AMD 的 x86 CPU。
RISC	精简指令集，代表：ARM、Power。
发展趋势	除历史原因保留的 CISC 结构外，RISC 已成为计算机指令集发展趋势，后期出现的指令集几乎均为 RISC 架构。

(Graphics Processing Unit,GPU) 是一种特殊类型的处理器
具有数百或数千个内核，经过优化可并行运行大量计算，因此近些年在深度学习和机器学习领域得到了广泛应用。

2.2.3存储器

存储器是利用半导体、磁、光等介质制成用于存储数据的电子设备。
根据存储器的硬件结构可分为SRAM、DRAM、NVRAM、Flash、EPROM、Disk等。

计算机系统中的存储器通常采用分层的体系 (Memory Hierarchy) 结构，按照与处理器的物理距离可分为4个层次。

层次	原文说明	实际设备示例
片上缓存	处理器核心中直接集成的缓存，一般为 SRAM 结构，实现数据快速读取。容量较小，一般为 16kB~512kB，按设计可分为一级或二级。	CPU L1 Cache、L2 Cache（核心内）
片外缓存	处理器核心外的缓存，经交换互联开关访问，一般由 SRAM 构成，容量较片上缓存略大，为 256kB~4MB，称为 L2Cache、L3Cache 或平台 Cache。	CPU L3 Cache（多核共享）
主存（内存）	通常采用 DRAM 结构，以独立部件/芯片存在，通过总线与处理器连接。DRAM 依赖不断充电维持数据，容量在数百 MB 至数十 GB 之间。	DDR4/DDR5 内存条
外存	介质包括磁带、磁盘、光盘、各类 Flash 等，访问速度慢、容量大，掉电可保持数据。Nor Flash 多为 MB 级别，磁盘为 GB/TB 级别。保存年限：Flash 约 10 年，光盘数年至数十年，磁盘 10 年以上，磁带 30 年以上。	SSD、机械硬盘、U 盘、SD 卡、光盘、磁带

2.2.4总线

总线 (Bus) 是指计算机部件间遵循某一特定协议实现数据交换的形式，即以一种特定格式按照规定的控制逻辑实现部件间的数据传输。

总线的性能指标常见的有总线带宽、总线服务质量 QoS、 总线时延和总线抖动等

分类	原文说明	实际设备/总线示例
内总线（片上总线）	用于各类芯片内部互连，也叫片上总线/片内总线。	CPU 内部总线、片上互联总线（OCB）
系统总线	连接 CPU、主存、I/O 接口的总线；狭义指 CPU-主存-桥接总线，广义含局部总线。	前端总线 FSB、内存总线、PCIe 局部总线
外部总线（通信总线）	计算机与外部设备/系统间互联的总线，通过桥（Bridge）转换协议。	USB、RS-232、以太网、SATA

总线的性能指标常见的有总线带宽、总线服务质量 QoS、 总线时延和总线抖动等。

分类	原文说明	实际设备/总线示例
并行总线	并行传输数据，常见类型。	PCI、PCIe（早期）、ATA(IDE)
串行总线	串行传输数据，常见类型。	USB、SATA、CAN、RS-485、RapidIO、以太网
专业领域总线	航空、工控等领域专用总线。	航空：ARINC429/659/664、1553B 工控：CAN、IEEE1394、PCIe、VME

2.2.5接口

一种总线可能存在多种接口

接口类型	原文说明	实际接口示例
显示类接口	用于视频信号输出的接口	HDMI、DVI、VGA
音频类接口	用于音频输入输出的接口	TRS、RCA、XLR
网络类接口	用于网络连接的接口	RJ45、FC
通用外设接口	通用设备连接接口	PS/2、USB
存储接口	硬盘等存储设备接口	SATA
传统外设接口	老式打印机、串口设备	LPT 打印接口、RS-232
非标准接口	按需求定制的专用接口	离散量接口、A/D 转换接口

2.2.6外部设备

外部设备也称为外围设备，是计算机的非必要设备(但各类计算机必然会有一些)。

分类	原文说明	常见设备示例
普通计算机外设	传统输入、输出、存储、网络类外部设备。	键盘、鼠标、显示器、扫描仪、摄像头、麦克风、打印机、光驱、网卡、存储卡/U盘
移动/穿戴设备外设	手机、手表等移动场景常用传感器类设备。	加速计、GPS、陀螺仪、感光设备、指纹识别设备
工业/航空/医疗专用外设	工控、航天、医疗等领域专用外部设备。	测温仪、测速仪、轨迹球、操作面板、红外/NFC 感应、场强测量、功率驱动、机械臂、液压装置、油门杆、驾驶杆

2.3计算机软件

⭐⭐计算机软件：计算机软件是指计算机系统中的程序及其文档，是计算任务的处理对象和处理规则的描述。

2.3.1计算机软件概述

软件系统是指在计算机硬件系统上运行的程序、相关的文档资料和数据的集合。

软件分类	原文说明	常见示例
系统软件	为整个计算机系统配置、不依赖特定应用领域的通用软件，负责管控软硬件资源，支撑应用软件运行。 分为：操作系统、程序设计语言翻译系统、数据库管理系统、网络软件等。	Windows、Linux、编译器、MySQL、网卡驱动
应用软件	为某类应用或特定问题而设计的软件 按使用面分为专用和通用两类。	图形图像处理、财务软件、游戏软件、人事/图书管理系统

2.3.2操作系统

操作系统是计算机系统的资源管理者，它包含对系统软、硬件资源实施管理的一组程序，其首要作用就是通过 C P U 管理、存储管理、设备管理和文件管理对各种资源进行合理地分配，改善资源的共享和利用程度，最大限度地发挥计算机系统的工作效率，提高计算机系统在单位时间内处理工作的能力。

1.操作系统的组成

2.操作系统的作用
操作系统主要有以下3个方面的重要作用
(1)管理计算机中运行的程序和分配各种软硬件资源
(2)为用户提供友善的人机界面
(3)为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台

3.操作系统的特征

特征名称	核心含义	关键说明	典型例子
并发性	多个程序宏观上同时运行，微观上交替执行	区别于并行；单CPU只能交替执行，多CPU可真正并行	同时打开浏览器、微信、播放器
共享性	系统资源被多个并发进程共同使用	分为互斥共享和同时共享	打印机（互斥）、磁盘文件（同时）
虚拟性	把物理实体变为多个逻辑上的对应物	时分复用、空分复用	虚拟内存、虚拟CPU、虚拟终端
不确定性	进程执行顺序、完成时间不可预知	不代表结果混乱，只要环境相同结果一致	多进程调度顺序随机、I/O响应时间不确定

4.操作系统的分类

⭐⭐操作系统可分为批处理操作系统、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和嵌入式操作系统等类型。

分时操作系统：分时操作系统是将C P U的工作时间划分为许多很短的时间片，轮流为各个终端的用户服务。
实时操作系统：实时是指计算机对于外来信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内做出快速反应。
网络操作系统：网络操作系统是使联网计算机能方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供各种服务的软件和有关协议的集合。
分布式计算机系统：分布式计算机系统是由多个分散的计算机经连接而成的计算机系统，系统中的计算机无主、次之分，任意两台计算机可以通过通信交换信息。
嵌入式操作系统：嵌入式操作系统运行在嵌入式智能设备环境中，对整个智能硬件以及它所操作、控制的各种部件装置等资源进行统一协调、处理、指挥和控制，

操作系统类型	核心思想/目标	关键特点	典型应用场景
批处理操作系统	减少人工干预，提高系统吞吐量	成批处理、无交互、作业自动运行	早期大型机、科学计算
分时操作系统	多个用户同时使用，公平分享CPU	多路性、交互性、独立性、及时性	大型主机多用户终端、UNIX 早期
实时操作系统	保证在规定时间内完成处理	高可靠性、实时响应、确定性	工业控制、航空航天、医疗设备
网络操作系统	管理网络资源，实现网络通信	网络通信、资源共享、网络管理	服务器系统（Windows Server、Linux）
分布式操作系统	多台计算机协同，对外像一台机	透明性、并行性、可靠性、可扩展性	云计算、大型分布式集群
微型计算机操作系统	面向个人微机，易用友好	单用户为主、界面友好、软硬件适配	Windows、macOS、桌面Linux
嵌入式操作系统	运行在嵌入式设备，资源受限	体积小、功耗低、实时性强、专用性	手机、智能家居、车载系统

实时系统的正确性依赖于运行结果的逻辑正确性和运行结果产生的时间正确性，即实时系统必须在规定的时间范围内正确地响应外部物理过程的变化°
实时多任务操作系统是根据操作系统的工作特性而言的·实时是指物理进程的真实时间·实时操作系统是指具有实时性，能支持实时控制系统工作的操作系统。首要任务是调度一切可利用的资源来完成实时控制任务，其次才着眼于提高计算机系统的使用效率，重要特点是要满足对时间的限制和要求。
一个实时操作系统可以在不破坏规定的时间限制的情况下完成所有任务的执行。任务执行的时间可以根据系统的软硬件的信息而进行确定性的预测·也就是说·如果硬件可以做这件工作，那么实时操作系统的软件将可以确定性的做这件工作。
实时操作系统可根据实际应用环境的要求对内核进行裁剪和重新配置，根据不同的应用，其组成有所不同·

2.3.3数据库

数据库 (DataBase,DB) 是指长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。

数据库类型	定义	核心特点	适用场景	典型代表
关系型数据库	采用关系模型组织数据，以二维表结构存储，通过SQL操作，支持事务ACID	结构化强、事务一致性、SQL标准、关联查询强	金融交易、电商订单、教务系统	MySQL、Oracle、SQL Server、PostgreSQL
键值数据库	以键值对（Key-Value）形式存储数据，通过Key快速访问Value	读写极快、结构简单、不支持复杂查询	缓存、会话存储、计数器、分布式锁	Redis、Memcached
列存储数据库	以列族为单位存储数据，按列组织而非按行，适合批量读写与分析	列压缩高效、海量数据写入快、查询指定列快	大数据存储、日志分析、用户画像	HBase、Cassandra
文档数据库	以文档（如JSON/BSON）为单位存储，结构灵活，支持嵌套	模式灵活、无需预定义表结构、适合半结构化数据	内容管理、用户配置、博客、电商商品	MongoDB、CouchDB
搜索引擎数据库	基于倒排索引，支持全文检索、分词、模糊匹配、相关性排序	全文检索强、多维度检索、分词查询	站内搜索、商品搜索、日志检索、推荐系统	Elasticsearch、Solr

1.关系数据库

数据模型是数据特征的抽象，它是对数据库组织方式的一种模型化表示，是数据库系统的核心与基础。它具有数据结构、数据操作和完整性约束条件三要素。

关系数据库设计的基本步骤
数据库设计分为需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、应用程序设计和运行维护6个阶段

阶段	主要任务	关键成果 / 方法	重要考点
1. 需求分析	调查现实对象，明确用户数据需求+处理需求	需求说明书	数据库设计的基础与起点
2. 概念结构设计	分类、概括用户信息，建立信息模型（数据建模）	E-R 方法 成果：概念模型（与DBMS无关）	最常用方法：E-R 方法 三步：局部E-R → 全局E-R → 全局E-R优化
3. 逻辑结构设计	将概念模型转为DBMS支持的数据模型	E-R图转关系模型、规范化、确定视图、完整性约束	与DBMS相关，确定数据模型（关系/层次/网状）
4. 物理结构设计	设计存储结构、存取路径、存储分配	结合DBMS、硬件、OS特性	确定物理存储与存取方法
5. 应用程序设计	DBMS二次开发，实现用户处理要求	结构化设计、面向对象设计；安全策略	涵盖硬件、OS、数据库、网络、应用安全
6. 运行维护	保障数据库正常运行与优化	转储恢复、安全完整性控制、性能监控、重组重构	包括数据库重组与重构

E-R图讲解：https://blog.csdn.net/m0_63006478/article/details/130952118?ops_request_misc=elastic_search_misc&request_id=acae5bca25910bbb5fe87ecb21b0395c&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allsobaiduend~default-2-130952118-null-null.142^v102pc_search_result_base4&utm_term=E-R%20%E5%9B%BE&spm=1018.2226.3001.4187

2.分布式数据库（数据库架构）

分布式数据库系统 (Distributed DataBase System,DDBS) 是针对地理上分散，而管理上又需要不同程度集中管理的需求而提出的一种数据管理信息系统。

分布式数据库系统的特点是数据的集中控制性、数据独立性、数据冗余可控性、场地自治性和存取的有效性。

分布式数据库抽象为4层的结构模式：全局外层、全局概念层、局部概念层和局部内层，在各层间还有相应的层间映射。

数据库部署架构类型	结构	优点	缺点	适用场景
单机部署	一台服务器，一个数据库实例	简单、易维护、成本低；无分布式复杂问题	单点故障；性能容量受单机限制	测试、小型应用、非核心业务
主从复制	1主+多从，主写从读	读写分离，提升读性能；从库可备份；支持主从切换	主库是写单点；存在复制延迟；写无法水平扩展	读多写少、中大型Web系统（MySQL常用）
主主双活	两台互为主从，均可写	无明显写单点；故障切换快；读写可负载	数据冲突难解决；复杂度高，需控制写入路由	高可用、低延迟切换场景
分库分表	按哈希/范围将数据分到多库多表	读写可水平扩展；支持海量数据高并发	分布式事务复杂；跨分片查询困难；运维复杂	互联网高并发、海量数据（订单、用户、日志）
分布式数据库	多节点协同，自动分片、副本、故障转移	弹性扩缩容；高可用自动切换；支持强一致与分布式事务；对应用透明	架构复杂；成本高、运维要求高；性能不如定制分库分表	云原生、核心交易系统、强一致+高扩展需求

3.常用数据库管理系统

4.大型数据库管理系统的特点

2.3.4文件系统

1.文件与文件系统

文件 (File) 是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的集合
文件系统是操作系统中实现文件统一管理的一组软件和相关数据的集合，是专门负责管理和存取文件信息的软件机构。

2.文件的类型

(1)按文件的性质和用途分类可将文件分为系统文件、库文件和用户文件。
(2)按信息保存期限分类可将文件分为临时文件、档案文件和永久文件。
(3)按文件的保护方式分类可将文件分为只读文件、读/写文件、可执行文件和不保护文件。
(4)UNIX系统将文件分为普通文件、目录文件和设备文件(特殊文件)。

目前常用的文件系统类型有FAT、VFAT、NTFS、Ext2和 HPFS等。
文件分类的目的是对不同文件进行管理，提高系统效率，提高用户界面友好性。当然，根据文件的存取方法和物理结构的不同，还可以将文件分为不同的类型。

3.文件的结构和组织

文件的结构是指文件的组织形式。从实现的角度看，文件在文件存储器上的存放方式称为文件的物理结构。

多个物理块的索引表：索引表很大时，采用链接索引或多重索引（多级索引）方式组织

物理结构	别称	存放特点	关键信息	优点	缺点
连续结构	顺序结构	逻辑连续，物理块连续	起始块号 + 长度	存取快	磁盘碎片、不易扩展
链接结构	串联结构	逻辑连续，物理块不连续	首块号 + 块间指针	无碎片、易扩展	只能顺序存取，可靠性差
索引结构	-	逻辑连续，物理块不连续	为每个文件建索引表	支持随机存取	索引表占用空间

4.文件存取的方法和存储空间的管理

文件的存取方法是指读/写文件存储器上的一个物理块的方法。通常有顺序存取和随机存取两种方法。顺序存取方法是指对文件中的信息按顺序依次进行读/写；
随机存取方法是指对文件中的信息可以按任意的次序随机地读/写。

文件存储空间的管理方法	核心特点	适用/典型系统
空闲区表	为连续空闲区建立表格，记录起始块号、块数	适用于连续文件结构
⭐⭐⭐位示图	一位对应一个物理块，0=空闲，1=占用	适合各种物理结构
空闲块链	空闲块用指针连成链表	节省空间，无需分配表
成组链接法	空闲块分组，组内记录下一组信息	UNIX 系统采用

位示图。
这种方法是在外存上建立一张位示图 (Bitmap), 记录文件存储器的使用情况。每一位对应文件存储器上的一个物理块，取值0和1分别表示空闲和占用。

例如，某文件存储器上位示图的大小为n , 物理块依次编号为0,1,2,⋯。
假如计算机系统中字长为32位，那么在位示图中的第0个字(逻辑编号)
对应文件存储器上的0,1,2,⋯,31号物理块；
第1个字对应文件存储器上的32,33,34,⋯,63号物理块，依此类推

字长（Word Length）：由CPU 决定，不同 CPU 不一样
32 位机：1 字 = 32 位 = 4 字节
64 位机：1 字 = 64 位 = 8 字节
一个字节8位bit

2.3.5网络协议

协议，指的是网络中的计算机与计算机进行通信时，为了能够实现数据的正常发送与接收必须要遵循的一些事先约定好的规则(标准或约定),在这些规程中明确规定了通信时的数据格式、数据传送时序以及相应的控制信息和应答信号等内容

常用的网络协议包括局域网协议 (LAN)、 广域网协议 (WAN)、 无线网协议和移动网协议。
互联网使是 TCP/IP协议簇。

2.3.6中间件

中间件是位于操作系统与应用软件之间，用于屏蔽底层异构、实现分布式系统间通信与协作的软件，目的是降低分布式应用开发复杂度。

在分布式系统中，中间件通常提供两种不同类型的支持，即交互支持和提供公共服务

分类	核心定义	主要功能	典型技术/产品
1. 远程过程调用中间件	允许程序调用网络上另一台主机的过程，如同本地调用	透明远程调用、跨平台通信	RPC、DCE RPC、Java RMI
2. 消息中间件	基于消息队列实现应用间异步、松耦合通信	异步解耦、削峰填谷、可靠传输	MQSeries、RabbitMQ、Kafka
3. 对象请求代理中间件	分布式对象间请求与响应的中介，提供对象位置透明	分布式对象互操作、位置透明	CORBA、COM+、EJB
4. 事务处理中间件	管理分布式事务，保证事务 ACID 特性与全局一致性	事务监控、两阶段提交、高并发事务处理	Tuxedo、TopEnd、CICS
5. 数据访问中间件	屏蔽不同数据库系统差异，提供统一数据访问接口	数据库透明访问、异构数据互通	ODBC、JDBC
6. Web 服务器中间件	处理 HTTP 请求，运行 Web 应用，提供 Web 运行环境	静态资源服务、Servlet/JSP 容器	Tomcat、IIS、Apache、WebLogic
7. 平台中间件	为上层应用提供通用运行与开发平台，屏蔽底层细节	通用服务、组件运行、开发集成	.NET Framework、J2EE 平台
8. 其他中间件	不属于上述七类的中间件产品	安全、交易、门户、集成等	安全中间件、ESB、工作流中间件

2.3.7软件构件

构件又称为组件，是一个自包容、可复用的程序集。
⭐⭐构件是一个程序集，或者说是一组程序的集合，它具有独立功能，可独立部署、独立替换，通过接口与外界交互。

构件的主要特点	核心含义
可复用性	可在不同系统、不同场景中重复使用
独立性	自包容、功能独立，内部实现对外不可见。没有（外部的）可见状态
接口化	通过良好定义的接口提供服务，接口与实现分离
可部署性	可独立部署、组装、替换
标准化	遵循标准（如EJB、COM、CORBA）

常见构件标准

• EJB：Java 企业级构件标准
• COM / DCOM：微软构件对象模型
• CORBA：公共对象请求代理体系结构
• Web Service：跨平台、跨语言的分布式构件

构件与对象的区别

• 对象：粒度小，面向实现，依赖语言
• 构件：粒度大，面向接口，可独立部署、复用、替换

2.3.8应用软件

应用软件是为了利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合，是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的软件。

2.4嵌入式系统及软件

嵌入式系统 (Embedded System) 是为了特定应用而专门构建且将信息处理过程和物理过程紧密结合为一体的专用计算机系统。
嵌入式软件则是指可运行在嵌入式系统中的程序代码和帮助这些软件开发所用的工具或环境软件的总称。

2.4.1嵌入式系统的组成及特点

一般嵌入式系统由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统、支撑软件以及应用软件组成

组成部分	说明	典型示例
嵌入式处理器	系统核心，负责运算与控制	ARM、DSP、MIPS、单片机
相关支撑硬件	外围硬件电路与外设	存储器、传感器、接口电路、电源
嵌入式操作系统	管理软硬件资源、任务调度	RT-Thread、FreeRTOS、VxWorks、嵌入式Linux
支撑软件	辅助开发与运行的软件	驱动程序、开发工具、中间件
应用软件	实现具体业务功能	车载控制、智能家居控制程序

2.4.2嵌入式操作系统的分类

2.4.3嵌入式软件的组成及特点

嵌入式系统的最大特点就是系统的运行和开发是在不同环境中进行的，通常将运行环境称为“目标机”环境，称开发环境为“宿主机”环境

嵌入式系统分为硬件层、抽象层、操作系统层、中间件层和应用层等5层

层次	名称	主要内容与作用
1	硬件层	嵌入式处理器、存储器、I/O接口、外设等底层硬件
2	抽象层	硬件抽象层（HAL）、板级支持包（BSP），屏蔽硬件差异
3	操作系统层	嵌入式操作系统内核，负责任务调度、内存管理、设备管理
4	中间件层	通信、数据库、文件系统等通用组件，为应用提供服务
5	应用层	面向具体业务的应用软件，实现系统功能

嵌入式软件的主要特点

特点	核心含义
可剪裁性	嵌入式软件能够根据系统功能需求，通过工具进行适应性功能的加或减，删除掉系统不需要的软件模块，使得系统更加紧凑
可配置性	嵌入式软件需要具备根据系统运行功能或性能需要而被配置的能力，使得嵌入式软件能够根据系统的不同状态、不同容量和不同流程，对软件工作状况进行能力的扩展、变更和增量服务
强实时性	嵌入式系统中的大多数都属于强实时性系统，要求任务必须在规定的时限(Deadline) 内处理完成，因此，嵌入式软件采用的算法优劣是影响实时性的主要原因。
安全性	安全性是指系统在规定的条件下和规定的时间内不发生事故的能力。
可靠性	可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间周期内程序执行所要求的功能的能力
高确定性	嵌入式系统运行的时间、状态和行为是预先设计规划好的，其行为不能随时间、状态的变迁而变化

2.4.4安全攸关软件的安全性设计

安全攸关软件定义为：“用于一个系统中，可能导致不可接受的风险的软件”。

软件安全 (Safety) 的定义，即“在软件生命周期内，应用安全性工程技术，确保软件采取积极的措施提高系统安全性，确保降低系统安全性的错误，使其减少或控制在一个风险可接受的水平内”。

2.5计算机网络

计算机网络是利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，并依靠网络软件及通信协议实现资源共享和信息传递的系统。

2.5.1网络的基本概念

计算机网络的功能

功能	核心说明
数据通信	计算机间数据传输，网络最基本功能
资源共享	共享硬件、软件、数据资源
管理集中化	统一监控、管理与维护网络资源
实现分布式处理	任务分配至多机协同完成
负载均衡	任务均匀分配，避免单点过载

网络有关指标

性能指标	含义说明
速率	数据传输速率，指单位时间内传输的比特数，单位 b/s
带宽	1.指一个信号具有的频带宽度。信号的带宽表示一个信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。带宽的单位是赫兹(或千赫、兆赫、吉赫等) 2.信道能传输的最高数据率，或信号所占的频带宽度，单位 b/s
吞吐量	单位时间内通过网络的实际数据量，受带宽和额定速率限制
时延	数据从网络一端传送到另一端所需的时间，包括发送、传播、处理、排队时延
往返时间（RTT）	从发送方发送数据到收到接收方确认所经历的总时间
利用率	信道或网络资源被使用的时间占总时间的比例，分为信道利用率和网络利用率

2.5.2通信技术

计算机网络是利用通信技术将数据从一个结点传送到另一结点的过程。
通信技术是计算机网络的基础。

信道：信道用来传输数据（模拟信号和数字信号），并且可分为物理信道和逻辑信道。

物理信道由传输介质和设备组成，根据传输介质的不同，分为无线信道和有线信道。
逻辑信道是指在数据发送端和接收端之间存在的一条虚拟线路，可以是有连接的或无连接的。逻辑信道以物理信道为载体。

对比	物理信道	逻辑信道
本质	实际存在的物理传输介质	虚拟的、逻辑上划分的通道
存在形式	硬件实体	软件/协议层面的概念
举例	双绞线、光纤、无线电波	发送信道、接收信道、时隙、子信道
作用	提供信号传输的物理通路	在同一物理介质上区分不同数据流
关系	是逻辑信道的载体	依附于物理信道存在

信息传输就是信源和信宿通过信道收发信息的过程。信源发出信息，发信机负责将信息转换成适合在信道上传输的信号，收信机将信号转化成信息发送给信宿。
(1)信道是信息的传输通道。
(2)发信机接收信源发送的信息，进行编码和调制，将信息转化成适合在信道上传输的信号，发送到信道上。
(3)收信机负责从信道上接收信号，进行解调和译码，将信息恢复出来发送给信宿。不是所有频率的信号都可以通过信道传输，频率响应决定了哪些可以通过，可以通过的频率范围大小是信道的带宽。
(4)香农公式。信道容量就是信道的最大传输速率，可通过香农公式计算得到。

香农公式
C=Blog2​(1+S/N​)
C：代表信道容量，单位是b/s
B：代表信号带宽，单位是Hz
S：代表信号平均功率，单位是W
N：代表噪声平均功率，单位是 W
S/N​：代表信噪比，单位是 d B (分贝)
提升信道容量可以使用比较大的带宽，降低信噪比；也可以使用比较小的带宽，升高信噪比。

信号变换
发信机进行的信号处理包括信源编码、信道编码、交织、脉冲成形和调制。相反地，收信机进行的信号处理包括解调、采样判决、去交织、信道译码和信源译码

信号处理环节	发信机处理	收信机处理	核心作用
信源编码/译码	信源编码	信源译码	模数转换+压缩编码，去除冗余信息
信道编码/译码	信道编码	信道译码	增加冗余，实现检错纠错，解决零星误码
交织/去交织	交织	去交织	打乱数据顺序，将连续误码转化为零星误码
脉冲成形	脉冲成形	-	转换为合适波形，减小信号带宽需求
调制/解调	调制	解调、采样判决	将信息承载到高频载波，接收后还原

2.5.3网络技术

网络通常按照网络的覆盖区域和通信介质等特征来分类，可分为:
局域网 (LAN)、 无线局域网 (WLAN)、 城域网 (MAN)、 广域网 (WAN) 和移动通信网等。

网络类型	英文缩写	覆盖范围	主要特点
局域网	LAN	较小地理范围（如一栋楼、一个办公室）	速率高、延迟低、误码率低、私有网络
无线局域网	WLAN	局域网范围内无线覆盖	使用无线技术（Wi‑Fi），移动性强
城域网	MAN	城市范围（一个城市区域）	介于LAN与WAN之间，连接多个局域网
广域网	WAN	大范围地理区域（国家、洲际）	速率较低、延迟较大、租用公共通信线路
移动通信网	—	广域移动覆盖	面向移动终端，支持移动中通信（4G/5G等）

1.局域网（LAN）

局域网 (Local Area Network,LAN) 是指在有限地理范围内将若干计算机通过传输介质互联成的计算机组(即通信网络)

局域网LAN网络拓扑结构对比表

结构类型	特点	优点	缺点
星状结构	各节点独立连到中心节点	易管理维护、单节点故障不影响全网	中心节点故障则全网瘫痪
树状结构	分层星型，呈树形层次	扩展方便、故障易隔离	根节点故障影响范围大
总线结构	共享一条传输总线	结构简单、成本低、布线易	总线故障全网瘫痪，冲突多
环形结构	节点连成闭合环路	控制简单、无冲突	单节点故障全网中断，扩充难
网状结构	节点间两两互联，冗余路径多	可靠性极高、容错性强、可选择路径	结构复杂、成本高、布线与维护难

以太网技术
以太网 (Ethernet) 是一种计算机局域网组网技术。 IEEE制定的 IEEE 802.3 标准给出了以太网的技术标准。它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。

2.无线局域网（WLAN）

在WLAN 中，通常使用的拓扑结构主要有3种形式：点对点型、 H U B 型和全分布型。

拓扑类型	结构特点	优点	缺点
点对点型	连接两个固定有线LAN网段，用桥路器/中继器互联，窄波束	结构简单，中远距离高速率链路，功率衰耗小	设备调试难度大，无移动性
HUB型	中心结点HUB集中控制，外围节点通信必经HUB，集中式管理	用户设备简单，维护费用低，易管理，可空频复用	通信延迟大，抗毁性差，中心结点故障易全网瘫痪
完全分布型	无中心，结点协作转发，分布式路由，理论研究阶段	抗毁性好，移动性强，支持多跳	结点复杂成本高，管理困难，多径干扰，规模扩大性能下降

3.广域网（WAN）

广域网是一种将分布于更广区域(比如一个城市、一个国家甚至国家之间)的计算机设备联接起来的网络。

广域网由通信子网与资源子网组成。
通信子网：通信子网主要是由一些通信结点设备和连接这些设备的链路组成。通信结点设备负责网络中数据的转发，其链路用于承载用户的数据，一般分为传输主干链路和末端用户线路。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网来构建，将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。
资源子网：资源子网是指网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合。资源子网主要指网络资源设备，如信息服务或业务服务器、用户计算机、网络存储系统、独立运行的网络数据设备、网络上运行的各种软件资源、数据资源等。

广域网技术	英文缩写	核心特点
同步光网络	SONET	美国标准，光纤数字化通信标准，物理层技术，美加使用
同步数字体系	SDH	由SONET发展而来，国际标准，全球广泛使用（除美加）
数字数据网	DDN	数字信道提供半永久性连接，传输速率高、质量好、可靠性高
帧中继	FR	运行于物理层+数据链路层，X.25简化版，虚电路，适合突发性业务
异步传输模式	ATM	面向连接，固定长度53字节信元交换，高速，支持多业务综合传输

2.5.4组网技术

1.网络设备及其工作层级

网络设备是连接到网络中的物理实体。
基本的网络设备有集线器、中继器、网桥、交换机、路由器和防火墙等。

网络设备	工作层次	主要功能与特点	备注
集线器	物理层	对信号进行放大、再生，共享带宽，广播式转发	最简单的网络设备
中继器	物理层	延长传输距离，信号再生放大，不具备寻址和隔离功能
网桥	数据链路层	根据MAC地址转发帧，隔离冲突域，连接两个局域网
交换机	数据链路层	多端口网桥，独享带宽，根据MAC地址进行交换转发
路由器	网络层	根据IP地址寻址、路由选择，连接不同网络，隔离广播域
防火墙	应用层/网络层	访问控制，过滤数据包，保护内部网络安全

2.网络协议

开放系统是指遵从国际标准的、能够通过互连而相互作用的系统。

OSI 参考模型是学术标准，总计7 层
TCP/IP 模型源于实践，总计4 层

OSI 七层参考模型	名称	英文	核心功能	典型协议	网络设备	数据单位
第7层	应用层	Application Layer	为应用程序提供网络服务；用户接口；文件传输、邮件、WWW服务	HTTP、FTP、SMTP、DNS、DHCP	网关、防火墙	数据（Data）
第6层	表示层	Presentation Layer	数据加密、解密；压缩、解压缩；格式转换、编码转换	JPEG、ASCII、SSL/TLS	—	数据（Data）
第5层	会话层	Session Layer	建立、管理、终止会话；会话同步；数据交换恢复	RPC、SQL、NFS	—	数据（Data）
第4层	传输层	Transport Layer	端到端连接、可靠/不可靠传输、端口寻址、流量控制、拥塞控制、分段与重组	TCP、UDP	网关（传输层）	段（Segment）
第3层	网络层	Network Layer	逻辑寻址（IP）、路由选择、拥塞控制、异构网络互联、隔离广播域	IP、ICMP、IGMP、OSPF、BGP	路由器	分组/包（Packet）
第2层	数据链路层	Data Link Layer	组帧、物理寻址（MAC）、差错检测、流量控制、访问控制、隔离冲突域	Ethernet、PPP、HDLC、ARP	网桥、交换机	帧（Frame）
第1层	物理层	Physical Layer	定义接口、电气、机械、功能和规程特性；传输比特流；信号编码、同步	—	中继器、集线器	比特（bit）

数据链路层的主要任务是在相邻的节点（如直连的两台设备或交换机端口）之间提供可靠的数据传输， 它只关注"下一跳"的具体物理连通。
路由选择指的是在全网范围内为数据包寻找从源主机到目标主机的最佳路径，这需要依赖逻辑寻址（如IP地址），是典型的网络层核心功能

O S I协议：实现OSI模型7个功能层次的各种协议和服务标准

⭐⭐⭐TCP/IP 协议集

TCP/IP(Transmission Control Protocol /Internet Protocol) 作 为 Internet 的核心协议，已被广泛应用于局域网和广域网中， TCP/IP 的主要特性为逻辑编址、路由选择、域名解析、错误检测和流量控制以及对应用程序的支持等。
TCP/IP是个协议族，主要包括因特网协议 (IP)、 传输控制协议 (TCP)、 用户数据报协议 (UDP)、 虚拟终端协议 (TELNET)、 文件传输协议 (FTP)、电子邮件传输协议 (SMTP)、 网上新闻传输协议 ( N N T P ) 和超文本传送协议 (HTTP) 等8个。

OSI 与 TCP/IP 模型对比表

OSI 七层模型	TCP/IP 四层模型	核心协议
应用层	应用层	HTTP、FTP、DNS、DHCP、SMTP、SSH
表示层
会话层
传输层	传输层	TCP、UDP
网络层	网络层	IP、ICMP、ARP、IGMP
数据链路层	网络接口层	Ethernet、PPP
物理层

2.5.5网络工程

网络建设工程可分为网络规划、网络设计和网络实施三个环节

环节	主要内容
网络规划	需求分析、可行性研究、目标确定、方案论证
网络设计	拓扑结构设计、设备选型、协议选择、IP 规划、安全设计
网络实施	设备采购、布线施工、系统安装调试、测试验收、用户培训

2.6计算机语言

2.6.1计算机语言的组成

计算机语言 (Computer Language) 是指用于人与计算机之间交流的一种语言，是人与计算机之间传递信息的媒介。
计算机语言主要由一套指令组成，而这种指令一般包括表达式、流程控制和集合三大部分内容。

表达式又包含变量、常量、字面量和运算符。
流程控制有分支、循环、函数和异常。
集合包括字符串、数组、散列表等数据结构。

2.6.2计算机语言的分类

语言类别	特点	典型代表
机器语言	二进制指令，硬件直接执行，最难编程	0/1 二进制代码
汇编语言	符号化指令，与硬件相关，需汇编器	汇编指令
高级语言	接近自然语言，独立于硬件，需编译/解释	C、Java、Python
建模语言	图形化、抽象描述系统，用于设计建模	UML
形式化语言	严格数学定义，无歧义，可验证正确性	Z语言、VDM、Petri网

C 语言是20世纪70年代由美国 Bell 实验室为描述U N I X 操作系统而开发的一种系统描述语言。
C++对 C 语言进行改进和扩充，引入面向对象程序设计思想

⭐⭐U M L 由3个要素构成： U M L 的基本构造块(事物、关系)、图(支配基本构造块如何放置在一起的规则)和运用于整个语言的公用机制

2.7多媒体

2.7.1多媒体概述

媒体 (Media) 是承载信息的载体，即信息的表现形式(或者传播形式),如文字、声音、图像、动画和视频等。

媒体类型	含义	典型例子
感觉媒体	直接作用于人的感官，产生感觉	声音、图像、文字、动画
表示媒体	为加工、传输感觉媒体而人为研究的媒体	编码方式（图像编码、声音编码）、UML
显示媒体	用于输入和输出信息的设备	显示器、打印机、键盘、扫描仪
存储媒体	存放表示媒体的物理介质	硬盘、U盘、光盘、内存
传输媒体	传输数据的物理载体	光纤、双绞线、无线电波

多媒体4个重要特征

特征	核心含义
多维化	媒体多样化，提供多维信息的交互与处理手段
集成性	设备集成、信息集成、表现集成
交互性	用户主动控制信息，变被动为主动
实时性	音频、视频随时间变化，要求及时处理

2.7.2多媒体系统的关键技术

关键技术	说明
视音频技术	音频、视频的采集、编码、处理与播放
通信技术	多媒体信息的网络传输、同步与交互
数据压缩技术	多媒体最核心技术，减少存储与传输数据量
VR/AR 技术	虚拟现实、增强现实，沉浸式交互体验

2.8系统工程

系统工程是一种组织管理技术

2.8.1系统工程概述

系统工程是运用系统方法，对系统进行规划、研究、设计、制造、试验和使用的组织管理技术。
系统工程是从整体出发，合理开发、设计、实施和运用系统科学的工程技术。

2.8.2系统工程方法

系统工程方法论对比

方法论名称	核心特点/适用场景
霍尔三维结构	逻辑维、时间维、知识维，适用于硬系统（工程系统）
切克兰德方法	调查学习、概念模型，适用于软系统（社会、管理问题）
并行工程方法	产品设计与相关过程并行集成，缩短周期、提高质量
综合集成法	从定性到定量，人机结合，处理复杂巨系统
WSR系统方法	物理、事理、人理，兼顾客观、管理、人的因素

2.8.3系统工程的生命周期

系统工程全生命周期阶段

阶段	核心目的	主要工作内容	关键要点
探索性研究阶段	识别利益攸关者需求，探索创意和技术	开展创造性系统工程，研究新创意、使能技术和能力，推动新创意进入概念阶段	为新项目启动奠定基础，系统工程师担任项目推动者
概念阶段	细化利益攸关者需求，探索可行概念，提出解决方案	细化拓展探索性研究成果，识别、明确并文档化利益攸关者需求；无前置探索阶段时，本阶段完成需求识别	是探索性研究阶段的细化与拓展，制定系统退出计划
开发阶段	细化系统需求，创建方案描述，构建并验证确认系统	开展详细计划、开发、验证与确认（V&V）活动，自主选择适配的开发模型	开发模型不局限于瀑布等计划驱动方法，流程贴合项目需求
生产阶段	生产系统并检验验证	制造系统，针对生产问题、成本、能力进行产品更改	变更需先经系统工程评估，可能需重新验证/确认系统
使用阶段	运行系统满足用户需求	系统在预期环境运行，按计划实施产品升级更改	变更由系统工程师评估，对应技术流程为运行流程
保障阶段	提供持续的系统能力	为系统提供服务保障，提出解决保障性问题、降成本、延寿命的更改建议	变更需系统工程评估，避免性能丧失，对应技术流程为维护流程
退役阶段	存储、归档或退出系统	将系统及相关服务移除运行，满足退出需求	SE活动聚焦退出需求，多国法律强制创建者负责系统合规退役

生命周期方法

方法名称	核心思想/起源	主要目的	适用场景	关键特点
计划驱动方法	传统系统构建方式	提供规范生命周期框架，保证流程合规	大型团队、多公司协作、需求明确稳定	严格遵守流程，重视文档完整性、需求可追溯性、事后验证
渐进迭代式开发（IID）	20世纪60年代开始使用	快速产生价值，具备快速响应能力	需求不明确、需引入新技术、中小型不太复杂系统	初始能力+持续交付，迭代评估优化，直至满足需求，强调灵活性
精益开发	源于丰田准时化哲学	交付最大客户价值，最小化浪费	制造、工程、供应链、产品开发等多领域	消除浪费、不一致性、不合理需求，整体知识驱动、以客户为中心
敏捷开发	敏捷联盟提出，挑战传统模型	灵活快速交付有价值系统，应对需求变化	需求易变、追求快速迭代交付的项目	拥抱后期需求变更，持续交付可用软件，业务与开发协同，面对面沟通，自组织团队

2.8.4基于模型的系统工程

基于模型的系统工程 (Model-Based Systems Engineering,MBSE)：M B S E是建模方法的形式化应用，以使建模方法支持系统需求、分析、设计、验证和确认等活动，这些活动从概念性设计阶段开始，持续贯穿到设计开发以及后来的所有生命周期阶段。

MBSE三大支柱

支柱名称	核心内容	关键要点	重要作用/特点
建模语言	以OMG推出的SysML为标准，基于UML2.0子集扩展	统一系统工程建模语言	1. 搭建跨学科、跨人员的通用沟通语言 2. 图形化、可视化展示知识 3. 便于计算机处理，助力知识理解、继承、重用与集成
建模工具	支持SysML的软件及计算机、网络协同环境	核心为SysML建模软件，有数据转换标准	1. 提供建模符号，构建模型库 2. 支持分布式协同设计 3. 可与热学、力学等专业分析工具数据交互，迭代优化，提升工程分析效率
建模思路	利用建模语言图形构建系统模型的工作流程	代表方法：Harmony-SE、SYSMOD、OOSEM	1. 是MBSE应用的重点与前置工作 2. 语言统一、工具本质相近，建模思路需适配企业自身特点 3. 先试点型号应用，再推广落地

2.9系统性能

系统性能是一个系统提供给用户的所有性能指标的集合

系统性能包含性能指标、性能计算、性能设计和性能评估4个方面的内容。

2.9.1性能指标

性能指标是软、硬件的性能指标的集成

为你整理成备考专用对比表格，方便系统架构设计师考试复习：

各类设备/系统性能指标汇总

类别	核心性能指标
1. 计算机	主频、运算速度、运算精度、内存容量、存取周期、PDR、吞吐率、响应时间、利用率、RASIS（可靠性、可用性、可维护性、完整性、安全性）、平均故障响应时间、兼容性、可扩充性、性能价格比
2. 路由器	设备/端口吞吐量、全双工线速转发、背靠背帧数、路由表能力、背板能力、丢包率、时延、时延抖动、VPN、队列管理、RSVP、IP DiffServ、CAR、冗余、热插拔、网管、计费、语音支持、端口密度、信令支持
3. 交换机	背板吞吐量、缓冲区、MAC地址表、三层/多层交换、VLAN、QoS、端口镜像、链路聚合、负载均衡、RIP、OSPF、BGP、IGMP、DVMRP、MOSPF、PIM、RSVP、802.1p、热交换组件、冗余
4. 网络	设备级、网络级、应用级、用户级性能指标、吞吐量
5. 操作系统	上下文切换、响应时间、吞吐率、资源利用率、可靠性、可移植性
6. 数据库管理系统	库/表大小、记录数、索引数量、最大并发事务、负载均衡、最大连接数
7. Web 服务器	最大并发连接数、响应延迟、吞吐量

2.9.2性能计算

性能指标计算的主要方法有定义法、公式法、程序检测法和仪器检测法。
常用的性能指标的计算过程 (Millions of Instructions Per Second,MIPS) 的计算方法、峰值计算、等效指令速度(吉普森 (Gibson) 法)。

2.9.3性能设计

当系统性能降到最基本的水平时，性能调整由查找和消除瓶颈组成。

2.9.4性能评估

性能评估是为了一个目的，按照一定的步骤，选用一定的度量项目，通过建模和实验，对一个系统的性能进行各项检测，对测试结果做出解释，并形成一份文档的技术。

章节练题

若系统正在将（系统目录）文件修改的结果写回磁盘时系统发生掉电、则对系统影响较大

当文件处于"未打开"状态时， 文件需占用三种资源：一个目录项；一个磁盘索引节点项；若干个盘块。
当文件被引用或"打开"时， 须再增加三种资源：一个内存索引节点项， 它驻留在内存中；文件表中的一个登记项；用户文件描述符表中的一个登记项。
由于对文件的读写管理， 必须涉及上述各种资源， 因而对文件的读 写管理，又在很大程度上依赖于对这些资源的管理，故可从资源管理观点上来介绍文件系统。这样,对文件的管理就必然包括 :
①对索引节点的管理；②对空闲盘块的管理；③对目录文件的管理；
④对文件表和描述符表的管理；③对文件的使用。
因此如果目录文件在写回磁盘时发生异常， 对系统的影响是很大的。对于空闲块、用户数据和程序并不影响系统的工作， 因此不会有较大的影响。

以下关于以太网交换机转发表的叙述中，正确的是( A )
A.交换机的初始MAC地址表为空
B.交换机接收到数据帧后，如果没有相应的表项，则不转发该帧
C.交换机通过读取输入帧中的目的地址添加相应的MAC地址表项
D.交换机的MAC地址表项是静态增长的，重启时地址表清空

这道题主要考查以太网交换机转发表的相关知识。
A选项：交换机的初始MAC地址表为空。这是正确的，交换机刚启动时，MAC地址表中没有任何记录。
B选项：交换机接收到数据帧后，如果没有相应的表项，则不转发该帧。该选项错误，当交换机接收到数据帧且没有对应的表项时，它会采用ARP洪泛操作，也就是以广播的方式转发该帧，而不是不转发。
C选项：交换机通过读取输入帧中的目的地址添加相应的MAC地址表项。此选项错误，交换机是通过读取输入帧中的源地址来添加相应的MAC地址表项，而不是目的地址。
D选项：交换机的MAC地址表项是静态增长的，重启时地址表清空。该选项错误，交换机的MAC地址表项是动态增长的，会随着交换机不断接收数据帧并学习新的MAC地址而更新，并非静态增长，重启时地址表会被清空。

以下有关构件特性的描述中，说法不正确的是( D )。
A.构件是独立部署单元
B.构件可作为第三方的组装单元
C.构件没有外部的可见状态
D.构件作为部署单元是可拆分的

选项A：构件是独立部署单元，这意味着它可以独立地进行部署操作，不需要依赖其他无关部分就能被部署到目标环境中，所以该选项说法正确。
选项B：构件可作为第三方的组装单元，说明构件具有通用性和可组合性，能够被其他第三方系统或模块进行组装，以构建更复杂的系统，该选项说法正确。
选项C：构件没有外部的可见状态，这是构件的一个重要特性，构件对外呈现的主要是其提供的接口和服务，内部状态通常不对外直接可见，该选项说法正确。
选项D：构件作为部署单元是可拆分的，然而根据构件的特性，构件作为可部署单元具有原子性，是不可拆分的，所以该选项说法不正确。

信道带宽3000Hz，32种信号状态，无干扰情况下最大传输速率是( 30 )kbps。

根据信道带宽和信号状态数量来计算最大传输速率。
已知信道带宽(B = 3000Hz)，信号状态有(32)种。
根据奈奎斯特公式(C = 2×B×log_2N)（其中C为最大传输速率，B为带宽，N为信号调制数量），
log_2N为2的几次方为N，log_232为2的5次方
将已知数据代入公式可得：
(C = 2×3000×log_232)
(= 2×3000×5)
(= 30000bps = 30kbps)

要想实现半双工通讯，通信双方至少需要（1）个逻辑通道

单工：只许单向
半双工：能来回，但不能同时
全双工：两边可以同时
逻辑信道作为虚拟路径，能够通过协议控制实现方向切换，使得单一逻辑通道即可支持双方交替发送和接收数据。

以下关于构件的描述中，（ C ）是不正确的。
A.构件是二进制形式，无需在部署前编译
B.构件元数据是构件本身相关的数据
C.构件是通用实体，不能对构件进行配置来适应应用系统
D.构件是一个独立的软件单元

选项A：构件通常是以二进制形式存在的，在部署前一般不需要再进行编译，该选项描述正确。
选项B：构件元数据包含了构件本身相关的各种数据，比如构件的接口信息、属性等，此选项正确。
选项C：构件是通用实体，但它具有一定的灵活性，可以通过配置来适应不同的应用系统需求，说不能进行配置来适应应用系统是不正确的，所以该选项符合题意。
选项D：构件是一个独立的软件单元，具有相对独立的功能和职责，该选项正确。

若系统正在将（ A ）文件修改的结果写回磁盘时系统发生掉电、则对系统影响相对较大。
A.系统目录
B.空闲块
C.用户程序
D.用户数据

这道题考查的是在系统掉电时，不同类型文件被修改后写回磁盘所产生影响的大小。
选项A：系统目录
系统目录存放着操作系统运行所需的各种关键信息，如文件系统的元数据、启动配置文件等。当系统正在将系统目录文件修改的结果写回磁盘时发生掉电，可能会导致文件系统的元数据损坏，影响系统对文件的管理和识别，进而可能引发系统无法正常启动或运行出现严重故障，对系统影响相对较大。
选项B：空闲块
空闲块只是用于表示磁盘上尚未被分配使用的空间，对其进行修改写回磁盘时发生掉电，一般不会直接影响系统的核心功能和正常运行，最多可能影响后续磁盘空间分配的准确性，但不会导致系统出现严重问题，所以对系统影响相对较小。
选项C：用户程序
用户程序是用户自己编写或安装的应用程序，其修改写回磁盘时系统掉电，主要影响的是该用户程序本身的完整性和下次运行的正确性，通常不会对整个系统的核心功能和稳定性造成较大冲击，对系统影响相对较小。
选项D：用户数据
用户数据是用户存储的各种文件、资料等，其修改写回磁盘时系统掉电，主要影响的是用户自身数据的完整性，对系统的整体运行和功能影响不大，最多可能导致用户数据丢失或损坏，但不会使系统出现严重故障，所以对系统影响相对较小。

电子邮件客户端通过发起对( SMTP )服务器的( 25 )端口的TCP连接来进行邮件发送。

协议	中文名称	作用	默认端口
SMTP	简单邮件传输协议	发送邮件	25
POP3	邮局协议版本3	接收邮件	110
IMAP	交互式邮件存取协议	接收并管理邮件	143
HTTP	超文本传输协议	网页浏览、Web邮件	80

下列选项中不能作为预防死锁措施的是（ C ）。
A.破坏“循环等待”条件
B.破坏“不可抢占”条件
C.破坏“互斥”条件
D.破坏“请求和保持”条件

死锁的发生需要具备互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件以及环路等待条件这四个必要条件。
选项A：破坏“循环等待”条件，即避免进程形成环路等待资源的情况，这样可以预防死锁，所以该选项不符合题意。
选项B：破坏“不可抢占”条件，也就是允许系统在必要时抢占进程占用的资源，能防止死锁发生，该选项不符合题意。
选项C：破坏“互斥”条件，若取消互斥条件，允许多个进程同时访问同一资源，虽然可避免死锁，但会引发数据损坏、资源争用冲突和优先级反转等严重问题，所以不能将其作为预防死锁的措施，该选项符合题意。
选项D：破坏“请求和保持”条件，让进程要么一次性请求所需全部资源，要么在得不到资源时不占用已获得的资源，可预防死锁，该选项不符合题意。

在构件的定义中，( 接口 )是一个已命名的一组操作的集合。

选项	概念	软考核心定义关键词
接口	构件的接口	契约（contract）、服务承诺、已命名的一组操作的集合
对象	面向对象基本单元	属性 + 行为（数据 + 方法）
函数	程序代码块	可重复调用、实现单一功能
模块	程序划分单元	包含变量、函数、类等多种元素

Internet 网络核心采取的交换方式为 ( 分组交换 )

交换方式	核心特点	常用场景
分组交换（包交换）	存储转发，分组传输	Internet、计算机网络主流
电路交换	专用物理通路，面向连接	传统电话网
虚电路交换	分组交换的一种，面向连接	ATM网络
报文交换	整个消息存储转发	早期电报网络

页内大小4KB,存储内存16GB，位示图占用( 512KB )KB。

题目中给出了页内大小是4KB，存储内存为16GB，要求计算位示图占用的空间大小。
计算内存总页数：
已知内存大小为16GB，每页大小4KB。
1GB = 1024MB，1MB = 1024KB，所以16GB换算成KB为16×1024×1024KB。
总页数=存储内存÷页内大小
那么总页数 = 16×1024×1024KB÷4KB = 4×1024×1024 = 4,194,304页。
计算位示图所需位数：
因为每个页对应位示图中的1位（0表示空闲，1表示已分配），所以总位数就是内存的总页数，即4,194,304位。
将位数转换为字节（Byte）：1字节 = 8位
所以4,194,304位÷8 = 524,288字节 = 524,288B。
将字节转换为KB：
1KB = 1024B，所以524,288B÷1024 = 512KB，即位示图占用512KB。

处理一个连续时间信号，对其进行采样的频率为 3KHz，要不失真的恢复该连续信号,则该连续信号的最高频率可能是为（ 1.5KHz）。

奈奎斯特采样定理指出，要不失真地恢复一个连续信号，采样频率必须大于信号最高频率的两倍。
已知采样频率为(3KHz)。
当连续信号最高频率为(1.5KHz)时，采样频率大于(1.5KHz\times2 = 3KHz)，符合奈奎斯特采样定理

在实时操作系统中，两个任务并发执行， 一个任务要等待另一个任务发来消息， 或建立某个条件后再向前执行。 这种制约件合作关系被称为任务的( A )。
A.同步
B.互斥
C,调度
D.执行

由于资源共享与进程合作，并发执行的任务(进程)之间可能产生相互制约关系，这些制约关系可分为两类：竞争与协作。并发进程之间的竞争关系为互斥， 并发进程之间的协作关系体现为同步。
同步是因合作过程之间协调彼此的T作而控制S己的执行速度。 即因样互合作, 相互等特而产生的制的关系。而互凡是进程之间竞争临界资源而禁止两个y上的进程同时进入临界区所发三的制约关系。
题目中一个任务要等待另一个任务发来消息， 或建立某个条件后再向前执行， 显然休现的制约关系是任务 的同步。

集成平台是支持企业信息集成的支撑环境，包括硬件、软件、软件工具和系统。集成平台的基本功能中，( 信息集成服务 )实现不同数据库系统之间的数据交换、互操作、分布数据管理和共享信息模型定义；( 应用集成服务 )能够为应用提供数据交换和访问操作，使各种不同的系统能够相互协作。
A.数据通信服务
B.信息集成服务
C.应用集成服务
D.操作集成服务

企业集成平台是一个支持复杂信息环境下信息系统开发、集成、协同运行的软件支撑环境，包括硬件、软件、软件工具和系统。
基本功能包括 ：
①通信服务 ：提供分布环境下透明的同步/异步通信服务功能；
②信息集成服务：为应用提供透明的信息访问服务， 实现异种数据库系统之间数据的交换、互操作、分布数据管理和 共享信息模型定义：
③应用集成服务：通对高层应用编程接口来实现对相应应用程序的访问，能够为应用提供数据交换和访问操作， 使各种不同的系统能够相互协作；
④二次开发工具：是集成平台提供的一组帮助用户开发特定应用程序的支持工具；平台运行管理工具：是企业集成平台的运行管理和控制模块

操作系统为用户提供了两类接口：操作一级和程序控制一级的接口，以下不属于操作一级的接口是( B )。
A.操作控制命令
B.系统调用
C.菜单
D.窗口

操作系统为用户提供了两类接口：操作一级的接口和程序控制一级的接口。
操作一级的接口（用户级接口）：操作控制命令（如命令行指令）、菜单（图形界面的下拉菜单）、窗口（图形界面的窗口控件）；
程序控制一级的接口包括系统调用（API函数）

分时操作系统时间片固定，（ A ）会导致系统轮换时间长
A.用户数量多
B.用户数量少
C.程序规模大
D.线程数量少

因为系统轮换时间等于固定的时间片长度与参与调度的用户（进程） 数量的乘积。
在分时操作系统中，每个接入的用户或进程在一次轮转周期内都会被分配到固定长度的CPU时间片(T)。
系统完成一轮完整的循环（即所有就绪的用户都执行一次）所需的总时间， 被称为系统轮换时间。其公式为 :轮换时间 = 用户数量(N) × 时间片长度(T)。
因此，当时间片T保持不变时，用户数量N越大，整个系统完成一轮轮换所需的时间自然就变长了，导致每个用户的响应变慢。
[B].用户数量少－错误， 根据公式， 参与调度的单元越少， 完成一轮轮换的速度就越快， 轮换时间反而会缩短。
[C]. 程序规模大- 错误, 程序规模仅影响该进程最终需要执行的总周期数， 但每次分配的时间片是定死的，因此不会改变单次“系统轮换时间”。
[D]. 线程数量少－ 错误，本质上类似于用户数量少，减少了队列中的调度单元，只会使轮换时间缩短·
分时操作系统通过时间片轮转调度算法（Round-Robin）， 让多用户看似同时独占计算机系统

测试精确度从高到低排列正确的是（ A ）。
A.真实程序、核心程序、小型基准测试、合成基准测试
B.真实程序、小型基准测试、合成基准测试、核心程序
C.核心程序、小型基准测试、合成基准测试、真实程序
D.真实程序、合成基准测试、小型基准测试、核心程序

因为测试精确度取决于测试程序与实际运行环境和真实负载的贴合程度。
真实程序：直接运行实际应用，最能反映系统在真实场景下的性能， 精确度最高
核心程序：提取真实程序的关键模块进行测试， 精确度较高， 但可能忽略并发开销等因素。
小型基准测试：测试单一硬件组件或简单操作， 精确度中等， 与真实场景关联性较弱。
合成基准测试：人工构造模拟程序，无法完全代表真实场景，精确度最低

子网掩码为255.255.255.248， 该子网可用的主机地址数量是（ 6 ）。

因为子网掩码决定了IP地址中网络位和主机位的划分，而可用主机数受限于主机位数。
子网掩码 255.255.255.248 转换为二进制为 11111111.11111111.11111111.11111000, 即网络位有29位，主机位有3位。
该子网总共能组合出的IP地址数为 2的三次方= 8 个。
由于主机位全为0代表网络地址，全为1代表广播地址，这两个地址不可分配给具体的计算机。·因此， 实际可用的主机地址数量为 2三次方 - 2 = 8 - 2 = 6 个。

两个线程共享一个临界资源，现互斥信号量的值为-1， 则当前线程的状态是（ C ）。
A.两个线程都进入了临界区
B.两个线程都没进入临界区
C.一个线程进入临界区，一个线程等待
D.两个线程都在等待

因为互斥信号量的值直接反映了临界资源的使用情况和等待队列的状态。
针对一个单一的临界资源，互斥信号量S的初始值通常为1。
当第一个线程请求资源（执行P操作） 时， S = 1 - 1 = 0。此时S ≥ 0， 该线程成功获取资源， 进入临界区。
当第二个线程也来请求该资源（执行P操作） 时， S = 0 - 1 = -1。此时S < 0, 说明资源已被占用， 该线程被挂起并进入等待队列。
因此，S为-1表示有一个线程正在使用资源（处于临界区），同时有一个线程因等待该资源而处于阻塞状态。

在分布式数据库中包括分片透明、复制透明、位置透明和逻辑透明等基本概念，其中：( 逻辑透明 )是指局部数据模型透明，即用户或应用程序无需知道局部场地使用的是哪种数据模型。

分片透明是指用户或应用程序不需要知道逻辑上访问的表具体是 怎么分块存储的
复制透明是指采用复制技术的分布方法， 用户不需要知道数据是复制到哪些节点， 如何复制的
位置透明是指用户无须知道数据存放的物理位置，
逻辑透明，即局部数据模型透明，是指用户或应用程序无须知道局部场地使用的是哪种数据模型。

边缘计算的核心思想是将计算任务从中心节点转移到数据产生的边缘节点，以下不属于边缘计算特点的是（）。
A.降低功耗
B.降低延迟
C.提高带宽
D.提高安全性

选项A（降低功耗）
因为边缘计算将计算任务从远程中心转移到本地边缘节点 →所以减少了数据长途传输带来的能耗损失 →因此显著降低了网络设备和系统的整体功耗。
选项B（降低延迟）:
因为数据在产生源头直接处理 →所以避免了向云端传输的时间消耗 →因此实现了毫秒级的实时响应。
选项C（提高带宽）:
因为边缘计算的核心机制是减少不必要的数据传输 →所以实际作用是降低对带宽的需求 →而非直接提升带宽容量。
选项D（提高安全性）:
因为敏感数据在本地处理无需外传 → 所以减少了传输过程中的泄露风险 →同时分布式架构降低了单点攻击危害。

事务的隔离性保证操作并发执行后的系统状态与这些操作以某种次序顺序执行(即可串行化执行)后的状态是等价的。两阶段锁协议是实现隔离性的常见方案，该协议(能够保证事务的可串行化执行， 可能发生死锁)。

两阶段锁协议是实现事务隔离性的常见方案， 该协议通过定义锁的增长和收缩两个阶段约束事务的加锁和解锁过程，能够保证事务的串行化执行， 但由于事务不能一次得到所有需要的锁， 因此该协议会可能会导致死锁

某商场商品数据库的商品关系模式P (商品代码， 商品名称， 供应商， 联系方式， 库存量)， 函数依赖集F={商品代码一商品名称， (商品代码， 供应商)一库存量， 供应商一联系方式。商品关系模式P达到( 1NF )；该关系模式分解成()后， 具有无损连接的特性,， 并能够保持函数依赖。

根据题意， 件P关系中的(商品代码， 供应商)可决定的需件P关系的所有属性， 所以零件P关系的主键为(商 品代码， 供应商);又因为， 根据题意(商品代码， 供应商)一商品名称， 而商品代码一商品名称， 供应商一联系方式， 可以得出商品名称和联系方式都部分依赖于码， 所以， 该关系模式属于1NF。
关系模式P属于INF, 1NF存在见余度大、修改操作的不一致性、插入异常和删除异常四个问题。所以需要对模式分解， 其中选项A、选项B和选项C的分解是有损且不保持函数依赖。例如， 选项A中的分解P1的函数依赖集F1=0,分解P2的函数依赖集 F2=0,丢失了F中的函数依赖, 即不保持函数依赖。

某企业欲对内部的数据库进行数据集成。如果集成系统的业务逻辑较为简单， 仅使用数据库中的单表数据即可实现业务功能， 这时采用()方式进行数据交换与处理较为合适；如果集成系统的业务逻辑较为复杂，并需要通过数据库中不同表的连接操作获取数据才能实现业务功能，这时采用( 数据映射 )方式进行数据交换与处理较为合适。

关键要判断在进行集成时， 需要数据库中的单表还是多表进行数据整合。如果是单表即可完成整合， 则可以将该表包装为记录， 采用主动记录的方式进行集成；如果需要多张表 进行数据整合， 则需要采用数据映射的方式完成数据集成与处理。

在数据库系统中，“事务"是访问数据库并可能更新各种数据项的一个程序执行单元。为了保证数据完整性，要求数据库系统维护事务的原子性、一致性、隔离性和持久性。针对事务的这4种特性,考虑以下的架构设计场景：
假设在某一个时刻只有一个活动的事务，为了保证事务的原子性，对于要执行写操作的数据项，数据库系统在磁盘上维护数据库的一个副本， 所有的写操作都在数据库副本上执行， 而保持原始数据库不变，如果在任一时刻操作不得不中止，系统仅需要删除副本， 原数据库没有受到任何影响。这种设计策略称为()。
事务的一致性要求在没有其他事务并发执行的情况下， 事务的执行应该保证数据库的一致性。数据库系统通常采用(完整性约束检查)机制保证单个事务的一致性。
事务的隔离性保证操作并发执行后的系统状态与这些操作以某种次序顺序执行(即可串行化执行)后的状态是等价的。两阶段锁协议是实现隔离性的常见方案， 该协议()。
持久性保证一旦事务完成， 该事务对数据库所做的所有更新都是永久的， 如果事务完成后系统出现故障， 则需要通过恢复机制保证事务的持久性。假设在日志中记录所有对数据库的修改操作， 将一个 事务的所有写操作延迟到事务提交后才执行， 则在日志中(无需记录数据项被事务修改前的原始值)，当系统发生故障时， 如果某个事务已经开始，但没有提交，则该事务应该()

事务的一致性要求在没有其他事务并发执行的情况下， 事务的执行应该保证数据库的一致性。数据库系统通常采用完整性约束检查机制保证单个事务的一致性。

主要考查数据库的恢复机制， 主要描述了基于日志的延迟修改技术(deferred-modification technique)的设计与恢复过程。该技术通过在日志中记录所有对数据库的修改操作, 将一个事务的所有写操作延迟到事务提交后才执行，
日志中需要记录"事务开始"和"事务提交"时间，还需要记录数据项被事务修改后的新值，无需记录数据项被事务修改前的原始值。当系统发生故障时， 如果某个事务已经开始， 但没有提交， 则该事务对数据项的修改 尚未体现在数据库中， 因此无需做任何恢复动作

假设系统中有正在运行的事务， 若要转储全部数据库，则应采用(动态全局转储)方式.

数据的转储分为静态转储和动态转储、海量转储和增量转储。
①静态转储和动态转储。静态转储是指在转储期间不允许对数据库进行任何存取、修改操作;动态转储是在转储期间允许对数据库进行存取、修改操作,故转储和用户事务可并发执行。
②海量转储和增量转储。海量转储是指每次转储全部数据;增量转储是指每次只转储上次转储后更新过的数据。
综上所述,假设系统中有运行的事务,若要转储全部数据库应采用动态全局转储方式。

某企业欲对内部的数据库进行数据集成。如果集成系统的业务逻辑较为简单， 仅使用数据库 中的单表数据即可实现业务功能， 这时采用(主动记录)方式进行数据交换与处理较为合适；如果集成系统的业务逻辑较为复杂，并需要通过数据库中不同表的连接操作获取数据才能实现业务功能，这时采用()方式进行数据交换与处理较为合适

关键要判断在进行集成时， 需要数据库中的单表还是多表进行数据整合。如果是单表即可完成整合， 则可以将该表包装为记录， 采用主动记录的方式进行集成；如果需要多张表进行数据整合， 则需要采用数据映射的方式完成数据集成与处理。

项目管理工具用来辅助项目经理实施软件开发过程中的项目管理活动， 它不能 ()。( B )就是一种典型的项目管理工具。
A.需求分析工具
B.成本估算工具
C.软件评价工具
D.文档分析工具

项目管理工具用来辅助软件的项目管理活动·通常项目管理活动包括项目的计划、调度丶通信丶成本估算丶资源分配及质量控制等。一个项目管理工具通常把重点放在某一个或某几个特定的管理环节上，而不提供对管理活动包罗方象的支持。
项目管理工具具有以下特征：
(1) 覆盖整个软件生存周期 ;
(2) 为项目调度提供多种有效手段 ;
(3) 利用估算模型对软件费用和工作量进行估算 ;
(3) 支持多个项目和子项目的管理 ;
(5) 确定余键路径，松弛时间·超前时间和滞后时间 ;
(6) 对项目组成员和项目任务之间的通信给予辅助 ;
(7) 自动进行资源平衡；：
(8) 跟踪资源的使用 ;
(9) 生成固定格式的报表和剪裁项目报告。成本估算工具就是一种典型的项目管理工具

以下关于串行总线的说法中， 正确的是( C )。
A.串行总线一般都是全双工总线，适宜于长距离传输数据
B.串行总线传输的波特率是总线初始化时预先定义好的，使用中不可改变
C.串行总线是按位(bit)传输数据的， 其数据的正确性依赖于校验码纠正
D.串行总线的数据发送和接收是以软件查询方式工作

关于串行总线的特点， 总结如下：
1、串行总线有半双工、全双工之分，全双工是一条线发一条线收。
2、串行总线适宜长距离传输数据。
3、串行总线按位(bit)发送和接收。尽管比按字节(byte)的并行通信慢， 但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时， 规定设备线总长不得超过20米， 并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言， 长度可达1200米。
4、串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配。
5、串行总线的数据发送和接收可以使用多种方式， 中断方式与DMA都较为常见

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J2EE应用系统支持五种不同类型的构件模型，包括：Applet、Servlet、JSP、EJB、Application Client

ASJEA
J2EE 核心组成 : 容器 : Applet Container、Application Container、Web Container、EJB Container 组件 : Applet、Application、JSP/Servlet、EJB 服务

J2EE 规范定义的五种核心构件：
客户端构件：应用客户端程序、Applet
Web 构件：Servlet、JSP
业务构件：EJB（企业 JavaBean）
资源适配器构件：用于连接异构系统、旧系统、外部资源
应用客户端构件（规范标准五类完整表述）

标准考试标准答案（软考高频）
J2EE 五种构件模型：
Applet 构件
应用客户端构件
Servlet/JSP（Web 构件）
EJB 构件
资源适配器构件

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