软考中级信息系统管理工程师复习笔记干货.docx
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软考中级信息系统管理工程师复习笔记干货
信息系统管理管理师复习笔记
第一篇：
信息系统基础
第一章：
计算机硬件基础
重点：
计算机硬件基础知识、计算机基本组成、中央处理、存储器、I/O设备等主要部件的性能和基本工作原理，以及计算机系统结构，计算机存储系统等。
1.1、计算机基本组成
1946年出现第一台计算机，按照冯.诺依曼-计算机设计思想，计算机硬件系统由：
运算器、控制器、存储器、输入输出设备5大部分组成。
运算器与控制器统称为中央处理器（CPU），内存储器和中央处理器合称主机。
不属于主机的设备统称外部设备，包括输入输出设备、外存储器。
下图是计算机的基本组成：
1.1.1、中央处理器
1）运算器
a、运算器：
进行算术和逻辑运算的部件，运算数据以二进制格式给出，可从存储器取出来或来自输入设备，运算结果写入存储器或输出设备。
b、运算器由算术逻辑运算部件（ALU）和寄存器（通用寄存器、特殊寄存器）组成。
c、算数运算按照算术规则运算，如加减乘除及它们的复合运算，逻辑运算一般泛指非算术性运算，如比较、移位、逻辑加或减、取反、异或等。
现代计算机的运算器有8、16、32或更多，构成一个通用寄存器组，以减少访问存储器的次数，提高运算器的速度。
2）控制器
控制器是指挥、协调计算机各大部件工作的指挥中心。
实质是解释、执行指令。
CPU能够按正确的时序产生操作控制信号是控制器的主要任务。
运算器组成部分如下图：
3）存储器
存储器以二进制形式存放数据和程序的部件，通过地址线和数据线与其他部件相连。
各种类型的存储器：
a、高速缓冲存储器（Cache）：
由双极型半导体组成，特点是高速、小容量，存取速度接近CPU的工作速度，用来临时存放指令和数据。
b、主存储器：
是计算机系统中的重要部件、用来存放计算机运行时的大量程序和数据，用MOS半导体存储器构成。
--CPU能直接访问的存储都叫内存储器，高速缓冲与主存都属于内存储器。
c、辅助存储器：
又叫外存储器，特别点是容量大，主要由磁表面存储器组成，目前光存储器运用广泛。
4）输入输出设备（外围设备）
I/O设备是计算机与其他设备之间执行信息交换的装置，包括各类输入输出设备及相应的输入输出接口。
a、输入设备的功能是把数据、命令、字符、图形、图像、声音和电流等信息换算成计算机可以接收和识别的二进制数字代码，以便计算机处理。
输出设备的功能是把计算机处理结果，变成人最终可以识别的数据、文字、图形、图像、声音等打印或显示出来。
b、输入设备举例：
第一种是采用媒体输入的设备如纸带输入机、卡片输入机、光学字符阅读机等，第二种是交互式输入设备（可以建立人机之间的友好界面）有键盘、鼠标、光笔、触摸屏、跟踪球等。
c、输出设备举例：
显示器、打印机、测绘仪、语音输出、卡片或纸带穿孔机。
d、输入输出设备举例：
磁盘机、磁带、可读写光盘、CRT终端、通信设备。
f、输入输出设备按功能划分有：
用于人机接口、用于存储信息、机与机联系。
f、鼠标：
分为机械式和光电式鼠标，通过总线接口或通信接口与主机连接，目前大部分鼠标接在串行通信口COM1或COM2上。
键盘：
触点式和非触点式。
打印机：
印字原理分为击打式和非击打印机（激光、热敏、喷墨打印机），输出方式分为串行和并行打印机。
g、显示器：
用来显示数字、字符、图形和图像的设备，由监视器和显示控制器组成，监视器由阴极射线管（Ｃ盯）、亮度控制电路（控制栅）、扫描偏转电路（水平／垂直扫描偏转线圈）等部件构成。
在光栅扫描显示器中，为了保证屏幕上显示的图像不产生闪烁，图像必须以50帧／秒至70帧／秒的速度进行刷新。
这样固定分辨率的图形显示器其行频、水平扫描周期、每像素读出时间，均有一定要求。
例如当分辨率为640×480时，且假定水平回扫期和垂直回扫期各占水平扫描周期和垂直扫描周期的20％。
则行频为480线÷80／100×50帧／ｓ=30kHz
水平扫描周期HC≡１／30kHz＝33us
每一像素读出时间为33us×80%÷640＝40~50ns
若分辨率提高到1024×768，帧频为60帧／秒，则行频提高到57.6kHz，水平扫描周期HC＝17.4us，每像素读出时间减少到13.6us。
从这里可以清楚看到，分辨率越高，为保证图像不闪烁，则时间要求越高（每－像素读出、显示的时间越短），成本也随之迅速上升。
另外光栅扫描显示器的扫描方式还可以分成逐行扫描与隔行扫描方式两种。
1.2、计算机系统结构
围绕着如何提高指令的执行速度和计算机系统的性能价格比，出现了流水线处理机、并行处理机、多处理机、精简指令系统计算机。
1）并行处理的概念
并行处理的概念：
并行性是指计算机系统具有同时运算或操作的特性，包括同时性、并发性两种含义。
同时性是指两个或者两个以上的事件同一时间发生。
并发性是指两个或者两个以上事件同一时间间隔发生。
计算机提高并行性的措施：
时间重叠（引入时间因素）、资源重复（引入空间因素）、资源共享（软件方法）。
计算机的基本工作过程：
执行一串指令、对一组数据进行处理。
计算机执行的指令序称为“指令流”，指令流调用的数据序列称为“数据流”。
根据指令流和数据流的多重性，把计算机系统分为4类：
S-single单一的、I-instruction指令、M-multiple多倍的、D-data数据。
单指令流单数据流（SISD）：
计算机的指令部件一次只对一条指令进行译码，并只对一个操作部件分配数据，传统的单处理机属于SISD计算机。
单指令流多数据流（SIMD）：
这类计算机拥有多个处理单元，它们在同一个控制部件的管理下执行同一指令，向各个处理单元分配需要的不同数据，并行处理机属于SIMD计算机。
多指令流单数据流（MISD）：
包含多个处理单元，按多条不同指令的要求对同一数据及中间结果进行不同的处理，这类计算机很少见。
多指令流多数据流（MIMD）:
包含多处理机、存储器和控制器、实际是几个SISD的集合，同时运行多个程序和处理各自的数据，多处理机属于这类计算机。
2）流水线处理机系统
流水线技术是一种时间并行技术，增加少量硬件就能提升几倍计算机的运算速度。
是一种普遍使用的并行处理技术。
执行过程：
取指令、指令分析、指令执行
若取指令、读指令、执行指令时间均为t，则完成n条指令的所需时间T1则为：
T1=n*3t=3nt,而运用流水线方式后，
则所需时间T2=3t+（n-1）t=（n+2）t。
因此传统的串行执行方式优点是控制简单，节省设备。
缺点是执行指令速度慢，功能部件利用率低。
采用并行执行方式优点是程序执行时间缩短，功能利用率增高，相对控制复杂、需要更多硬件支撑。
3）并行处理机系统
基本概念：
也成为阵列式计算机，处理单元（PE0…PEn-1）互连成阵列，是操作并行的SIMD计算机：
特点：
以单指令流多数据流方式工作；采用资源重复利用方法引入空间因素；某一类算法的专用计算机；与并行算法密切结合；异构型多处理系统。
4）多处理机的系统
基本概念：
若干台计算机组成，属于多指令流多数据流（MIMD）的方式：
特点：
属于MIMD计算机，与SIMD相比，并行级别不同；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。
5）CISC/RISC指令系统
CISC：
复杂指令指令集计算机
特点：
多指令、多寻址方式
目的：
优化目标程序、更好支持高级语言、提供操作系统支持
RISC：
精简指令系统计算机
目的：
复杂指令集计算机研制周期长、成本高；难保证正确性；降低系统性能；常用指令只有几十条、硬件资源浪费
特点：
指令数目少；指令长度固定；大多数指令可在一个机器周期内完成；通用寄存器数量多；
两者差异：
设计思想；
1.3、计算机存储系统
1）存储系统的层次结构
定义：
把各种不同容量、不同存取速度按一定结构有机组织在一起，程序和数据按不同层次存放在各级存储器中，整个存储系统拥有较好的速度、容量和价格的综合性能指标：
高速缓存-主存：
解决存储器的速度问题；
主存-辅存：
解决容量问题
2）主存储器（RAM）的构成
构成：
存储体（存储矩阵）、地址译码器、驱动器、I/O控制、片选控制、读写控制
主要技术指标：
存储容量（计算机处理能力的大小取决于存储容量的大小）、存取速度（访问时间、存储周期描述）、可靠性（存储器的可靠性用平均故障间隔时间描述，MTBF越大，可靠性越高）。
3）高速缓冲存储器
主存与高速缓存交换数据以页为单位，CPU访问的内容在高速缓存中称为“命中”，不在则为“不命中或失靶”
4）辅助存储器
定义：
存放当前不立即使用的信息，常用辅存包括：
磁带存储器、磁盘存储器、光盘存储器
特点：
容量大、可靠性高、价格低
磁带磁盘存储器统称为磁表面存储器
1.4、计算机应用领域
发展阶段：
第一阶段，20世纪50年代初到末，第二阶段，50年代末到70年代初，70年代到80年代的发展，使其进入到第三阶段，90年代以来，Internet发展，计算机应用方式向分布式和集群式发展。
计算机信息处理技术：
对各种信息媒体的获取、表示、加工、表现方法和技术。
计算机应用领域包括：
科学计算、信息管理、计算机图形学与多媒体技术、语言与文字处理、人工智能。
1）科学计算
最早的应用领域，例如天气预报、天文研究、水利设计、原子结构分析、生物分子结构分析、人造卫星轨道计算、宇宙飞船研制等。
2）信息管理
管理信息系统是由人、计算机和管理规则组成，以采集、加工、维护和使用信息为主要功能的人-机系统。
目前正经历从单项事务的电子处理系统，向以数据库为基础的管理信息系统、以数据库、模型库和方法库为基础的决策支持系统发展，呈现系统集成化、结构分布化、信息多元化、功能智能化、
3）计算机图形学与多媒体技术
CAD：
计算机辅助设计
CAI：
计算机辅助教学
多媒体技术是计算机对文本、图形、图像、声音、动画和视频信息进行综合处理。
4）语言与文字的处理
5）人工智能
1.5、相关题目
第二章、操作系统
重点：
操作系统概念、作用、类型、处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理
2.1、操作系统简介
1）操作系统（OS）定义：
管理软硬件资源、控制程序进行，改善人机界面，合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的系统软件。
2）作用：
通过资源管理，提高计算机系统效率；改善人机界面，向用户提供友好工作环境。
3）特征：
并发性、共享性、异步性
4）功能：
处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理、网络与通信管理。
5）类型：
批处理操作系统（特点是用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周期长）、分时操作系统（特征有同时性、独立性、及时性、交互性）、实时操作系统（组成有数据采集、加工处理、操作控制、反馈处理）
2.2、处理机管理
1）进程基本概念
目地：
刻画动态系统的内在规律、有效管理和调度进入计算机系统主存储器运行的程序。
定义：
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
属性：
结构性、动态性、共享性、独立性、制约性、并发性
2）进程的状态与转换
生命周期：
创建、运行、撤销、消亡
状态：
运行（正在运行）、就绪（待系统分配以运行）、等待（不具备运行条件，等待某个事件完成），以下是三态模型与五态模型：
3）进程描述
组成：
进程程序块、进程数据块、系统/用户堆栈、进程控制块
进程控制块：
标识信息、现场信息、控制信息
4）进程同步与互斥
两种基本关系：
竞争（资源）关系与协作（完成同一任务时）关系
进程互斥：
解决进程间的竞争关系，若干进程要使用同一共享资源时，任何时刻最多允许一个进程去使用，其他则必须等待，直到占有资源被释放。
临界区管理可解决互斥问题。
进程同步：
解决进行间协作关系，一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，需要等待消息达到后才被唤醒。
同步机制：
信号量、PV、管程
进程死锁：
进程使用资源的过程：
申请、使用、归还；产生死锁的条件：
互斥条件、占有和等待条件、不剥夺条件、循环等待条件
2.3、存储管理
存储管理是操作系统的重要组成部分、因此存储管理直接影响系统性能。
存储管理主要负责主存储器的管理。
主存储空间分为系统区和用户区。
存储管理功能：
主存储空间的分配与回收、地址转换与存储保护、主存储空间的共享、主存储空间的扩充。
存储器的层次结构：
寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘存储、固定磁盘、可移动存储介质共7个存储层次
2.4、设备管理
设备管理功能：
外围设备中断处理、缓冲区管理、缓冲设备的分配、外围设备驱动调度
1）I/O硬件原理：
输入输出系统、输入输出控制方式、询问方式、中断方式、DMA方式、通道方式、
2）I/O软件原理：
层次分为I/O中断处理程序（底层）、设备驱动程序、与设备无关的操作系统I/O软件、用户层I/O软件
3）Spooling（假脱机）系统：
设备虚拟技术
4）磁盘调度：
移臂调度、旋转调度
2.5、文件管理
文件系统是操作系统中负责存取和管理信息的模块，包括管理用户和系统信息的存储、检索、更新、共享和维护。
1）文件：
用途分类为系统文件、库文件和用户文件；按保护级别分为只读文件、读写文件、不保护文件；按信息流向可分为输入文件、输出文件、输入输出文件；
2）文件类型：
普通文件、目录文件、块设备文件、字符设备文件，其中普通文件包括ASCII文件或二进制文件。
3）文件系统：
对用户的功能：
文件按名存取、目录建立与维护、从逻辑文件到物理文件的转换、文件存储空间的分配和管理、提供合适的文件存取方法、实现文件的共享、保护和保密、提供一组适合用户使用的文件操作
4）文件存取方式：
顺序存取、直接存取、索引存取。
2.6、作业管理
1）采取脱机和联机两种方式运行
2）作业是用户交给操作系统计算的一个独立任务。
3）作业调度：
算法包括先来先服务算法、最短作业优先算法、响应比最高者算法（HRN）、优先数算法
4）多道程序设计：
优点有提高了CPU利用率、提供内存和I/O设备利用率、改进了系统吞吐率、充分发挥了系统的并行性。
主要缺点是作业周转时间长。
2.7、相关题目
第三章、程序设计语言
重点：
基本概念、成分、汇编语言、编译原理、解释原理
3.1、程序设计语言基础
3.1、程序设计基本概念
1）概念：
为了书写计算机程序而人为设计的符号语言，用于对计算过程进行描述、组织和辅导。
始于1957年。
2）分为低级语言（机器语言、汇编语言—都是面向机器）和高级语言（面向过程和面向问题的语言）
3）机器语言：
是用二进制代码表示的计算机能够直接识别和执行的一种机器指令的集合。
4）汇编语言：
为了克服机器语言难读、难编、难记和易出错的缺点，人们用与代码指令与实际含义相近的英文缩写、字符、数字等符号来代替指令代码（例如add表示运算符号+的机器代码）。
从而形成了汇编语言。
因此汇编语言是一种用助记符表示的仍然面向机器的计算机语言。
属于低级语言。
5）计算机不能直接识别汇编语言，因此需要先放入汇编程序的“加工”和“翻译”。
用汇编语言等非机器语言书写好的符号程序称为“源程序”。
运行汇编语言要将源程序翻译成目标程序，目标程序是机器语言。
6）汇编语言的优势：
编制系统软件和过程控制软件，目标程序占用内存空间少，运行速度快。
7）高级语言：
与自然语言相近并为计算机接受和执行的计算机语言称为高级语言。
3.2、程序设计语言的基本成分
1）包括数据成分、运算成分、控制成分、函数等
2）数据成分：
常量（整型、实型、字符、符号常量）与变量（变量名、变量值）、全局量与局部量、数据类型（基本类型、构造类型、指针类型与空类型）
3）运算成分：
算术运算、关系运算、逻辑运算。
运算符号要规定优先级和结合性。
4）控制成分：
顺序、选择、循环结构
5）函数：
由函数说明与函数体构成，也可分为有返回值函数和无返回值函数。
3.3、编译、解释系统
1）程序的编译与解释
计算机不能识别高级语言编写的源程序，需要通过“翻译程序”翻译成机器语言形式的目标程序,计算机才能识别和执行。
通常的翻译方式分为编译方式和解释方式；
编译方式：
事先编写好一个称为编译程序的机器语言程序，作为系统软件放在机器内、当用户由高级语言编写的源程序输入计算机后，编译程序便把源程序整个的翻译成用机器语言表示的与之等价的目标程序，然后再执行，得到结果。
解释方式：
源程序进入计算机时，解释程序边扫描边解释，计算机一句一句执行，并不产生目标程序。
Pascal、Fortran、Cobol等高级语言执行编译方式；Basic则以解释方式为主，而Pascal和C语言是能书写编译程序的高级程序设计语言。
2）编译程序与解释程序的优缺点
编译程序可脱离语言环境执行，使用方便、效率高，可充分利用计算机资源；但修改不方便，现在大多数编程语言都是编译型，例如VisualC++、VisualFoxpro、Dephi等。
解释语言执行效率低、但执行方式灵活、可动态调整修改应用程序，解释程序不能重复利用计算机资源。
实现简单，方便在不同平台移植，例如java、PowerBuilder、VisualFoxpro、VisualBasic等。
解释语言识别代码目地困难，但源程序有爆露的危险。
3.4、相关题目
第四章、系统配置和方法
重点：
系统架构、配置方式、处理模式等系统配置技术；性能定义和评估等系统性能；可靠性定义与设计；
4.1、系统配置技术
4.1.1、系统架构
1）系统架构：
C/S结构、B/S结构、多层分布式系统
2）系统配置方法：
目的是为了提高系统的可用性、鲁棒性（健壮）
3）常用的系统配置方法：
双机互备（一台主机出现异常则另外一台主动接管工作）、双机热备（区分主机和备机，主机出现异常，备机才接管工作）、群集系统、容错服务器
4）切换时机：
系统软件或应用软件造成服务器宕机；服务器未宕机，但系统软件和应用软件工作不正常、SCSI卡损坏，造成服务器与磁盘阵列无法存取数据、服务器内硬件损坏，造成服务器宕机、服务器不正常关机；
5）群集系统
群集与双机热备的区别：
能否实现并行处理和某节点失效后的应用程序的平滑接管。
双机热备只在两台服务器实现的。
群集服务的优点：
高可用性、修复返回、易管理性、可扩展性
6）容错服务器：
高可靠性、可用性、硬件设备总成本（TCO）降低。
4.1.2、系统处理模式
1）集中式及分布式计算
集中式计算：
一台主机可配备多个I/O设备的终端。
分布式计算：
发展的三个阶段包括桌上计算、工作组计算、网络计算
2）批处理与实时处理：
3）web计算：
优点包括统一的用户界面、经济性可维护性、鲁棒性、可伸缩性、兼容性、安全性、适应网络的异构和动态环境
4.1.3、系统事务管理
1）事务的概念
用户定义的数据库操作序列，是一个不可分割的单位。
特点是要么不做，要么全做。
一个程序可包含多个事务，但一个事务也可包含一条SQL或者整个程序。
定义事务：
BeginTRANSACTION--开始事务
COMMIT--提交事务
ROLLBACK—回滚事务
事务的特性：
原子性、隔离性、一致性、持续性
2）事务的并发控制
并发控制机制是一个数据库管理系统性能的重要标志之一
封锁是并发控制的一项重要技术。
4.2、系统性能
4.2.1、系统性能定义与指标
计算机系统性能指标以系统响应时间和作业吞吐量为代表。
其他常用指标还包括：
MIPS=指令数*1000000、MFLOPS=浮点指令数*1000000
4.2.2、系统性能评估
1）计算机系统性能评价技术可用于开发中和开发后的系统评价。
主要包括三种技术：
分析技术、模拟技术和测量技术
2）常用的机器性能测试的基准测试程序有：
实际的应用程序方法、核心基准程序方法、简单基准测试程序、综合基准测试程序。
4.3、系统可靠性
1）可靠性定义和指标
计算机系统的硬件故障一般是由元器件的失效引起的。
可靠性指标：
平均无故障时间（MTBF）
可维护性指标：
平均维修时间（MTTR）
可用性定义：
MTBF/（MTBF+MTTR）*100%
2）计算机可靠性模型：
串联系统可靠性、并联系统可靠性、混联（串并联、并串联）系统。
3）提高计算机的可靠性的方法有：
提高元器件质量、发展容错技术。
4.4、相关题目
第五章、数据结构与算法
5.1、数据结构与算法简介
1）计算机程序处理的一切数值的、非数值的信息，乃至程序统称为数据（Data），而计算机是加工处理数据（信息）的工具。
2）数据的特性以及数据之间存在的关系称为数据结构（DataStructure）。
3）计算机算法与数据结构密切相关，算法依附于具体的数据结构，数据结构直接关系到算法的选择和效率。
4）数据结构的常用名词：
数据（符号描述）、数据元素（数据的基本单位）、数据记录、关键项、数据处理、数据结构、数据类型、数据对象、算法、线性结构、集合、图、树等。
5）算法描述：
特性包含有穷性、确定性、可行性、输入、输出。
算法是可以用自然语言、数字语言、约定符号来表示、也可以用计算机高级语言描述，例如流程图、Pascal、C语言、伪代码或决策表。
6）算法评价：
好的算法评价的特性包含正确性、可读性、健壮性。
效率和低存储量需求。
5.2、线性表
1）线性表：
最常用最简单的一种数据结构。
一个线性表是N个数据元素的有限序列。
一个数据元素可以有若干个数据项组成。
2）线性表的存储结构有顺序、链接、散列等方式，注意顺序和链式存储结构的分别。
5.3、栈和队列
1）栈是一种特殊的线性表，是限定在表尾进行插入或者删除操作的线性表。
进行插入和删除的那一端为栈顶，另一端为栈底。
栈的插入和删除操作分别简称进栈和出栈。
2）栈分为顺序存储和链式存储。
3）栈后进先出，队列先进先出---同样是在线性表中"按顺序"插入1,2,3,4
对于栈,只允许在尾部删除,所以先出栈的将会是4,即后进先出
对于队列,只允许在头部删除,所以先出队的是1,即先进后出
4）表达式求值：
表达式由运算符、操作数、界限符组成。
结束符是#号。
5）表达式分为中缀表达式（算法与算数运算一致）和后缀表达式（算法为顺序运算）
5.4、数组与广义表
1）数组分为动态数组（声音没有下标的数组名，使用时再声明下标）与静态数据（使用数值常量、符号常量定义下标）
2）多维数组的顺序存储的两种形式：
以列序为主序，以行序为主序。
3）行优先序列是低下标优先或左边下标优先于右下标，Basic、Pascal、C都是采用行优先顺序
4）广义表有两种结构的结点：
表结点，表示列表；原子结点，表示原子。
表结点可以由标志域、指示表头的指针域、指示表尾的指针域，原子结点由标志域和值域组成。
5.5、树和二叉树
1）树的表示方法：
常用方法（树型）、括号、嵌套集合、凹入。
2）树的存储结构：
常用的树存储结构主要有三种：
双亲表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法。
3）二叉树的特点是每个节点最多2个子数，不能大于2，且左右次序不能任意颠倒。
4）常用的树存储结构主要有三种：
双亲表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法。
5）树的遍历方式分为三种：
前序、后序、层次
前序：
先访问根节点，再一次按前序遍历的方式访问根节点的每一个子树，ABCEFHIGD；后序：
先按后续遍历的方式访问根节点的每一个子树，再访问根节点，BEHIFGCDA。
层次：
首先访问第一层上的根节点，然后从左到右访问第二层所有节点，最后访问最低一层的所有节点，ABCDEFGHI。
5.6、图
1）图的定义：
由一个非空的顶点集合和一个描述顶点之间多对多的边集合组成的一种数据结构。
2）图分为有向图和无向图。
3）图的存储结构：
邻接
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