信息系统管理工程师学习笔记43461.docx
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1、知识体系结构1、 信息系统基基础知识:计算机基础础知识以及及数据结构构、数据库库、计算机机网络等核核心技术知知识。2、 信息系统开开发过程:信息系统的的开发管理理、需求分分析、系统统设计、系系统实施、系系统测试的的整个建设设过程。3、 信息系统管管理:系统管理的的各个方面面,包括有有系统管理理规划、IIT组织职职能设计、IIT财务管管理、系统统日常作业业管理、IIT资源管管理、故障障管理、性性能管理、安安全管理、系系统转换、系系统维护、用用户支持等等内容。一、 计算机硬件件基础1、 计算机的基基本组成计算机硬件件系统:运运算器、控控制器、存储器、输入入设备、输输出设备。(Centtral Pr
2、occessiing UUnit)中央处理器 + 内部 外设信息加工 主机运算器:进进行算术和和逻辑运算算的部件,运运算数据以以二进制格格式给出,它它可从存储储器取出或或来自输入入设备,运运算结果或或写入存储储器,或通通过输出设设备输出。控制器:协协调整个计计算机系统统的正常工工作。工作作实质就是是解释、执执行指令。 程序计数器器(PC):在大多数机器中存放的是要执行的下一条指令的地址。 指令寄存器器(IR):用以存放现行指令,以便在整个指令执行过程中,实现一条指令的全部功能控制。 指令译码器器:对指令令寄存器中中的操作码码部分进行行分析解释释,产生相相应的控制制信号提供供给操作控控制信号形形
3、成部件。 脉冲源及启启停控制线线路:脉冲冲源产生一一定频率的的脉冲信号号作为整个个机器的时时钟脉冲,是是周期、节节拍和工作作脉冲的基基准信号。启启停线路是是对脉冲源源产生脉冲冲的的控制制。 时序信号产产生部件:以时钟脉脉冲为基础础,产生不不同指令相相对应的周周期、节拍拍、工作脉脉冲等时序序信号,以以实现机器器指令执行行过程的时时序控制。 操作控制信信号形成部部件:综合合时序信号号、指令译译码信息、被被控功能部部件反馈的的状态条件件信号等,形形成不同指指令所需要要的操作控控制信号序序列。 中断机构:实现对异异常情况和和某些外来来请求的处处理。 总控制逻辑辑:实现对对总线信息息传输的控控制。 控制
4、器器组成图存储器:存存放数据和和程序的部部件,通过过地址线和和数据线与与其他部件件相连。按功能分类类:(1)高速速缓冲存储储器(Caache):其存取速速度接近CCPU的工工作速度,用用来临时存存放指令和和数据。(2)主存存储器:用用来存放计计算机运行行时的大量量程序和数数据。CPPU能够直直接访问的的存储器称称为内存储储器,高速速缓存和主主存都是内内存储器,主主存与缓存存之间要不不断交换数数据。(3)辅助助存储器:其中的内内容需要调调入主存后后才能被CCPU访问问。输入/输出出部件:各各类输入/输出设备备及相应的的输入/输输出接口。2、计算机机的系统结结构(1)并并行处理的的概念指计算机机系
5、统具有有可以同时时进行运算算或操作的的特性。它它包括同时时性与并发发行。同时性指的的是两个或或两个以上上的事件在在同一时刻刻发生,并并发行指的的是两个或或两个以上上的事件在在同一时间间间隔发生生。提高并行行性的措施施可概括为为: 时间重重叠: 资源重重叠: 资源共共享:根据指令流流和数据流流的多重性性,系统可可分为:单指令流单单数据流(SSISD)、单单指令流多多数据流(SSIMD)、多多指令流单单数据流(MMISD)、多多指令流多多数据流(MMIMD)。(2)流水水线处理机机系统(时时间并行技技术)把一个重复复的过程分分解为若干干个子过程程,每个过过程与其他他自过程并并行进行。(3)并行行处
6、理机系系统并行处理机机通常由一一个控制器器CU、NN个处理器器单元(PPE)以及及一个互连连网络部件件组成。主要特点: 并行处处理机是以以单指令流流多数据流流方式工作作的。 并行处处理机采用用资源重复复方法引入入空间因素素。此外,它它还利用了了并行性中中的同时性性,所以处处理器单元元必须同时时进行相同同操作。 并行处处理机是以以某一类算算法为背景景的专用计计算机。 并行处处理机的研研究必须与与并行算法法的研究密密切结合,以以使它的求求解算法的的适应性更更强一些,应应用面更广广一些。 实际的的并行处理理机系统是是由以上三三部分构成成的一个异异构型多处处理机系统统。(4)多处处理机系统统在多处理机
7、机系统中,处处理机与处处理机之间间通过互连连网络进行行连接,从从而实现程程序之间的的数据交换换和同步。MIMD计计算机与SSIMD计计算机的本本质差别在在于并行性性级别的不不同:前者者要实现任任务或作业业一级的并并行,而后后者只实现现指令一级级的并行。与并行处理理机进行比比较: 结构灵灵活性 程序并并行性 并行任任务派生性性 进程同同步 资源分分配和进程程调度(5)CIISC/RRISC指指令系统使指令系统统越来越复复杂的出发发点有 使目标标程序得到到优化 给高级级语言提供供更好的支支持 提供对对操作系统统的支持RISC与与CISCC比较:指令数目目较少,一一般都选用用使用频率率最高的一一些简
8、单指指令指令长度度固定,指指令格式种种类少,殉殉职方式种种类少大多指令令可在一个个机器周期期内完成通用寄存存器数量多多,只有存存数/取数数指令访问问存储器,其其他指令均均在寄存器器之间进行行操作。3、计算机机存储系统统(1)概概述及分类类概述:存存储系统由由存放程序序和数据的的各类存储储设备及相相关的软件件构成。分类:(具具体解说同同上计算机机的基本组组成) 高速缓缓冲存储器器 主存储器器 辅助存储储器(2)存存储器层次次结构 “高速缓存存主存”层次:解解决速度问问题 “主存辅存”层次:解解决容量问问题4、计算机机应用领域域(1)科科学计算(2)信信息管理(3)计计算机图形形学与多媒媒体技术(
9、4)语语言与文字字的处理(5)人人工智能二、操作系系统知识 11、操作系系统简介 (11)定义与与作用操作系统是是管理软硬硬件资源、控控制程序执执行,改善善人机界面面,合理组组织计算机机工作 流程和和为用户使使用计算机机提供良好好运行环境境的一种系系统软件。 通过资资源管理,提提高计算机机系统的效效率 改善人人机界面,向向用户提供供良好的工工作环境(2)功能能及特征存储分配、存储共享、存储保护、存储扩充处理中断事件、处理器调度提供外围设备的控制与处理、提供缓冲区的管理、提供外围设备的分配、提供共享型外围设备的驱动、实现虚拟设备特征:并发发性、共享享性、异步步性功能:处理理器管理、存存储管理、设
10、设备管理、文文件管理、作作业管理、网网络与通信信管理(3)系统统类型批处理操操作系统特征:用户户脱机管理理、成批处处理作业、多多道程序运运行、作业业周转时间间长。分时操作作系统特征:同时时性、独立立性、及时时性、交互互性。实时操作作系统组成:数据据采集、加加工处理、操操作控制、反反馈处理。2、 处理机管理理(1)进程程的基本概概念进程:一一个具有一一定独立功功能的程序序关于某个个数据集合合的一次运运行活动。进程属性性:结构性性、共享性性、动态性性、独立性性、制约性性、并发行行。(2)进程程的状态和和转换三态模型型:运行态态、就绪态态、等待态态。五态模型型:新建态态、运行态态、就绪态态、等待态态
11、、终止态态。(3)进程程的描述进程上下下文:进程程物理实体体和支持进进程运行的的环境的合合称。一个进程程映像包括括:进程程程序块、进进程数据块块、系统/用户堆栈栈、进程控控制块。常用的现现场信息:通用寄存存器的内容容、控制寄寄存器的内内容、用户户堆栈指针针、系统堆堆栈指针等等。常用的控控制信息:进程的调调度相关信信息,进程程组成信息息、进程间间通信相关关信息、进进程在二级级存储器内内的地址、CCPU资源源的占用和和使用信息息、进程特特权信息、资资源清单。(4)进程程的同步于于互斥进程之间间的两种基基本关系:竞争、协协作。互斥是解解决进程间间竞争关系系的手段;同步时解解决进程间间协作关系系的手段
12、;临界区管管理可以解解决进程互互斥问题;进程互斥斥关系是一一种特殊的的进程同步步关系,即即逐次使用用互斥共享享资源。典型的进进程间同步步问题:生生产者消费者问问题。最常用的的同步机制制:信号量量及PV,管管程。原语:操操作系统中中执行时不不可中断的的过程,即即原子操作作(P(测测试)、VV(增量))。P操作-申请请资源;VV操作-释放资资源。(5)死锁锁死锁:两两个进程分分别等待对对方占用的的一个资源源,于是两两者都不能能执行而处处于永远等等待的状态态。死锁产生生的条件(必必须同时满满足):互互斥条件、占占有和等待待条件、不不剥夺条件件、循环等等待条件。3、存储管管理存储管理类类型:分区区存储
13、管理理、分段存存储管理、分分页存储管管理、虚拟拟存储管理理。存储管理的的功能:主主存储空间间的分配和和回收、地地址转换和和存储保护护、主存储储空间的共共享、主存存储空间的的扩充。(1)存储储器的层次次计算机系统统的存储器器可分为:寄存器、高高速缓存、主主存储器、磁磁盘缓存、固固定磁盘、可可移动存储储介质(2)地址址转换与存存储保护逻辑地址转转化为物理理地址,称称为地址转转换或重定定位。两种转换方方式:一、在在作业装入入时由作业业装入程序序实现地址址转换静态重定定位; 二、在在程序执行行时实现地地址转换-动态态重定位。 (33)分区存存储管理管理方式式:固定分分区和可变变分区可变分区区分配算法法
14、:最先适适用分配算算法、最优优适应分配配算法、最最坏适应分分配算法。 (44)分页式式存储管理理优点:既既可以免去去移动信息息的工作,又又可尽量减减少主存的的碎片。基本原理理: 页框:物物理地址分分成大小相相等的区多多分区每个个区称为一一块; 页面:逻逻辑地址分分成大小相相等的区,区区的大小与与块的大小小相等; 逻辑地址址形式: 页表和地地址转换:重定位寄寄存器的集集合称为页页表;相联存储储器和快表表 (55)分段式式存储管理理 (66)虚拟存存储管理 44、设备管管理 外外围设备:存储型设设备、输入入输出型设设备。 设设备管理功功能:外围围设备中断断处理、缓缓冲区管理理、外围设设备的分配配、
15、外围设设备驱动调调度。 (11)I/OO硬件原理理输入输输出系统 I/O系系统:把II/O设备备及其接口口线路、控控制部件、通通道和管理理软件的统统称。 I/O设设备划分:输入型外外围设备、输输出型外围围设备、存存储型外围围设备。输入输输出控制方方式 按照I/O控制器器功能的强强弱以及和和CPU之之间联系方方式的不同同,可划分分为: 询询问方式(程程序直接控控制方式)、中断方式、DMA方式(直接存储器存取方式)、通 道道(输入输输出处理器器)方式。采用通道道技术主要要解决了输输入输出操操作的独立立性和各部部件工作的的并行性。把把中央理 理理器从琐碎碎的输入输输出操作中中解放出来来。 (22)I
16、/OO软件原理理总体设计计目标:高高效率、通通用性。I/O软软件组成:I/O中中断处理程程序(底层层)、设备备驱动程序序、与设备备无关的操操作系统 II/O软件件、用户II/O软件件。输入输出出中断的类类型和功能能:通知用户户程序输入入输出操作作沿链推进进的程度、通通知用户程程序输入输输出操作正正常结束、通知用户户程序发现现的输入输输出操作异异常、通知知程序外围围设备上重重要的异步步信号。设备驱动动程序的功功能:从与与设备无关关的软件中中接收抽象象的请求并并执行。与设备无无关软件完完成的功能能:对设备驱驱动程序的的统一接口口、设备命命名、设备备保护、提提供独立于于设备的块块大小、缓缓 冲冲区管
17、理、块块设备的存存储分配、独独占性外围围设备的分分配和释放放、错误报报告。设备无关关软件的基基本功能:执行适用用于所有设设备的常用用I/O功功能,并向向用户层软软件 提提供一个一一致的接口口。 (33)Spooolinng系统(外外围设备联联机操作)Spooolingg技术:用用一类物理理设备模拟拟另一类物物理设备的的技术,是是使独占使使用的设备备 变变成多台虚虚拟设备的的一种技术术,也是一一种速度匹匹配技术。“预输入入程序”能将信息息从输入设设备输入到到辅助存储储器缓冲区区。主要任任务是控制制 信信息从输入入设备输入入到输入井井存放,并并填写好输输入表以便便在作业执执行中要求求输入信息息 量
18、量,可以随随时找到它它们的位置置。“缓输出出程序”能将信息息从辅助存存储器输出出缓冲区域域输出到输输出设备。“井管理程程序”控制作业业和辅助存存储器缓冲冲区之间交交换信息。“井”是用用作缓冲的的存储区域域,采用井井的技术能能调节供求求之间的矛矛盾,消除除人工干预带来的的风险。系统拥有一一张作业表表用来登记记进入系统统的所有作作业的作业业名状态、预预输入位置置等。作业表是作作业调度程程序执行作作业调度的的依据,是是Spooolingg系统和作作业调度程程序共享的数据结结构。输入井的作作业状态:输入状态、收收容状态、执执行状态、完完成状态。 (44)磁盘调调度分类:移移臂调度(电电梯调度)、旋转调
19、度。 55、文件管管理 文文件系统:操作系统统中负责存存取和管理理信息的模模块,用统统一的方式式管理用户户和系统信信息的存储储、检索、更更新、共享享和保护,并并为用户提提供一整套套方便有效效的文件使使用和操作作方法。 文文件:由文文件名字标标识的一组组相关信息息的集合。 文文件分类:按用途途分:系统统文件、库库文件、用用户文件;按保护护级别分:只读文件件、读写文文件、不保保护文件;按信息息流分:输输入文件、输输出文件、输输入输出文文件。 文文件类型:普通文件件、目录文文件、块设设备文件、字字符设备文文件。 文文件系统面面向用户的的功能:文文件的按名名存取、文文件目录建建立和维护护、实现从从逻辑
20、文件件到物理文文件的转换换、文件存存储空间的的分配和管管理、提供供合适的文文件存取方方法、实现现文件的共共享、保护护和保密、提提供一组可可供用户使使用的文件件操作。 存存取方法是是操作系统统为用户程程序提供的的使用文件件的技术和和手段。 存存取方式:顺序存取取、直接存存取、索引引存取。 文文件目录项项一般应该该包括:有有关文件存存取控制的的信息、有有关文件结结构的信息息、有关文文件管理的的信息。 目目录结构:一级目录录结构、二二级目录结结构、树型型目录结构构。 文文件结构:逻辑结构构、物理结结构。 逻逻辑结构分分两种形式式:流式文文件、记录录式文件(定定长、变长长)。 物物理结构分分三种形式式
21、:顺序文文件、连接接文件、索索引文件。 文文件保护:是指防止止文件被破破坏,包括括2方面:1、防止止系统崩溃溃所造成的的文件破坏坏;2、防防止其他用用户的非法法操作所造造成的文件件破坏。 为为防止系统统崩溃造成成文件破坏坏,定时转转储是一种种经常使用用的方法。 “三元组”:用户、对对象、存取取权限。 密密码种类:文件密码码、终端密密码。 66、作业管管理 作作业:用户户提交给操操作系统计计算的一个个独立任务务。 作作业步:作作业加工过过程中的一一个步骤。 作作业由用户户组织,作作用步由用用户指定,一一个作业从从提交给系系统到运行行结束,要要经过提交交、收容、执执行、完成成四个步骤骤。 作作用管
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