計算機硬件

• 基本硬件系統(tǒng)：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備
• 中央處理單元（CPU）:運算器、控制器、寄存器組和內(nèi)部總線等部件組成
  • 功能：程序控制、操作控制、時間控制、數(shù)據(jù)處理
  • 運算器：ALU、AC、DR、PSW
  • 控制器：IR、PC、AR、ID
• 校驗碼：碼距、奇偶校驗碼、CRC
• 指令系統(tǒng)：操作數(shù)+操作碼（取-分析-執(zhí)行）
  • CISC/RISC:復雜/精簡
  • 指令流水線：
    • 流水線周期:指令分成不同執(zhí)行段，其中執(zhí)行時間最長的段為流水線周期
    • 流水線執(zhí)行時間:1條指令總執(zhí)行時間+ (總指令條數(shù)-1)*流水線周期。
    • 流水線吞吐率計算: 指令條數(shù)/流水線執(zhí)行時間。
    • 流水線的加速比計算:不使用流水線執(zhí)行時間/使用流水線執(zhí)行時間
• 存儲系統(tǒng)
  • 地址映象：直接、全相聯(lián)、組組相連
  • 命中率及平均時間：CPU讀取一次的平均時間=命中Cache率*讀取cache時間+(1-命中Cache率)*讀取內(nèi)存時間
  • 磁盤結(jié)構(gòu)和參數(shù)：磁道、扇區(qū)
    • 存取時間=尋道時間+等待時間(平均定位時間+轉(zhuǎn)動延遲)
    • 尋道時間是指磁頭移動到磁道所需的時間:等待時間為等待讀寫的扇區(qū)轉(zhuǎn)到磁頭下方所用的時間

操作系統(tǒng)

• 作用：管理程序資源、提供人機界面、提供高效率的平臺
• 特征：并發(fā)、共享、虛擬、不確定性
• 功能：進程、文件、存儲、設備、作業(yè)
  • 進程（PCB、程序、數(shù)據(jù)）：三態(tài)圖、前趨圖、進程資源圖（P/R）
    • 同步：自行車和汽車（并發(fā)執(zhí)行，速度不同），同步信號量，初值為共享資源的數(shù)量
    • 互斥 ：打印機；互斥信號量，初值1
    • P操作：申請資源，S=S-1，S<0阻塞
    • V操作：釋放資源，S=S+1，S<=0,從阻塞隊列喚醒一個進程
    • 死鎖：互斥、占有并等待資源、系統(tǒng)不能剝奪資源、資源閉環(huán)
      死鎖資源計算:系統(tǒng)內(nèi)有n個進程，每個進程都需要R個資源：
      • 發(fā)生死鎖的最大資源數(shù)為n*(R-1)
      • 不發(fā)生死鎖的最小資源數(shù)為n*(R-1)+1。
  • 線程：是進程中的一個實體，是被系統(tǒng)獨立分配和調(diào)度的基本單位。與同屬一個進程的其他線程共享進程所擁有的全部資源，例如進程的公共數(shù)據(jù)、全局變量、代碼、文件等資源，但不能共享線程獨有的資源如線程的棧指針等標識數(shù)據(jù)。
• 分類：批處理、分時、實時、網(wǎng)絡、分布式、微型計算機
• 分頁存儲管理：邏輯頁分為頁號和頁內(nèi)地址，頁內(nèi)地址就是物理偏移地址，而頁號與物理塊號并非按序?qū)?#xff0c;需要查詢頁表，才能得知頁號對應的物理塊號，再用物理塊號加上偏移地址才得出了真正運行時的物理地址。
• 分段存儲管理：段長判斷
• 設備管理：I/O
• 索引文件結(jié)構(gòu)：物理盤大小4KB
  • 直接索引：存儲4KB數(shù)據(jù)
  • 一級索引：每個地址占4B，(4KB/4B)=1024,1024*4KB
  • 二級索引 ：102410244KB

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

• 內(nèi)模式：物理存儲文件
• 模式：表
• 外模式：視圖
• 外模式-模式映像：表和視圖
• 模式-內(nèi)模式映像：表和物理存儲
• 設計：需求分析-概念結(jié)構(gòu)設計-邏輯結(jié)構(gòu)設計-物理設計-數(shù)據(jù)庫實施階段-數(shù)據(jù)庫運行和維護階段
• 數(shù)據(jù)模型
  • 1:1、1:N、M:N
• 關心代數(shù)：并、交、差
• 笛卡爾積：S1*S2，投影（列）、選擇（條）
• 自然連接：全部列、值相同記錄
• 函數(shù)依賴：部分、傳遞
• 范式
  • 1NF：表中不允許有小表的存在。比如，對于如下的員工表，就不屬于第一范式:
  • 2NF：在1NF的基礎上，且每一個非主屬性完全函數(shù)依賴于任何一個候選碼，不允許部分依賴
  • 3NF：在2NF的基礎上，表中不存在傳遞依賴
  • 關系求解：從未在右邊出現(xiàn)過的屬性，必然是候選鍵之一，以該屬性為基礎，根據(jù)依賴集依次擴展，看能否遍歷所有屬性