計算機組成原理及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論

1、計算機組成原理計算機以存儲器為中心主機由CPU （運算器、控制器）+存儲器（主存、輔存）構(gòu)成總線控制著通信：同步通信（由統(tǒng)一時鐘控制數(shù)據(jù)的傳送、異步通信（允許各模塊速度 不一致，采用應(yīng)答方式：不互鎖/半互鎖/全互鎖）、半同步通信（采用插入時鐘周期）、分 離式通信（充分利用總線的有效占用）總線分為：片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線（數(shù)據(jù)總線：雙向，地址總線：單向，控制總線）通信 總線（串行總線、并行總線）總線的判優(yōu)方式：集中式、分布式集中式控制優(yōu)先權(quán)仲裁方式：（1）鏈式查詢：連線簡單、易擴充、對電路故障最敏感（2）計數(shù)器定時查詢：優(yōu)先次序設(shè)置靈活、對故障不敏感、連線及控制復(fù)雜（3）獨立請求方式：判優(yōu)速度最快、

2、硬件器件量大、連線多、成本高存儲器的限制：（1）緩存-主存：主要解決CPU和主存之間速度不匹配的問題（2）主存-輔存：主要解決存儲系統(tǒng)的容量問題（3）三個性能指標：速度、容量、位價半導(dǎo)體SRAM靠觸發(fā)器存儲信息，半導(dǎo)體DRAM靠電容存儲信息。動態(tài)RAM的刷新方式：（1）集中式刷新：存在死區(qū) （2）分散刷新：不存在死區(qū)，但存取周期長 （3）異步 刷新：前兩者折中存儲器與CPU的連接：存儲器容量的擴展位擴展-增加存儲字長字擴展-增加存儲器字的數(shù)量字、位擴展-兩者結(jié)合考試重點虛擬存儲器中常用的存儲管理方式有：頁式虛擬存儲、段式虛擬存儲、段頁式虛擬 存儲。CPU能直接訪問Cache和主存，但不能直接訪

3、問磁盤和光盤。高速緩沖存儲器Cache的基本結(jié)構(gòu)：（1）Cache存儲體（2）地址映射變換機構(gòu)（3）替換機構(gòu)（4）Cache的讀寫操作：寫直達法-數(shù)據(jù)既寫入Cache又寫入主存、寫回法操作-數(shù)據(jù)寫入Cache不寫入主存，只有Cache被替換出去才寫回主存Cache-主存地址映射（1）直接映射：某一主存塊只能固定映射到某一緩存塊（2）全相聯(lián)映射：某一主存塊能映射任一緩存塊（3）組相聯(lián)映射：某一主存塊只能映射某組任一緩存塊替換策略：（1）FIFO -先進先出算法：不能提高命中率，易實現(xiàn)，開銷小（2）LRU -近期最少使用算法：效率高，命中率高（3）隨機法I/O與主機交換信息有哪幾種控制方式？特點？

4、（1）程序查詢方式：串行“踏步”（2）程序中斷方式：并行（3）DMA方式（4）I/O通道方式（5）I/O處理機方式程序中斷的工作方式：在CPU運行主程序時，接收到非預(yù)期的中斷請求，CPU暫停 現(xiàn)行工作向為中斷請求服務(wù)，待服務(wù)完畢后回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。DMA控制方式特點：速度快、響應(yīng)快、優(yōu)先級高、處理快、無須現(xiàn)場保護和現(xiàn)場的 恢復(fù)。應(yīng)用范圍沒有程序中斷控制方式廣。中斷程序的流程：保護現(xiàn)場、中斷服務(wù)、恢復(fù)現(xiàn)場、中斷返回。在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三種方法來分時使用主存：（1）停止CPU訪問主存（2）周期挪用（3）DMA和CPU交替訪問主存例題一：設(shè)有一個具有12位地址和4位字長的

5、存儲器，問：（1）該存儲器能存儲多少字節(jié)信息？ 2K（2）如果存儲器由1K*1位RAM芯片組成需要多少片？ 16片（3） 需要地址多少位作為芯片選擇？2位例題二：異步通信和同步通信的主要區(qū)別是什么，說明通信雙方如何聯(lián)絡(luò)？同步通信和異步通信的主要區(qū)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的 時序，統(tǒng)一的傳輸周期進行信息傳輸，通信雙方按約定好的時序聯(lián)絡(luò)。后者沒有公共時 鐘，沒有固定的傳輸周期，采用應(yīng)答方式通信，具體的聯(lián)絡(luò)方式有不互鎖、半互鎖和全 互鎖三種。不互鎖方式通信雙方?jīng)]有相互制約關(guān)系；半互鎖方式通信雙方有簡單的制約 關(guān)系；全互鎖方式通信雙方有完全的制約關(guān)系。其中全互鎖通信可靠新最高。數(shù)據(jù)庫

6、系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)一一描述事物的符號記錄數(shù)據(jù)庫一一長期存儲在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一一用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。主要功能包括：數(shù)據(jù) 定義功能DDL、數(shù)據(jù)操縱功能DML、數(shù)據(jù)事務(wù)管理和運行管理、數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其應(yīng)用開發(fā)工具）、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫管理員組成的存儲、管理、處理和維護數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。人工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特點是：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化；數(shù)據(jù)共享性高、冗余度低及易擴充；數(shù)據(jù)獨立性 高；數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制。數(shù)據(jù)模型一一是對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象；是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。概念模型

7、一一信息模型，按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。邏輯模型和物理模型：邏輯模型（層次模型；網(wǎng)狀模型；關(guān)系模型；面相對象數(shù)據(jù)模型 等），按計算機系統(tǒng)的觀點對對數(shù)據(jù)建模，主要用于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)。物理模型是對 數(shù)據(jù)最底層的抽象，秒數(shù)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，是面向計算機系統(tǒng)。概念模型實體客觀存在并可相互區(qū)別的事物。屬性一一實體所具有的某一特性。碼唯一標識實體的屬性。實體型用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體。實體集一一同一類型實體的集合。聯(lián)系一一通常是指不同實體集之間的聯(lián)系。實體之間的聯(lián)系有一對一、一對多、多對多。概念模型的一種表示方法：實體一一聯(lián)系方法E-R模

8、型關(guān)系模型數(shù)據(jù)模型由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的完整性約束條件三部分組成。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：關(guān)系一張表元組表中的一行屬性一一表中的一列碼一一表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組域一一一組具有數(shù)據(jù)類型的值的集合分量一一元組中的一個屬性值（每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項）數(shù)據(jù)操作：查詢、插入、刪除和更新數(shù)據(jù)。完整性約束條件：實體完整性、參照完整性、用戶定義完整性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式一一數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，僅僅涉及型的描述，不涉及具體 的值。模式是相對穩(wěn)定的，而實例是相對變動的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)：外模式（多個）、模式（1個）和內(nèi)模式（1個）模式一一數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述外模式一一數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述內(nèi)模式一一數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的組織方式。兩層映像：外模式/模式映像（保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性）和模式/內(nèi)