23年上半年软考基础知识笔记分享
该博客分享了23年上半年软考基础知识笔记，涵盖计算机组成与结构、操作系统、数据库技术、网络和多媒体等多方面内容，包含硬件组成、指令系统、存储管理、网络协议等知识，还涉及软件工程、测试、面向对象技术等相关要点。
分享的是本人23年上半年准备软考时做的笔记,主要是面对上午的基础知识考试
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以下是内容展示
计算机组成与结构
计算机硬件组成
-
计算机硬件基本组成:五个 运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备
-
存储器分为 内部存储器 外部存储器
-
输如设备和输出设备合并成为外部设备
-
主机 CPU+主存储器
中央处理单元CPU
- 组成: 运算器 控制器 寄存器
- 功能: 程序控制 操作控制 时间控制 数据处理
- 运算器的功能: 执行所有算术运算,执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试
- 控制器功能 控制整个CPU的工作 包括程序控制 时序控制
数的表示
- 纯小数 约定小数点的位置在机器数的最高数值位之前
- 纯整数 小数点的位置在机器数的最低数值位之后
- 真值 机器数对应的实际数值
数的编码方式
- 原码 一个数的正常二进制表示 (数值0的原码有两种形式)
- 反码 (数值0的原码有两种形式)
- 正数的反码是原码
- 负数的反码是在源码的基础上 除符号位外其他各位取反
- 补码* (数值0只有一种形式)
- 正数的补码是原码
- 负数的补码是在原码的基础上,除符号位外按位取反,末位加一
- 移码 (无论正数负数,都是将原码的补码的符号位取反得到移码 )
- 用作浮点数运算的阶码
浮点数表示
浮点数
- 表示方法为N=F*2^E (E为阶码,F为尾数)
- 二级制如 101.011=0.101011*2^3
- 阶码为带符号的纯整数,尾数为带符号纯小数
- 能表示的范围由阶码确定,所表示的精度由尾数确定
浮点数的运算
- 对阶 使两个数的阶码相同,小阶向大阶看齐
- 尾数计算
- 结果规格化
校验码
码距
从A码到B码转换所需要改变的位数 (码距越大越利于纠错和检错)
奇偶校验码
在编码中增加1位校验位来使编码中的1的个数为奇数(奇校验)或偶数(偶校验),从而使码距变为2
奇校验,偶校验
含有奇(偶)数个1,接收方会计算接收到的编码有多少个1
奇偶校验只能检1位错,并且无法纠错
循环冗余校验码CRC
- CRC只能检错不能纠错(可以检多项错)
- CRC是由两部分组成,左边是信息码(原始数据)右边是检验码,校验码尾数越长,校验能力越强
循环冗余码计算
计算方式:
- 在原始多项式后面加上多项式位数减一个0
- 进行除法运算(一直上一,不同取一)
- 最终得到的余数就是校验码
收到方将数据与多项式进行模二运算.如果余数为0,说明校验正确
海明码
- 在数据位置之间的确定位置上插入k个校验位,通过扩大码距实现检错和纠错
- 数据位是n位,校验位是k位,则n和k必须满足 2^k-1>=n+k
- 海明码校验位计算
计算机体系结构分类
Flynn分类法
计算机指令
- 一条指令由操作码和操作数两部分组成
- 计算机指令执行过程:
- 取指令 分析指令 执行指令
指令寻址方式
指令寻址方式
- 顺序寻址方式 当执行一段程序时,是一条指令接着一条指令顺序执行
- 跳跃寻址方式 下一条指令的地址码不是由程序计数器给出,而是由本条指令直接给出
指令操作数的指令方式
- 立即寻址方式 指令地址码字段指出的不是地址,而是操作数本身
- 直接寻址方式 在指令地址字段中直接指出操作数在主存中的地址
- 间接寻址方式 指令地址码字段中所指向的存储单元中存储的是操作数的地址 (访问两次主存)
- 寄存器寻址方式 指令中地址码是寄存器的编号
指令系统
CISC 复杂指令系统
兼容性强,指令繁多,长度可变,由微程序实现
RISC精简指令系统
指令少,使用频率接近,依靠硬件实现
指令流水线
- 将指令分成不同的段,每段由不同的部分去处理
流水线的相关计算(重要)
- 流水线周期 指令分成不同的执行段,其中执行时间最诚的段为流水线的周期
- 流水线执行时间: 1条指令总执行时间+(总执行条数-1)*流水线周期
- 流水线吞吐率: 总执行条数/流水线执行时间
- 流水线加速比: 不使用流水线执行的时间/使用流水线执行时间
- 超标量流水线技术: 就是并行执行普通流水线
存储系统(重点)
- 分层存储体系主要是为了解决存储容量成本和速度之间的矛盾问题
高速缓存Cache
- 用来存储存储当前最活跃的程序和数据,位于CPU和主存之间
- 通过地址映射获取Cache存储器地址(由硬件自动完成映射)
- 直接映射 将Cache和主存分块编号,只有块号相同才能命中(造成资源浪费)
- 全相联映像 可以任意一块内存和Cache对应 (比较复杂,冲突最低)
- 组组相连映像 先分块再分组 组间采用直接映像 组内采用全相联映像
主存编址
总线结构
- 内部总线 芯片与处理器之间通信的总线
- 系统总线
- 数据总线 并行数据传输位数
- 地址总线 系统可管理的内存空间的大小
- 控制总线 传输控制命令
- 外部总线
系统可靠性分析
- 平均无故障时间 MTTF=1/失效率
- 平均故障修复时间MTTR=1/修复率
- 平均故障间隔时间 MTBF=MTTF+MTTR
- 系统可用性=MTTF/(MTTF+MTTR)*100%
网络安全概述
- 保密性 确保信息不暴露给未授权的实体 (信息加密,物理保密)
- 完整性 保证数据传输过程中是正确无误的
- 可用性 保证合法用户能以合法的手段来访问数据
- 可控性 控制授权范围内的信息流向和行为方式
- 不可抵赖性 信息数据参与者不能否认自己发送的数据
保密性
- 明文 实际传输的真实数据
- 密文 经过加密之后的数据
- 加密 明文转换为密文的过程
- 解密将密文转化为明文的过程
- 加密算法
- 代换 转换成完全不同的其他数据
- 置换 打乱明文顺序,进行重新置换
- 密钥 加密和解密过程中使用的密码等.是隐藏的
加密技术
对称加密技术
对数据加密和解密的密钥是相同的,属于不公开密钥加密算法.其缺点是加密安全性不好,密钥分发困难(因为密钥还需要发送给接收方) 但是加密速度快,适合大数据的加密
常见的密钥加密算法
需要记住算法的名称,每个算法有多少位密钥
非对称加密技术
公开密钥加密技术,各个用户分别由一对密钥,公钥是公开的,密钥是保密的(只有自己知道,接收方都不知道),使用公钥机密只能对应的私钥能解密,使用私钥加密,只有对应的公钥能解密
甲要发送给乙数据时,使用乙方的公钥来加密,这样只有使用乙方的私钥才能解密
缺点是加密速度慢(密钥多,计算量大,不适合加密大数据)
常见非对称加密算法:
完整性-信息摘要
- 信息摘要就是明文的信息特征,当数据改变了信息摘要也会发生改变
- 接收方会根据接收到的数据重新生成一个信息摘要,若摘要和接受到的摘要相同,则信息正确(信息摘要是由哈希函数生成的)
- 信息摘要的特点:
- 不管数据多长都会长生固定长度的信息摘要
- 任何不同的输入数据都会产生不同的信息摘要
- 只能由数据生成信息摘要,不能由信息摘要还原数据
- 算法
- MD5 产生128位输出
- SHA 安全散列算法,产生160位输出
不可抵赖性-数字签名
- 属于非对称加密体制
- 主要功能:
- 接收者能够核实发送者对报文的签名(确认该报文确实是发送者所发送的)
- 接收者所确信接收到的数据和发送者完全一样
- 发送者事后不能抵赖对报文的签名
- 发送方使用私钥进行数字签名,接收方使用发送方的公钥解密
数字证书
- 对发送方的公钥进行验证
原理
每一个发送方 都要向CA申请数字证书
当发送方要发送数据时,接收方首先下载CA的公钥取验证数字证书的真伪
安全威胁分类
PKI
-
提供公钥加密和数字签名服务的系统或者平台,目的是为了管理密钥和证书
-
PKI主要包括四个部分:
- X.509格式证书
- CA操作协议
- CA管理协议
- CA政策制定
操作系统知识
操作系统概述
- 操作系统特征
- 并发性 共享性 虚拟性 不确定性
- 操作系统功能
- 进程管理
- 存储管理
- 文件管理
- 设备管理
- 操作系统分类
- 批处理操作系统
- 分时操作系统(轮流使用CPU工作片)
- 实时操作系统(快速响应)
- 网络操作系统
- 分布式操作系统(物理分散的计算机互联系统)
- 微机操作系统(Windows)
- 嵌入式操作系统
- 计算机启动流程 BIOS系统->主引导系统->操作系统
进程的组成和状态
- 进程的组成:
- 进程控制块PCB(唯一标致)
- 程序(进程要做什么)
- 数据(存放进程时所需数据)
- 进程的状态
前趋图
- 用来表示哪些任务可以并行执行,哪些任务之间有顺序关系
ABC可以并行执行,但是必须在ABC执行完成后,才能执行D
进程资源图
- 用来表示进程和资源之间的分配和请求关系
- 阻塞节点 某进程所请求的资源已经全部分配,无法获取所需资源,该进程被阻塞.如图P2
- 非阻塞节点 某进程所请求的资源还有剩余,可以分配给该进程继续运行.如图P3 P1
- 当一个进程资源图中所有进程都是阻塞节点时,陷入死锁状态
同步和互斥
-
互斥 某资源(临界资源)在同一时间内只能由一个任务单独使用,使用时需要加锁,使用完后解锁才能被其他任务使用
-
同步 多个任务可以并发执行,只不过有速度的差异,在一定情况下停下等待,不存在资源是否单独或共享的问题
-
临界资源 各进程间需要以互斥方式对其进行访问的资源
-
临界区 指进程对临界资源实施操作的那段程序
-
互斥信号量 对临界资源采用互斥访问,使用互斥信号量后其他进程无法访问,初值为1
-
同步信号量 对共享资源的访问控制,处置一般是共享资源的数量
信号量操作
- P操作 申请资源 S=S-1 若S>=0则执行P操作的进程继续执行;若S<0则进程进入阻塞状态,并将其插入阻塞队列
- V操作 释放资源,S=S+1.若S>0则执行V操作
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