2022年软件设计师(中级职称)考试重点难点.docx

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1、软件设计师重点难点数据库数据库管理系统DBMS 数据库管理系统DBMS是指DBS中对数据进行管理的软件系统，它是DBS的核心成分。DBS中所有与数据库打交道的操作，包括建库、查询、更新及数据控制，都是通过DBMS进行的。数据库管理系统总是基于某种数据库模型，可分为网状型、层次型、关系型和面向对象型DBMS。 数据库管理系统的主要目标：把数据作为可管理的资源处理。 数据库管理系统的5个重要功能：数据库的定义功能：DBMS提供数据定义语言DDL定义数据库的3级结构，包括外模式、概念模式、内模式及其相互之间的映象，定义数据的完整性约束、保密限制等条件。因此在DBMS中包括DDL的编译程序。数据库的操

2、纵功能：提供数据操纵语言DML实现对数据的操作。有4种根本操作：检索查询、插入、删除、修改。在DBMS中包括DML的编译程序或解释程序。数据库的保护功能：DBMS对数据库的保护主要通过4个子系统： A.数据库恢复在数据库被破坏或数据不正确时，系统有能力把数据库恢复到最近某个正确的状态 B.数据完整性控制保证数据库中数据及语义的正确性和有效性，防止任何对数据错误的操作 C.多用户环境下的并发控制。 D.数据平安性控制防止未被授权的用户蓄谋或无意地存取数据库中的数据，以免数据的泄露或破坏。数据库的维护功能：这局部包括数据库的初始数据载入、转换功能、存储功能、数据库的改组、性能监视功能。数据字典DD

3、：DD管理数据库3级结构的定义。对于数据库的操作都要通过查阅DD才能进行。现在有的大型系统中，把DD单独抽出来自成一个系统，成为一个系统工具，使得DD成为一个比DBMS更高级的用户与数据库之间的接口。 要注意的是：应用程序并不属于DBMS的范围。应用程序是用主语言和DML编写的，程序中的DML语句由DBMS执行，而其余局部仍由主语言编译程序完成。数据库系统DBS 数据库系统是一个复杂的系统，它是采用了数据库技术的计算机系统。因此，它不仅仅是一组对数据进行管理的软件即DBMS，也不仅仅是一个数据库。它是一个实际可运行的、按照数据库方法存储、维护和向应用系统提供数据支持的系统。它是存储介质、处理对

4、象和管理系统的集合体，由数据库DB、硬件支持系统、软件支持系统和数据库管理员DBA这四局部组成。 SQL语句根本表的定义可用“CREATE TABLE语句实现，增加属性可以用ALTER.ADD.语句，删除属性可以用“ALTER.DROP.语句;删除已存在的表可用“DROP TABLE.语句。视图的定义和撤消索引的定义和撤销SELECT 查询语句DELETE删除语句INSERT插入语句uPDATE语句关系运算 专门的关系运算包括选择、投影、连接、除等。选择Selection 选择又称为限制Restriction。它是在关系R中选择满足给定条件的诸元组，记作： F(R) = t|tR F(t)=真

5、 其中F表示选择条件，它是一个逻辑表达式，取逻辑值真或假。 逻辑表达式F的根本形式为： X1 Y1 X2 Y2 表示比较运算符，它可以是、或。X1、Y1等是属性名或常量或简单函数。属性名也可以用它的序号来代替。表示逻辑运算符，它可以是僼、或。 表示任选项，即 中的局部可以要也可以不要，.表示上述格式可以重复下去。 因此选择运算实际上是从关系R中选取使逻辑表达式F为真的元组。这是从行的角度进行的运算。 举例 设有一个学生-课程关系数据库，包括学生关系Student、课程关系Course和选修关系SC。下面的许多例子将对这三个关系进行运算。 例1 查询信息系IS系全体学生 Sdept=IS(Stu

6、dent) 或 5=IS(Student) 例2 查询年龄小于20岁的元组 Sage20(Student)或420(Student) 。投影Projection 关系R上的投影是从R中选择出假设干属性列组成新的关系。记作： A(R) = tA | tR 其中A为R中的属性列。 举例 例3 查询学生关系Student在学生姓名和所在系两个属性上的投影： Sname,Sdept(Student) 或 2,5(Student) 结果如图2-7(a)。 投影之后不仅取消了原关系中的某些列，而且还可能取消某些元组，因为取消了某些属性列后，就可能出现重复行，应取消这些完全相同的行。 例4 查询学生关系St

7、udent中都有哪些系，即查询学生关系Student在所在系属性上的投影 Sdept(Student) 投影之后不仅取消了原关系中的某些列，而且还可能取消某些元组，因为取消了某些属性列后，就可能出现重复行，应取消这些完全相同的行。连接Join 连接也称为连接。它是从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。记作： 其中A和B分别为R和S上度数相等且可比的属性组。是比较运算符。连接运算从R和S的笛卡尔积RS中选取R关系在A属性组上的值与S关系在B属性组上值满足比较关系的元组。 连接运算中有两种最为重要也最为常用的连接，一种是等值连接equi-join，另一种是自然连接Natural jo

8、in。 为“的连接运算称为等值连接。它是从关系R与S的笛卡尔积中选取A、B属性值相等的那些元组。即等值连接为： 自然连接Natural join是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且要在结果中把重复的属性去掉。即假设R和S具有相同的属性组B，那么自然连接可记作： 一般的连接操作是从行的角度进行运算。但自然连接还需要取消了重复列，所以是同时从行和列的角度进行运算。 除Division 给定关系R(X,Y)和S(Y,Z)，其中X、Y、Z为属性组。R中的Y与S中的Y&127;可以有不同的属性名，但必须出自相同的域集。R与S的除运算得到一个新的关系P(X)，P是R

9、中满足以下条件的元组在X属性列上的投影：元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合。记作： 其中Yx为x在R中的象集，x=tX。举例 例6 设关系R、S分别为图2-9中的(a)和(b)，RS的结果为图2-9(c)。 在关系R中，A可以取四个值a1, a2, a3, a4。其中： a1的象集为(b1,c2), (b2,c3), (b2,c1) a2的象集为(b3,c7), (b2,c3) a3的象集为(b4,c6) a4的象集为(b6,c6) S在(B,C)上的投影为(b1,c2), (b2,c3), (b2,c1) 显然只有a1的象集(B,C)a1包含S在(B,C)属性组上的投影，所以

10、RS=a1。RSRSABCBCDAa1b1c2b1c2d1a1a2b3c7b2c1d1a3b4c6b2c1d1a1b2c3b2c3d2a4b6c6a2b2c3a1b2c1(a)(b)(c)软件设计师重点难点操作系统一、进程相关的概念：进程、线程和管程这是三个看起来似乎比较容易混淆的概念，所以在复习的时候一定要牢记其定义和相互之间的区别。*进程进程是一个可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。也就是说，它是运行中的程序，是程序的一次运行活动。在操作系统中，进程是进行系统资源分配、调度和管理的最小单位。*线程对于一些多线程程序来讲，其包含两条或两条以上并发运行的局部，每个局部就称作一个线程，每

11、个线程都有独立的执行路径。线程是处理器分配资源的最小单位。*管程管程是一种并发性的构造，它包括用于分配一个共享资源或一组共享资源的数据和过程。为了完成分配资源的功能，进程必须调用特定的管程入口。操作系统中，多任务处理一般有两种方式：基于进程和基于线程。基于进程的多任务处理的特点是允许计算机同时运行两个或更多的程序。而基于线程的多任务处理是指一个程序可以同时执行两个或者多个任务的功能。多线程程序比多进程程序需要更少的管理费用。进程是重量级的任务，需要分配它们自己独立的地址空间。进程间的通信和相互转换需要很多的开销。而线程是轻量级的任务，它们共享相同的地址空间并且分享同一个进程。线程间的通信和转换

12、开销要小很多二、信号量处理：信号量和P-V操作为了解决进程同步的问题，提出了信号量机制。这一机制取得了很大的开展，从整型信号量到记录型信号量，再进而开展为“信号量集机制。不过，在原理上和考试中，一般我们都只涉及整型信号量机制。对于互斥临界区的管理要求：n 有空那么进n 无空等待n 两者择一n 有先等待在整型信号量机制中，信号量被定义为一个整型变量，除初始化外，仅能通过两个标准的原子操作waits和signals来访问。其通常被分别称作P、V操作。描述如下：P操作I. S-1SII. 如果SV2-Vk。因为这条路径最长，只要这条路径到目的地Vk时其他的都已经到达Vk。而在这条关键路径上的活动a2

13、，a5称为关键活动。为了找出给定的AOE网络的关键活动，从而找出关键路径，先定义几个重要的量：Ve(j)、Vl(j) ：顶点j事件最早、最迟发生时间。e(i)、l(i)：活动i最早、最迟开始时间。从源点V1到某顶点Vj的最长路径长度称为事件Vj的最早发生时间，记为Ve(j)。Ve(j)也是以Vj为起点的出边所表示的活动ai的最早开始时间e(i)。在不推迟整个工程完成的前提下，一个事件Vj允许的最迟发生时间记为Vl(j)。显然，l(i) =Vl( j)-(ai所需时间)，其中j为ai活动的终点。满足条件l(i) =e(i)的活动为关键活动。求顶点Vj的Ve(j)和Vl(j)可按以下两步来做。1由

14、源点开始向汇点递推。其中，E1是网络中以Vj为终点的入边集合。2由汇点开始向源点递推。其中，E2是网络中以Vj为起点的出边集合。对于前面的两个概念很多人不能理解：从源点开始到汇点递推以后，我们已经得到了关键路径的长度，按理把这些点记录下来，就得到了关键路径，为什么在此时，还要从汇点到源点进行递推，来求关键路径，这样岂不多此一举其实不是这样的，一个AOE网络中可能有多条关键路径，假设我们只正推过去，只能求得一条关键路径，而不能找出所有的关键路径。要求一个AOE的关键路径，一般需要根据以上变量列出一张表格，逐个检查。例如，求图1所示的求AOE关键路径的过程如表1所示。因此，图1的关键活动为a1，a

15、2，a4，a8和a9，其对应的关键路径有两条，分别为V1，V2，V5，V7和V1，V4，V5，V7，长度都是10。其实从学员的疑问可以看出，最关键的问题就在于此表如何填写。首先值得我们注意的一点是，对于顶点的V1，V2等事件，有最早，最迟发生时间；对于边a1，a2，a3，等活动，有最早，最迟开始时间。Ve(j)表示的是顶点j的最早发生时间，Vl(j)表示的是顶点j的最迟发生时间，e(i)表示的是活动i的最早开始时间，l(i)表示的是活动i的最迟开始时间。总的来说填这个表有以下四个步骤。 由源点开始递推计算出表1-1中的Ve(j)列； 由Ve(7) =10，回算Vl(j)列； Vl(j)列算出后

16、用公式l(i) =Vl(j) -ai所需要的时间； 由l(i) =e(i)找出关键活动，求出关键路径。下面来填写表格，首先我们来填最早发生时间和最早开始时间。因为由源点V1到顶点V2的最长路径长度是3到V2只有一条路径，长度为3，这个很好判断，所以V2的最早发生时间是3，从V2出发的活动有a4，a5，所以a4，a5的最早开始时间也是3。又比方，到顶点V4的最长路径长度是6，所以V4的最早发生时间是6，从V4出发的活动有a8，a8的最早开始时间也是6，其余的依次类推。最迟发生时间和最迟开始时间要先求出关键路径的长度后，再进行逆推。通过上面求最早发生时间，我们可以求得关键路径长度为10。现在可以开

17、始逆推了。首先由于关键路径长度为10，所以V7的最迟发生时间是10，再看V6，V6到V7有a10，长度为4，所以V6的最迟发生时间是10-4=6，同样V5到V7有a9，长度为3，所以V5的最迟发生时间是10-3=7，依次类推，此项值对应表1中的Vl(j)。接下来求最迟开始时间。V7的最迟开始时间为10，a9，a10都指向V7，a9=3，a10=4，所以a9的最迟开始时间为10-3=7，a10的最迟开始时间为10-4=6。V6的最迟开始时间为6，a7指向V6，a7=3，所以a7的最迟开始时间为6-3=3。此项值对应表1中的l(i)。上面的这个实例是一个难度较高的例子，在我们的实际考试中，难度并没

18、有这么高。下面看一个考试真题。例题：某工程方案如以下列图所示，各个作业所需的天数如下表所示，设该工程从第 0 天开工，那么该工程的最短工期是 1 天，作业 J 最迟应在第 2 天开工。供选择的答案：1A.17 B.18 C.19 D.202A.11 B.13 C.14 D.16试题分析这是一个带权的AOE网。与AOV网不同之处在于，AOE网所关心完成该工程至少需要多少时间，哪些活动是影响整个工程进度的关键。由于AOE网中的某些活动能够并行地进行，所以完成整个工程所需要的时间是从开始顶点到结束顶点的最长路径的长度，称为关键路径。此题的关键路径有两条：1S254D ；(2)S25D ，路径的长度均

19、为20 。作业J最迟要在什么时候开工由于完成作业J后就到了汇点D了，所以要看关键路径多长，J的需要天数是多少。J的最迟开工=20-7=13 。试题答案D B软件设计师重点难点流水线流水线这个知识点在软件设计师考试中是个重点也是个难点，考查的频率比较高。之所以说流水线是个难点，有两方面的原因：一方面是需要理解流水线的理论，了解其工作原理，计算方式；另一方面是在软考当中，对于流水线的相关计算，标准并不是完全统一的，这一点在后面我们将详细介绍。流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。各种部件同时处理是针对不同指令而言的，它们可同时为多条指令的不同局部进行工作，以提高各部件

20、的利用率和指令的平均执行速度。指令流水线是将指令执行分成几个子过程，每一个子过程对应一个工位，我们称为流水级或流水节拍，这个工位在计算机里就是可以重叠工作的功能部件，称为流水部件。如图1所示，IF，ID，EX，WD分别是流水线的流水部件。流水线要求所有的流水级部件必须在相同的时间内完成各自的子过程。在流水线中，指令流动一步便是一个机器周期，机器周期的长度必须由最慢的流水级部件处理子过程所需的时间来决定。那么我们为什么要提出流水线这个概念，以及流水线是如何提高系统吞吐量的呢下面我们来看几个图，概念自然就清楚了。图2是一个非流水线结构系统执行指令时空图。我们从图2中可以看到，任意一个系统时间都有大

21、量的设备处于空闲状态，如第一个时间段有ID，EX，WB空闲，那么第二个时间段有IF，EX，WB空闲。我们再来看采用了流水线结构的时空图3。显然，采用流水线可以大大提升系统资源的利用率，以及整个系统的吞吐量。流水线的操作周期取决于根本操作中最慢的那个。例如：一个3段流水线，各段的执行时间分别为t，2t，t。那么最慢的一段为2t，所以流水线操作周期为2t。流水线的执行时间公式为：第1条指令的执行时间+指令条数-1*流水线操作周期例题1假设每一条指令都可以分解为取指、分析和执行三步。己知取指时间t取指4t，分析时间t分析3t，执行时间t执行5t。如果按串行方式执行完100条指令需要 1 t。如果按照

22、流水方式执行，执行完100条指令需要 2 t。供选择的答案1A. 1190 B.1195 C. 1200 D.12052A. 504 B.507 C. 508 D.510试题分析此题考查的是计算机系统指令流水线方面的根底知识。根据题意可以看到，在此流水线中按串行方式执行完100条指令要用1200t。采用流水方式执行，执行的总时间的关键取决于最长的执行时间，所以执行完100条的时间为：4t3t5t1001*5t = 507t。试题答案C B例题2现采用4级流水线结构分别完成一条指令的取指、指令译码和取数、运算，以及送回运算结果4个根本操作，每步操作时间依次为60 ns，100 ns，50 ns和

23、70 ns。该流水线的操作周期应为 A ns。假设有一小段程序需要用20条根本指令完成这些指令完全适合于流水线上执行，那么得到第一条指令结果需 B ns，完成该段程序需 C ns。在流水线结构的计算机中，频繁执行 D 指令时会严重影响机器的效率。当有中断请求发生时，采用不精确断点法，那么将 E 。供选择的答案A：50 70100 280B：100 200 280 400C：1400 2000 2300 2600D：条件转移 无条件转移 算术运算访问存储器E：仅影响中断反响时间，不影响程序的正确执行 不仅影响中断反响时间，还影响程序的正确执行 不影响中断反响时间，但影响程序的正确执行 不影响中断

24、反响时间，也不影响程序的正确执行试题分析此题主要考查对流水线技术的掌握。对于CPU来说，流水线技术实际上是一种以增加硬件换取性能的方式：把一条指令分解成多条更小的指令，由不同的处理单元来处理，在理想的满负荷运行状态下，执行一条指令的时间虽然没有减少，但是由于多个处理单元同时工作，在同一时间上可以执行不同指令的不同局部，从而使得总体的执行时间大大减少。流水线的操作周期取决于根本操作中最慢的那个。这里最慢的是100 ns，所以操作周期是100 ns。在流水线中，其实每一条指令的执行时间并没有减少，而第一条指令的执行并没有表达流水线的优势，它在4个操作周期后才能执行完成，这以后每个操作周期都能完成一

25、条指令的执行。影响流水线效率的重要因素有条件转移指令和中断，因为它们打断了流水线，使得流水线不得不重新装载。不精确断点法实现简单，但是要等到流水线内的指令完成之后再响应中断。试题答案A B C D E希赛IT教育专家提示：上面的两个例题，都是软考当中出现过的真题。我们可以看出，两个题在计算流水线时间方面，标准并不是统一的。在例题1中：4t3t5t1001*5t = 507t。而在例题2中：100ns+100ns+100ns+100ns+201*100ns=2300ns这两种计算方法，都是在套用公式：“第1条指令的执行时间+指令条数-1*流水线操作周期，而对于“第1条指令的执行时间的理解并不相同

26、。在例题1中，第1条指令的执行时间是将指令执行时的几个阶段所需时间相加得到，而在例题2中，认为每一个阶段所需时间都是流水线的周期时间。其中前者是流水线的理论计算方法，而后者是我们在设计硬件流水线时，常用的方式。两种计算方法，从理论上来讲，都是正确的，但考试时，只有一个是正确答案。那么我们应该怎么做呢由于每次考试中，无论认可的是哪种计算方式，都只会把这种计算方式的正确答案放入选项中，而不会将两个正确答案都放入，所以我们在用一种方式不能得到正确选项时，应采用另一种方式进行计算，来得到正确答案。软件设计师重点难点死锁1互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排他性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占

27、用。如果此时还有其他进程请求该资源，那么请求者只能等待，直至占有该资源的进程用完并释放。2请求和保持条件：指进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源又已被其他进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其他资源保持不放。3不剥夺条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。4环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程-资源的环形链，即进程集合P0，P1，P2Pn中的P0正在等待一个P1占用的资源，P1正在等待P2占用的资源，Pn正在等待已被P0占用的资源。2、解决死锁的策略解决死锁的策略通常有三种：死锁预防、死锁防止以及死锁解除。前两

28、种方法是“事前措施，而死锁解除是“事后解决方案。1死锁预防：“解铃还需系铃人，随便破坏导致死锁这任意一个必要条件就可以预防死锁。例如，要求用户申请资源时一起申请所需要的全部资源，这就破坏了保持和等待条件；将资源分层，得到上一层资源后，才能够申请下一层资源，它破坏了环路等待条件。预防通常会降低系统的效率。2死锁防止：防止是指进程在每次申请资源时判断这些操作是否平安，典型算法是“银行家算法本系列文章的下一篇将详细讲解该问题。但这种算法会增加系统的开销。3死锁解除：该方法的思路很简单，通过死锁检测判断系统是否处于死锁状态，假设死锁，那么由系统强制剥夺局部进程的资源，将资源强行分配给别的进程。3、判断

29、系统是否可能进入死锁状态从上面的死锁解决方案来看，无论哪一种方式都不可防止的要增加系统的负担。而同时一个系统是否有可进入死锁状态受系统资源数量，需要使用该资源的进程数量等因素影响。假设系统本不可能引起死锁，而我们采用了死锁解决方案，是很不合理的。所以，考试中常考到这样的题型：给出系统的资源数，以及需要使用该资源的进程数量等参数，让考生判断系统有无可能产生死锁。下面我们以例题的方式来说明如何解决这类问题。例题1：系统有3个进程：A、B、C。这3个进程都需要5个系统资源。如果系统有多少个资源，那么不可能发生死锁。解答：在分析这个问题时，我们可以取一些简单的数据代入试题进行验证、分析，以得到相应的规

30、律。如：1当系统资源数量为9时，假设给A与B分别分配了4个资源，C分配了1个资源，那么系统中的每个进程都存在资源缺乏的情况，而都不放手自己拥有的资源。不能正常运行完毕，发生死锁。2当系统资源数量为12时，假设给A、B、C各分配4个资源，那么死锁。3当系统资源数量为13时，无论如何分配，总有至少1个进程能得到5个资源，得到5个资源的进程可以正常运行完毕，而后将自己占用的资源分配给其它进程，所以这样能使所有进程运行完毕。从上面的尝试，我们可以总结出一个规律：先给所有进程分配他们所需要的资源数减1个资源，然后系统如果能再剩余1个资源，那么系统不会发生死锁。这样解答此题变得非常容易。(5-1)*3+1

31、=13。例题2：一台计算机有10台磁带机被m个进程竞争，每个进程最多需要三台磁带机，那么m至多为 时，系统没有死锁的危险。A3 B4 C5 D6解答首先从m=6开始考察，首先每个进程分配1台，剩下的4台只能分配给4个进程，还有2个进程没有分配，如果已经分配了2台的4个进程需要3台的话，那么系统就会死锁。同样，如果m=5，也会发生这种情况。当m=4时，每个进程可以分得2台，还有2个进程可分得3台，那么可正常运行，运行完毕后可释放资源，从而不会死锁。在解这道题时有些学员提出“如果按照答案m=4，那么这4个进程都是需要3台磁带机的话，共需要12台磁带机，这样还不会死锁。这种想法是错误的，因为并不是同

32、时把所有进程都分配给足够的资源才能完成这些进程，可以是一个进程先执行完，释放完资源再执行另一个进程。例如：4个进程中，每个进程分配2台磁带机，用去了8台。剩下2台，仍然可以满足两个进程，直到他们完成，释放他们暂用的磁带机2022年软考复习笔记第一章 引论2.1 计算机网络开展简史1.1.1 名词解释： 1 计算机网络：地理上分散的多台独立自主的计算机遵循规定的通讯协议，通过软、硬件互连以实现交互通信、资源共享、信息交换、协同工作以及在线处理等功能的系统。注解*此条信息分为系统构成+5个系统功能。 2 计算机网络开展的3个时代-第一个时代：1946年美国第一台计算机诞生；第二个时代：20世纪80年代，微机的出现；第三个时代：计算机网络的诞生以及应用。 3 internet的前身：即1969年美国国防部的高级方案局darpa建立的全世界第一个分组交换网arparnet。 4 分组交换：是一种存储转发交换方式，它将要传送的报文分割成许多具有同一格式的分组，并以此为传输的根本单元一一进行存储转发。 5 分组交换方式与传统电信网采用的电路交换方式的长处所在：线路利用率高、可进行数据速率的转换、不易引起堵塞以及具有优先权使用等优点。 6 以太网：1976年美国xerox公司开发的