全国软考-信息系统管理工程师提纲（全而精）本人已通过

第1章 计算机硬件基础

1、计算机基本组成是冯诺依曼型，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备5部分组成。其中运算器和控制器合称中央处理器。内存储器和中央处理器称为主机。不属于主机的设备者是外部设备（外设），包括输入、输入设备和外存储器。

2、运算器由算术逻辑部件（ALU）和寄存器组成，进行算术和逻辑运算。

3、控制器解释和执行指令，协调。包括指令寄存器（存放指令）、程序计数器（存放指令地址）。 4、存储器，存放数据和程序，通过地址线和数据线与其他部件相连。

分为高速缓冲存储器（由双极型半导体组成，其速度接近CPU,临时存放数据和指令）；主存器（由MOS半导体存储器构成，存放运行时的程序和数据）；辅助存储器或外存储器（由磁表面存储器组成，容量大，存放大量程序数据，需要调入主存后被CPU访问）。

5、CPU直接访问的存储器为内存储器，包括高速缓存和主存，它们不断交换数据。

6、输入输出设备指既可输入信息也可输出信息，包括磁盘机、磁带、可读写光盘、CRT终端、通信设备（MODE）、数模、模数转换设备。

7、图像必须以50帧/秒-70帧/秒速度刷新，才不会闪烁。

8、分辨率640*480,回扫期是扫描期的20%,帧频为50时，行频为480÷80%*50=30KHZ,水平扫描期=1/30=33毫秒，读出时间=33*80%÷640=40-50毫秒。 9、并行性彿计算机可同时进行运算和操作的特性，包括同时性和并发性。同时性指两个或多个事件在同一时刻发生，并发性指两个或多个事件在同一时间间隔发生。

10、计算机系统提高并行性措施有3条途径：时间重叠即时间并行技术（指多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠使用同一硬件设备）；资源重复即空间并行技术（重复设置硬件资源，以数量取胜）；资源共享（多个任务按时间顺序轮流使用同一硬件设备）。

11、计算机系统分为SISD（单指令流单数据流如单处理机）、SIMD（单指令流多数据流如并行处理机）、MISD（多指令流单数据流很少见）、MIMD（多指令流多数据流如多处理机）。

12、流水线处理机系统是把一个重复过程分解为若干子过程，各子过程间并行进行，是一种时间并行技术。其时间=单条指令执行时间+最大时间*（N-1）（N为指令数）。

13、串行执行方式优点是控制简单、节省设备，缺点是执行指令速度慢、功能部件利用率低；重叠执行方式优点是执行时间缩短、部件利用率提高。

14、并行处理机也称阵列式计算机，是一种SIMD,采用资源重复并行性。

15、多处理机是MIMD计算机，与并行性处理机的本质差别是并行性级别不同。多处理机实现任务作业一级的并行，而并行处理机只实现指令一级并行。

16、复杂指令集计算机（CISC）的特点是：使目标程序得到优化、给高级语言提供更好的支持、提供对操作系统的支持。缺点是增加计算机研制周期和成本、难以保证其正确性、降低系统性能、造成硬件资源浪费。

17、精简指令系统计算机（RISC）的特点是指令数目少、长度固定、指令可以同一机器周期内完成、通用寄存器数量多。

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18、CISC和RISC的区别：设计思想上的差别，RISC是将不频繁使用的功能指令由软件实现，优化了硬件，执行速度更快、指令编译时间缩短，RISC是发展的方向。

19、存储器层次结构是把不同容量和存取速度的存储器有机地组织在一起，程序按不同层次存放在各级存储器中，具有较好的速度、容量和价格方面的综合性能指标。形成主存辅存层次和高速缓存主存层次。

20、存储器技术指标包括存储容量、存取速度、可靠性（平均间隔时间MTBF越长可靠性越高），存取周期（一次完整的读写时间）大于写时间和读时间。

22、计算机发展三个阶段：一是批处理方式、二是分时处理和交互作用方式、三是分布式和集群式。

23、计算机应用领域：科学计算机、信息管理、计算机图形与多媒体技术、语言文字处理、人工智能。

▲CPU访问高速缓存的时间为访问主存时间的1/4-1/10.CPU访问的内容在高速缓冲中为命中，否则为不命中或失靶。命中率=（平均读写时间－主存读写时间）/（高速缓存的读写时间-主存读写时间）。

▲二进制数的书写通常在数的右下方注上基数2，或加后面加B表示。八进制用下标8或数据后面加Q表示。十进制用下标d,十六进制通常在表示时用尾部标志H或下标16以示区别

第2章 操作系统知识

1、计算机系统包括硬件和软件两个组成部分。硬件是所有软件运行的物质基础，软件能充分发挥硬件潜能和扩充硬件功能，完成各种系统及应用任务，两者互相促进、相辅相成、缺一不可。

2、操作系统主要工作：资源的调度和分配、信息的存取和保护、并发活动的协调和控制。

2、操作系统作用：是其他软件的运行基础；对计算机硬件作首次扩充和改造；管理软硬件资源提高计算机系统的效率；控制程序执行，组织计算机工作流程；改善人机界面，为用户提供良好运行环境的。

4、操作系统的特征：并发生、共享性、异步性（随机性）。 并发性：指两个或两个以上的运行程序在同一时间间隔内同时执行。 共享性：指操作系统中的资源，可被多个并发的程序使用。

异步性：又称随机性。在多道程序环境中，允许多个进程并发执行，由于资源有限而进程众多，所以进程是以异步的方式运行的。

5、操作系统的功能（从资源管理的观点看）：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理、网络与通信管理。

6、处理器管理的任务：一是处理中断事件，二是处理器调度。硬件只能发现中断事件，捕捉并产生中断信号，但不能处理中断。操作系统能对中断事件进行处理。

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7、存储管理任务是管理存储器资源，功能包括：存储分配、存储共享、存储保护、存储扩充。 8、设备管理功能包括：外围设备的控制、处理和分配，缓冲区的管理、共享设备的驱动和实现虚拟设备。

9、文件管理是对信息资源的管理，是对用户文件和系统文件进行有效管理。

10、网络与通信管理功能包括：故障管理、安全管理、性能管理、记帐管理和配置管理。 11、网络操作系统功能包括：网上资源管理功能和数据通信管理功能。 12、操作系统类型：批处理系统、分时操作系统、实时操作系统。

13、批处理操作系统：根据一定的调度策略把要求计算的算题按一定的组合和次序执行。因此，系统资源利用率高，作业的吞吐量大。

14、批处理系统的特点：用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周转时间长。 15、分时操作系统：指允许多个联机用户共同使用同一台计算机系统进行计算机。其思想是把CPU的时间划分成时间片，轮流分配给各终端用户，使每个用户能得到快速响应，是最为流行的一种操作系统。

16、分时操作系统的特性：同时性、独立性、及时性、交互性。

17、实时操作系统是指当外界事件或数据产生时，能接收并快速予以处理，处理结果能在规定时间内控制监控生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制所有实行任务协调一致运行的操作系统。

18、实时系统控制过程包括：数据采集、加工处理、操作控制和反馈处理。 19、所有的多道程序设计操作都建立在进程的基础上。

20、进程从理论角度看是对程序过程的抽象，从实现角度看是一种数据结构，目的是刻画动态系统的内在规律。

21、进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。

22、从操作系统管理的角度出发，进程由数据结构以及在其上执行的程序组成，是程序在这个数据集合上的运行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。

23、进程有六个属性：结构性、共享性、动态性、独立性、制约性和并发性。

24、进程的三态模型：运行态running（占有处理器）、就绪态ready（等待分配处理器）、等待态wait（也叫阻塞态blocked或睡眠态sleep不具备运行条件）。

25、一个进程在创建后就处于就绪态。新建态是是指进程刚被创建的状态。

26、创建进程有两个步骤：一是为新进程创建必要管理信息，二是让该进程进入就绪态。此时进程处于新建态，它没被提交执行，等待操作系统完成创建进程的必要操作。

27、进程的终止有两个步骤：一是等待操作系统善后，二是退出主存。当进程达到自然结束点、无法克服的错误、被操作系统所终结、被其它有终止权的进程终结等而进入终止态不再执行保留操作系统中等待善后。终止态（等待善后）进程的信息被抽取后，操作系统将删除该进程。

28、进程的运行是在上下文中执行。进程映像包括：进程程序块（被执行的可被多个进程共享的程序）、进程数据块（程序运行时加工处理的对象，为一个进程专用）、系统/用户堆栈（解决过程调用或系统调用时的地址存储和参数传递）、进程控制块（存储进程标志信息、现场信息和控制信息）。

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29、进程控制块是最重要的数据结构，创建进程的同时就建立了了PCB,进程结束时被其占用的PCB被回收。操作系统根据PCB对进程进行控制、管理和调度。

标志信息：用于唯一地标识一个进程，常常分为由用户使用的外部标识符和被系统使用的内部标识号两种；

现场信息：用于保留一个进程在运行时存放在处理器现场中的各种信息，任何一个进程在让出处理器时必须所此时的处理器现场信息保存到进程控制块中，而当该进程重新恢复运行进也应恢复处理器现场。常用的现场信息包括通用寄存器的内容、控制寄存器的内容、用户堆栈指针、系统堆栈指针等。 控制信息：用于管理和调度一个进程。常用的控制信息包括：进程的调度相关信息、进程组成信息、进程间通信相关信息、进程在二级存储器内的地址、CPU资源的占用和使用信息、进程特权信息、资源清单。

30、进程间两种基本关系：竞争和协作。进程互斥是解决进程间竞争关系的手段，临界区管理可解决进程互斥问题。进程同步是解决进程间协作关系的手段。进程互斥是特殊的进程同步，逐次使用互斥共享资源。

31、操作系统实现进程同步的机制称同步机制，由同步原语组成。最常用的同步机制有：信号量、PV操作和管程。

32、信号量只能由同步原语对其操作，原语是操作系统中执行时不可中断的过程，即原语操作，分P（测试）操作和V（增量）操作。

33、利用信号量PV操作可解决并发进程的竞争和协作问题。P操作是减1即分配一个资源，V操作是加1即释放一个资源。

34、管程是一组过程，是程序设计语言结构成份，被请示和释放资源的进程所调用。它是一种进程高级通信机制。

35、进程独占资源必须通过申请资源-使用资源-归还资源的次序。

35、死锁：两个进程分别等待对方占用的一个资源，于是两者都不能执行而处于永远等待，即竞争资源产生死锁。

36、产生死锁的条件：互斥条件、占有等待条件、不剥夺条件和循环等待条件。破坏条件之一，死锁就可防止。

37、存储管理负责管理主存储器，主存储空间分为系统区和用户区。功能包括主存空间分配、回收共享、扩充及地址转换和存储保护。

38、计算机系统均采用分层结构的存储子系统，在容量大小、速度快慢、价格高低等方面取得平衡点，获得较好的改组价格比。

39、计算机存储器可分为寄存器、高速缓存、主存、磁盘缓存、固定磁盘及可移动存储介质等６个层次结构。

40、程序在执行和处理数据时存在顺序性、局部性、循环性和排他性。 40、逻辑地址（相对地址）：用户编程时使用的地址。

40、物理地址（绝对地址）：当程序运行时，它将被装入主存储器地址空间的某些部分，此时程序和数据的实际地址一般不可能同原来的逻辑地址一致，把程序在内存中的实际地址称为物理地址

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41、地址转换或重定位：把程序和数据的逻辑地址转换为物理地址的过程。

42、地址转换有两种方式：一是在作业装入时由作业装入程序实现地址转换，称为静态重定位；二是在程序执行时实现地址转换，称为动态重定位（需借助硬件地址转换部件实现）。

43、绝对地址=块号*块长+单元号。

43、分区存储管理的基本思想是给进入主存的用户进程划分一块连续存储区域，把进程装入该存储区域，使各进程能并发执行，这是能满足多道程序设计需要的最简单的存储管理技术。可分为固定分区和可变分区管理。

43、可变分区管理的分配算法有：最先适用分配算法、最优适用分配算法、最坏适用分配算法。 43、分页式存储管理的指导思想：用分区方式管理的存储器，每道程序问题要求占用主存的一个或几个连续存储区域，作业或进程的大小仍受到分区大小或内在可存可用空间的限制，有时为了接纳一个新的作业而往往要移动已在主存的信息。这不仅不方便，而且开销不小。因此，采用分页存储器既可免去移动信息的工作，又可尽量减少主存的碎片。

43、分段式存储管理的基本原理：是以段为单位进行存储分配，提供两维逻辑地址：段号、段内地址。

43、虚拟存储管理的定义：具有部分装入和部分对换功能，能从逻辑上对内存容量进行大在幅度扩充，使用方便的一种存储器系统。实际上是为扩大主存而采用的一种设计技术技巧。虚拟存储器的容量与主存大小无关。

44、设备管理的功能有：外围设备分配、驱动调度、中断处理和缓冲区管理。

45、I/O硬件的功能是为程序设计提供方便用户的实用接口。包括输入输出系统、输入输出控制方式、询问方式、中断方式、DMA方式和通道方式。

46、I/O系统定义：通常把I/O设备、接口线路、控制部件、通道和管理软件称为I/O系统。 47、I/O设备分为：输入型外围设备、输出型外围设备和存储型外围设备。

48、按控制器功能的强弱以及和ＣＰＵ之间的联系方式不同，输入输出控制方式分四类：询问方式（程序直接控制方式）、DMA方式（直接存储器存取方式）、通道方式（输入输出处理器方式）、中断方式。

49、询问方式又称程序直接控制方式，其缺点是查询I/O设备时，会终止程序执行，降低系统效率。 50、DMA方式又叫直接存储器存取方式。特点是不需要CPU干预。 50、通道又称输入输出处理器，与CPU并行执行操作。

51、I/O软件设计目标：高效性和通用性。为达到这一目的，把软件组织成一种层次结构，低层软件用来屏蔽硬件的具体细节，高层软件则主要向用户提供一个简洁、规范的界面。

51、I/O软件组织成四个层次：I/O中断处理程序（底层）、设备驱动程序、与硬件无关的操作系统I/O软件、用户层I/O软件。

I/O中断的类型和功能：通知用户程序输入输出操作沿链推进的程度；通知用户程序输入输出正常结束；通知用户程序发现的输入输出操作异常；通知程序外围设备上重要的异步信号；

由设备无关软件完成的功能：对设备驱动程序的统一接口；设备命名；设备保护；提供独立于设备的块大小；缓冲区管理；块设备的存储分配；独占性外围设备的分配和释放；错误报告。

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Cache地址位数＝组号+组内块号+块内地址。 四、主存地址和Cache地址的相关计算 ＆主存地址的位数A由主存容量N决定

A＝log2N=区号位数＋块号位数＋块内地址位数 ＆Cache地址的位数B由Cache容量H决定

B＝LOG2H＝块号位数＋块内地址位数

＆区号根据Cache容量划分，区号长度＝主存地址位数－Cache地址位数 ＆主存的块号和Cache块号的长度相同，位数K取决于Cache中能容纳的个数 J，K＝LOG2J

＆主存的块内地址和Cache的块内地址长度相同，位数M取决于块的容量 Q ， M＝LOG2Q

例题解析：

例一、容量为64块的Cache采用组相联方式映像，字块大小为128字节，每4块为一组，若主容量为4096块，且以字编址，那么主存地址为多少位，主存区号为多少位？

方法一：

分区数＝主存容量／Cache容量＝4096／64＝64；

区内分组数=64/4=16;

组内分块数＝4块／组；

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块内地址＝128字节；

所以根据公式：

主存地址位数＝6+4+2+7＝19；

主存区号＝6位； 方法二：

主存地址的位数A由主存容量N决定:

A＝log2N=区号位数＋块号位数＋块内地址位数 所以：

A＝LOG2N＝LOG2（4096*128）＝LOG2（2^12*2^7）＝LOG2（2^19）=19；

＆Cache地址的位数B由Cache容量H决定

B＝LOG2H＝块号位数＋块内地址位数 所以：

B＝LOG2（64*128）＝13. 区号的计算方法同上！ 方法三：

主存地址＝主存块地址+块内地址＝12+7＝19；

主存区号地址＝主存块地址-Cache块地址＝12-6＝6.

例二、一个具有4KB直接相联cache的32位微处理器，主存的容量为16MB，假定该cache的块为4个32位的字。

（1）指出主存地址中区号、块号和块内地址的位数；

（2）求主存地址为ABCDEF（16进制）的单元在cache中的什么位置？ 分析：

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Cache容量：4KB 主存 容量 ：16MB

映像方式 ：直接映像；

把主存分成若干区，每区与Cache大小相同。区内分块，主存每个区中块的大小和Cache中块的大小相等，主存中每个区包含的块的个数与Cache中块的个数相等。任意一个主存块只能映像到Cache中唯一指定的块中，即相同块号的位置。主存地址分为三部分：区号、块号和块内地址，Cache地址分为：块号和块内地址。

主存地址位数＝区号+区内分块号+块内地址； Cache地址位数＝块号+块内地址。 主存的区号：16M/4KB=2^12＝12位；

主存块号 ：4KB/（4*32bit）＝2^8＝8位；

块内地址 ：4*32bit ＝16Byte＝4个字（因为一个字为32bit）＝2^2字＝2位； 1)

主存容量为16MB=2^24个字节,1个32位字是由4个字节组成，所以主存字地址为22位. CACHE容量为4KB=2^12个字节,同理,CACHE字地址为10位.

CACHE的块为4个32位的字,所以块内地址为2位 在直接映象中:

CACHE地址位=块号位数+块内地址位数==>块号位数=CACHE地址位-块风地址位=10-2=8 主存地址中的区号=主存地址位数-CACHE地址位数=22-10=12位 (2)

ABCDEF=1010 1011 1100 1101 1110 1111 该存储单元在CACHE的位址为:

区号=1010 1011 1100 块号=1101 1110 块内地址=1111 在cache中的位置：块号1101 1110 块内地址1111 数据的存储一般以\字\为单位进行。

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但在计算机里我们保留对字节的寻址和编码,不管是16位,还是32位,还是64位微处理器.象第二小题主存地址为ABCDEF（16进制）这是一个24位地址码，而主存字地址为22位. 计算机只会按字进行操作，即它的传输运算，包括直接相连cache映象。 所以我们只管字，不管字节。

ABCDEF=1010 1011 1100 1101 1110 1111 在cache中的位置：块号1101 1110 块内地址11

注：后两位为字节寻址，这里不用了。（ABCDEC,ABCDED,ABCDEE,ABCDEF这四个字节地址为同一字地址）在同一个CACHE块内地址。

2002年：

一般来说，Cache 的功能__(53)__。某 32 位计算机的 cache 容量为 16KB，cache 块的大小为 16B，若主存与 cache 的地址映射采用直接映射方式，则主存地址为 1234E8F8（十六进制）的单元装入的 cache 地址为__(54)__。在下列 cache 替换算法中，平均命中率最高的是__(55)__。

(53) A.全部由软件实现 B.全部由硬件实现 C.由硬件和软件相结合实现 D.有的计算机由硬件实现，有的计算机由软件实现

(54) A. 00 0100 0100 1101 (二进制) B. 01 0010 0011 0100 (二进制) C. 10 1000 1111 1000 (二进制) D. 11 0100 1110 1000 (二进制) (55) A.先入后出（FILO）算法 B.随机替换（RAND）算法 C.先入先出（FIFO）算法 D.近期最少使用（LRU）算法 2004年（下）

容量为64块的Cache采用组相联方式映像，字块大小为128个字，每4块为一组。若主存容量为4096块，且以字编址，那么主存地址应该为__(7)__位，主存区号为__(8)__位。

（7）A.16 B.17 C.18 D.19 （8）A.5 B.6 C.7 D.8 2006年（上）

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高速缓存Cache与主存间采用全相联地址映像方式，高速缓存的容量为4MB，分为4块，每块1MB，主存容量为256MB。若主存读写时间为30ns，高速缓存的读写时间为3ns，平均读写时间为3.27ns，则该高速缓存的命中率为（3）％，若地址变换表如下所示，则主存地址为8888888H时，高速缓存地址为（4）H。 地址变换表 0 38H 1 88H 2 59H 3 67H

（3）A.90 B.95 C.97 D.99

（4）A.488888 B.388888 C.288888 D.188888

这3道题如果做会了，估计cache那里应该没有问题！但不幸的事我能力有限啊 有没有高人给出详细解释啊！以及做题方法！

第三章 程序设计语言

1、程序语言分低级语言和高级语言。低级语言包括机器语言和汇编语言，高级语言包括面向过程的语言和面向问题的语言。

2、程序设计语言的基本成分：数据成分、运算成分、控制成分、函数。

3、数据成分是一种程序的数据类型。数据是程序操作的对象，具有存储类别、类型、名称、作用域和生存期等属性。数据名称由用户通过标识符命名，标识符是由字母、数字和下划线组成。类型说明数据占用内存的大小和存放形式；存储类别说明数据在内存中的位置和生存期；作用域则说明可以使用数据的代码范围；生存期说明数据占用内存的时间范围。

数据类型的分类：按程序运行过程中数据能否改变，可分为常量（整型、实型、字符、符号常量）；按数据的作用域范围可分为全局量和局部量。按数据组织形式的不同可分为基本类型（整型、实型、字符型、枚举型）、构造类型（数组、结构、公用）、指针类型和空类型。

运算成分：算术运算、关系运算、逻辑运算。为了确保运算结果的唯一性，运算符号规定优先级和结合性。

控制成分：指明语言允许表达的控制结构，程序员使用控制成分来构造程序中的控制逻辑。有三种控制结构：顺序、循环、选择；

函数：由函数说明和函数体组成。函数体若调用自身则称为归递调用。传值的好处是传值调用不会改变调用函数实参变量的内容。

4、机器语言是用二进制代码表示计算机直接识别和执行的机器指令的集合，特点是灵活、直接执行和速度快。缺点是繁锁、通用性差。

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