我總結的這些都是每年的考點，必須要記下來的。

1. 計算機系統基礎

1.1 碼

1. 符號位0表示正數，符號位1表示負數。
2. 補碼：簡化運算部件的設計，最適合進行數字加減運算。
3. 移碼：與前幾種不同，1表示+，0表示-。用于浮點運算和表示浮點數階碼。

數據表示如下：

1.2 浮點數

1. 定點表示法中小數點不占存儲位。
2. 表示方法為N=M×R^E，其中E稱為階碼，M稱為尾數。
   數值范圍由階碼E確定，數值精度由尾數M確定
3. 運算時候，小階向大階看齊，小階增加幾位，尾數右移幾位。
4. 定點小數表示中,只有補碼能表示 -1。
5. 當浮點數的尾數用補碼表示時，規格化數的判斷標準是：??數符（符號位）與尾數小數點后第一位數值必須相異??。而階碼與數符和規格化與否無關。

1.3 校驗碼

1. 循環冗余校驗碼：模二運算。
2. 海明碼：可校驗可糾錯。
3. 海明碼計算：2^k>=n+k+1（n為數據位，k為校驗位）

1.4 計算機硬件組成

1. 輸入設備和輸出設備合稱為外部設備（外設）。
2. 中央處理單元CPU：由運算器、控制器、寄存器組和內部總線組成。
3. CPU的主要功能：實現程序控制、操作控制、時間控制、數據處理功能。
4. 單核 CPU 和多核CPU都支持多任務操作系統。

1.5 運算器

算術邏輯單元（ALU）：負責處理數據，實現對數據的算數運算和邏輯運算。
累加寄存器（AC）：運算器執行運算時，暫存計算結果數據。
數據緩沖寄存器（DR）：對內存儲器進行讀寫操作時，數據中轉站（注意和AC區別）。

1.6 控制器

程序計數器（PC）：存儲下一條要執行指令的地址。
指令寄存器（IR）：用來存放當前正在執行的指令。
地址寄存器（AR）：用來保存當前CPU所訪問的內存單元的地址。

注意：

• 程序員可見：通用寄存器（ALU、AC、DR、PSW）、程序計數器（PC）
• 程序員不可見：指令寄存器（IR）、存儲器數據寄存器（MDR）、存儲器地址寄存器（MAR）、ID、地址寄存器、時序部件。

1.7 Cache（高速緩存）

1. 內容是主存內存的副本拷貝，對于程序員來說是透明的。
2. 緩和CPU與主存之間的速度矛盾。
3. 地址映射：Cache與主存的映射有專門硬件自動實現。
4. 映射分為：全相聯映射（空間利用充分，命中率高，查找慢）；直接映射（速度最快，空間利用不充分，命中率低）；組相聯映射。
5. Cache命中率：隨著Cache容量增加，命中率也會增加，但效率降低了。
6. 平均存取時間=h×T+（1-h)×t
7. 訪問效率=Cache存取時間/平均存取時間。

1.8 存儲器的分類

1. 分類：
   DRAM（動態隨機存儲器）：是主存的主要構成。特點是：只能將數據保持很短的時間。為了保持數據，DRAM使用電容存儲，所以必須隔一段時間刷新一次，如果存儲單元沒有被刷新，存儲的信息就會丟失。
   SRAM（靜態隨機存儲器）：用來作為高速緩存存儲器（Cache）。特點是：不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。因此SRAM具有較高的性能，但是集成度較低，相同容量的DRAM內存可以設計為較小的體積，但是SRAM卻需要很大的體積，且功耗較大。
2. 虛擬存儲器：由主存和輔存構成。
3. 幾種常見存儲器
   • 隨機存儲器：可以按地址訪問存儲器的任一單元。
   • 順序存儲器：訪問時按順序查找目標地址，它訪問數據所需時間與數據存儲位置相關。
   • 直接存儲器：按照數據塊所在位置訪問。
   • 相聯存儲器：按內容訪問的存儲器。
4. 磁盤是一種直接存儲器。

1.9 輸入/輸出技術

CPU與外設之間的數據傳送方式

在計算機中，I/O系統可以有5種不同的工作方式，分別是程序控制方式、程序中斷方式、DMA工作方式、通道方式、I/O處理機。

1. 程序控制方式
   分為無條件查詢和程序查詢方式。

   • 無條件傳送方式
     I/O端口總是準備好接受主機的輸出數據，或是總是準備好向主機輸入數據，而cpu在需要時，隨時直接利用I/O指令訪問相應的I/O端口，實現與外設的數據交換。優點是軟、硬件結構簡單，缺點是對時序要求高，只適用于簡單的I/O控制。
   • 程序查詢方式（需要CPU，順序工作）
     程序查詢方式也稱為程序輪詢方式，該方式采用用戶程序直接控制主機與外部設備之間輸入/輸出操作。CPU必須不停地循環測試I/O設備的狀態端口，當發現設備處于準備好(Ready)狀態時，CPU就可以與I/O設備進行數據存取操作。這種方式下的CPU與I/O設備是串行工作的。

2. 中斷方式（需要CPU，并行工作）
   當I/O接口準備好就接收數據或向CPU傳送數據就會發出中斷信號通知CPU。（CPU無需等待，提高利用率）

   • 為了方便實現多級中斷鑲套，使用堆棧來保護最有效。
   • 中斷向量：提供中斷服務程序的入口地址。
   • 中斷響應時間：發出中斷請求開始到進入中斷服務程序。
   • 保存現場：返回來執行源程序。

3. DMA方式（工作不需要CPU）
   DMA方式（直接主存存取方式），其思想是：允許主存儲器和I/O設備之間通過“DMA控制器(DMAC)”直接進行批量數據交換，除了在數據傳輸開始和結束時，整個過程無須CPU的干預，并行工作，完全由硬件完成交換數據。

4. 通道控制方式
   在一定的硬件基礎上利用軟件手段實現對I/O的控制和傳送，更多地免去了cpu的接入，使主機和外設并行工作程度更高。

5. I/O處理機
   指專門負責輸入/輸出的處理機。可以有獨立的存儲器、運算部件和指令控制部件。

DMA

DMA控制器在需要的時候代替CPU作為總線主設備,在不受CPU干預的情況下,控制I/O設備與系統主存之間的直接數據傳輸。DMA操作占用的資源是系統總線，CPU是在一個總線周期結束時響應DMA請求的。

零碎知識點

1. 計算機類與鼠標類的關系是聚合關系。
2. CPU利用較高的主頻、高速緩存（Cache）和通用函數庫等技術來執行指令 。
3. GPU使用SIMD/SIMT架構，MISD純粹是一種理論模型，并沒有實際意義

1.10 總線結構

1. 總線結構：一組能為多個部件分時共享的公共信息傳送線路。
2. 三總線結構：數據總線、地址總線、控制總線。
3. 時鐘周期=1/時鐘頻率。
4. 最短傳輸周期=n×時鐘周期。
5. 總線最大數據傳輸率（總線帶寬）=（總線寬度/8）/最短傳輸周期
6. CPU查詢數據： CPU在內存里尋找數據時，先通過地址線找到地址，再通過數據線將數據取出來。
7. 計算機在執行指令的過程中，需要直接尋址，首先要將內存單元所在地址的值送到地址總線上。
8. 指令周期>CPU周期>時鐘周期（計算機操作的最小單元時間）。

1.11 尋址方式

1. 立即尋址方式：操作數就包含在指令中（直接給出操作數本身）
2. 直接尋址方式：操作數存放在內存單元中（直接給出操作數所在內存的地址）
3. 寄存器尋址方式：操作數存放在某一寄存器中（指令中給出存放操作數的寄存器地址）
4. 間接尋址方式：指令中給出的是操作數地址的地址。
5. 寄存器間接尋址：操作是存放在內存單元中，操作數所在存儲單元的地址在某一寄存器中。
6. 隱含尋址：不是明顯的給出操作數地址，而是在指令中隱含著地址。
7. 獲取操作數的速度：立即尋址>寄存器尋址>直接尋址>寄存器間接尋址>間接尋址。

Flynn分類

Flynn的分類依據是指令流和數據流。

1.12 CISC和RISC

1.13 指令的流水線處理

1. 流水周期（△t）為執行時間最長的一段（△t）
2. 流水執行時間
   理論：1條指令的執行時間+（指令數-1）×流水周期（公式=(t1+t2+t3…+tn)+(n-1)×△t）
   實踐：（公式=(k+n-1)×△t，k為工序數）
3. 流水吞吐率（tp）=指令條數 / 指令流水時間
4. 流水最大吞吐率=1 / 流水時間
5. 流水加速比=不使用流水執行時間 / 使用流水線的執行時間

2. 操作系統

2.1 線程與進程

1. 進程狀態
   ①阻塞：進程因發生某件事而暫停執行
   ②就緒：進程具備運行條件，但尚未運行
   ③運行：進程在處理機上運行
   ④創建：為新進程創建PCB，并填寫必要信息，并把進程插入到就緒隊列中
   ⑤終止：資源釋放回收。
   
2. 線程：進程的輕型實體，是一系列指令的集合。（提高OS的并發性）（OS運算調度的最小單位）。
3. 共享進程資源：線程基本不擁有自己的資源，只擁有運行中必不可少的資源（如：PC、寄存器、棧，但可共享進程全部資源）。
4. 調度方式：
   可剝奪式調度：立即暫停當前進程，分配處理機給高優先級進程（原則：優先權、短進程優先、時間片原則）
   不可剝奪式調度：必須等待進程運行完方可釋放占用CPU（缺點：適用于批處理系統，不適用分時/實時系統）。
5. 臨界資源不能采用時間片輪轉分配算法。

2.2 分區存儲管理

1. 固定分區：（一種靜態分區方式）在系統生成時已將主存劃分成若干個分區，每個分區的大小可不等；（OS通過主存分配情況表管理主存）。
2. 可變分區：（一種動態分區方式）存儲空間的劃分是在作業裝入時進行的，故分區的個數可變，分區的大小剛好等于作業的大小。（OS通過已分配表、未分配表管理主存）。

2.3 分頁存儲管理

1. 高級程序語言使用邏輯地址，運行狀態內存使用物理地址。
2. 地址結構：（組成：頁號+頁內地址（頁內偏移量）=偏移量）。
3. 快表是將頁表存于Cache中；慢表是將頁表存于內存上。

2.4 虛擬存儲管理

1. 虛擬存儲器的實現（特性：離散性、多次性、對換性、虛擬性）。
2. 虛擬存儲器利用了局部性原理。
3. 在虛擬存儲器中，頁面如果很小，虛擬存儲器中包含的頁面個數就會過多，使得頁表的體積過大，頁表本身占據的存儲空間過大，操作速度將變慢。
4. 當頁面很大時，虛擬存儲器中的頁面個數會變少，另外，主存的容量比虛擬存儲器的容量更少，主存中的頁面個數就會更少，缺頁率自然很大，就會不斷的調入/調出頁面，降低操作速度。
5. 段式虛擬存儲器是按照程序的邏輯性來設計的，具有易于實現程序的編譯、管理和保護，也便于多到程序共享的優點。

2.5 設備管理

1. I/O設備管理軟件一般分為4層（由下至上）：中斷處理程序、設備驅動程序、設備無關系統軟件、用戶級軟件。
2. Spooling技術： 緩和CPU高速性與I／Ｏ設備低速性的矛盾。

2.6 嵌入式操作系統

嵌入式系統：自底向上由三個主要環節組成（片級初始化—板級初始化—系統級初始化）
片級初始化：完成嵌入式微機處理器的初始化
板級初始化：完成嵌入式微機處理器以外的其他硬件設備初始化
系統級初始化：以軟件初始化為主，主要進行操作系統的初始化。

2.7 零碎知識點

1. 在UNIX操作系統中，把輸入/輸出設備看作是特殊文件。在UNIX系統中包括兩類設備：塊設備和字符設備。
2. 傳統機器級的機器語言是該機的指令集，程序員用機器指令編寫的程序可以由微程序進行解釋。

3. 數據庫技術

3.1 數據庫設計

分為四個階段：

1. 用戶需求分析：收集用戶需求，確定系統邊界。（產物包括：數據流圖、數據字典、需求說明）。
2. 概念設計：設計E-R圖（實體-屬性圖）。（存在屬性沖突、命名沖突、結構沖突）。
3. 邏輯設計：將E-R轉換成關系模式。（需要考慮：關系規范化，確定完整性約束）。
4. 物理設計：根據生成的表等概念，生成物理數據庫。

3.2 三級模式結構

三級模式分為：

1. 外模式（也稱用戶模式或子模式）：對應→視圖
2. 概念模式（也稱模式）：對應→基本表
3. 內模式（也稱存儲模式）：對應→存儲文件。（索引→物理層（對應內模式）看到索引就選物理層/內模式即可）。

兩級映射分為：

1. 模式/內模式映像：實現概念模式到內模式之間的相互轉換（物理獨立性）
2. 外模式/模式映像：實現了外模式到概念模式之間的相互轉換（邏輯獨立性）（創建視圖構建的是外模式和外模式/模式之間的映射）。

3.3 數據模型三要素

1. 數據結構：是所研究的對象類型的集合（系統靜態特性）。
2. 數據操作：是對數據庫中各種對象(型)的實例(值)允許執行的操作集合（系統動態特性）。
3. 數據的約束條件：是一組完整性規則的集合。

3.4 關系代數運算

1. 自然連接：特殊的等值連接，相同屬性對應的值必須相同才能進行連接。（去除重復列）

3.5 數據庫SQL語句

1. 索引的創建和刪除（采用三級模式的數據庫系統中如果對一個表創建聚簇索引，那么改變的是數據庫的內模式）。
2. 視圖的創建刪除和修改（WITH CHECK OPTION ）。
3. 視圖是從一個表或多個表或視圖中導出的，是一個虛擬表。
4. WITH CHECK OPTION 表示對 UPDATE、INSERT、DELETE 操作時要保證更新、插入或刪除的行滿足視圖定義中的謂詞條件。
5. 授予、撤銷權限的操作——[WITH GRANT OPTION]。

3.6 函數依賴

1. 部分函數依賴：A可確定C, (A,B)也可以確定C，(A,B)中的一部分（即A）可以確定C，稱為部分函數依賴。
2. 完全函數依賴：在R(U)中，如果X→Y，并且對于X的任何一個真子集X’，都有X’不能決定Y，則稱Y對X完全函數依賴。
3. 傳遞函數依賴：當A和B不等價時， A可確定B，B可確定C，則A可確定C，是傳遞函數依賴。

3.7 函數依賴公理

1. 傳遞律：如果X→Y且Y→Z，則X→Z成立。
2. 合并規則：｛X→Y，X→Z｝X → YZ 。
3. 分解規則：如果X→Y且Z?Y，則X→Z成立。
4. 偽傳遞規則：｛X→Y，WY→Z｝XW→Z 。

3.8 范式

1. 第一范式（1NF）
   存在數據冗余、修改異常、插入異常、刪除異常（部分函數依賴造成的）。
   進行模式分解，消除非主屬性的部分函數依賴的問題，就會變成第二范式。

2. 第二范式（2NF）
   雖然不存在部分函數依賴，但仍存在傳遞依賴。
   進行模式分解，消除非主屬性的傳遞依賴的問題，就會變成第三范式。

3. 第三范式（3NF）
   仍存在主屬性的部分函數依賴和傳遞依賴。
   進行模式分解，消除主屬性的傳遞依賴的問題，就會變成BCNF。

4. 巴克斯范式（BCNF）
   完全消除了插入、修改、刪除的異常。
   BCNF不是第四范式 。

3.9 模式分解

1. 分解具有無損連接性【如果R的分解為p={R1，R2}，R1∩R2->(R1-R2)或者R1∩R2->(R2-R1)】。
2. 分解要保持函數依賴。
3. 分解既要無損連接性，又要保持函數依賴。

3.10 事務管理與并發控制

1. 排它鎖(X)：若事務T對A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其他事務都不能再對A加任何類型的鎖，直達T釋放A上的鎖。
2. 共享鎖(S)：若事務T對A加上S鎖，則只允許T讀取A，但不能修改A，其他事務只能在對A加S鎖，直到T釋放A上的S鎖。

3.11 數據庫的備份與恢復

日志文件：進入事務處理先寫入日志文件，當系統正常運行時，將緩沖區內容寫入數據文件。

3.12 關系模式

1. 由數據結構、關系操作集合、關系完整性約束三部分組成。
2. 用二維表結構表示實體。

3.13 透明性

1. 分片透明性：用戶或應用程序不需要知道邏輯上訪問的表具體是如何分塊存儲的。
2. 位置透明性：應用程序不關心數據存儲物理位置的改變。
3. 邏輯透明性：用戶或應用程序無需知道局部使用的是哪種數據模型。
4. 復制透明性：用戶或應用程序不關心復制的數據從何而來。

3.14 分布數據庫

1. 共線性：存儲在不同節點的數據共享。
2. 自治性：每個結點對本地數據能獨立管理。
3. 可用性：某一場地故障時，可以用其他場地副本從而不至于癱瘓。
4. 分布性：數據在不同場地上的存儲。

3.15 存儲過程

存儲過程：供第三方開發人員調用進行數據更新，從而保證數據庫的關系模式不會被第三方獲取（數據安全）。

4. 計算機網絡

1. OSI七層協議參考模型

記憶諧音：物聯網傳話試用。

2. TCP/IP協議簇

基于TCP（可靠傳輸）：POP3（郵件接收110），FTP（傳輸20，控制21），HTTP，Telnet（遠程登錄），SMTP（郵件發送25）。
基于UDP（不可靠傳輸）：DHCP（動態主機配置），TFTP，SNMP，DNS（域名解析53）。

物理層（比特）：中繼器，集線器。
數據鏈路層（幀）：網橋，交換機。
網絡層（IP分組）：路由器。
應用層（報文段）：網關。

3. URL格式

域名 = 主機名.組名.最高層域名（https://www.csdn.net）

4. 沖突域和廣播域

一個VLAN就是一個廣播域，VLAN之間的通信是通過第3層的路由器來完成的。
路由器可以阻斷廣播域和沖突域，交換機只能阻斷沖突域。

5. 信息安全和網絡安全

5.1 安全協議的用途

5.2 防火墻技術

作用：包過濾，代理網關，狀態監測，入侵檢測。
在出口防火墻設置ACL防止外部未授權用戶登錄。

5.3 網絡攻擊

1. 為了防止電子郵件中的惡意代碼，應該用純文本方式閱讀電子郵件。

5.4 加密技術

非對稱加密（針對于接收方）：公鑰（接收方）加密，私鑰（接收方用自己的）解密。
數字簽名（針對于發送方）：私鑰（發送方）簽名，公鑰（發送方的）驗證。
對稱加密算法：DES，AES，RC-5、RC-4，IDEA，（注意：MD5和SHA-1是哈希算法，不是加密算法）。
非對稱加密算法：RSA，ECC，DSA。
數字簽名算法：RSA、DSA。

5.5 信息的安全特性

1. 數據的機密性（保密性）：是指數據在傳輸過程中不能被非授權者偷看；
2. 數據的完整性：是指數據在傳輸過程中不能被非法篡改；
3. 數據的真實性（不可抵賴性）：是指信息的發送者身份的確認或系統中有關主體的身份確認，這樣可以保證信息的可信度；
4. 可用性：指的是發送者和接受者雙方的通信方式正常。

5.6 零碎知識點

1. 計算機獲取模擬視頻信息的過程中首先要進行A/D變換 。視頻數字化的目的是將模擬信號經A/D轉換和彩色空間變換等過程，轉換成計算機可以顯示和處理的數字信號。
2. MP3就是使用MPEG-1 Audio Layer 3的聲音編碼。
3. 在YUV彩色空間中對YUV分量進行數字化，對應的數字化位數通常采用Y:U:V=8:4:4 。
4. 異地數據備份可以保證數據的可靠性，數據加密只能增強數據的安全性。