第二版信息系统管理工程师课程知识点汇总.docx
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第二版信息系统管理工程师课程知识点汇总
信息系统管理工程师复习知识点
第一章、计算机硬件基础
1.1、计算机的基本组成
计算机硬件系统由:
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成。
1.2、中央处理器（运算器+控制器）
1、运算器（算术运算和逻辑运算）
运算器通常由算术逻辑运算部件（ALU）和一些寄存器（通用寄存器、特殊寄存器）组成。
2、控制器
控制器工作的实质是解释、执行指令。
它的组成包括:
a、程序计数器（存放正在执行的指令地址或下一个要执行的地址）
b、指令寄存器（存放现行指令）
c、指令译码器
d、脉冲源及启停控制线路
e、时序信号产生部件
f、操作控制信号形成部件
g、中断机构
h、总线控制逻辑
3、CPU的功能
1.3、存储器
a、高速缓冲存储器（高速小容量存储器，用来临时存放指令和数据。
）
b、主存储器（存放计算机运行时的大量程序和数据，主要为半导体读写存储器，简称RWM,习惯上称为RAM。
组成为:
存储体、读写电路、地址译码和控制电路等。
）
c、辅助存储器
高速缓存的地址映像方法
直接映像、全相连映像、组相连映像
1.4、计算机的系统结构
1、并行处理的概念
所为并行性，是指计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性，它包括同时性与并发性两种含义。
提高并行性的措施主要有3个途径：
时间重叠、资源重复、资源共享。
2、计算机的体系结构
计算机执行的指令序列称为“指令流”，指令流调用的数据序列称为“数据流”。
计算机同时处理的指令或数据的个数称为“多重性”。
（1）单指令流单数据流:
单处理机
（2）单指令流多数据流:
并行处理机
（3）多指令流单数据流:
很少见了
（4）多指令流多数据流:
多处理机
3、流水线处理机系统
将指令的执行过程分成多个阶段若干个子过程。
流水线技术是一种时间并行技术。
采用重叠执行方式有两个优点:
一是程序的执行时间大大缩短；
二是功能部件的利用率明显提高。
4、并行处理机系统
采用资源重复的措施开发并行性，以SIMD方式工作的。
5、多处理机系统
流水线处理器通过若干级流水的时间并行技术来获得高性能。
采用MIMD结构
并行处理机系统的特点
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。
1.5、复杂指令集（CISC）/精简指令集（RISC）系统计算机
RISC指令系统的特点:
（1）指令数目少，一般选用使用频度最高的一些简单指令。
（2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。
（3）大多数指令可在一个周期内完成。
（4）通用寄存器数量多，只有存数/取数指令访问存储器，而其余指令均在寄存器之间进行操作。
1.6、计算机存储系统
1、存储器的层次结构
三层存储结构:
高速缓存（cache）、主存、辅存。
2、存储器的主要技术指标
存储容量、存取速度、可靠性
记忆要诀：
容量、速度、可靠性
3、辅助存储器
磁盘存储器:
硬磁盘存储器、软磁盘存储器、磁带存储器、光盘存储器:
只读型、一次写入型、可重写型三种。
1.7、计算机的应用领域
1、科学计算
2、信息管理
3、计算机图形学与多媒体技术
4、语言与文字的处理
5、人工智能
记忆要诀：
信息管理、科学计算、人工智能、语言与文字处理（键盘）、图形学与多媒体技术
第二章、操作系统基础
2.1、操作系统的两个重要作用:
1、通过资源管理，提高计算机系统的效率；
2、改善人机界面，向用户提供友好的工作环境。
2.2、操作系统的特征:
1、并发性（重要特征，有效改善系统资源的利用率，改进系统的吞吐率，提高系统效率。
）
2、共享性（硬件资源和信息资源共享可被多个执行进程使用。
）
3、异步性或随机性（进程的执行是走走停停以异步方式运行的。
）
2.3、操作系统的功能:
1、处理器管理（处理中断事件、处理器调度，以进程为单位进行作业完成处理器的调度、分配、回收）
2、存储管理
3、设备管理（各种外围设备（I/O设备））
4、文件管理
5、作业管理
6、网络与通信管理
2.4、操作系统的类型:
1、批处理操作系统
其主要特征有:
用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周转时间长
2、分时操作系统
允许多个联机用户同时使用一台计算机系统进行计算的操作系统称分时操作系统——当下最流行的一种操作系统，其主要特性有:
同时性（多个终端用户同时联机使用）、
独立性（终端用户彼此独立，互不干扰）、
及时性（快速响应）、
交互性（人机交互，联机工作）
3、实时操作系统
快速处理外界事件，快速响应结果。
其过程控制系统较为复杂主要有四部分:
数据采集、加工处理、操作控制、反馈处理
2.5、进程的定义
进程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。
进程是程序在这个数据集合上的运行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。
2.6、进程的属性有:
结构性（数据集合、程序）
共享性（多个不同的进程可以共享相同的程序）
动态性（进程运行的，是动态概念）
独立性
制约性
并发性
2.7、进程的状态和转换
1、三态模型（运行态、就绪态、等待（阻塞）态）
备注：
等待某事件和等待的事件发生是不同的意思。
2、五态模型（新建态、就绪态、等待态、运行态、终止态）
2.8、进程的组成
一个进程映像包括:
进程程序块、进程数据块、系统/用户堆栈、进程控制块（PCB）
进程控制块——当系统创建一个进程时，就为它建立一个PCB，当进程执行结束便回收占用的PCB。
进程控制块包含三个信息:
标识信息（唯一标识一个进程）、
现场信息（用于保留一个进程在运行时存放在处理器现场中的各种信息。
）、
控制信息（用于管理和调度一个进程）。
2.9、进程的同步（解决进程间的协作关系）与互斥（解决进程间的竞争关系）
实现进程的同步机制主要有:
1、信号量和P（测试）、V（增量）操作（让进程通过信号量展开交互，信号量仅能由同步原语进行操作，原语是操作系统中执行时不可中断的过程——原子操作（P操作、V操作））。
利用信号量和P、V操作既可以解决并发进程的竞争问题，又可以解决并发进程的协作问题。
2、管程——是一种程序设计语言结构成分，便于用高级语言来书写。
2.10、死锁—竞争资源产生死锁（互相等待对方释放资源产生死锁）
2.11、死锁产生的条件
1、互斥条件
2、占有和等待条件
3、不剥夺条件
4、循环等待条件
破坏其中任一条件，死锁就可防止。
记忆要诀：
互斥、占用和等待、循环等待、不剥夺
2.12、存储管理
计算机系统的存储器可以分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动存储介质等七个层次结构。
1、分区存储管理
1、固定分区管理
2、可变分区管理（按作业大小来划分分区）
常见的可变分区管理的分配算法:
最先适用分配算法、最优适应分配算法、最坏适应分配算法。
2、分页式存储管理
分页式存储器的逻辑地址由两部分组成:
页号和单元号
3、相连存储器和快表
4、分段式存储器管理
逻辑地址:
段号:
段内地址
5、虚拟存储器管理
定义:
具有部分装入和部分对换功能，能从逻辑上对内存容量进行大幅度扩充，使用方便的一种存储系统。
实际上是为扩大主存而采用的一种设计技巧。
虚拟存储器的容量与主存大小无关。
虚拟存储器的实现对用户来说是感觉不到的，他们总以为有足够的主存空间可容纳他的作业。
2.13、设备管理
设备管理通常应具有以下功能:
1、外围设备中断处理。
2、缓冲区管理。
3、外围设备的分配。
4、外围设备驱动调度。
1、输入输出系统——I/O设备可以划分为输入型外围设备、输出型外围设备、存储型外围设备。
2、输入输出控制方式:
（1）访问方式（又称为程序直接控制方式）
（2）中断方式（仅当操作正常或异常结束时才中断中央处理机。
）
（3）DMA方式（直接存储器存取，不占用CPU，提高CPU利用率）
（4）通道方式（通道—输入输出处理器，进一步减少了CPU对I/O操作的干预）
3、Spooling系统——外围设备联机操作（假脱机系统）
输入井中的作业有4种状态:
输入状态、收容状态、执行状态、完成状态。
4、磁盘调度
有移臂调度和旋转调度两类。
优化:
尽量使磁盘的平均寻道时间最少。
2.14、文件管理
1、文件类型
普通文件
目录文件
块设备文件
字符设备文件
2、文件的存取:
顺序存取（按记录顺序进行读/写操作的存取方法）、
直接存取（任意次序直接读写某个记录）、
索引存取（基于索引文件的索引存取方法）。
3、文件的逻辑结构:
流式文件（文件内的数据不再组成记录，只是依次的一串信息集合）、
记录式文件（若干个逻辑记录，定长和不定长记录。
）
4、文件的物理结构:
顺序文件、连接文件、索引结构（非连续存储的另一种方法。
）
5、文件的共享与保护
1、文件的保护
防止文件被破坏（防止系统崩溃造成的文件破坏，防止其他用户的非法操作破坏。
）
保护文件的三元组建立思想:
用户、对象、存取权限。
2、文件的保密
防止文件被窃取。
主要方法:
设置密码和使用密码
2.15、作业管理
作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。
一个作业可分为编译、连接装配和运行三个作业步。
作业管理有脱机和联机两种方式。
1、作业周期的四个状态
输入状态、后备状态、执行状态（就绪、运行、等待）、完成状态。
2、作业调度算法:
（1）先来先服务算法——最简单的调度算法，按先后顺序进行调度。
定义：
按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分派CPU；
当前作业或进程占用CPU，直到执行完或阻塞，才出让CPU（非抢占方式）。
在作业或进程唤醒后（如I/O完成），并不立即恢复执行，通常等到当前作业或进程出让CPU。
适用场景：
比较有利于长作业，而不利于短作业。
因为长作业会长时间占据处理机。
有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙的作业。
（2）最短作业优先算法
短作业优先又称为“短进程优先”SPN（ShortestProcessNext）；这是对FCFS算法的改进，其目标是减少平均周转时间。
（3）响应比最高者优先算法
最高响应比优先法是对FCFS方式和SJF方式的一种综合平衡。
FCFS方式只考虑每个作业的等待时间而未考虑执行时间的长短，而SJF方式只考虑执行时间而未考虑等待时间的长短。
因此，这两种调度算法在某些极端情况下会带来某些不便。
HRN调度策略同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短，从中选出响应比最高的作业投入执行。
响应比R定义如下：
R=（W+T）/T=1+W/T
其中T为该作业估计需要的执行时间，W为作业在后备状态队列中的等待时间。
每当要进行作业调度时，系统计算每个作业的响应比，选择其中R最大者投入执行。
这样，即使是长作业，随着它等待时间的增加，W/T也就随着增加，也就有机会获得调度执行。
这种算法是介于FCFS和SJF之间的一种折中算法。
由于长作业也有机会投入运行，在同一时间内处理的作业数显然要少于SJF法，从而采用HRN方式时其吞吐量将小于采用SJF法时的吞吐量。
另外，由于每次调度前要计算响应比，系统开销也要相应增加。
（4）优先数法（根据确定的优先数来选取作业，每次总是选择优先数高的作业）。
3、多道程序设计
多道程序设计是指允许多个程序同时进入一个计算机系统的主机存储器并启动进行计算的方法。
——提现了并行性原理
操作系统引入多道程序设计的好处是:
1、提高了CPU的利用率
2、是提高了内存和I/O设备的利用率
3、是改进了系统的吞吐率
4、是充分发挥了系统的并行性
记忆：
“三率一性”
第三章、程序设计语言
3.1、程序语言种类
1、机器语言
2、汇编语言（也称符号语言）
3、高级语言
3.2、程序控制结构
顺序结构、选择结构、循环结构
3.3、程序的编译与解释
1、计算机不能直接地接受和执行用高级语言编写的源程序，需要通过“翻译程序”翻译成机器语言格式的目标程序，才能被计算机识别和执行。
这种翻译的方式有两种:
编译方式和解释方式。
2、编译程序的功能是指在应用源程序执行之前，就将程序源代码“翻译”成目标代码（机器语言）。
编译语言有:
VC++/C++,Delphi,VisualFoxpro等。
编译程序的基本原理:
大致有六个阶段
3、编译过程为:
源程序——扫描程序——语法分析程序——语义分析程序——源代码优化程序——代码生成器——目标代码优化程序——目标程序
第四章、系统配置和方法
4.1、系统架构
1、客户机/服务器系统——C/S（Client/Server）结构
2、浏览器/服务器系统——B/S（Browser/Server）结构，是对前者的改进结构，节省了总体成本（TCO）。
3、多层分布式系统（重点）
瘦客户（提供简洁的人机交互界面，完成数据的输入/输出）；
业务服务（完成业务逻辑，实现客户与数据库对话的桥梁，同时，在这一层中实现分布式管理、负载均衡、Fail/Recover、安全隔离等）；
数据服务（数据库系统提供数据存储服务）。
多层系统主要特点:
1、安全性（中间层隔离用户直接对数据服务器的访问）
2、稳定性（中间层缓冲客户层与数据库的实际连接，Fail/Recover）
3、易维护（业务逻辑在中间层，出现变化，客户端程序基本不做改动）
4、快速响应（负载均衡，中间层缓存数据能力）
5、系统扩展灵活（中间层可以部署更多的应用服务器，满足新需求）
4.2、系统配置方法
尽最大可能减少计划内外的停机时间已成为关键业务领域追求的主要目标。
研究系统配置的主要目的就是提高系统的可用性、鲁棒性。
常用的系统配置方法:
1、双机互备
（两台主机均为工作机，提供系统支持，互相监视对方的运行情况，任何一个出现故障，其它主动接管。
）
切换时机主要在以下集中状况:
（1）系统软件或应用软件造成服务器宕（dang）机。
（2）服务器没有宕机，但系统软件或应用软件工作不正常。
（3）SCSI卡损坏，造成服务器与磁盘阵列无法存取数据。
（4）服务器内硬件损坏，造成服务器宕机。
（5）服务器不正常关机。
记忆总结：
硬件损坏造成的宕机，SCSI卡损坏造成磁盘阵列无法存取数据；系统软件或应用软件造成的宕机，应用软件或系统软件不正常工作；服务器不正常关机。
2、双机热备
（一台为工作机、另外一台为备份机，工作机出现故障，备份机主动接管）
切换时机主要在以下集中状况:
（1）系统软件或应用软件造成服务器宕（dang）机。
（2）服务器没有宕机，但系统软件或应用软件工作不正常。
（3）SCSI卡损坏，造成服务器与磁盘阵列无法存取数据。
（4）服务器内硬件损坏，造成服务器宕机。
（5）服务器不正常关机。
3、群集系统
（将若干个服务器集合为一个独立且统一的群集，实现计算负荷的共享。
）
在某个服务器由于故障或计划停机而无法使用时，通过确保群集中的其他服务器可以承担工作负载，群集服务器可以提高可用性的目标。
群集服务的优点:
高可用性、修复返回、易管理性、可扩展性
4、容错服务器（发展趋势）
容错服务器是通过CPU时钟锁屏，通过对系统中所有硬件的备份，包括CPU、内存和I/O总线等的冗余备份，通过系统内所有的冗余部件的同步运行，实现真正意义上的容错。
系统任何部件的故障都不会造成系统停顿和数据丢失。
容错服务器可以实现99.999%的可用性。
总体成本很低。
4.3、系统处理模式
1、集中式及分布式计算
桌上计算、工作组计算、网络计算
2、批处理及实时处理
批处理——是定期的周期性的收集源文件，然后进行成批处理。
它的优点是当要处理大量的数据时批处理是一种比较经济的方法，错开白天，集中在晚上业务需求小时处理，设备成本较低。
它的缺点是无法实时及反馈，需要等待时间相对长些。
实时处理——联机处理，能及时处理、及时更新和及时响应顾客，设备成本相对高些。
3、Web计算
基于网络浏览器的分布式计算方式通常被称为Web计算。
是分布式计算的一种拓展，它的出现最终将分布式拓展到internet上。
也是一种B/S结构模式。
特点:
统一的用户界面
经济性、可维护性
鲁棒性（可以根据需要对系统进行扩展，体现出很好的系统鲁棒性。
）
可伸缩性
兼容性
安全性
适应网络的异构、动态环境
4.4、系统事务管理
定义事务的语句有三条:
BEGINTRANSACTION
COMMIT
ROLLBACK
1、事务的特性:
原子性、一致性、隔离性、持续性（永久性）
2、事务的并发控制
事务是并发控制的基本单位。
并发操作带来的数据不一致性包括三类:
丢失修改、不可重复性、读“脏”数据。
——原因是并发操作破坏了事务的隔离性。
封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。
基本的封锁有:
排它锁或称写锁（X锁）、共享锁或称读锁（S锁）。
4.5、系统性能定义和指标
1、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。
其他常用指标还有MIPS（指令数/（执行时间*1000000））、MFLOPS（浮点指令数/（执行时间*1000000））
2、系统性能评估技术主要有三种:
分析技术（应用于设计中的系统，数据方法、排队论模型）、
模拟技术（应用于设计中或实际应用中的系统，建立系统模型，设计模拟实验等）、
测量技术（已投入使用的系统）
国际认可的用来测试机器性能的测试基准测试程序有:
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。
4.6、系统可靠性定义和指标
计算机系统的可靠性用平均无故障时间来度量（MTTF），
计算机系统的可维护性用平均修复时间来度量（MTTR），
计算机系统的可用性:
MTTF/（MTTF+MTTR）*100%
计算机可靠性模型
1、串联系统可靠性
2、并联系统可靠性
3、混联系统
提高计算机的可靠性措施:
1、提高元器件质量，改进加工工艺和工艺结构，完善电路设计。
2、发展容错技术。
第五章、数据结构与算法
数据结构——数据以及相互之间的关系。
5.1算法的特性:
算法的五个特性:
有穷性，确定性，可行性，输入，输出。
算法的评价:
正确性，可读性，健壮性，效率和低存储量需求。
线性表——n个数据元素的有限序列。
线性表的顺序存储结构，线性表的链式存储结构。
5.2栈和队列
栈——一种特殊的线性表，是仅能在表尾进行插入或者删除操作的线性表。
按照先进后出原则组织数据。
表达式求值——任何一个表达式都是由操作数、运算符和界定符组成的。
表达式一般分为中缀表达式和后缀表达式。
队列——一种只允许在一端进行插入，而在另一端进行删除的线性表。
按照先进先出（FIFO）原则组织数据。
5.3数组和广义表
5.4树和二叉树
5.5树的遍历方式有三种
1、树的前序遍历
2、树的后序遍历
3、树的层次遍历
5.6图的遍历方式
1、深度优先遍历
2、广度优先遍历
第六章、多媒体基础知识
1、什么是多媒体
一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带等。
二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。
媒体的分类
2、多媒体计算机技术的定义
计算机综合处理多媒体信息（文本、图形、图像、音频、视频），使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统并具有交互性。
3、多媒体计算机技术的特性
集成性
交互性
实时性
数字化
4、多媒体计算机系统
指能综合处理多媒体信息，使多种信息建立联系并具有交互性的计算机系统。
5、多媒体关键技术和应用
（1）、多媒体计算机技术的主要组成
多媒体信息处理技术和信息压缩技术，多媒体计算机技术，多媒体网络通信技术，多媒体数据库技术。
（2）、多媒体计算机系统的关键技术
视频和音频数据的压缩和解压缩技术
多媒体专用芯片技术
多媒体系统软件技术
大容量信息存储技术
多媒体网络通信技术
超文本与超媒体技术
（3）、多媒体计算机技术的应用
教育与培训
桌面出版与办公自动化
多媒体电子出版物
多媒体通信
多媒体声光艺术品的创作
6、多媒体数据压缩编码技术
（1）、多媒体数据压缩的基本原理
原始数据——（编码/压缩——存储/传输——解码/解压缩）——还原数据
（2）、多媒体数据压缩的基本编码方法
（1）多媒体压缩的编码分类
无损压缩法（冗余压缩法）和有损压缩法（熵压缩法）
（2）统计编码——无损压缩法
哈夫曼编码、算术编码
（3）预测编码——有损压缩法
（4）变换编码——有损压缩法
记忆要诀：
哈夫曼、算术——无损压缩；预测、变换——有损压缩
7、编码的国际标准
通用的压缩编码标准主要有:
JEPG（联合照片专家组）、MPEG（动态图像专家组）、H.261、DVI
8、数字图像的类型和格式
（1）常见的数字图像类型有四种:
二值图像，如文字、图形、指纹等。
黑白灰度图像，如黑白相片。
彩色图像，如图片。
活动图像，如动画。
数字图像的彩色可以用亮度、色调、饱和度来描述。
（2）数字图像的文件格式
图像格式大致可以分为两大类:
一类为位图，一类为矢量图形。
矢量图：
文件小，占的存储空间较小，矢量图无限放大不模糊，一般来讲矢量图都是由位图仿图绘制出来的，首先有一个图，然后根据他仿图绘制出来。
图像文件格式也可以分为两大类:
一类为静态图像文件格式。
一类为动态图像文件格式。
9、数字图像的处理方法
（1）改善图像的像质
（2）将图像复原
（3）识别和分析图像
（4）重建图像
（5）编辑图像
（6）图像数据的压缩编码
10、数字音频信息的编码方法
音频冗余主要表现为:
时域冗余度和频域冗余度。
音频信号的编码方式主要有:
波形编码法、参数编码法、混合编码法。
11、多媒体应用系统开发的一般步骤:
（1）确定开发对象，将应用软件类型具体化。
（2）设计软件结构，并明确开发方法。
（3）准备多媒体数据。
（4）集成一个多媒体应用系统，并进行系统测试。
12、多媒体的开发工具
主要有:
字处理软件MicrosoftWord、
简报处理软件MicrosoftPowerPoint、
图像处理软件AdobePhotoshop和动画制作软件3DStudioMAX
13、声音信号数字化
第七章、网络基础知识
7.1、计算机网络就是相互联接、彼此独立的计算机系统的集合。
7.2、计算机网络的出现实现了数据通信、资源共享、集中管理以及分布式管理，为现代社会带来了极大的方便。
7.3、计算机网络的分类
按照网络的拓扑结构来分类，可以分为总线状、环状、树状、网状、星状、混合状等。
按照网络的覆盖范围，可以将计算机网络划分为:
局域网、城域网、广域网、互联网。
7.4、计算机网络体系结构与协议
计算机网络体系结构
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
TCP/IP协议——传输控制/网络互联协议
主要包含的协议有:
a、远程登录协议（Telnet）
b、文件传输协议（FTP）
c、简单邮件传输协议（SMTP）
7.5、数据通信模型
模拟信号、数字信号
数据通信系统
升级会员 