软设知识点100条

1、码制的表示

定点整数

原码与反码的0既有+0也有-0，数码的表示个数为2^{n-1个。补码与移码由人为定义，-0编码定义为最小数值-1，数码的表示个数为2}n个，最小表示数值为2^n-1。

定点小数

数码的表示个数与定点整数一致。补码与移码的人为定义，将-0的编码定义为最小数值-1。

2、浮点数的表示

浮点数格式

阶码决定范围，阶码越长，范围越大

尾数决定精度，尾数越长，精度越高

浮点数运算过程

对阶==》尾数计算==》格式化

对阶：小数向大数看齐，尾数右移

3、校验码

校验方式	校验码位数	校验码位置	检错	纠错	校验方式
奇偶校验	1	一般拼接在头部	可检查奇数位错	不可纠错	奇校验：最终1的个数是奇数个；偶校验：最终1的个数是偶数个；
CRC循环冗余校验	生成多项最高次幂决定	拼接在信息位尾部	可检错	不可纠错	模二除法求余数，拼接作为校验位
海明校验	2^r ≥ m+r+1	插入在信息位中间	可检错	可纠错	分组奇偶校验

CPU（中央处理器）组成

cpu分为运算器与控制器两大部分

运算器

算术逻辑单元ALU：执行算术运算与逻辑运算
累加寄存器AC：暂存数据，为ALU提供工作区
数据缓冲寄存器DR
状态条件寄存器PSW

控制器

指令计数器PC：存储线下一条要执行指令的地址
指令寄存器IR：存储即将要执行的指令
指令译码器ID
时序部件

5、CISC与RISC

CISC（复杂指令集）的特点：指令数量多，指令频率差别大，变长，多种寻址方式，使用微码（微程序）实现。

RISC（精简指令集）的特点：指令数量少，频率接近，定长，单周期，多寄存器寻址，多通用寄存器，硬布线逻辑控制，适用于流水线。有效支持高级程序语言，优化编译

6、流水线技术

流水线建立时间：第1条指令执行时间
流水线周期：指令分段后，最长段时间
流水线执行时间（默认使用理论公式，无答案时考虑实践公式）
理论公式：流水线建立时间 + （指令条数 - 1） * 流水线周期
实践公式：指令段数 * 流水线周期 + （指令条数 - 1） * 流水线周期
吞吐率 = 指令条数/流水线执行时间
最大吞吐率 = 流水线周期的倒数

7、局部性原理

时间局部性：指程序中的某条指令一旦执行，不久以后该指令可能再次执行，典型原因时由于程序中存在着大量的循环操作。
空间局部性：指一旦程序访问了某个存储单元，不久以后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围内，其典型情况是程序顺序执行。

8、常见存储器

按内容存取

相联存储器（如Cache）

按地址存取

随机存取存储器（如内存）
顺序存取存储器（如磁带）
直接存取存储器（如磁盘）

工作方式

随机存取存储器 RAM （如内存DRAM）
只读存储器 ROM （如BIOS）

9、Cache（高速缓存）

在计算机的存储系统体系中，Cache是（除寄存器以外）访问速度最快的层次。

解决CPU与主存之间速度容量不匹配问题。

Cache与主存映射三种方式：

	冲突率	电路复杂度
直接相连映像	高	简单
全相联映像	低	复杂
组相联映像	折中	折中

10、主存编制计算

内存单元数个数 = 最大地址 + 1 - 最小地址

内存编址内容：

按字编址：每个存储单元存放内容为机器字长——由题干定义
按字节编制：每个存储单元内容为1字节（8bit）

内存总容量 = 内存单元数 * 编制内容

总容量 = 单位芯片容量 * 总片数

总片数 = 总容量/单位容量

单位芯片容量 = 总容量 / 芯片片数

11、输入输出技术

程序控制（查询）方式：分为无条件传送和程序查询方式。方法简单，硬件开销小，但是I/O能力不高，严重影响CPU的利用率。
程序中断方式：与程序控制方式相比，中断方式因为CPU无需等待而提高了传输请求的响应速度。
DMA方式：DMA方式是为了在主存与外设之间实现高速、批量数据交换而设置的。DMA方式比程序控制方式与中断方式都高效。

12、中断

中断处理（CPU无需等待也不必查询I/O状态）：

当I/O系统准备好以后，发出中断请求信号通知CPU
CPU接到中断请求后，保存正在执行程序的现场（保存现场），打断的程序当前位置即为断点（通过中断向量表 - 保存中断服务程序的入口地址）
转入I/O中的服务程序的执行，完成I/O系统的数据交换
返回被打断的程序继续执行（恢复现场）

13 、可靠性

串联系统计算：R总 = R1 * R2 * R3 * … * Rn;

并联系统计算：R总 = 1-（1-R1)(1-R2)…(1-Rn);

N模混联系统：先将整个系统划分为多个部分串联R1、R2…等，再计算R1、R2内部的并联可靠性，带入原公式。

可靠性表示：MTTF/（1+MTTF）

14、操作系统位置和功能

管理系统的硬件、软件、数据资源
控制程序运行
人机之间的接口
应用软件与硬件之间的接口

15、嵌入式操作系统

特点：微型化、可定制（针对硬件变化配置）、实时性、可靠性、易移植性（硬件抽象层HAL和板级支撑包BSP支持）

初始化过程：片级初始化 ==》板级初始化 ==》系统初始化

16、线程

同一个进程当中的各个线程，可以共享该进程的各种资源，如内存地址空间、代码、数据、文件等，线程之间的通信与交流非常方便
对于同一个进程当中的各个线程来说，他们可以共享该进程的大部分资源。
每个线程都有自己独立的CPU运行上下文和栈，这是不能共享的
程序计数器、寄存器和栈不能共享

17、PV操作

P操作：S = S - 1（申请并锁定资源）；S < 0（检查资源是否足够）

V操作：S = S +1（释放资源）；S ≤ 0（检查是否有进程排队并通知排队进程）

S信号量：表示资源数，初值即为初始状态无操作时，资源的数量；信号量小于0时的时候，还可以表示排队的进程数量

18、前趋图与PV操作分析题技巧

针对箭线标注信号量

箭线的起点位置是V操作（即前趋活动完成后以V操作通知后继活动）

箭线的终点位置是P操作（即后继活动开始前以P操作检查前趋活动是否完成）

19、死锁

死锁四大条件：

互斥：即一个资源每次只能被一个进程使用
保持和等待：有一个进程已获得了一些资源，但因请求其他资源被阻塞时，对以获得的资源保持不放
不剥夺：系统不能强行收回，只能由进程使用完自己释放
环路等待：若干个进程形成环形链，每个都占用对方要申请的下一个资源

假设m个进程各自需要w个R资源，系统中共有n个R资源，此时不可能形成死锁的条件是：m * （w - 1）+1 <= n

解决死锁的策略：

死锁预防
死锁避免：银行家算法
死锁检测
死锁解除

20、页式存储的淘汰原则

页面淘汰时，主要依据原则（考试中默认按照此原则进行淘汰）：

先淘汰最近未被访问的（访问位为0），其次多个页面访问位为0时，则淘汰未被修改的（即修改位为0，因为修改后的页面淘汰时代价更大）

访问0 ——> 修改0

绝对路径从根目录开始写起，并且该文件的全名即为绝对路径 + 文件名

相对路径从当前位置下一级目录开始写起。

22、I/O管理软件

硬件：完成具体的I/O操作
中断处理程序：I/O完成后唤醒设备驱动程序
设备驱动程序：设置寄存器，检查设备状态
设备无关I/O层：设备名解析、阻塞进程、分配缓冲区
用户级I/O层：发出I/O调用

23、分布式透明性

分片透明：用户不必关心数据是如何分片的，即如何分片对用户是透明的
复制透明：用户不用关心数据库在网络中各个结点的复制情况，被复制的数据的更新由系统自动完成
位置透明：用户不必知道所操作的数据放在何处，即数据分配到哪个或哪些站点存储对用户是透明的
局部映像透明性（逻辑透明）：用户不必知道局部数据库模式

24、数据库三级模式、两级映像

三级模式：

外模式 <===> 视图
模式 <===> 基本表
内模式 <===> 文件

两级映像（外模逻辑，模内物理）：

外模式 <===> 模式映射，保证数据逻辑独立性，即数据的逻辑结构发生变化后，用户程序也可以不修改。只需要修改外模式和概念模式之间的映像
模式 <===> 内模式映射，保证数据物理独立性，即当数据的物理结构发生改变时，应用程序不用改变。只需要修改概念模式和内模式之间的映像

25、数据库设计过程

1、需求分析阶段产物：数据流图、数据字典、需求说明书

2、概念设计阶段产物：E-R模型

3、逻辑设计（详细设计）阶段产物：关系模式

4、物理设计阶段

5、数据库实施阶段

6、数据库运行和维护阶段

设计依据：需求分析、E-R模、转换原则、规范化理论

26、关系模式基本概念

属性

简单属性和复合属性

简单属性：原子的、不可再分的
复合属性：可以细分为更小的部分（即划分为别的属性）

单值属性和多值属性

单值属性：定义的属性对于一个特定的实体都有单独的一个值
多值属性：在某些特定情况下，一个属性可能对应一组值

NULL属性：表示无意义或不知道

派生属性：可以从其他属性得来

目或度

关系模式中属性的个数

候选码

又称为候选键，唯一标示元组的属性集合，可以有多个

主码

又称为主键，从候选键中选择一个

主属性与非主属性

组成候选码的属性就是主属性，其他的就是非主属性

外码（外键）

其他关系模式的主键

全码（ALL-Key）

关系模式的所有属性组是这个关系的候选码

27、候选键

选择入度为0（无函数依赖可推导得出的属性入度为0）的属性集合，从该集合尝试推导出全部属性（可通过传递函数依赖等进行传递推导），如果可以，该集合为候选键，否则，该集合依次添加既有入度也有出度（既可被推导得出也可推导出其他属性）的中间结点，直到推导出所有属性为止，最终集合即为候选键。

顺藤摸瓜…

28、E-R图转关系模式转换原则

实体必须单独转换为1个关系模式

联系根据类型不同：

1对1联系可以转换为独立的关系模式，也可以归并到任意一端实体中
1对多联系可以转换为独立的关系模式，也可以归并到多端实体中
多对多联系只能转换为独立的关系模式，不能归并

29、关系代数

笛卡尔积x：结果的属性列数是二者之和，结果的元组行数是二者乘积

投影Π

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