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《系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師》第二章考點(diǎn)
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計算機(jī)系統(tǒng) 由 硬件和軟件組成，軟件通常分為 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。
系統(tǒng)軟件支持應(yīng)用軟件的運(yùn)行，為用戶開發(fā)應(yīng)用軟件提供平臺，用戶可以使用它，但不能隨意修改它。
常用的系統(tǒng)軟件有 操作系統(tǒng)、語言處理程序、連接程序、診斷程序、數(shù)據(jù)庫 等。
應(yīng)用軟件指 計算機(jī)用戶利用 軟硬件資源 為某一專門的應(yīng)用目的而開發(fā)的軟件。
2.1 操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識
操作系統(tǒng) Operating System，是計算機(jī)系統(tǒng)的核心系統(tǒng)軟件。
2.1.1 操作系統(tǒng)的原理、類型、結(jié)構(gòu)
1、操作系統(tǒng)定義
硬件資源包括 中央處理器、存儲器、輸入輸出設(shè)備。
軟件資源是以 文件形式保存在存儲器上的 程序和數(shù)據(jù)。
操作系統(tǒng)既 有效組織和管理 系統(tǒng)中各種 軟硬件資源，合理地組織計算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，又控制程序的執(zhí)行，為用戶使用計算機(jī) 提供了一個 良好的環(huán)境和友好的接口。
2、操作系統(tǒng)分類
按功能不同分：單用戶操作系統(tǒng)、批處理操作系統(tǒng);分時操作系統(tǒng)、實(shí)時操作系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng);嵌入式操作系統(tǒng)。
3、操作系統(tǒng)的特征
并發(fā)性、共享性、虛擬性、不確定性。
4、操作系統(tǒng)的功能
進(jìn)程管理、文件管理、存儲管理、設(shè)備管理、作業(yè)管理。
2.1.2 處理機(jī) 與 進(jìn)程管理
1、進(jìn)程的定義及其分類
進(jìn)程通常由 程序、數(shù)據(jù)、進(jìn)程控制塊 PCB 組成。
2、進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換與控制
就緒、運(yùn)行、阻塞。
進(jìn)程控制是通過 進(jìn)程控制原語實(shí) 現(xiàn)的，進(jìn)程控制原語主要有：創(chuàng)建原語、撤銷原語、掛起原語、激活原語、阻塞原語、喚醒原語。
注：原語不可分割，不允許中斷。
3、進(jìn)程互斥與同步 以及 P/V 操作
同步是使在異步環(huán)境下的各進(jìn)程按一定的 順序和速度 執(zhí)行。
互斥 要保證臨界資源 一次只能提供一個進(jìn)程使用，稱為 臨界資源 CR。
PV操作是低級通信原語，在執(zhí)行期間不可分割，P表示申請一個資源，V表示釋放一個資源。
P操作定義：S:=S-1，若S>=0，則執(zhí)行P操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，否則若S<0， 則置該進(jìn)程為阻塞狀態(tài)(因?yàn)闊o可用資源)，并將其插入阻塞隊列。
V操作定義：S:=S+1，若S>0， 則執(zhí)行V操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，否則若S<=0，則從阻塞狀態(tài)喚醒一個進(jìn)程，并將其插入就緒隊列，然后執(zhí)行V操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。
4、進(jìn)程通信與管程
控制信息的交換稱為低級通信，數(shù)據(jù)的交換稱為高級通信。
高級通信的類型有 共享存儲系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)、管道通信。
在任一時刻最多只有一個進(jìn)程能夠真正地進(jìn)入管程，其他的只能等待。
5、進(jìn)程調(diào)度與死鎖
產(chǎn)生死鎖的四個必要條件：互斥條件、請求保持條件、不可剝奪條件、環(huán)路條件。
預(yù)防策略，破壞死鎖的四個必要條件之一。
6、線程
線程是進(jìn)程中的一個實(shí)體，是被系統(tǒng)獨(dú)立分配和調(diào)度的基本單位。
線程只擁有一些運(yùn)行中必不可少的資源。
同一個進(jìn)程中的多個線程可以并發(fā)執(zhí)行，線程具有：就緒、運(yùn)行、阻塞，三個基本狀態(tài)。
2.1.3 存儲管理
存儲器的發(fā)展方向是：高速、大容量、小體積。
存儲管理的主要任務(wù)是：如何提高主存的 利用率、擴(kuò)充主存 以及對主存信息實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。
2.1.4 設(shè)備管理
設(shè)備管理的目標(biāo)是：提高設(shè)備的利用率，為用戶提供方便統(tǒng)一的界面。
磁盤調(diào)度算法：先來先服務(wù) FCFS、最短尋道時間優(yōu)先 SSTF、掃描算法SCAN。
2.1.5 文件管理
隨機(jī)訪問是指對文件中的信息可以按任意次序隨機(jī)讀寫文件中的信息。
文件控制塊FCB，描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
2.1.6 作業(yè)管理
常用的作業(yè)調(diào)度算法有：先來先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先、相應(yīng)比高優(yōu)先、優(yōu)先級調(diào)度算法、均衡調(diào)度算法。
2.1.7 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) NOS
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分為：集中模式、客戶機(jī)/服務(wù)器模式、對等模式。
現(xiàn)代操作系統(tǒng)已經(jīng)把網(wǎng)絡(luò)功能包含到操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，作為操作系統(tǒng)核心功能的一個組成部分。
2.2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)
數(shù)據(jù)庫的三要素：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)約束條件。
特別需要指出的是，E-R模型強(qiáng)調(diào)的是 語義。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論的核心是 數(shù)據(jù)間的函數(shù)依賴，衡量的標(biāo)準(zhǔn)是 關(guān)系規(guī)范化的程度 及分解的無損連接 和 保持函數(shù)依賴性。
數(shù)據(jù)依賴包括：函數(shù)依賴、非平凡的函數(shù)依賴、平凡的函數(shù)依賴、完全函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴、傳遞依賴、碼、主屬性、非主屬性、外碼、值依賴定義、函數(shù)依賴的公理系統(tǒng)。
事務(wù)是數(shù)據(jù)庫環(huán)境中 不可分割 的邏輯工作單位。
四個特性：原子性、一致性、隔離性、持久性，ACID。
SQL語言中事務(wù)定義語句有三條：BEGIN TRANSACTION 事務(wù)開始、COMMIT 事務(wù)提交、ROLLBAK 事務(wù)回滾。
并發(fā)操作是指：在多用戶共享系統(tǒng)中，用戶可能同時對同一數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。
帶來的問題主要有：丟失更新、不可重復(fù)讀、讀臟數(shù)據(jù)。
并發(fā)控制主要技術(shù)是封鎖：排他鎖(簡稱 X鎖、寫鎖)、共享鎖(簡稱 S鎖、讀鎖)。
保護(hù)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)在于 建立冗余數(shù)據(jù)、即 備份數(shù)據(jù)。
方法是：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲、建立日志。
2.2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計
需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計、應(yīng)用程序設(shè)計、運(yùn)行維護(hù)。
E-R 方法的數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計可分三步：設(shè)計局部E-R模型、設(shè)計全局E-R模型、全局E-R模型優(yōu)化。
2.2.3 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
滿足 分布性、邏輯相關(guān)性、場地透明性、場地自治性 的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)被稱為 完全分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的集中控制性、數(shù)據(jù)獨(dú)立性、數(shù)據(jù)冗余可控性、場地自治性、存取有效性。
4層模式劃分為：全局外層、全局概念層、局部概念、局部內(nèi)層，各層還有相應(yīng)的 層間映射
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