系統(tǒng)分析師筆記及知識(shí)點(diǎn)匯總

1、1計(jì)算機(jī)組成1.1計(jì)算機(jī)組成與分類1.1.1計(jì)算機(jī)的組成6部件：控制器，是分析和執(zhí)行指令的部件運(yùn)算器，用于邏輯運(yùn)算也叫算術(shù)邏輯單元ALU內(nèi)存儲(chǔ)器,用于存儲(chǔ)運(yùn)算中間結(jié)果外存儲(chǔ)器輸入輸出設(shè)備（控制器與運(yùn)算器在一起叫做中央處理器CPU）1.1.2計(jì)算機(jī)的分類Flynn分類法1.單指令流單數(shù)據(jù)流（SISD）2.單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD）3.多指令流單數(shù)據(jù)流（MISD）4.多指令流多數(shù)據(jù)流（MIMD），SMP對(duì)稱處理與MPP海量并行處理結(jié)構(gòu)均屬于MIMD其他分類方法：馮氏分類法，Handler分類法，Kuck分類法1.2多級(jí)存儲(chǔ)器體系存儲(chǔ)器種類：順序存取，按順序進(jìn)行存取操作，磁帶存儲(chǔ)器直接存取，根據(jù)唯

2、一地址標(biāo)識(shí)直接找到存儲(chǔ)塊進(jìn)行操作，磁盤(pán)存儲(chǔ)器隨機(jī)存取，通過(guò)地址隨機(jī)存取，主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）采用該方式相聯(lián)存取，通過(guò)內(nèi)容隨機(jī)存取，Cache緩存采用該方式1.2.1主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）1.RAM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，可寫(xiě)可讀斷電不保存數(shù)據(jù)，RAM又分為DRAM(動(dòng)態(tài)RAM，隨時(shí)間推移而消失)和SRAM（靜態(tài)RAM，斷電前一直保存），容量小價(jià)格高2.ROM只讀存儲(chǔ)器，一般用于BIOS的存儲(chǔ)3.PROM可編程ROM，只能寫(xiě)入一次4.EPROM可擦除的PROM，需要紫外線照射15-20分鐘可擦除5.E2PROM電科擦除EPROM6.閃速存儲(chǔ)區(qū)，閃存如U盤(pán)7.CAM相聯(lián)存儲(chǔ)器，基于內(nèi)存進(jìn)行訪問(wèn)，如cache1.2.

3、2輔助存儲(chǔ)器（外存磁盤(pán)如硬盤(pán)）1.磁帶存儲(chǔ)器軟盤(pán)2.磁盤(pán)存儲(chǔ)器就是分區(qū)的圓柱體同心圓，每個(gè)面上有磁道與扇區(qū)，有多個(gè)盤(pán)面組成的柱性磁盤(pán)組磁盤(pán)總?cè)萘?盤(pán)面數(shù)*每面磁道數(shù)*每道扇區(qū)數(shù)*每個(gè)扇區(qū)字節(jié)數(shù)磁盤(pán)的數(shù)據(jù)傳輸速率=磁道上字節(jié)數(shù)/每轉(zhuǎn)1圈時(shí)間3.RAID存儲(chǔ)，磁盤(pán)冗余陣列，分為8個(gè)級(jí)別分別為:RAID0,無(wú)冗余無(wú)校驗(yàn)RAID1，磁盤(pán)鏡像陣列RAID2，采用糾錯(cuò)海明碼的磁盤(pán)陣列RAID（3.4），采用獨(dú)立校驗(yàn)盤(pán)，進(jìn)行奇偶校驗(yàn)碼的磁盤(pán)陣列RAID5，分布式奇偶校驗(yàn)碼的磁盤(pán)陣列RAID6，獨(dú)立數(shù)據(jù)硬盤(pán)，與雙獨(dú)立分布式校驗(yàn)方案RAID7，高異步I/O，高速傳輸陣列RAID10，綜合多個(gè)RAID等級(jí)組成，目

4、前該等級(jí)被廣泛使用4.光盤(pán)存儲(chǔ)器，CD.CD-ROM制度壓縮盤(pán),DVD數(shù)字視頻光盤(pán)等1.2.3Cache緩存1.Cache原理CPU需要的數(shù)據(jù)先從緩存中找，如果有則直接調(diào)用（訪問(wèn)命中），如果沒(méi)找到再到內(nèi)存中讀取，讀取完再送回CPU與Cache中系統(tǒng)平均周期=緩存周期*緩存命中率+內(nèi)存周期*（1-緩存命中率）/由于緩存中未命中的概率就是在內(nèi)存中取值的概率多少位就是2的幾次冪，例如32位系統(tǒng)可以支持2的32次冪長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)也就是4G內(nèi)存，64位操作系統(tǒng)可支持更高內(nèi)存1Byte=8bits1漢子=2B（字節(jié)）=16b1024B=1KB1024KB=1MB1024MB=1GB1024GB=1TB1024

5、TB=1PB2.映射機(jī)制存儲(chǔ)容量與存儲(chǔ)地址的關(guān)系：容量的大小轉(zhuǎn)換為2的n次冪，則地址就用n位表示如128*4096B=2的19次冪，就是需要19位的內(nèi)存地址直接映射：Cache將主存中的信息地址映射到Cache中，主存與Cache分成容量相同的塊，然后將一個(gè)主存的塊映射到Cache的特定位置上（特定位置是指，將主存地址拆分后四位為Cache塊內(nèi)地址，中間10位是Cache塊號(hào)）全相聯(lián)映射：主存的頁(yè)對(duì)應(yīng)Cache的頁(yè)，淘汰可替換組相聯(lián)映射：塊大小相同，組數(shù)相同3.淘汰算法先進(jìn)先出FIFL最近最少使用淘汰法LRU4.寫(xiě)操作寫(xiě)直達(dá)，寫(xiě)入Cache時(shí)同時(shí)寫(xiě)入內(nèi)存寫(xiě)回，寫(xiě)入Cache時(shí)先不寫(xiě)入內(nèi)存，等在

6、緩存中失效時(shí)再寫(xiě)入內(nèi)存標(biāo)記法，標(biāo)記在Cache中修改的信息，讀取的時(shí)候通過(guò)標(biāo)識(shí)位判斷1.3輸入輸出接口1.3.1輸入輸出方式1.程序控制方式，通過(guò)指令控制I/O，但是程序需要時(shí)刻查詢I/O設(shè)備的狀態(tài)，是否完成2.程序中斷方式，CPU不必去監(jiān)控I/O設(shè)備完成情況，I/O設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸后發(fā)出中斷信號(hào)通知CPU，CPU在去處理3.DMA工作方式，DMAC(DMA控制器)，CPU與DMAC共享總線，DMA時(shí)CPU暫時(shí)放棄系統(tǒng)總線控制交給DMAC控制4.通道方式，采用通道程序5.輸入輸出處理機(jī)，專用處理機(jī)，用于大型高效計(jì)算機(jī)1.3.2總線和接口總線的定義：是一組進(jìn)行互連和傳輸信息（指令、數(shù)據(jù)、地址）的

7、信號(hào)線，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部各個(gè)部件鏈接的橋梁1.總線分類按位置分：CPU內(nèi)部的總線叫內(nèi)部總線，CPU與內(nèi)存的總線叫外部總線按總線功能分：地址總線（傳地址）、數(shù)據(jù)總線（傳數(shù)據(jù)）、控制總線（傳控制信號(hào)）按總線在系統(tǒng)中的位置分：機(jī)內(nèi)總線（IDE鏈接硬盤(pán)的、SCSI小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）、機(jī)外總線（USB可用于鏈接外部設(shè)備）按用途分：局部總線、系統(tǒng)總線、通信總線2.總線的標(biāo)準(zhǔn):IEEE3.接口分類：串行接口（一次傳1位信息）、并行接口（一次傳送多位信息）4.常見(jiàn)接口：ESDI（加強(qiáng)型小型設(shè)備接口）IDE（磁盤(pán)接口）SCSI（大容量存儲(chǔ)設(shè)備、光驅(qū)接口）PCMCIA（筆記本內(nèi)存卡接口）IEEE-1394(數(shù)碼相機(jī)

8、、攝像機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn))USB串行總線式接口，USB1.0速度12Mbps,USB2.0速度480Mbps,USB3.0速度4.8Gbps1.4各種體系結(jié)構(gòu)1.復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（CISC）：指令多、各個(gè)指令使用頻率懸殊、長(zhǎng)度不固定2.精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（RISC）:指令少、尋址方式少、長(zhǎng)度固定，采用Cache方案提高指令獲取速度1.4.2流水線技術(shù)1.參數(shù)計(jì)算：1個(gè)任務(wù)分成n個(gè)子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)需要時(shí)間t，則完成這個(gè)任務(wù)需要nt時(shí)間，k個(gè)任務(wù)順序執(zhí)行需要knt時(shí)間k個(gè)任務(wù)使用流水線則需要:nt+（k-1)t=(n+k-1)t如果分解的子任務(wù)用時(shí)不同則t取用時(shí)最長(zhǎng)的子任務(wù)時(shí)間:(t1+t2+tn)+

9、(k-1)tmax用時(shí)=完成一個(gè)任務(wù)的時(shí)間+剩余任務(wù)數(shù)（k-1）*最長(zhǎng)子任務(wù)時(shí)間吞吐率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)數(shù)（秒s）1s=10的9次冪ns加速比：不適用流水線用時(shí)/流水線用時(shí)2.影響流水線運(yùn)行的因素轉(zhuǎn)移指令，流水線無(wú)法重疊執(zhí)行破壞流水線機(jī)理共享資源訪問(wèn)沖突，子任務(wù)間存在資源沖突，會(huì)破壞流水線響應(yīng)中斷，執(zhí)行一半中斷3.非線性流水線并行流水線：公式與流水線一樣就是 任務(wù)數(shù)/并行流水線的數(shù)量，因?yàn)橥瑫r(shí)執(zhí)行因此相當(dāng)于執(zhí)行如：3條并行流水線同時(shí)執(zhí)行，假設(shè)每條流水線任務(wù)數(shù)相同，則只用執(zhí)行1/3的任務(wù)的時(shí)間1.4.3并行處理1.超級(jí)標(biāo)量處理機(jī)2.超級(jí)流水線處理機(jī)3.超長(zhǎng)指令字處理機(jī)4.向量處理機(jī)5.多處理

10、機(jī)系統(tǒng)6.大規(guī)模并行處理機(jī)，MPP7.對(duì)稱多處理機(jī)，SMP 1.4.4互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)2.操作系統(tǒng)2.1操作系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu)2.1.1操作系統(tǒng)類型1.批處理2.分時(shí)3.實(shí)時(shí)4.網(wǎng)絡(luò)5.分布式操作系統(tǒng)基本功能：處理機(jī)管理/進(jìn)程管理存儲(chǔ)管理設(shè)備管理文件管理作業(yè)管理2.1.2操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.無(wú)序結(jié)構(gòu)，模塊化，模塊間通過(guò)接口調(diào)用2.層次結(jié)構(gòu)，分多層，層次見(jiàn)單向依賴3.面向?qū)ο?，基于面向?qū)ο笏枷?.對(duì)稱多處理，多處理機(jī)共享內(nèi)存5.微內(nèi)核，微內(nèi)核就是抽象層，將操作系統(tǒng)的功能抽象出來(lái)基礎(chǔ)功能，一般用于嵌入式操作系統(tǒng)cpu-寄存器-一級(jí)緩存-二級(jí)緩存/三級(jí)緩存-內(nèi)存-二級(jí)存儲(chǔ)（外存，外部存儲(chǔ)如硬盤(pán)）2.2處理器管理2

11、.2.1進(jìn)程狀態(tài)進(jìn)程是動(dòng)態(tài)概念，程序是靜態(tài)概念，進(jìn)程是程序的動(dòng)態(tài)運(yùn)行，需要各種資源如CPU,內(nèi)存等進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)、進(jìn)程控制塊（PCB）組成1.三態(tài)模型運(yùn)行，得到資源并進(jìn)行計(jì)算就緒，得到資源，等待執(zhí)行等待，等待資源或人工干預(yù)2.五態(tài)模型靜止就緒，就緒隊(duì)列中已有就緒任務(wù)，多余的就緒任務(wù)短期不能調(diào)用，放到二級(jí)存儲(chǔ)中靜止阻塞，阻塞隊(duì)列中已有阻塞任務(wù)，多余的短期不能調(diào)用，放到二級(jí)存儲(chǔ)中活躍就緒，內(nèi)存中沒(méi)有活躍就緒狀態(tài)的任務(wù)時(shí)，到靜止就緒中獲取活躍阻塞，內(nèi)存中沒(méi)有活躍阻塞狀態(tài)的任務(wù)時(shí)，到靜止阻塞中獲取運(yùn)行，得到時(shí)間片，滿足資源要求，在CPU中處理狀態(tài)切換的目的是協(xié)調(diào)系統(tǒng)資源，由于系統(tǒng)資源有限因此需要通過(guò)

12、優(yōu)先級(jí)或條件進(jìn)行協(xié)調(diào)資源，使系統(tǒng)正常運(yùn)行掛起狀態(tài)的進(jìn)程一般被轉(zhuǎn)換到二級(jí)存儲(chǔ)中（外存），減少內(nèi)存損耗靜止阻塞-活躍阻塞：系統(tǒng)騰出資源空間并且優(yōu)先級(jí)高的先被激活掛起的進(jìn)程不參與調(diào)度必須被激活后才能調(diào)入內(nèi)存中等待執(zhí)行掛起的進(jìn)程只能由操作系統(tǒng)或父進(jìn)程激活2.2.2信號(hào)量與PV操作P(S) S-1 S0 掛起V(S) S+1 S=0 觸發(fā)P(S)操作1.互斥 S=1 PV成對(duì)出現(xiàn)2.同步 S=0 PV多個(gè)進(jìn)程中分別出現(xiàn)3.生產(chǎn)消費(fèi)空閑區(qū)的空閑數(shù)量 S1=N已填充空閑區(qū)數(shù)量 S2=0互斥 S3=1圖2-3存貨的要先判斷倉(cāng)庫(kù)中有沒(méi)有空位如果倉(cāng)庫(kù)有空位就執(zhí)行P(S1)空位減少一個(gè)如果沒(méi)有空位則S10存貨的掛起

13、等待存完貨后要通知取貨的庫(kù)中已經(jīng)有一個(gè)貨物了提貨的要先判斷倉(cāng)庫(kù)里有沒(méi)有貨如果沒(méi)有貨則掛起等待如果有貨則先P(S2)將貨物提取一個(gè)貨物提取后執(zhí)行V(S1)通知存貨的已經(jīng)有一個(gè)空位圖2-4不能同時(shí)放也不能同時(shí)讀取因此要用互斥2.2.3死鎖問(wèn)題1.死鎖發(fā)生的必要條件互斥條件保持與等待條件不可搶占條件循環(huán)等待條件2.銀行家算法表2-2申請(qǐng)的總資源不能多于系統(tǒng)資源數(shù)可分期請(qǐng)求資源，請(qǐng)求總數(shù)不超過(guò)最大需求量可推遲分配等待資源申請(qǐng)后的剩余資源能不滿足其他進(jìn)程的總申請(qǐng)資源的需求，如果可以滿足還要測(cè)試能滿足完成條件的進(jìn)程完成后釋放的資源是否可以滿足其他進(jìn)程全部需求3.解決死鎖的策略死鎖預(yù)防：破壞死鎖發(fā)生條件，如

14、一次性申請(qǐng)全部資源死鎖避免：采用銀行家算法死鎖檢測(cè)：檢測(cè)是否發(fā)生死鎖，發(fā)生則使用死鎖接觸策略處理死鎖解除：剝奪發(fā)生死鎖的進(jìn)程，強(qiáng)制回收2.2.4管程與線程管程就是將臨界資源的調(diào)用封裝起來(lái)，需要調(diào)用臨界資源的進(jìn)程需要進(jìn)入管程操作，而管程一次只能進(jìn)入一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行操作達(dá)到進(jìn)程互斥的目的線程：進(jìn)程申請(qǐng)的資源可以被線程共享使用一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)默認(rèn)創(chuàng)建一個(gè)線程也叫主線程，一個(gè)進(jìn)程可以創(chuàng)建多個(gè)線程實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)任務(wù)并行執(zhí)行，多個(gè)線程共享進(jìn)程資源。線程解決了進(jìn)程的并行處理以及進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程的資源開(kāi)銷2.3文件管理2.3.2文件的物理組織連續(xù)文件：記錄存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的連續(xù)的物理塊中，通過(guò)起始位置及文件長(zhǎng)度可獲得文件優(yōu)點(diǎn)：

15、存取速度快缺點(diǎn)：由于需要確定長(zhǎng)度，因此不適合經(jīng)常修改的情況串聯(lián)文件：物理塊中存儲(chǔ)下一個(gè)物理塊的指針，形成一個(gè)類似鏈表的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：充分利用存儲(chǔ)空間缺點(diǎn)：速度慢不適用于隨機(jī)存取，只使用順序訪問(wèn)索引文件：將物理塊的地址通過(guò)索引表管理起來(lái)優(yōu)點(diǎn)：適合隨機(jī)存取，也適應(yīng)順序存取缺點(diǎn)：索引表占用磁盤(pán)空間，而且需要2次訪問(wèn)磁盤(pán)（1次讀取索引表，一次讀取物理塊內(nèi)容）解決方法：將索引表讀入內(nèi)存UNIX使用的是三級(jí)索引結(jié)構(gòu)2.3.3樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)樹(shù)形目錄，絕對(duì)路徑（唯一），相對(duì)路徑（根據(jù)工作目錄確定），工作目錄（當(dāng)前目錄）NTFS與FAT32NTFS:快，空間大，分區(qū)可達(dá)到2T，碎片少，安全性高FAT32：分區(qū)最大可達(dá)

16、32G2.3.4存儲(chǔ)空間管理存儲(chǔ)空間管理：就是管理空閑的物理塊1.空閑表法：將空閑的盤(pán)塊及數(shù)量記錄在空閑區(qū)的空閑表項(xiàng)中2.空閑鏈表法：將空閑盤(pán)塊拉成一條鏈表，通過(guò)增加刪除操作管理空閑塊鏈表中的盤(pán)區(qū)上增加下一個(gè)空閑盤(pán)區(qū)的指針3.位圖法：將空閑盤(pán)塊通過(guò)二進(jìn)制方式0空閑1已分配來(lái)管理空閑盤(pán)區(qū)，可將位圖放到內(nèi)存。4：成組鏈接法：結(jié)合空閑表和空閑鏈表法，適用于大型文件2.4存儲(chǔ)管理2.4.1地址變換存儲(chǔ)地址，取決于存儲(chǔ)空間的大小，二進(jìn)制或2的幾次方，如2的32次方就是32位的，64次方的就是64位地址變換：用硬盤(pán)頂替部分內(nèi)存的工作，使用戶可以使用比內(nèi)存地址大的地址空間來(lái)編程，因此用戶使用的邏輯地址要轉(zhuǎn)換

17、為內(nèi)存地址（實(shí)際地址）轉(zhuǎn)換方法：靜態(tài)重定位：在程序執(zhí)行前進(jìn)行地址映射，無(wú)需硬件支持，無(wú)法實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)重定位：在訪問(wèn)時(shí)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，支持虛擬存儲(chǔ)存儲(chǔ)最小單位是bit（b）,字節(jié)是Byte(B),1B=8b2.4.2存儲(chǔ)組織常見(jiàn)虛存組織有段式，頁(yè)式，段頁(yè)式（最常用）段頁(yè)式組織解決邏輯地址轉(zhuǎn)物理地址的方式；段內(nèi)頁(yè)號(hào)對(duì)應(yīng)的地址：高位是頁(yè)號(hào)，低位是偏移2.4.3存儲(chǔ)管理對(duì)虛擬存儲(chǔ)器的管理設(shè)計(jì)到的問(wèn)題及策略載入（調(diào)入）：1現(xiàn)用現(xiàn)調(diào)；2提前預(yù)調(diào)放置：放到內(nèi)存分區(qū)置換：內(nèi)存滿了，需要將不常用的頁(yè)置換到外存虛擬存儲(chǔ)中騰出地方給要使用的頁(yè)1.置換算法：最優(yōu)，淘汰將來(lái)不經(jīng)常使用的，該算法較難實(shí)現(xiàn)隨機(jī)，容易誤殺先

18、進(jìn)先出最近最少使用2.局部性原理：可能出現(xiàn)打擊率的事件如下：剛訪問(wèn)的還能再訪問(wèn)；訪問(wèn)某位置的還會(huì)訪問(wèn)該位置附近的2.5作業(yè)管理2.5.1作業(yè)的狀態(tài)作業(yè)創(chuàng)建時(shí)會(huì)建立一個(gè)作業(yè)控制塊JCB，用于管理控制儲(chǔ)存作業(yè)的信息作業(yè)生命周期：1.提交：從輸入設(shè)備提交到外存，傳輸信息到外存2.后備：信息傳輸全部傳輸?shù)酵獯婧?，建立作業(yè)控制塊3.執(zhí)行狀態(tài)：就是進(jìn)程的5態(tài)模型-從外存調(diào)度進(jìn)入內(nèi)存執(zhí)行4.完成：作業(yè)執(zhí)行完畢，資源還未回收時(shí)的狀態(tài)2.5.2作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度：1.高級(jí)調(diào)度：作業(yè)調(diào)度，用于在后備作業(yè)隊(duì)列中選擇一個(gè)或一組一批作業(yè)，為他們建立進(jìn)程分配資源，然后執(zhí)行2.中級(jí)調(diào)度：交換調(diào)度，用于內(nèi)外存間的調(diào)度，即掛起與

19、激活的調(diào)度3.低級(jí)調(diào)度：進(jìn)程調(diào)度就是調(diào)度就緒的進(jìn)程作業(yè)調(diào)度算法：1.先來(lái)先服務(wù)：不利于段作業(yè)2.短作業(yè)優(yōu)先：不利于長(zhǎng)作業(yè)3.響應(yīng)比高優(yōu)先：響應(yīng)比=1+等待時(shí)間/執(zhí)行時(shí)間，此算法需要計(jì)算耗用資源4.優(yōu)先級(jí)調(diào)度：優(yōu)先級(jí)高先執(zhí)行2.6設(shè)備管理設(shè)備管理程序的功能：1.提供進(jìn)程調(diào)用設(shè)備接口2.設(shè)備分配給進(jìn)程3.設(shè)備與cpu并行操作4.緩沖區(qū)管理，解決設(shè)備與CPU內(nèi)存處理速度不對(duì)稱問(wèn)題2.6.1磁盤(pán)調(diào)度算法磁盤(pán)訪問(wèn)流程：尋道，等待扇區(qū)旋轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸；速度取決于尋道時(shí)間1.FCFS先來(lái)先服務(wù)，時(shí)間長(zhǎng)2.SSTF，最短尋道有限，容易出現(xiàn)無(wú)線拖延現(xiàn)象又叫“饑餓”3.scan,磁頭移動(dòng)方向上最短時(shí)間4.N-SCA

20、N，分步scan，掃描期間只接受等待服務(wù)的請(qǐng)求5.C-SCAN循環(huán)掃描，磁頭單向移動(dòng)的N-SCAN算法2.6.2虛擬設(shè)備與SPooling技術(shù)虛擬設(shè)備，就是實(shí)現(xiàn)多用戶多進(jìn)程訪問(wèn)輸入輸出設(shè)備原理：通過(guò)緩沖區(qū)緩沖多個(gè)請(qǐng)求到隊(duì)列中，通過(guò)模擬輸入輸出井來(lái)緩沖輸入輸出進(jìn)程優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備，多臺(tái)虛擬設(shè)備共用共享一個(gè)物理設(shè)備，每個(gè)進(jìn)程不會(huì)感覺(jué)到時(shí)共享設(shè)備，而是獨(dú)享設(shè)備2.7網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)2.8分布式操作系統(tǒng)3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)3.1數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)DBS包括4個(gè)組成部分：數(shù)據(jù)庫(kù)、硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA）數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式的特點(diǎn):1.復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.與應(yīng)用程序的獨(dú)立性，物理和邏

21、輯上的獨(dú)立3.提供用戶訪問(wèn)接口4.并發(fā)控制、恢復(fù)、完整性和安全性5.靈活性3.2數(shù)據(jù)庫(kù)模式1.三級(jí)模式外模式-用戶級(jí)，用戶視圖概念模式-DBA視圖內(nèi)模式-物理模式，數(shù)據(jù)庫(kù)文件的物理存儲(chǔ)二級(jí)映射1.外模式-概念模式映射2.概念模式-內(nèi)模式映射二級(jí)獨(dú)立1.物理獨(dú)立-用戶應(yīng)用于物理存儲(chǔ)獨(dú)立，各自更改不影響對(duì)方2.邏輯獨(dú)立-用戶應(yīng)用獨(dú)立與邏輯存儲(chǔ)，各自修改不相互影響三個(gè)抽象級(jí)別用戶級(jí)，用戶視圖，對(duì)應(yīng)與外模式概念級(jí)，DBA視圖，對(duì)應(yīng)概念模式物理級(jí)，內(nèi)部視圖，對(duì)應(yīng)與內(nèi)模式3.3數(shù)據(jù)模型3.3.1關(guān)系模型分類概念模型（用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)）包括：E-R實(shí)體-聯(lián)系模型基本數(shù)據(jù)模型（用于數(shù)據(jù)庫(kù)建模）包括：層次模型網(wǎng)狀

22、模型關(guān)系模型面向?qū)ο竽Ｐ突緮?shù)據(jù)模型組成1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-系統(tǒng)靜態(tài)特性2.數(shù)據(jù)操作-系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性3.完整性約束-完整性規(guī)則3.3.2關(guān)系模型關(guān)系模型基本概念：1.域就是屬性的取值范圍2.屬性就是一列名稱3.元組就是一條數(shù)據(jù)4.關(guān)系就是表與表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系5.主屬性就是主鍵6.非主屬性就是非主鍵7.分量就是一個(gè)元組中的一列屬性值1.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的模型DB=STUDENT(name,age,work,sex,birthday), TEACHER(name,age,work)2.關(guān)系表與表之間的關(guān)系3.3.3規(guī)范化理論1.存儲(chǔ)異常問(wèn)題：數(shù)據(jù)冗余，拆表，冗余的數(shù)據(jù)放到另外一張表中，進(jìn)行關(guān)聯(lián)修改異常，一堆多

23、關(guān)系設(shè)置，不要吧動(dòng)態(tài)信息冗余到各條記錄后面，防止共同屬性修改導(dǎo)致需要修改幾百條引用的信息插入異常，拆表問(wèn)題刪除異常，拆表問(wèn)題，冗余數(shù)據(jù)在一起，導(dǎo)致刪除某條數(shù)據(jù)冗余的數(shù)據(jù)同時(shí)被刪除因?yàn)槭且粭l記錄的不同屬性2.函數(shù)依賴3.范式概念：主屬性，關(guān)鍵屬性，可唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性組（學(xué)號(hào)+姓名+性別，身份證號(hào)+姓名+性別+年齡）候選碼，可唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的1個(gè)主屬性（如身份證號(hào)，學(xué)號(hào)）范式：第一范式（1NF）,各個(gè)屬性不可分割第二范式（2NF），如果非主屬性完全依賴候選碼并且是1NF第三范式（3NF），滿足1NF，非主屬性不依賴候選碼BC范式（BCNF）,滿足1NF，全部屬性都不依賴于候選碼3.4數(shù)據(jù)操

24、作3.4.1集合運(yùn)算交集，RS，共同的元素并集，RS，全部元素差，R-S（R中有但S中沒(méi)有的元素），S-R(S中有R中沒(méi)有的元素)笛卡爾積（X），RS，集合乘法例如a,b,c1,2=a1,a2,b1,b2,c1,c2,笛卡爾積后的元組數(shù)量=R的數(shù)量*S的數(shù)量3.4.2關(guān)系運(yùn)算1.投影，取若干列2.選擇，根據(jù)條件篩選元組3.自然連接，根據(jù)相同的鍵值進(jìn)行關(guān)聯(lián)4.左右外鏈接，以哪個(gè)為主，為主的要全屬性5.完全外鏈接，2方為主的鏈接3.4.3元組演算3.4.4數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口1.專用接口2.ODBC應(yīng)用程序、驅(qū)動(dòng)管理、驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)源3.JDBCjava數(shù)據(jù)庫(kù)連接3.5數(shù)據(jù)庫(kù)的控制功能事務(wù)ACID特性A:原

25、子性，要么全做要么全不做C:一致性，數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)一致性I:隔離性，事務(wù)間互不干擾D:持久性，事務(wù)提交后將永久改變數(shù)據(jù)，即將數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁盤(pán)事務(wù)關(guān)鍵事件：開(kāi)始事務(wù)begin transaction提交事務(wù)commit回滾事務(wù)ROLLBACK3.5.1并發(fā)控制1.并發(fā)操作的問(wèn)題：丟失修改，同事讀取，不同時(shí)提交，先提交的被后提交的覆蓋。不可重復(fù)讀，讀取后有事務(wù)修改了該數(shù)據(jù)，導(dǎo)致再次讀取時(shí)值不同讀臟數(shù)據(jù)，修改后撤銷，導(dǎo)致修改后撤銷前讀取的值成為臟數(shù)據(jù)2.封鎖的類型解決并發(fā)問(wèn)題的方法：排它鎖（X鎖），只能加X(jué)鎖的事務(wù)讀取及修改該數(shù)據(jù)共享鎖（S鎖），可共同讀取但均不可修改3.封鎖協(xié)議：一級(jí)協(xié)議，加X(jué)鎖二級(jí)協(xié)議，

26、一級(jí)協(xié)議前加S鎖三級(jí)協(xié)議，一級(jí)協(xié)議前加S鎖至事務(wù)結(jié)束兩段鎖，擴(kuò)展階段是申請(qǐng)鎖，加鎖前申請(qǐng)鎖，收縮階段，釋放鎖，釋放期間不允許申請(qǐng)鎖，容易發(fā)生死鎖顆粒度：顆粒度小并發(fā)性高開(kāi)銷大顆粒度大并發(fā)性低開(kāi)銷小4.死鎖：資源附加多種鎖，然后事務(wù)互相等待對(duì)方解鎖導(dǎo)致死鎖。解決方法：預(yù)防法，順序申請(qǐng)，將申請(qǐng)的事務(wù)排隊(duì)編號(hào)，逐個(gè)申請(qǐng)解除法，需要2個(gè)程序，一個(gè)檢測(cè)死鎖程序，一個(gè)解鎖程序3.5.2備份與恢復(fù)技術(shù)引發(fā)系統(tǒng)故障原因大致如下：事務(wù)內(nèi)部的故障系統(tǒng)范圍內(nèi)的故障，系統(tǒng)問(wèn)題引起的故障介質(zhì)故障，硬件故障計(jì)算機(jī)病毒1.數(shù)據(jù)備份冷備份：拷貝數(shù)據(jù)庫(kù)文件到磁盤(pán)，缺點(diǎn)需要數(shù)據(jù)庫(kù)停止使用后才可以拷貝熱備份：通過(guò)語(yǔ)句導(dǎo)出數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)

27、導(dǎo)出過(guò)程中有修改會(huì)導(dǎo)致備份的數(shù)據(jù)與庫(kù)中的數(shù)據(jù)不一致增量備份：每次只備份修改的部分，加入到之前備份的數(shù)據(jù)中2.日志文件數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中的全部操作都記錄在日志中，包括數(shù)據(jù)備份時(shí)也叫加入日志，防止備份過(guò)程中的修改，通過(guò)日志可以知道備份庫(kù)與現(xiàn)庫(kù)的差異先修改日志原則：修改數(shù)據(jù)前要先存到日志中后再修改數(shù)據(jù)庫(kù)3.數(shù)據(jù)恢復(fù)redo重做，undo撤銷或未做完1）事務(wù)故障的恢復(fù)：此過(guò)程是系統(tǒng)自動(dòng)完成的步驟：反向掃描日志文件，查找事務(wù)的操作對(duì)事務(wù)的更新進(jìn)行逆操作繼續(xù)反向掃描日志文件，繼續(xù)查找事務(wù)操作繼續(xù)執(zhí)行上述過(guò)程直至讀到此事務(wù)的開(kāi)始標(biāo)記為止2）系統(tǒng)故障的恢復(fù)：在系統(tǒng)重啟時(shí)自動(dòng)完成的正向掃描日志文件，找出故障發(fā)生前

28、已經(jīng)提交的事務(wù)標(biāo)記入重做隊(duì)列，未完成的事務(wù)標(biāo)記入撤銷隊(duì)列對(duì)撤銷隊(duì)列中的事務(wù)進(jìn)行撤銷操作，反向掃描日志文件將UNDO事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作對(duì)重做隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行重做處理，正向掃描日志文件對(duì)每個(gè)redo事務(wù)執(zhí)行日志文件登記的操作3）介質(zhì)故障與病毒破壞的恢復(fù)恢復(fù)近期數(shù)據(jù)庫(kù)備份腳本從故障點(diǎn)開(kāi)始反向掃描日志，將已提交的事務(wù)標(biāo)記入redo隊(duì)列從其實(shí)點(diǎn)開(kāi)始正向掃描日志，將redo的事務(wù)重做，并恢復(fù)至故障前某一時(shí)刻的狀態(tài)4）有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)建立檢查點(diǎn)，每個(gè)檢查點(diǎn)都記錄當(dāng)前狀態(tài)的全部事務(wù)清單3.5.3數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性1.用戶認(rèn)證口令認(rèn)證，用戶名密碼強(qiáng)身份認(rèn)證，如證書(shū)，智能卡，指紋等2.用戶角色一般3類角色

29、1.數(shù)據(jù)庫(kù)登陸角色，只能查2.數(shù)據(jù)庫(kù)資源管理，可以修改數(shù)據(jù)3.DBA，可以創(chuàng)建用戶創(chuàng)建表，授權(quán)與削權(quán)3.數(shù)據(jù)授權(quán)庫(kù)級(jí)別：可訪問(wèn)授權(quán)庫(kù)內(nèi)的全部?jī)?nèi)容表級(jí)別：可訪問(wèn)授權(quán)的表行級(jí)別：某表的某些行屬性級(jí)別：某些屬性靜態(tài)授權(quán)：自己創(chuàng)建的數(shù)據(jù)自帶權(quán)限動(dòng)態(tài)授權(quán)：管理員給予的權(quán)限4數(shù)據(jù)庫(kù)視圖視圖的功能：限制到行限制到列多表關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)信息，如count（*）等5.審計(jì)功能DBA對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候監(jiān)督，叫審計(jì)事后審計(jì)，事前評(píng)審3.5.4數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性1.完整性約束條件：對(duì)象是：關(guān)系，元組，列如：主鍵不能為空，外鍵不可以修改等2.完整性控制分為實(shí)體完整性，參照完整性如：非空，大于0等，本表的外鍵值必須對(duì)應(yīng)外鍵表的主鍵而且該

30、主鍵必須存在外鍵級(jí)聯(lián)操作，如級(jí)聯(lián)刪除等4.觸發(fā)器triger,觸發(fā)器就是在觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)必然執(zhí)行結(jié)果事件觸發(fā)器有對(duì)實(shí)體完整性保護(hù)以及安全性保護(hù)3.5.5數(shù)據(jù)庫(kù)性能數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化1.sql優(yōu)化2.數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)調(diào)優(yōu)3.查詢優(yōu)化，如大表拆小表，建立索引，少用嵌套查詢，聯(lián)合表查詢，IN語(yǔ)句中將出現(xiàn)頻繁的字段放在前面，盡量不用OR用2條語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)3.6數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與建模3.6.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段1.規(guī)劃2.需求分析3.概念設(shè)計(jì)，抽象需求中的對(duì)象4.邏輯設(shè)計(jì)，建模如類圖，powerdesigner等5.物理設(shè)計(jì)（建庫(kù)），將模型創(chuàng)建到數(shù)據(jù)庫(kù)中3.6.2設(shè)計(jì)約束和原則設(shè)計(jì)約束包括如下：查詢響應(yīng)時(shí)間的上限系統(tǒng)破壞后的

31、恢復(fù)時(shí)間維護(hù)安全性和完整性必要的特殊數(shù)據(jù)等等3.6.3實(shí)體聯(lián)系模型實(shí)體聯(lián)系模型E-R圖1.組成要素：實(shí)體（矩形），屬性（圓形），聯(lián)系（菱形）2.實(shí)體聯(lián)系類型：1對(duì)多，1對(duì)1，多對(duì)多（聯(lián)系也是可以有獨(dú)立的屬性的）3.E-R圖集成根據(jù)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)后，將多個(gè)E-R圖集成起來(lái)形成整體的E-R圖，可一次性集成也可逐步集成，會(huì)出現(xiàn)屬性沖突（相同的屬性不同的類型），命名沖突（表明相同等），結(jié)構(gòu)沖突（屬性與實(shí)體的變換，比如有的存的是一個(gè)屬性，而有的存的是這個(gè)關(guān)聯(lián)實(shí)體）等問(wèn)題需要調(diào)整4.E-R圖轉(zhuǎn)成關(guān)系模型就是講E-R圖中的實(shí)體轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫(kù)表3.7常見(jiàn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)oracle,mysql,db2(IBM)

32、,sqlserver(MS),sybase,informix(IBM)3.8分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)：安全性，多副本可擴(kuò)展性降低成本3.8.1分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)1.分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)1）數(shù)據(jù)分配：集中式，數(shù)據(jù)都放在同一地點(diǎn)分割式，各個(gè)節(jié)點(diǎn)分別存儲(chǔ)部分?jǐn)?shù)據(jù)，所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并集為全部數(shù)據(jù)全復(fù)制式，各個(gè)節(jié)點(diǎn)存全部完整數(shù)據(jù)，也就是多個(gè)備份混合模式，數(shù)據(jù)多塊分別存儲(chǔ)并有備份2）數(shù)據(jù)分片：存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不是完整的而是一個(gè)片段，多個(gè)片段組成完整視圖分片方式如下：水平，元組分片垂直，屬性分片混合，元組+屬性分片分片原則：完整性重構(gòu)條件，隨時(shí)重建不相交條件，各個(gè)數(shù)據(jù)片段互相不重疊2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)全局

33、外模式，用戶視圖全局概念模式，邏輯模型分片模式分布模式，處理分散的分片，完整性處理分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的透明性：分片透明性位置透明性局部數(shù)據(jù)模型透明性3.8.2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能：接受用戶請(qǐng)求訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)字典進(jìn)行分布式處理通信接口功能數(shù)據(jù)遷移組成：LDBMS(局部DBMS)GDBMS(全局DBMS)全局?jǐn)?shù)據(jù)字典，提供全局公共屬性通信管理總結(jié)：局部管理，場(chǎng)地自治全局管理，協(xié)調(diào)全局3.9數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)3.9.1聯(lián)機(jī)分析處理OLAP聯(lián)機(jī)分析處理，是多維分析工具分析方法：1.鉆取，層次維度加深2.切片和切塊3.旋轉(zhuǎn)，互換維度聯(lián)機(jī)分析處理實(shí)現(xiàn)方式1.ROLAP，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)為核心2.MOLAP，多維型數(shù)據(jù)組織方

34、式為核心3.HOLAP,混合型OLAP就是多維度的方式組織數(shù)據(jù)，例如立方體，然后通過(guò)切片、切塊、鉆取、旋轉(zhuǎn)的方式獲取數(shù)組3.9.2數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的概念數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)特征：1.面向主題，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是面向事務(wù)處理及系統(tǒng)業(yè)務(wù)，而數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是關(guān)心與某個(gè)主題相關(guān)的全部信息2.集成的，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是相互獨(dú)立的或異構(gòu)的，而數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是將多個(gè)業(yè)務(wù)異構(gòu)庫(kù)，通過(guò)ETL交換到同構(gòu)的庫(kù)中3.相對(duì)穩(wěn)定，關(guān)系型庫(kù)經(jīng)常更新，而數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)要保留一切數(shù)據(jù)定期進(jìn)行更新與加載4.隨時(shí)間變化，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)只關(guān)心某時(shí)間段的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)時(shí)間跨度較大，幾年或幾十年，可反映歷史變化的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)反映歷史變化的表現(xiàn)1.存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)久遠(yuǎn)2.每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的

35、數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)，包括隨時(shí)間發(fā)展的過(guò)程數(shù)據(jù)3.包含時(shí)間元素如在某年發(fā)生的某時(shí)發(fā)生的或某秒發(fā)生的事件，例如，每年5月份大概率發(fā)生的事件是什么數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的分類1.企業(yè)倉(cāng)庫(kù)，收集各個(gè)企業(yè)應(yīng)用的全部操作數(shù)據(jù)2.數(shù)據(jù)集市，對(duì)特定用戶相關(guān)的有用的全部數(shù)據(jù)是企業(yè)倉(cāng)庫(kù)的子集3.虛擬倉(cāng)庫(kù)，是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的視圖集合數(shù)據(jù)聚集與立方體數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是多維度的，也就是說(shuō)是從多角度來(lái)觀察某件事3個(gè)維度形成的數(shù)據(jù)塊叫立方體，超過(guò)3個(gè)維度叫超立方或超維度優(yōu)點(diǎn)：提高OLAP的響應(yīng)速度，減少重復(fù)計(jì)算3.9.3數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)1.參考框架數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用流程業(yè)務(wù)系統(tǒng)-（抽取-數(shù)據(jù)準(zhǔn)備區(qū)-）ETL-數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)-數(shù)據(jù)集市/只是挖掘庫(kù)-應(yīng)用工具-用戶使用全程由

36、管理工具進(jìn)行管理2.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)ETL+組織數(shù)據(jù)集市OLAP，對(duì)集市及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行聯(lián)機(jī)分析處理輔助管理工具集，包括查詢工具，報(bào)表工具，分析工具數(shù)據(jù)挖掘工具等3.10數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)3.10.1數(shù)據(jù)挖掘的5類功能1.預(yù)測(cè)趨勢(shì)和行為2.關(guān)聯(lián)分析，從一件事情聯(lián)系到其他事情3.聚類，把有共性的事件匯聚到一起4.概念描述，對(duì)某類對(duì)象的內(nèi)涵進(jìn)行描述5.偏差檢測(cè)，檢測(cè)與分析目標(biāo)偏差較大的信息3.10.2數(shù)據(jù)挖掘常用技術(shù)數(shù)據(jù)挖掘的方法1.決策樹(shù)2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，參考人腦，采用權(quán)值分析3.遺傳算法，參考生物進(jìn)化學(xué)，通過(guò)繁殖下一代找出優(yōu)質(zhì)的一代4.關(guān)聯(lián)挖掘，就是從一件事聯(lián)系到其他事數(shù)據(jù)挖掘分析方法分類1.關(guān)

37、聯(lián)分析，順藤摸瓜2.序列分析，事件的連續(xù)性3.聚類分析，根據(jù)共同點(diǎn)進(jìn)行分類4.分類分析，根據(jù)分類的方式方法進(jìn)行分析，給各個(gè)對(duì)象加分類標(biāo)示5.預(yù)測(cè)6.事件序列分析，隨時(shí)間推移，找出規(guī)律及趨勢(shì)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)走勢(shì)3.10.3數(shù)據(jù)挖掘的流程數(shù)據(jù)挖掘流程1.問(wèn)題定義2.建立數(shù)據(jù)挖掘庫(kù)3.分析數(shù)據(jù)4.調(diào)整數(shù)據(jù)5.模型化6.評(píng)價(jià)和解釋，對(duì)建立的模型進(jìn)行評(píng)審3.10.4數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用1.空間數(shù)據(jù)挖掘2.多媒體數(shù)據(jù)挖掘3.文本數(shù)據(jù)挖掘4嵌入式系統(tǒng)4.1嵌入式系統(tǒng)概論4.1.1嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)1.系統(tǒng)專用性強(qiáng)2.軟硬件依賴性強(qiáng)3.系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)4.處理器專用5.多種技術(shù)緊密結(jié)合6.系統(tǒng)透明性7.系統(tǒng)資源受限RTES

38、實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)概念特性：1.邏輯正確性（功能正確性），結(jié)果正確2.時(shí)間正確性，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成3.死線，最遲完成時(shí)間，如果超過(guò)這個(gè)時(shí)間會(huì)引起嚴(yán)重后果4.實(shí)時(shí)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性RTES系統(tǒng)分類1.硬RTES，超過(guò)死線就失敗，必須滿足死線要求。2.軟RTES，超過(guò)死線不會(huì)失敗，但是收益降低。4.2 嵌入式的基本結(jié)構(gòu)4.2.1硬件體系結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)處理器分類1.嵌入式微處理器，將系統(tǒng)軟硬件集成到一塊電路板上，又叫單板機(jī)2.嵌入式微控制器，將系統(tǒng)集成到一塊芯片中，又叫單片機(jī)3.嵌入式數(shù)據(jù)自信號(hào)處理器，信號(hào)分析4.嵌入式片上系統(tǒng)，系統(tǒng)功能模塊及存儲(chǔ)等集成到芯片上4.3嵌入式操作系統(tǒng)4.3.1EOS特點(diǎn)與分類

39、1.微型化，小2.代碼質(zhì)量高，精簡(jiǎn)3.專業(yè)化，專業(yè)領(lǐng)域使用4.實(shí)時(shí)性強(qiáng)5.可裁剪可配置實(shí)時(shí)性分類1.實(shí)時(shí)嵌入式操作系RTOS2.非實(shí)時(shí)性嵌入式操作系統(tǒng)4.3.3多任務(wù)調(diào)度機(jī)制1.任務(wù)，就是線程2.任務(wù)對(duì)象，包括ID,優(yōu)先級(jí)，任務(wù)控制塊，任務(wù)名稱3.多任務(wù)4.調(diào)度器，用于調(diào)度任務(wù)執(zhí)行5.可調(diào)度實(shí)體6.上下文切換，從一個(gè)任務(wù)切換到另一個(gè)任務(wù)，上下文切換耗時(shí)稱作，上下文切換開(kāi)銷7.可重入性，任務(wù)可以中斷，以及繼續(xù)執(zhí)行8.分發(fā)器，用于執(zhí)行上下文切換工作調(diào)度算法1.優(yōu)先級(jí)的搶占調(diào)度，靜態(tài)與動(dòng)態(tài)，靜態(tài)優(yōu)先級(jí)固定，動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)可變2.時(shí)間輪轉(zhuǎn)調(diào)度，搶占，可將運(yùn)行中的時(shí)間片暫停后執(zhí)行其他任務(wù)，執(zhí)行完后再回復(fù)暫停

40、的任務(wù)4.3.4內(nèi)核對(duì)象1.信號(hào)量分類：二值信號(hào)量（并發(fā)），計(jì)數(shù)信號(hào)量（同步），互斥信號(hào)量（互斥）2.消息隊(duì)列為了任務(wù)消息的同步，類似一個(gè)緩存隊(duì)列3.管道用于任務(wù)同步，一個(gè)入口一個(gè)出口4.事件用于存儲(chǔ)任務(wù)的寄存器，又叫事件寄存器5.信號(hào)事件發(fā)生時(shí)的軟終端6.條件變量是事物申請(qǐng)資源等待的條件4.3.5內(nèi)核服務(wù)1.異常與中斷2.計(jì)時(shí)器3.I/O管理4.4嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)4.4.1EOS環(huán)境特點(diǎn)1.設(shè)備隨時(shí)移動(dòng)2.網(wǎng)絡(luò)頻繁斷接3.網(wǎng)絡(luò)條件多樣化4.通信能力不對(duì)稱4.4.2EDBMS關(guān)鍵技術(shù)1.嵌入式DBMS，移動(dòng)端的獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)2.同步服務(wù)器，用于同步嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)與主數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的同步3.數(shù)據(jù)服務(wù)器，主

41、數(shù)據(jù)庫(kù)4.連接網(wǎng)絡(luò)，多種聯(lián)網(wǎng)方式移動(dòng)DBMS關(guān)鍵技術(shù)1.數(shù)據(jù)的一致性2.高效的事務(wù)處理3.數(shù)據(jù)的安全性移動(dòng)DBMS特性1.微核結(jié)構(gòu)，由于資源及空間有限2.標(biāo)準(zhǔn)SQL的支持3.事務(wù)管理功能4.數(shù)據(jù)同步機(jī)制5.支持多種鏈接協(xié)議6.完善的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能7.支持多種EOS4.5嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)1.FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)總線鏈接各個(gè)移動(dòng)系統(tǒng)成互通網(wǎng)絡(luò),可雙向傳輸4.6嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)1.開(kāi)發(fā)環(huán)境：CPD（交叉平臺(tái)開(kāi)發(fā)方法）也就是開(kāi)發(fā)在宿主機(jī)上，運(yùn)行在嵌入式環(huán)境也可能是模擬器2.開(kāi)發(fā)過(guò)程：項(xiàng)目計(jì)劃，可行性分析，需求分析，概要設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)，程序建立，下載，調(diào)試，固話，測(cè)試運(yùn)行3.調(diào)試方法：直接調(diào)試（

42、下載到嵌入式設(shè)備上調(diào)試），調(diào)試監(jiān)控法（代碼在宿主機(jī)上，運(yùn)行在嵌入式設(shè)備上，通過(guò)宿主機(jī)與嵌入式設(shè)備連接后進(jìn)行調(diào)試），在線仿真法（用ICE模擬目標(biāo)機(jī)），片上調(diào)試法，模擬器法（在宿主機(jī)上安裝模擬器軟件）4.7嵌入式系統(tǒng)耗能問(wèn)題1.電源管理，動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)2.動(dòng)態(tài)電源管理5數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)5.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)5.1.1信道特性1.碼元與比特波特率是每秒傳輸多少個(gè)碼元比特率是每秒傳輸多少數(shù)據(jù)量如果1波特傳輸1個(gè)碼元，1個(gè)碼元攜帶1bit的數(shù)據(jù)則 波特=比特2.信道極限信息傳輸速率C=Wlog2(1+S/N)bpsS/N（帶寬/噪聲），當(dāng)帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于噪聲時(shí)為極限的傳輸速率，但是實(shí)際噪聲的存在使得速度不

43、會(huì)達(dá)到極限速率的3.碼元與調(diào)制技術(shù) N n1.ASK 2-12.FSK 2-13.PSK 2-14.DPSK 4-25.QPSK 4-2碼元種類數(shù)N與攜帶比特位數(shù)n，n=log2N數(shù)據(jù)速率 R=Blog2NB:碼元速率,N：碼元種類數(shù)5.1.2數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼1.模擬通道傳送模擬數(shù)據(jù)，方法有：調(diào)幅AM(如收音機(jī))，調(diào)頻FM，調(diào)相PM2.數(shù)字通道傳送模擬數(shù)據(jù)，方法脈碼調(diào)制PCM，就是講模擬信號(hào)量化后轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制代碼3.模擬通道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，如電話線撥號(hào)上網(wǎng)4.數(shù)字通道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)5.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.2.1網(wǎng)絡(luò)分類1.局域網(wǎng)LAN，距離100米-2萬(wàn)5千米，速度4M-1G，成本低2.廣域網(wǎng)WAN，

44、距離遠(yuǎn)可跨城，速率低，成本高，高速?gòu)V域網(wǎng)ISDN綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，ADSL非對(duì)稱數(shù)字用戶線路3.城域網(wǎng)MAN，距離介于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間，主要技術(shù)DQDB5.2.2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型OSI/RM1.物理層，傳輸2進(jìn)制信號(hào)，CSMA/CD2.數(shù)據(jù)鏈路層，IEEE802規(guī)范，傳輸幀信息3.網(wǎng)絡(luò)層，分組路由選擇,IP,ICMP,IGMP,ARP,RARP4.傳輸層，端到端鏈接,TCP,UDP5.會(huì)話層，通信6.表示層，數(shù)據(jù)表示,JPS,GIF,AVI7.應(yīng)用層，NFS,SNMP,DHCP,TFTP,FTP,HTTP,POP3,DNS特殊的端口號(hào)1.SMTP:252.POP3:1103.DNS:534.WWW

45、:805.FTP:212561023端口號(hào)由UNIX系統(tǒng)占用5.2.4網(wǎng)絡(luò)地址與子網(wǎng)掩碼IP地址結(jié)構(gòu)4段8位二進(jìn)制01組成，共32位網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)如05網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)055類地址ABCDEA類：1126 2的24次冪-2個(gè)主機(jī)地址（2個(gè)保留地址）首位0 前8位網(wǎng)絡(luò)號(hào)，后24位主機(jī)地址B類：120191 2的16次冪-2個(gè)主機(jī)地址（2個(gè)保留地址）首位10，前16位網(wǎng)絡(luò)號(hào)，后16位主機(jī)地址C類：192223 2的8次冪-2個(gè)主機(jī)地址（2個(gè)保留地址）首位110，錢(qián)24位網(wǎng)絡(luò)號(hào)，后8位主機(jī)地址D/E類用的比較少，D類最前面4位1110，E類最

46、前面5位為11110，部分網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)屬于專門(mén)保留地址以及擴(kuò)展地址幾個(gè)特殊地址1.主機(jī)號(hào)全為1的為廣播地址如：552.網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為0，主機(jī)號(hào)表示本網(wǎng)地址如：253.主機(jī)號(hào)全為0，網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是本網(wǎng)的地址4.保留地址55 子網(wǎng)掩碼A：B：C：例如：1/22前22位為網(wǎng)絡(luò)號(hào)則主機(jī)地址就是有10位，也就是有2的10次冪-2個(gè)地址子網(wǎng)掩碼為前16位均為1，后16位中前6位為1因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)號(hào)有22位16+6=22因此子網(wǎng)掩碼為11111111.

47、11111111.11111100.000000=IPv6 IPv4地址長(zhǎng)度為32位，IPv6地址長(zhǎng)度128位5.2.5虛擬局域網(wǎng)1.虛擬局域網(wǎng)VLAN的功能，邏輯上劃分網(wǎng)絡(luò)使其物理上無(wú)需進(jìn)行設(shè)置或增加設(shè)備2.劃分方法：端口，MAC地址，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，IP組播組VLAN，策略VLAN，用戶定義5.3通信設(shè)備1.多路復(fù)用技術(shù)，就是吧多個(gè)信號(hào)組合起來(lái)在一條物理信道上進(jìn)行傳輸2.分類FDM頻分多路復(fù)用（按頻譜劃分），TDM時(shí)分多路復(fù)用（按時(shí)間片劃分）3.模擬信號(hào)可結(jié)合FDM與TDM混合使用5.3.1傳輸介質(zhì)1.雙絞線：距離短，速度快，價(jià)格便宜分類：屏蔽與非屏蔽雙絞線，屏蔽雙絞

48、線有一個(gè)金屬屏蔽層抗干擾，減少輻射以及被監(jiān)聽(tīng) 非屏蔽雙絞線，無(wú)屏蔽外套，輕易安裝，可彎曲，靈活性高，適用于綜合布線按照口徑由小到大：5類最細(xì)速率為100M，超5類1000M，6類最粗，2000M（2倍超5類速率）2.同軸電纜：距離遠(yuǎn)，速率50M左右，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格介于雙絞線與光纖之間分類：粗同軸電纜，細(xì)同軸電纜3.光纖：速度快，不受電磁干擾（因?yàn)槭枪庑盘?hào)），價(jià)格貴，距離遠(yuǎn)，衰減小分類：多模200M-3G，單模3G-50G，多模比單模成本低5.3.2網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.網(wǎng)卡：用于收發(fā)信號(hào)，工作在數(shù)據(jù)鏈路層2.集線器：工作在數(shù)據(jù)鏈路層，用于連接局域網(wǎng)絡(luò)，平分帶寬換式，共享帶寬3.重發(fā)器，中繼器：用于放

49、大信號(hào)4.網(wǎng)橋：工作在數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)橋用于連接2個(gè)不同網(wǎng)段，可進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾5.交換機(jī)：用于連接網(wǎng)絡(luò)，連接數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議轉(zhuǎn)換分類：2層交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層，起到多端口網(wǎng)橋的作用，三層交換機(jī)工作在網(wǎng)絡(luò)層，利用IP地址進(jìn)行交換，相當(dāng)于帶路由功能的二層交換機(jī)6.路由器:工作于網(wǎng)絡(luò)層，用于路徑選擇7.網(wǎng)關(guān)：又叫協(xié)議轉(zhuǎn)換器，用于2個(gè)不兼容的系統(tǒng)在高層進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換8.調(diào)制解調(diào)器：又叫貓，是進(jìn)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)互相轉(zhuǎn)換5.4網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)1.ATM2.幀中繼3.ISDN4.同步光纖網(wǎng)絡(luò)5.DDN6.FTTX光纖到X7.電話線撥號(hào)接入8.HFC同軸和光纖接入9.無(wú)線接入移動(dòng)WCDMA 聯(lián)通CDMA20

50、00 電信TD-SCDMA6多媒體6.1多媒體基礎(chǔ)6.1.1多媒體計(jì)算機(jī)1.音頻卡2.視頻卡3.采集卡4.掃描儀5.光驅(qū)6.1.2媒體的分類1.感覺(jué)媒體，音頻，視頻等2.表示媒體，文本，圖像3.表現(xiàn)媒體，鼠標(biāo)鍵盤(pán)等輸入輸出設(shè)備4.存儲(chǔ)媒體，硬盤(pán)光盤(pán)，CD-ROM,DVD-ROM5.傳輸媒體，電纜光纜等6.1.4多媒體集成語(yǔ)言 SMIL6.2 壓縮編碼技術(shù)1.空間冗余，類似的碼2.時(shí)間冗余，如視頻的相同幀3.知覺(jué)冗余，降低質(zhì)量，減少幀數(shù)，在人們感官不可察覺(jué)的程度4.信息熵冗余，數(shù)據(jù)攜帶的信息量5.結(jié)構(gòu)冗余，如布紋圖，草席圖等更改結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到壓縮6.知識(shí)冗余，將規(guī)律性的結(jié)構(gòu)壓縮壓縮類型1.無(wú)損壓縮，

51、壓縮解壓可逆，不是真，但是壓縮比例小2:1 5:12.有損壓縮：壓縮了熵，減少信息量，可能會(huì)失真，但是壓縮比例大聲音4:1 8:1 視頻100:1 400:1壓縮域1.時(shí)間域，傳輸時(shí)間短2.頻率域，可并行多傳3.空間域，壓縮體積減少存儲(chǔ)4.能量域，降低發(fā)送功率6.2.2數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)1.JPEG(聯(lián)合圖像專家組),采用DCT（離散余弦變換）壓縮方式，用于圖片壓縮2.MPEG(動(dòng)態(tài)圖像專家組)，壓縮比高可達(dá)200：1，用于音視頻壓縮，標(biāo)準(zhǔn)（MPEG-1 普通音視頻，-2高清，-3用于音頻，-4視頻電話，-7在線播放，-21兼容不同協(xié)議）3.DVI(數(shù)字視頻接口)，類似MPEG-14.H.26,類似

52、MPEG，用于視頻會(huì)議等5.H263，用于低帶寬條件下6.3音頻數(shù)據(jù)6.3.1音頻關(guān)鍵要素：音強(qiáng)，音調(diào)，音色6.3.2音頻的存儲(chǔ)與傳輸存儲(chǔ)步驟：1.采樣，采集模擬聲音的波形上采集幅度值，采樣的頻率為最大頻率的2倍2.量化，將電壓用數(shù)字進(jìn)行量化，單位一般為bit3.編碼，將聲音數(shù)據(jù)編碼成計(jì)算機(jī)格式每秒存儲(chǔ)字節(jié)數(shù)的計(jì)算公式文件的字節(jié)數(shù)bit=采樣頻率（Hz）*量化采樣位數(shù)*聲道數(shù)/8（如果單位為Bit則不用除8）6.3.3音頻格式1.WAVE .wav2.MOD .mod3.Layer-3 .mp34.Real Audio .ra5.CD Audio .cda6.MIDI .mid7.CMF .cmf6.4色彩空間6.4.2顏色空間1.三原色，紅綠藍(lán)（RGB）6.4.3圖形與圖像關(guān)鍵指標(biāo)：分辨率（像素點(diǎn)數(shù)），點(diǎn)距（像素點(diǎn)之間的距離），深度（色彩數(shù)或灰度，如n位色說(shuō)明是有2的n次冪種顏色，26位色就是2的26次冪種色彩）1.圖像，稱作位圖或點(diǎn)陣圖，格式有BMP，