系统架构设计师教程知识整理——计算机与网络基础知识（二）

***************************************************************操作系统基础知识************************************************************************************************
一、操作系统
操作系统的特征：并发性、共享性、虚拟性、不确定性
操作系统的管理功能：进程管理、文件管理、存储管理、设备管理和作业管理
二、进程管理

进程是资源分配和独立运行的基本单位
进程由程序、数据及进程控制块（PCB）组成，PCB是进程存在的唯一标志
进程的3种基本状态：就绪、运行和阻塞，5态模型引入了新建和终止
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、阻塞原语和唤醒原语
进程间的同步：异步环境下的一组并发进程之间互发消息、相互合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程
进程间的互斥：一组并发进程中的一个或多个程序段，因共享某一公有资源而使得它们必须以一个不允许交叉的顺序执行
临界区的管理原则：有空即进，无空则等，有限等待，让权等待
信号量：是一个整型变量，根据控制对象的不同赋不同的值
信号量分为两类：
公用信号量：实现进程间的互斥，初值=1或资源的数目
私用信号量：实现进程间的同步，初值=0或某个正整数

信号量S的物理意义：S≥0表示某资源的可用数，S<0其绝对值表示阻塞队列中等待该资源的进程数
PV（通过叫passeren，释放叫vrijgeven）操作是实现进程同步与互斥的常用方法。P操作表示申请一个资源，V操作表示释放一个资源。
通信是指进程间的信息交换，可分为控制信息的交换和数据的交换
控制信息的交换成为低级通信，数据的交换称为高级通信（共享存储系统、消息传递系统和管道通信）
管程是由一些共享数据、一组能为并发进程执行的作用在共享数据上的操作的集合、初始代码以及存取权组成，也即共享数据及在其上操作的一组过程就构成管程
进程调度方式：指当有更高优先级的进程到来时如何分配CPU。分为可剥夺和不可剥夺
进程调度算法：先来先服务、时间片轮转、优先级调度和多级反馈调度
死锁产生的原因是资源竞争及进程推进顺序非法。产生死锁的必要条件：互斥、请求保持、不可剥夺和环路
线程是进程的一个实体，是被系统独立分配和调度的基本单位。
三、存储管理

存储器结构：寄存器——主存——外存        寄存器——缓存——主存——外存
逻辑地址：用户程序经编译后，每个目标模块以0为基础地址进行的顺序编址，不是主存中的真实地址，是相对基地址而言的。又称相对地址、程序地址或虚拟地址
物理地址：主存中各存储单元的地址，从统一的基地址进行的顺序编址，是主存中的真实地址，可以寻址并实际存在。又称绝对地址
存储空间：逻辑地址空间（地址空间）是逻辑地址的集合，物理地址空间（存储空间）是物理地址的集合
地址重定位：程序的逻辑地址转换成主存的物理地址的过程
地址重定位方式：静态重定位（在程序执行前进行地址重定位，即装入内存时重定位）；动态重定位（程序执行期间，在每次存储访问之前进行地址重定位）
存储管理功能：
主存储器的分配和回收
提供主存储器的利用率
存储保护
主存扩充

存储管理方式：
分区存储管理
分页存储管理
分段存储管理
段页式存储管理
虚拟存储管理

四、设备管理

任务：保证在多道程序环境下，当多个进程竞争使用设备时，按一定策略分配和管理各种设备，控制设备的各种操作，完成输入/输出设备与主存之间的数据交换
目标：提高设备的利用率，为用户提供方便统一的界面
功能：
动态的掌握并记录设备的状态
设备分配和释放
缓冲区管理
实现物理输入/输出设备的操作
提供设备使用的用户接口
设备的访问和控制
输入/输出缓冲和调度

分类：
按设备的使用特性：存储设备、输入/输出设备、终端设备和脱机设备
按资源分配：独占设备、共享设备和虚拟设备
按设备的从属关系：系统设备和用户设备
按数据组织方式：块设备和字符设备
按数据传输速率：低速设备、中速设备和高速设备
按输入/输出对象：人机通信设备和机机通信设备
按是否可交互：非交互设备和交互设备

主要技术
中断技术
DMA技术（Direct Memory Access，直接内存存取）
缓冲技术
虚设备与SPOOLING(simultaneous peripheral operations online，外围设备联机)技术

管理软件
中断处理程序
设备驱动程序
与设备无关的系统软件
用户层I/O软件

控制方式
程序控制方式
中断方式
直接存储访问方式
通道方式

磁盘调度算法
先来先服务（first-come first-served    FCFS）
最短寻道时间优先（Shortest Seek Time First    SSTF）
扫描算法（SCAN）

五、文件管理

文件系统功能：按名存取、统一用户接口、并发访问和控制、 安全性控制、优化性能及差错恢复
文件类型分类：
按文件性质和用途：系统文件、库文件和用户文件
按文件的安全属性：只读文件、读写文件、可执行文件和不保护文件
按文件的组织形式：普通文件、目录文件、设备文件
按信息保存期限：临时文件、档案文件、永久文件
按信息流向：输入文件、输出文件、输入/输出文件

文件的结构和组织
文件的逻辑结构：从用户角度看到的文件组织形式，包括有结构的记录文件和无结构的字符流文件
文件的物理结构：从实现角度看到的文件在存储设备上的存储方式，包括连续结构、链接结构、索引结构、多个物理块的索引表

文件的访问方法：
顺序访问：对文件中的信息按顺序依次读写的方式
随机访问：对文件中的信息可以按任意的次序随机的读写文件中的信息

文件存储设备特点：大容量、被多用户共享、多次被占用和释放
空闲空间管理方法：位图法、索引法和链接法
文件控制块（FCB）是系统为每个文件设置的用于描述和控制文件的数据结构，是文件存在的唯一标志，一般包含基本信息、位置信息、存取控制信息和使用信息

六、作业管理

作业是系统为完成一个用户的计算任务所做的工作总和，由程序、数据和作业说明书三部分组成
控制方式：脱机和联机
作业控制块（JCB）是记录与该作业有关的各种信息的登记表，是作业存在的唯一标志，包括用户名、作业名、状态标志等信息
作业的状态：提交、后备、执行和完成
作业调度算法：先来先服务、短作业优先、响应比高优先、优先级调度算法和均衡调度算法

***************************************************************数据库系统基础知识************************************************************************************************

数据库（DB）是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
数据库系统（DBS）是由数据库、硬件、软件和人员组成，管理的对象是数据。
数据库管理系统（DBMS）是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，主要功能有数据定义、数据库操作、数据库运行管理、数据组织、存储和管理、数据库的建立与维护、其他功能
DBMS分为三大类：关系数据库系统（Relation DataBase System,RDBS）、面向对象的数据库系统（Object-Oriented DataBase system,OODBS）、对象关系数据库系统（Object-Oriented Relation DataBase system,ORDBS）
数据库系统采用三级模式（外模式、概念模式、内模式）结构，在三级模式间提供了两级映像：模式/内模式映像；外模式/模式映像来保证数据库中数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性

一、关系数据库基础

数据库结构的基础是数据模型，用了描述数据的一组概念和定义
数据模型的三要素：数据结构、数据操作、数据的约束条件
常用的数
9761
据模型：概念数据模型、基本数据模型、面向对象模型
关系数据模型的三要素：关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束
E-R（实体-联系）主要概念：实体、联系和属性，直接从现实世界中抽象出实体和实体间的联系
E-R图的主要构件：

构件	说明
矩形	表示实体集
菱形	表示联系集
椭圆	表示属性
线段	将属性与相关实体集连接，或将实体集与联系集相连
双椭圆	表示多值属性
虚椭圆	表示派生属性
双线	表示一个实体全部参与到联系集中

E-R模型强调的是语义，与现实世界的问题密切相关。扩充的E-R模型包括弱实体、特殊化、概括和聚集等