软考高项：第二章信息技术发展考点总结

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#arm开发 #高项 #软考

于 2025-07-27 16:48:23 首次发布

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第二章信息技术发展

1、计算机网络：

将地理位置不同，并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，且以功能完善的网络软件(网络协议、信息交换方式及网络操作系统等)实现网络资源共享的系统。从作用范围可划分为个人局域网PAN、局域网LAN、城域网 MAN、广域网WAN、公用网、专用网。

2、网络协议由三个要素即语义、语法和时序组成。

3、OSI七层的主要功能和详细说明：

层的

名称

主要功能

详细说明

代表协议

应用层

处理网络应用

直接为终端用户服务，提供各类应用过程的接口和用户接口

FTP、SMTP、

HTTP、Telnet

表示层

管理数据表示方式

使应用层可以根据其服务解释数据的含义。通常包括数据编码的约定、本地句法的转换，使不同类型的终端可以互相通信，例如数据加解密、压缩和格式转换等

GIF、JPEG、DES、

ASCII、MPEG

会话层

建立和维护会话连接

负责管理远程用户或进程间的通信，通过安全验证和退出机制确保上下文环境的安全，重建中断的会话场景，维持双方的同步

SQL、NFS、RPC

传输层

端到端传输

实现发送端和接收端的端到端的数据透明传送， TCP 协议保证数据包无差错、按顺序、无丢失和无冗余地传输。其服务访问点为端口

TCP、UDP

网络层

在源节点和目的节点之间传输

将网络地址(例如， IP地址)翻译成对应的物理地址 (例如， MAC地址),并决定如何将数据从发送方路由到接收方，以及对网络的诊断等

IP、ICMP、IGMP、

ARP、RARP

数据链路层

提供点到点的帧传输

将网络层报文数据分割封装成帧，建立、维持和释放网络实体之间的数据链路，在链路上传输帧并进行差错控制、流量控制等

HDLC、PPP、

ATM

IEEE802.3/.2

物理层

在物理链路上传输比特流

通过一系列协议定义了物理链路所具备的机械特性、电气特性、功能特性以及规程特性

FDDI、RS232、 RJ-45

4、软件定义网络 (SDN) 是一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，它可通过软件编程的形式定义和控制网络，其通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。 SDN 的整体架构由下到上(由南到北)分为数据平面、控制平面和应用平面

5、5G 是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代移动通信技术。5G 的三大类应用场景，即增强移动宽带 (eMBB)、超高可靠低时延通信 (uRLLC) 和海量机器类通信 (mMTC)。

6、存储技术的分类：外挂存储根据连接的方式分为直连式存储 (DAS) 和网络化存储 (FAS)。网络化存储根据传输协议又分为网络接入存储 (NAS) 和存储区域网络 (SAN)。

7、存储虚拟化是“云存储”的核心技术之一，提高了存储利用率，降低了存储成本，简化了大型、复杂、异构的存储环境的管理工作。

8、绿色存储是一个系统设计方案，贯穿于整个存储设计过程，包含存储系统的外部环境、存储架构、存储产品、存储技术、文件系统和软件配置等多方面因。

9、常见的数据结构模型有三种：层次模型、网状模型和关系模型，层次模型和网状模型又统称为格式化数据模型，关系模型则是非格式化数据模型。

10 、数据库根据存储方式，可以分为关系型数据库 (SQL) 和非关系型数据库 (Not Only SQL, NoSQL)。

11、数据仓库是一个面向主题的、集成的、非易失的且随时间变化的数据集合，用于支持管理决策。基础概念包括： ETL (清洗/转换/加载)、元数据、粒度、分割、数据集市、 ODS (操作数据存储)、数据模型、人工关系等

12、信息安全强调信息(数据)本身的安全属性，主要包括：保密性、完整性和可用性。安全可以划分为四个层次：设备安全、数据安全、内容安全、行为安全。

13、加密技术包括两个元素：算法和密钥(分为对称密钥体制和非对称密钥体制)。

14、物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层。物联网的关键技术主要涉及传感器技术、传感网和应用系统框架等。

15、按照云计算服务提供的资源层次，可以分为：基础设施即服务 laaS, 平台即服务PaaS, 软件即服务SaaS, 数据即服务DaaS。

16、大数据是具有体量大、结构多样、时效性强等特征的数据，处理大数据需要采用新型计算架构和智能算法等新技术。大数据主要特征包括数据海量、数据类型多样、数据价值密度低、数据处理速度快。大数据技术架构主要包含大数据获取技术、分布式数据处理技术和大数据管理技术，以及大数据应用和服务技术。

17、区块链技术提供了开放、分散和容错的事务机制，成为新一代匿名在线支付、汇款和数字资产交易的核心。区块链分为公有链、联盟链、私有链和混合链四大类。区块链的典型特征：多中心化、多方维护、时序数据、智能合约、不可篡改、开放共识、安全可信。关键技术包括：分布式账本、加密算法和共识机制。

18、人工智能是指研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学。关键技术主要涉及机器学习、自然语言处理、专家系统等技术

19、虚拟现实是建立一个能包括图像、声音、化学气味等多种信息源的信息空间，将其与视觉、听觉、嗅觉、口令、手势等人类的生活空间交叉融，虚拟现实的技术应运而生。主要特征包括沉浸性、交互性、多感知性、构想性(也称想象性)和自主性。关键技术包括：人机交互技术、传感器技术、动态环境建模技术和系统集成技术。

计算机硬件组成计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个逻辑部件组成。

计算机硬件组成。

冯·诺依曼计算机结构将计算机硬件划分为5部分，但在现实的硬件构成中，控制单元和运算单元被集成为一体，封装为通常意义上的处理器(但处理器并不是只有上述两部分);输入设备和输出设备则经常被设计者集成为一体，按照传输过程被划分为总线、接口和外部设备。下面按照处理器、存储器、总线、接口和外部设备进行阐述。

处理器

处理器的指令集按照其复杂程度可分为复杂指令集 (Complex Instruction Set Computers, CISC) 与精简指令集 (Reduced Instruction Set Computers,RISC) 两类。 CISC 以Intel、AMD的x86CPU为代表， RISC以ARM和 Power为代表。随着研究的深入，除了由于历史原因而仍然存在的 CISC 结构外， RISC 已经成为计算机指令集发展的趋势，几乎所有后期出现的指令集均为RISC架构。

处理器典型处理器系统结构

随着微电子技术发展，用于专用目的处理器芯片不断涌现，常见的有图形处理器 (Graphics Processing Unit,GPU) 处理器 GPU具有数百或数千个内核，经过优化可并行运行大量计算，因此近些年在深度学习和机器学习领域得到了广泛应用。信号处理器 (Digital Signal Processor,DSP) （数字信息号处理）通过采用饱和算法处理溢出问题，通过乘积累加运算提高矩阵运算的效率，以及为傅里叶变换设计专用指令等方法，在各类高速信号采集的设备中得到广泛应用。现场可编程逻辑门阵列 (Field Programmable Gate Array,FPGA) 等。

国产处理器

随着我国国家政策的日益完善，国产处理器也呈现百花齐放的局面。在市场上占有率和知名度较高的包括龙芯、飞腾、申威、兆芯、国微、国芯、华睿、翔腾微和景嘉微等产品，各自在不同的行业领域中得到应用。

按照与处理器的物理距离可分为

(1)片上缓存

(2)片外缓存

(3)主存 ( 内存)

(4)外存

片上缓存

在处理器核心中直接集成的缓存，一般为 S R A M结构，实现数据的快速读取。它容量较小，一般为16kB~512kB, 按照不同的设计可能划分为一级或二级。

片外缓存

在处理器核心外的缓存，需要经过交换互联开关访问，一般也是由 SRAM 构成，容量较片上缓存略大，可以为256kB~4MB。按照层级被称为 L2Cache或L3Cache, 或者称为平台 Cache(PlatformCa级或二级。

主存（内存）

在通常采用 D R A M 结构，以独立的部件/芯片存在，通过总线与处理器连接。 D R A M 依赖不断充电维持其中的数据，容量在数百M B 至数十G B 之间。

外存

可以是磁带、磁盘、光盘和各类Flash等介质器件，这类设备访问速度慢，但容量大，且在掉电后能够保持其数据。不同的介质类型容量有所不同，如 Nor Flash容量一般在 MB 级别，磁盘容量则在 GB 和 TB 级别。外存能够在掉电后保持数据，但并非所有介质都能够永久性保存数据，每种介质都有一定的年限，如Flash外存的维持数据的年限在10年左右，光盘年限在数年至数十年，磁盘年限在10年以上，磁带年限为30年以上。

总线

按照总线在计算机中所处的位置划分为内总线、系统总线和外部总线。其中内总线用于各类芯片内部互连，也可称为片上总线 (On-Chip Bus) 或片内总线。系统总线是指计算机中 CPU、主存、 I/O 接口的总线。

总线种类

并行总线和串行总线。并行总线主要包括PCI、 PCle和ATA(IDE) 等。串行总线主要包括USB、SATA、CAN、RS-232、RS-485、RapidIO 和以太网等。在一些专业领域中还定义了多种类型的总线，比如航空领域的ARINC429、 ARINC659、ARINC664和 MIL-STD-1553B等；工业控制领域的CAN、IEEE1394、PCI、PCle 和VME等。

接口

接口是指同一计算机不同功能层之间的通信规则。计算机接口有多种，常见的包括显示类接口 (HDMI 、DVI 和D VI等),音频输入输出类接口 (TRS 、RCA 、XLR等), 网络类接口 (RJ45、FC等 ), PS/2接口， U S B接口， SATA接口， LP T打印接口和RS-232 接口等。此外，像离散量接口与 A/D转换接口等这类接口一般属于非标准接口，而是随需求而设计。对于总线而言，一种总线可能存在多种接口，比如，以太网总线可以通过RJ-45 或同轴电缆与之连接， PCle 总线则具有多种形态的接口实现连接。

外部设备

常见的外部设备包括键盘、鼠标、显示器、扫描仪、摄像头、麦克风、打印机、光驱、各型网卡和各型存储卡/盘等。在移动和穿戴设备中，常见的包括加速计、 GPS、陀螺仪、感光设备和指纹识别设备等。在工业控制、航空航天和医疗等领域，还存在更多种类的外部设备，例如测温仪、测速仪、轨迹球、各型操作面板、红外/NFC 等感应设备、各种场强测量设备、功率驱动装置、各型机械臂、各型液压装置、油门杆和驾驶杆，等等。

总结计算机硬件组成处理器存储器总线接口外部设备

本小结知识点精炼

1．冯 ·诺依曼计算机结构冯 ·诺依曼计算机结构将计算机硬件划分为运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 5 个部分。但在现实的硬件中，控制单元和运算单元被集成为一体，封装为通常意义上的中央处理器（Central Processing Unit ， CPU）。

2．典型的处理器系统

3．专用处理器除了通用的处理器，用于专用目的的专用处理器芯片不断涌现，常见的有图形处理器（Graphics Processing Unit ， GPU）、信号处理器（Digital Signal Processor ，DSP）以及现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array ，FPGA）等。GPU 常有数百个或数千个内核，经过优化可并行运行大量计算； DSP 专用于实时的数字信号处理，常采用哈佛体系结构。冯 ·诺依曼计算机结构将计算机硬件划分为运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 5 个部分。但在现实的硬件中，控制单元和运算单元被集成为一体，封装为通常意义上的中央处理器（Central Processing Unit ， CPU）。

4．指令集系统典型的处理器根据指令集的复杂程度可分为复杂指令集（Complex Instruction Set Computers ， CISC）与精简指令集（Reduced Instruction Set Computers ，RISC）两类。 CISC 以 Intel 、AMD 的 x86 CPU 为代表， RISC 以 ARM 和 Power 为代表。国产处理器目前有龙芯、飞腾、申威等品牌，常采用 RISC-V 、MIPS 、ARM 等精简指令集架构。

5．存储器存储器是利用半导体、磁、光等介质制成用于存储数据的电子设备。根据存储器的硬件结构可分为 SRAM 、DRAM 、NVRAM、Flash、EPROM 、Disk 等。按照与处理器的物理距离可分为 4 个层次：片上缓存、片外缓存、主存（内存）、外存。其访问速度依次降低，而容量依次提高。

名称	数据线	特点	应用
并行总线	多条双向数据线	有传输延迟，适合近距离连接	系统总线（计算机各部件）
串行总线	一条双向数据线或两条单向数据线	速率不高，但适合长距离连接	通信总线（计算机之间或计算机与其他系统间