软考系统架构设计师学习笔记.docx
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软考系统架构设计师学习笔记
软考系统架构设计师学习笔记
1第一章系统架构师
1.1系统架构师的概念
现代信息系统“架构”三要素：
构件、模式、规划;规划是架构的基石，也是这三个贡献中最重要的。
架构本质上存在两个层次：
概念层，物理层。
1.2系统架构师的定义
负责理解、管理并最终确认和评估非功能性系统需求，给出开发规范，搭建系统实现的核心架构，对整个软件架构、关键构建、接口进行总体设计并澄清关键技术细节。
主要着眼于系统的“技术实现”，同时还要考虑系统的“组织协调”。
要对所属的开发团队有足够的了解，能够评估该开发团队实现特定的功能需求目标和资源代价。
1.2.2系统架构师技术素质
对软件工程标准规范有良好的把握。
1.2.3系统架构师管理素质
系统架构师是一个高效工作团队的创建者，必须尽可能使所有团队成员的想法一致，为一个项目订制清晰的、强制性的、有元件的目标作为整个团队的动力;
必须提供特定的方法和模型作为理想的技术解决方案;
必须避免犹豫，必须具备及时解决技术问题的紧迫感和自信心。
1.2.4系统架构师与其他团队角色的协调
系统分析师，需求分析，技术实现
系统架构师，系统设计，基于环境和资源的系统技术实现
项目管理师，资源组织，资源实现来源：
由于职位角度出发产生冲突制约，不可能很好地给出开发规范，搭建系统实现的核心架构，并澄清技术细节，扫清主要难点。
所以把架构师定位在项目管理师与系统分析师之间，为团队规划清晰的目标。
对于大型企业或项目，如果一人承担多个角色，往往容易发生顾此失彼的现象。
1.3系统架构师知识结构
需要从大量互相冲突的系统方法和工具中区分出哪些是有效的，那些是无效的。
1.4从开发人员到架构师
总结自己的架构模式，深入行业总结规律。
几天的培训不太可能培养出合格的软件架构师，厂商的培训和认证，最终目的是培养自己的市场，培养一批忠诚的用户或产品代言人，而不是为中国培养软件架构师。
2第二章计算机基础知识
2.1计算机基础知识
计算机系统由硬件和软件组成，软件通常分为系统软件和应用软件。
系统软件支持应用软件的运行，为用户开发应用软件提供平台，用户可以使用它，但不能随意修改它。
常用的系统软件有操作系统、语言处理程序、连接程序、诊断程序、数据库等。
应用软件指计算机用户利用软硬件资源为某一专门的应用目的而开发的软件。
2.2操作系统基础知识
操作系统OperatingSystem，是计算机系统的核心系统软件。
2.2.1操作系统的原理、类型、结构
1、操作系统定义
硬件资源包括中央处理器、存储器、输入输出设备。
软件资源是以文件形式保存在存储器上的程序和数据。
操作系统既有效组织和管理系统中各种软硬件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，又控制程序的执行，为用户使用计算机提供了一个良好的环境和友好的接口。
2、操作系统分类
按功能不同分：
单用户操作系统、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;嵌入式操作系统。
3、操作系统的特征
并发性、共享性、虚拟性、不确定性。
4、操作系统的功能
进程管理、文件管理、存储管理、设备管理、作业管理。
2.2.2处理机与进程管理
1、进程的定义及其分类
进程通常由程序、数据、进程控制块PCB组成。
2、进程的状态转换与控制
就绪、运行、阻塞。
进程控制是通过进程控制原语实现的，进程控制原语主要有：
创建原语、撤销原语、挂起原语、激活原语、阻塞原语、唤醒原语。
注：
原语不可分割，不允许中断。
3、进程互斥与同步以及P/V操作
同步是使在异步环境下的各进程按一定的顺序和速度执行。
互斥要保证临界资源一次只能提供一个进程使用，称为临界资源CR。
PV操作是低级通信原语，在执行期间不可分割，P表示申请一个资源，V表示释放一个资源。
P操作定义：
S:
=S-1，若S>=0，则执行P操作的进程继续执行，否则若S<0，则置该进程为阻塞状态（因为无可用资源），并将其插入阻塞队列。
V操作定义：
S:
=S+1，若S>0，则执行V操作的进程继续执行，否则若S<=0，则从阻塞状态唤醒一个进程，并将其插入就绪队列，然后执行V操作的进程继续执行。
4、进程通信与管程
控制信息的交换称为低级通信，数据的交换称为高级通信。
高级通信的类型有共享存储系统、消息传递系统、管道通信。
在任一时刻最多只有一个进程能够真正地进入管程，其他的只能等待。
5、进程调度与死锁
产生死锁的四个必要条件：
互斥条件、请求保持条件、不可剥夺条件、环路条件。
预防策略，破坏死锁的四个必要条件之一。
6、线程
线程是进程中的一个实体，是被系统独立分配和调度的基本单位。
线程只拥有一些运行中必不可少的资源。
同一个进程中的多个线程可以并发执行，线程具有：
就绪、运行、阻塞，三个基本状态。
2.2.3存储管理
存储器的发展方向是：
高速、大容量、小体积。
存储管理的主要任务是：
如何提高主存的利用率、扩充主存以及对主存信息实现有效保护。
2.2.4设备管理
设备管理的目标是：
提高设备的利用率，为用户提供方便统一的界面。
磁盘调度算法：
先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、扫描算法SCAN。
2.2.5文件管理
随机访问是指对文件中的信息可以按任意次序随机读写文件中的信息。
文件控制块FCB，描述和控制文件的数据结构。
2.2.6作业管理
常用的作业调度算法有：
先来先服务、短作业优先、相应比高优先、优先级调度算法、均衡调度算法。
2.2.7网络操作系统NOS
网络操作系统分为：
集中模式、客户机/服务器模式、对等模式。
现代操作系统已经把网络功能包含到操作系统的内核中，作为操作系统核心功能的一个组成部分。
2.3数据库基础
数据库的三要素：
数据结构、数据操作、数据约束条件。
特别需要指出的是，E-R模型强调的是语义。
关系数据库设计理论的核心是数据间的函数依赖，衡量的标准是关系规范化的程度及分解的无损连接和保持函数依赖性。
数据依赖包括：
函数依赖、非平凡的函数依赖、平凡的函数依赖、完全函数依赖、部分函数依赖、传递依赖、码、主属性、非主属性、外码、值依赖定义、函数依赖的公理系统。
事务是数据库环境中不可分割的逻辑工作单位。
四个特性：
原子性、一致性、隔离性、持久性，ACID。
SQL语言中事务定义语句有三条：
BEGINTRANSACTION事务开始、COMMIT事务提交、ROLLBAK事务回滚。
并发操作是指：
在多用户共享系统中，用户可能同时对同一数据库进行操作。
带来的问题主要有：
丢失更新、不可重复读、读脏数据。
并发控制主要技术是封锁：
排他锁（简称X锁、写锁）、共享锁（简称S锁、读锁）。
保护数据库的关键技术在于建立冗余数据、即备份数据。
方法是：
数据转储、建立日志。
2.3.1关系数据库设计
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、运行维护。
E-R方法的数据库概念结构设计可分三步：
设计局部E-R模型、设计全局E-R模型、全局E-R模型优化。
2.3.2分布式数据库系统
满足分布性、逻辑相关性、场地透明性、场地自治性的数据库系统被称为完全分布式数据库系统。
分布式数据库系统的特点：
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、存取有效性。
4层模式划分为：
全局外层、全局概念层、局部概念、局部内层，各层还有相应的层间映射。
2.4商业智能
一般认为：
数据仓库、连机分析处理、数据挖掘技术是商业智能BI的三大组成部分。
数据仓库的关键特征：
面向主题、集成的、非易失的、时变的。
三层结构：
数据仓库服务器、OLAP服务器（连机分析处理服务器）、前端工具。
数据仓库的实现步骤：
规划、需求研究、问题分析、数据的抽取清洗集成装载、数据仓库设计、数据仓库管理、分析报表查询、数据仓库性能优化、数据仓库部署发布。
切片、切块、下钻、上卷、旋转等多维度分析与跨维度分析。
OLAP系统架构主要分为：
基于关系数据库的ROLAP、基于多维数据库的MOLAP、基于混合数据组织的HOLAP。
数据挖掘是在没有明确架设的前提下去挖掘信息、发现知识。
所得的信息应具有先知、有效、实用，三个特征。
主要功能有5类：
自动预测趋势和行为、关联分析、聚类、概念描述、偏差检测。
2.5计算机网络基础知识
计算机网络
按通信距离分广域网、局域网、城域网;按信息交换方式分电路交换网、分组交换网、综合交换网;按拓扑结构分星型网、树形网、环形网、总线型网;按传输带宽分基带网、宽带网;
按使用范围分公用网、专用网;按通信传播方式分广播式、点到点式……
OSI/RM：
把复杂的问题分解开，保持了层次之间的独立性。
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
2.5.1计算机网络
1、广域网、局域网、城域网
广域网又称远程网，覆盖范围广，传输速率相对低，以数据通信为主要目的的数据通信网。
数据传输可靠性随着传输介质不同而不同、拓扑结构复杂。
有公共交换电话网、各种公用数据网。
局域网是指传输距离有限，传输速度较高，以共享网络资源为目的的网络系统，数据传输可靠误码率低，网络控制一般为分布式，总线拓扑、环形拓扑、星型拓扑、混合型。
城域网是一种较大范围的高速网络。
网络拓扑结构：
网络中通信线路和节点的几何排序，反映各节点之间的结构关系，影响着整个网络的设计、功能、可靠性、通信费用等重要方面。
局域网和城域网都是IEEE802标准，决定局域网主要技术有：
传输介质、拓扑结构、介质访问控制方法。
决定了传数据的类型、网络响应时间、吞吐率、利用率，以及网络应用。
最重要的是介质控制访问方法。
（CSMA/CD）
无线局域网具有以下优点：
安装便捷、使用灵活、经济解约、易于扩展。
IEEE8.2.11
2、网络互联
网络互联目的是使一个网络的用户能访问其他网络的资源，使不同网络上的用户能够互相通信、交换信息。
网络互联设备的作用是连接不同网络。
传输介质是信号传输的媒体，常用的介质分为有限介质和无线介质。
局域网中，其基本组成部件为服务器、客户机、网络设备、通信介质、网络软件等。
3、Internet及应用
世界上规模最大、覆盖面最广且最具影响力的计算机互联网络，它将分布在世界各地的计算机利用开放系统互连协议连接在一起，用来进行数据传输、信息交换、资源共享。
TCP/IP作为Internet的核心协议，已被广泛应用于局域网和广域网中，主要特性为：
逻辑编址、路由选择、域名解析、错误检测、流量控制、对应用程序的支持等。
TCP/IP是一个协议族，网际层除了IP协议外，还有ICMP、ARP、RARP等几个重要协议……
Internet的地址主要有两种书写形式：
域名格式、IP地址格式。
www也成万维网/全球网，是指在Internet上以超文本为基础形成的信息网。
采用统一的资源定位器URL和图文声并茂的用户界面。
2.5.2网络管理与网络安全
1、网络管理
网络管理是对计算机网络的配置、运行状态、计费等进行管理。
它提供了监控、协调、测试各种网络资源以及网络运行状况的手段，还可以提供安全处理和积分等功能。
OSI网络协议标准中定义了网络管理的5大基本功能：
配置管理、性能管理、故障管理、安全管理、计费管理。
实际上还应该包括网络规划、网络操作人员管理等。
2、计算机网络安全
计算机网络安全是指计算机、网络系统的硬件、软件、数据收到保护，不因偶然或恶意的原因而遭到破坏、更改、泄漏，确保系统能连续、可靠地运行，使网络服务不中断。
网络安全从本质上讲就是网络上的信息安全。
信息的传输、存储、访问提供安全保护，以防止信息被窃取、篡改、非法操作。
信息安全的基本要素是保密性、完整性、可用性、真实性、可控性。
完整的信息安全保障体系应包括：
保护、检测、响应、恢复。
信息安全术语：
密码学、鉴别、Kerberos鉴别、公钥基础设施、数字签名、访问控制。
3、VPN
所谓虚拟专用网，是建立在公用网上，没有专用物理连接，而通过ISP提供的公共网络来实现通信，VPN内部用户可以实现安全通信。
关键技术：
隧道技术、加密技术、密钥管理技术、身份认证技术。
解决方案：
内联网VPN、外连网VPN、远程接入VPN。
2.5.3网络工程
网络规划、网络设计阶段、工程组织、实施阶段、维护阶段。
2.5.4存储及负载均衡技术
RAID磁盘阵列，目的是建立数据冗余、增强容错、提高容量、增进性能。
网络存储体系结构大致分为三种：
直接式存储DAS、网络连接存储NAS、存储区域存储SAN。
负载均衡LoadBalance从结构上分为：
本地负载均衡、全局负载均衡。
一般情况下从传输链路聚合、采用更高层网络交换技术、设置服务器集群策略三个角度实现。
集群Cluster，大多数模式下，集群中所有的计算机拥有一个共同的名称，各节点服务器通过一个内部局域网相互通讯，集群内任一系统上运行的服务都可被所有的网络客户所使用，当一台
节点服务器发生故障时，这台服务器上所运行的应用程序将在另一节点服务器上被自动接管，客户也能很快自动地连接到新的应用服务器上。
2.6多媒体技术及其应用
媒体有两种含义：
信息的载体、存储信息的实体。
根据ITU-T（原CCITT）建议，媒体有5种：
感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输媒体。
InternationalConsultativeCommitteOnTelecommunicationAndTelegraphy，CCITT，国际电报电话咨询委员会。
多媒体技术是指：
以数字化为基础，对多种媒体信息进行采集、编码、存储、传输、处理、表现，使之建立有机的逻辑联系，具有良好的交互性的技术。
多媒体的特征：
多样性、集成性、交互性、实时性。
2.6.1多媒体数据压缩编码技术
JPEG，JointPhotographicExpertsGroup，联合图像专家小组，是一种对静态图像压缩的编码算法。
“联合”的含义是：
CCITT和ISO联合组成的图像专家小组。
MPEG，MovingPictureExpertsGroup，运动图像专家小组，是作为一个国际标准来研究制订的，具有很好的兼容性。
其次，比其它算法提供更好的压缩比，最高可达200:
1。
更重要的是对数据损失很小。
不存在专利问题，适合大力推广。
数据压缩编码两大类：
无损压缩编码法（也称冗余压缩法、熵编码法），有损压缩编码法（也称熵压缩法）。
2.6.2多媒体技术的研究内容
对数据进行有效压缩将是多媒体发展中必须要解决的最关键的技术之一。
数据量大、种类繁多、关系复杂，是多媒体数据的基本特征。
虚拟现实
首先，“逼真”就是要达到三维视觉、听觉、触觉等效果;其次，通过人的感官与这个环境进行交互;最后，为用户提供一个逼真的操作环境。
虚拟现实是一种多技术多科学相互渗透集成的技术。
只能多媒体技术
将具有推理功能的知识库与多媒体数据库结合起来，形成智能多媒体数据库。
发展趋势：
把多媒体和通信功能集成到CPU芯片中。
其一，专用设备、家电及宽带通信设备，可以取代这些设备中的CPU及大量Asic和其他新品。
其二，与现有的计算机系列兼容，同事具有多媒体和通讯功能。
2.7系统性能
系统性能是一个系统提供给用户的众多性能指标的集合。
既包括硬件性能，也包括软件性能;既包括部件性能指标，也包括综合性能指标。
系统性能包含性能指标、性能计算、性能设计、性能评估，四个方面内容。
2.7.1系统性能设计
是一系列重复的受控的性能试验，循环的调整过程为收集、分析、配置、测试。
阿姆达尔定律Amdahl：
系统中对某一部件采用某种更快的执行方式所获得的系统性能改变程度，取决于这种方式被利用的频率，或所占总执行时间的比例。
被改进并增强的部分在总时间中所占的比例，增强比例，永远小于等于1.
2.7.2性能评估
对测试结果做出解释，并形成一分文档的技术。
目的是为了性能的优化提供参考。
用得最多、最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序，称为基准测试程序Benchmark。
3第三章信息
3.1信息的特征
1、客观性：
反映了事物的运动状态和方式，既事实性。
2、普遍性：
信息无所不在。
3、无限性：
事物及其变化是无限多样的。
4、动态性：
随着时间变化而变化。
5、依附性：
不能完全脱离物质而独立存在。
6、变换性：
可以用不同的载体以不同的方法来负载。
7、传递性：
时间上的传递即存储;空间上的传递即转移或扩散。
8、层次性：
信息可以分为战略级、管理级、操作级。
9、系统性：
可以形成与现实世界相对应的信息系统。
3.1.1信息化的定义
信息化Informationalization，是以信息资源开发利用为核心，以网络技术、通讯技术等高科技技术为依托的一种新技术扩散的过程。
3.2信息化的内容
1、信息资源的开发利用
2、信息网络的全面覆盖，计算机网络、电信网、电视网等，逐步实现三网合一。
3、信息技术的广泛应用，这是信息化的基础。
4、信息产业的大力发展
5、信息化人才的培养
6、信息化政策和标准规范建设
基于web的架构是松散耦合的，优势在于能够在不同的网络及操作系统中运行;以服务器为中心，客户端瘦小、简单，容易在运行时实现自动升级。
3.3信息化的典型应用
电子政务的内容
1、政府与政府G2G
2、政府对企事业G2B
3、政府对居民G2C
4、企业对政府B2G
5、居民对政府C2G
3.3.1企业资源规划的结构和功能
物料需求计划MRP，物料单系统BOM，制造资源计划MRPII。
1、ERP的概念
企业的所有资源包括三大流：
物流、资金流、信息流。
ERP是建立在信息技术基础上，全面地集成了企业的所有资源信息，并为企业提供决策、计划、控制、经营业绩评估的全方位和系统化的管理平台。
ERP是一种管理理论和管理思想，不仅仅是信息系统。
1.生产预测
市场需求是企业生存的基础，ERP中首先需要对市场进行较准确的预测，预测主要用于计划。
常用的预测方法有：
德尔菲方法、移动平移法、指数平滑法、非线性最小二乘曲线拟合法。
2.销售管理（计划）
销售管理从其计划角度来看，属于最高层计划的范畴，是企业最重要的决策层计划之一。
3.经营计划（生产计划大纲）
4.主生产计划
5.物料需求计划
根据主生产计划对最终产品的需求数量和交货期，推导出构成产品的零部件及材料的需求数量和需求时期，再导出自制零部件的制作订单下达日期和采购件的采购订单发送日期。
6.能力需求计划CRP
通过分析比较MRP的需求和企业现有生产力，及早发现能力瓶颈所在。
7.车间作业计划PAC
将零部件的生产计划以订单的形式下达给适当的车间，属于ERP执行层计划。
当前主流的车间作业计划模式是JIT模式。
8.采购与库存管理
是ERP的基本模块，从采购订单产生至货物受到的全过程进行组织、实施、控制，库存管理IM对企业物料的进、出、存进行管理。
9.质量与设备管理
全面质量管理TQM，对企业的全过程进行质量管理，而且明确指出执行质量职能是企业全体人员的责任。
设备管理对设备寿命周期内的所有设备物资运动形态和价值运动形态进行综合管理。
10.财务管理
以货币的形式反映和监督企业的日常经济活动，并对数据进行分类、汇总，为企业管理和决策提供必要的信息支持。
11.ERP有关扩展应用模块
客户关系管理、分销资源管理、供应链管理、电子商务等。
3、ERP的功能
ERP为企业提供的功能是多层面的全方位的。
3.3.2客户关系管理在企业的应用
1、CRM的概念
提供的信息要有利于更好地理解客户;
流程管理要为客户提供高效、适当的体验;
提供那些构件强有力关系、提高客户忠诚度的体验。
CRM的核心思想就是以客户为中心，
从传统的“以产品为中心”的经营理念解放出来，通过富有意义的交流沟通，理解并影响客户行为，最终实现客户保留、客户忠诚、客户创利的目的。
将客户信息转化为积极的客户关系的反复循环过程。
市场竞争，客户资源逐渐减少，市场主动权让给客户，了解市场和客户真实需要的基础上提供令其满意的产品和服务。
客户能根据自己的需求量身定做合适自己需要的产品和服务。
客户信息是客户关系管理的基础。
更低成本、更高效率地满足客户的需求，与客户建立起基于学习性关系基础，最大程度提高客户满意度、忠诚度。
3.3.3销售自动化SFA
功能：
日历和日程安排、联系和客户管理、佣金管理、商业机会、传递渠道管理、销售管理、建议的生产和管理、定价、区域划分、费用报告等。
产品目录和价格、购买记录、服务记录、存货情况、促销文本资料、信用记录。
SFA应用往往集成电子邮件、办公软件等其它各种标准应用。
3.3.4营销自动化MA
集成客户商业智能信息、产品信息、“营销百科全书”等信息资源。
CRM中，客户服务与支持主要是通过呼叫中心和互联网来实现，在满足客户的个性化要求方面，高速度、准确性、高效率来完成客户服务人员的各种要求。
当把客户服务与支持功能同销售、营销功能比较好地结合起来时，就能为企业提供很多机会。
客户服务与支持的内容应包括：
客户关怀;纠纷、订货、订单跟踪;现场服务;问题及解决方法数据库;维修行为安排调度;服务协议合同;服务请求管理等。
商业智能是指利用数据挖掘、知识发现等技术分析和挖掘结构化的、面向特定领域的存储与数据仓库的信息，帮用户认清发展趋势、识别数据模式、获取职能决策支持、得出结论。
智能的范围：
客户、产品、服务、竞争者等。
收集和分析市场、销售、服务和整个企业的各类信息，对客户进行全方位的了解，从而理顺企业资源与客户需求之间的关系。
CRM尚未有成型的理论出现
对市场的设定、跟踪、分析总结。
呼叫中心支持由合作的硬件厂商参与并提供全套设备，而不仅仅是提供支持呼叫中心的应用软件。
对移动设备的支持。
决策者所掌握的信息完全，能更及时地做出决策。
不管客户由何种渠道与企业联系，与客户的互动都应该是无缝的、统一的、高效的。
需要任命一名来自企业的系统管理员，作为内部系统专家。
经特殊调整的系统必须伴随技术培训。
由于数据转换过程工作量极大，因此要精确预测该过程的时间表几乎是不可能的。
“培训者”必须接受由软件供应商进行的培训，称为新系统专家。
对所有用户的正规培训，用户必须认识到使用新系统的即时和明显好处。
对系统的持续支持要求公司配备至少一名全职的内部系统管理员，可保证技术上自给自足的灵活性，CRM系统的支持是艰巨的工作。
为保证系统带来所希望的益处，在将其推广到所有用户之前一定要加以测试。
间接电子商务，商品是有形货物。
直接电子商务，商品是无形的货物或服务，双方越过地理界限直接进行交易。
3.3.5供应链管理
供应链是企业赖以生存的商业循环系统，企业供应链可以耗费企业高达25%的运营成本。
从供应商开始，经由制造商、分销商、零售商，直到最终客户的全要素、全过程的集成化管理模式。
正向推动式运作模式是以生产为中心;逆向拉动式运作模式是以用户为中心;两种不同的运作模式适用于不同市场环境。
4第四章软件开发
4.1软件开发方法
4.1.1软件开发生命周期
传统的软件生命期是指软件产品从形成概念（构思）开始，经过定义、开发、使用、维护、废弃，的全过程。
可以把软件生命期划分为软件定义、软件开发、软件运行与维护，三个阶段。
1、软件定义时期
1.问题定义，目标系统“是什么”，系统的定位以及范围。
2.可行性研究，技
升级会员 