【系统架构师】第一章计算机系统基础知识（详解版）

第一章计算机系统基础知识（详解版）

📌 学习指南

本章节是软考高级系统架构师的基础章节，虽然直接考点不多（约5-8分），但这些知识是理解后续章节（操作系统、数据库、网络）的基石。
学习建议：理解为主，记忆为辅，重点掌握概念和分类。

📖 目录导航

计算机系统

基础知识
一、计算机系统概述
硬件 vs 软件
冯诺依曼体系结构
二、计算机硬件
处理器CPU
CISC vs RISC ⭐⭐
GPU/DSP/FPGA
存储器 ⭐⭐
四层结构
SRAM vs DRAM
总线 ⭐⭐
三大分类
串行 vs 并行
接口
三、计算机软件
系统软件 vs 应用软件
文件系统 ⭐⭐⭐
逻辑结构 vs 物理结构
空闲空间管理
访问控制
四、中间件 ⭐
八大类型
五、软件构建 ⭐⭐
CORBA/J2EE/DNA

考试重要程度标注：

⭐ 了解即可（选择题可能涉及）
⭐⭐ 理解掌握（选择题常考）
⭐⭐⭐ 重点掌握（选择题+案例分析）

第一部分：计算机系统概述

1.1 什么是计算机系统？🖥️

最简单的理解：计算机系统 = 硬件 + 软件 + 网络

就像人体一样：

硬件 = 身体（大脑、心脏、四肢）
软件 = 思想和技能（知识、经验）
网络 = 社交关系（与其他人交流）

计算机系统
硬件层

看得见摸得着
软件层

看不见的程序
网络层

连接外部世界
CPU - 大脑
内存 - 工作台
硬盘 - 仓库
键盘鼠标 - 手和眼睛
操作系统 - 管家
应用软件 - 工具箱
互联网
局域网

1.2 冯·诺依曼五大部件 ⭐

这是计算机硬件的经典架构，就像五脏六腑一样重要！
输入设备

Input

键盘/鼠标
中央处理器 CPU
输出设备

Output

显示器/打印机
控制器

Controller

大脑指挥中心
运算器

ALU

计算中心
存储器

Memory

内存+硬盘

五大部件详解：

部件	英文名	通俗比喻	主要功能
控制器	Controller	公司CEO	发出指令，协调各部件工作
运算器	ALU (Arithmetic Logic Unit)	财务部门	进行加减乘除、逻辑判断
存储器	Memory	办公室+仓库	存储数据和程序
输入设备	Input Device	员工的眼睛和耳朵	向计算机输入信息
输出设备	Output Device	员工的嘴和手	显示计算结果

💡 记忆口诀 ：控运存输输（控制、运算、存储、输入、输出）
核心理解 ：控制器 + 运算器 = CPU（中央处理单元）

第二部分：计算机硬件

2.1 处理器（CPU）深度解析 ⭐⭐

2.1.1 指令集：CISC vs RISC（重要考点！）

什么是指令集？

就像人类的语言一样，CPU也有自己的"语言"。指令集就是CPU能听懂的命令集合。
CPU指令集
CISC

复杂指令集

Complex
RISC

精简指令集

Reduced
🔹 指令长度：不固定

🔹 指令数量：多（几百条）

🔹 执行时间：长

🔹 实现方式：微程序控制（软件）

🔹 代表：Intel x86
🔹 指令长度：固定

🔹 指令数量：少（几十条）

🔹 执行时间：短

🔹 实现方式：硬布线逻辑（硬件）

🔹 代表：ARM处理器

详细对比表：

对比维度	CISC（复杂指令集）	RISC（精简指令集）
全称	Complex Instruction Set Computer	Reduced Instruction Set Computer
设计思想	一条指令做很多事	一条指令只做一件事
指令长度	不定长（1-15字节）	定长（通常4字节）
指令数量	多（200-300条）	少（50-100条）
执行周期	多个时钟周期	单个时钟周期
实现方式	微程序控制（软件方式）⭐	硬布线逻辑（硬件方式）⭐
寄存器	较少	大量使用（提高速度）
代表产品	Intel x86（台式机/笔记本）	ARM（手机/平板）、MIPS
优点	功能强大，兼容性好	速度快，功耗低
缺点	复杂，功耗高	需要编译器优化

🎯 考试记忆技巧：

看名字记特点：
- Complex（复杂）→ 什么都复杂（指令多、时间长、不定长）
- Reduced（精简）→ 什么都精简（指令少、时间短、定长）
关键区别（⭐⭐ 必考）：
- CISC用微程序控制（软件实现）
- RISC用硬布线逻辑（硬件实现，用大量寄存器）

🌰 生活化例子：

CISC = 瑞士军刀（功能多，什么都能干，但笨重）
RISC = 专业工具（每个工具只干一件事，但很快）

2.1.2 其他处理器类型

处理器芯片类型
CPU

通用计算
GPU

图形处理
DSP

信号处理
FPGA

可编程
Intel Core

AMD Ryzen
NVIDIA

AMD Radeon

用于：游戏、AI训练
用于：通信、雷达

军工、航天

速度：比CPU快10-15倍
用于：嵌入式

开发板、原型设计

芯片	全称	主要用途	核心特点
CPU	Central Processing Unit	通用计算	万能选手，什么都能做
GPU	Graphics Processing Unit	图形渲染、AI计算	数百或数千核心并行计算
DSP	Digital Signal Processor	数字信号处理	处理音频、视频、通信信号，采用哈佛架构（与冯诺依曼不同）
FPGA	Field Programmable Gate Array	可现场编程的逻辑门阵列	硬件级可编程，用于快速原型开发

🔥 GPU为什么这么火？

传统用途：玩游戏，渲染3D画面
现代用途：训练AI模型（如ChatGPT）、挖比特币、科学计算
原因：GPU有成百上千个小核心，适合做大量重复的简单计算

2.2 存储器：四层金字塔 ⭐⭐

核心原则：离CPU越近 → 速度越快、容量越小、价格越贵！
💎 第1层：片上缓存

L1 Cache

📦 容量：16KB~512KB

⚡ 速度：最快（0.5ns）

💰 价格：最贵

🔧 材料：SRAM静态RAM
💍 第2层：片外缓存

L2/L3 Cache

📦 容量：256KB~4MB

⚡ 速度：很快（7ns）

💰 价格：很贵

🔧 材料：SRAM静态RAM
📚 第3层：主存（内存）

RAM

📦 容量：GB级（8/16/32GB）

⚡ 速度：中等（100ns）

💰 价格：适中

🔧 材料：DRAM动态RAM

⚠️ 易失性：断电丢失
🗄️ 第4层：外存（硬盘）

Hard Disk / SSD

📦 容量：TB级（512GB~4TB）

⚡ 速度：慢（毫秒级）

💰 价格：便宜

🔧 材料：磁盘/闪存

✅ 非易失：断电不丢失

详细对比表：

层次	名称	位置	容量	速度	材料	易失性
L1	片上缓存	CPU芯片内部	16KB-512KB	最快（0.5ns）	SRAM	易失
L2/L3	片外缓存	CPU芯片外部	256KB-4MB	很快（7ns）	SRAM	易失
主存	内存RAM	主板上	8GB-64GB	中速（100ns）	DRAM	易失
外存	硬盘/SSD	独立设备	512GB-4TB	慢（毫秒）	磁盘/Flash	非易失

🌰 生活化比喻：

想象你在图书馆写作业：

L1缓存 = 你脑子里记住的内容（最快，但很少）
L2/L3缓存 = 你桌子上的书（翻一下就能看，但桌子很小）
内存RAM = 你借的书在书包里（走几步拿出来，容量一般）
外存硬盘 = 图书馆的书架（要去找很久，但能存海量的书）

💡 关键知识点：

SRAM vs DRAM：
- SRAM（静态RAM）：速度快、不需要刷新、贵 → 用于缓存
- DRAM（动态RAM）：需要不断刷新、便宜 → 用于内存
易失性：
- 易失：断电数据就没了（缓存、内存）
- 非易失：断电数据还在（硬盘、U盘）
32位系统为什么只支持4GB内存？
- 原因：地址总线是32位
- 可寻址空间 = 2³² = 4,294,967,296字节 = 4GB
- 64位系统理论上可以支持 2⁶⁴ = 16EB（亿亿字节）

2.3 总线：计算机的"高速公路" ⭐⭐

什么是总线？

总线就是计算机各部件之间传输数据的"道路"。

2.3.1 按位置分类

总线分类
内总线

（片内/片上总线）

📍 位置：CPU芯片内部

👁️ 可见性：看不到
系统总线 ⭐⭐

（局部总线）

📍 位置：主板上各设备间

👁️ 可见性：拆开电脑能看到

🔧 典型：PCI总线
外部总线

（通信总线）

📍 位置：计算机外部

👁️ 可见性：能看到和摸到

🔧 典型：USB、HDMI

🎯 考试重点：系统总线的三种类型（⭐⭐⭐ 必考）
系统总线
控制总线

Control Bus
地址总线

Address Bus
数据总线

Data Bus
传递控制信号

例如：读/写命令
传递地址信息

例如：内存地址

📌 宽度决定寻址能力
传递实际数据

例如：要读写的数据

📌 宽度决定传输速度

总线类型	作用	举例说明
控制总线	传递控制命令和状态信号	"读取数据"、"写入数据"、"中断请求"
地址总线	传递内存或I/O设备的地址	"从内存地址0x1000读数据" 宽度决定最大内存：32位→4GB，64位→16EB
数据总线	传递实际的数据	传输具体的数字、文字、图片等数据宽度决定传输速度：32位、64位

🌰 生活化例子：就像快递系统

控制总线 = 快递单上的"加急"、"签收"等指令
地址总线 = 收货地址（决定能送到哪里）
数据总线 = 快递车（决定一次能运多少货）

2.3.2 按传输方式分类

按传输方式
串行总线

Serial Bus
并行总线

Parallel Bus
🔹 特点：一根线，逐比特传输

🔹 优点：成本低，适合远距离

🔹 缺点：速度慢

🔹 例子：USB、SATA、CAN、RS-232
🔹 特点：多根线，多比特同时传

🔹 优点：速度快

🔹 缺点：成本高，适合短距离

🔹 例子：PCI、IDE（老式硬盘）

常见总线对照表：

总线名称	类型	位置	主要用途	传输速度
USB	串行	外部	连接键盘、鼠标、U盘等	USB 2.0: 480Mbps USB 3.0: 5Gbps USB 3.1: 10Gbps
SATA	串行	内部	连接硬盘、光驱	SATA 3: 6Gbps
PCI	并行	内部	连接显卡、网卡等扩展卡	133MB/s~533MB/s
PCIe	串行	内部	连接显卡、SSD等高速设备	PCIe 4.0 x16: 32GB/s
HDMI	串行	外部	连接显示器、电视	18Gbps（4K@60Hz）
RJ-45	串行	外部	网络连接（网线接口）	1Gbps（千兆网）
CAN	串行	特殊	汽车电子、工业控制	1Mbps

🤔 为什么现在串行总线更流行？

以前大家觉得并行更快（多根线同时传），但实际上：

并行总线有信号同步问题（不同线的信号到达时间不一致）
串行总线抗干扰能力强，可以跑更高的频率
串行总线成本低，布线简单

所以现代高速总线（USB 3.0、SATA 3、PCIe）都是串行的！

2.4 接口：总线的"车站" ⭐

接口 vs 总线：

总线 = 道路（数据传输通道）
接口 = 车站（设备连接点）

一一对应关系：

USB总线 ↔ USB接口
SATA总线 ↔ SATA接口
HDMI总线 ↔ HDMI接口

常见接口分类：

接口类型	用途	外观特征
USB接口	连接各种外设	Type-A（方形）、Type-C（椭圆可正反插）
HDMI/DVI	视频输出	梯形接口
TRS/RCA/XLR	音频接口	圆形插孔
RJ-45	网络接口	方形，8针
PS/2	老式键盘鼠标	圆形，紫色（键盘）/绿色（鼠标）
SATA接口	内部硬盘连接	扁平7针

第三部分：计算机软件

3.1 软件分类：系统软件 vs 应用软件 ⭐

计算机软件
系统软件

System Software
应用软件

Application Software
操作系统 ⭐⭐⭐

Windows/Linux/macOS
编译器

GCC/Clang/MSVC
数据库管理系统 ⭐⭐⭐

MySQL/Oracle/PostgreSQL
翻译工具

解释器/汇编器
办公软件

Word/Excel/PPT
娱乐软件

游戏/音乐/视频
业务系统

ERP/CRM

核心区别：

对比项	系统软件	应用软件
依赖性	不依赖特定应用领域	针对特定问题和领域
通用性	通用，所有计算机都需要	专用，根据需求选择
主要功能	管理和控制计算机硬件和软件资源	解决特定的业务问题
典型代表	操作系统、编译器、数据库	Office、微信、游戏
用户	面向开发者和管理员	面向最终用户

3.2 文件系统 ⭐⭐⭐（重点！）

什么是文件（File）？

文件 = 一组相关信息的集合
文件 = 文件体 （内容） + 文件说明（元数据）

文件元数据包括：

文件名
文件类型/扩展名（.txt、.jpg、.exe）
文件大小
创建时间、修改时间、访问时间
访问权限（可读/可写/可执行）
物理存储位置

3.2.1 文件类型分类

文件类型
按性质和用途
按保存期限
按保护方式 ⭐
按操作系统分类
系统文件

库文件

用户文件
临时文件

档案文件

永久文件
只读 r

可写 w

可执行 x
普通文件

目录文件

设备文件

链接文件

套接字

3.2.2 文件结构 ⭐⭐⭐（必考！）

文件有两种结构视角：

逻辑结构（用户视角）：用户看到的样子
物理结构（存储视角）：实际存在硬盘上的样子

（1）逻辑结构

文件逻辑结构
有结构的

记录式文件
无结构的

流式文件
由固定或可变长度的记录组成

例如：Excel表格、数据库表

每个单元格/行是一个记录
字节流形式，无固定记录

例如：文本文件.txt、日志文件

连续的字符流

🌰 生活化例子：

记录式文件 = 表格本（有格子，每个格子是一个记录）
流式文件 = 白纸（连续的内容，没有固定格式）

（2）物理结构 ⭐⭐⭐（重点考点！）

文件物理结构

顺序结构
连续结构 2. 链接结构
链表结构 3. 索引结构
目录结构 4. 多级索引
链接+索引 ✅ 优点：

访问速度快
顺序和随机访问都快

❌ 缺点：

容易产生碎片
文件增长困难

📌 特点：

逻辑相邻 = 物理相邻
✅ 优点：

灵活，易于增删
不会产生碎片

❌ 缺点：

只能顺序访问
需要额外空间存指针

📌 特点：

通过指针链接
✅ 优点：

快速随机访问
支持大文件

❌ 缺点：

需要额外空间存索引

📌 特点：

类似书的目录
✅ 优点：

综合以上优点

❌ 缺点：

实现复杂

📌 特点：

多级索引+链接

详细对比表：

物理结构	原理	优点	缺点	适用场景
顺序结构	逻辑上相邻的数据，物理上也相邻	访问速度快	产生碎片，难扩展	文件大小固定
链接结构	用指针链接各个数据块	灵活，无碎片	只能顺序访问	文件频繁增删
索引结构	建立索引表，记录数据块位置	快速随机访问	需要额外空间	大文件，频繁随机访问
多级索引	多层索引+链接	综合优点	复杂	超大文件

🌰 生活化例子：

顺序结构 = 排队买票（按顺序排，效率高，但插队很难）
链接结构 = 火车车厢（每节车厢有个挂钩连到下一节，可以随时加车厢）
索引结构 = 图书馆目录卡（先查目录，再去书架拿书）
多级索引 = 超市导航（先看楼层指南，再看区域指南，再找具体货架）

3.2.3 文件存取方式

存取方式	特点	应用场景
顺序存取	从头到尾按顺序读写	日志文件、磁带备份
随机存取	可以直接访问任意位置	数据库文件、程序文件

3.2.4 空闲空间管理 ⭐⭐⭐（近年必考！）

问题：硬盘上哪些块是空闲的？如何快速找到空闲块？

方法1：空闲区表法

适用于连续空闲的情况。

复制代码

例如：物理块 5-15 是空闲的
空闲区表：
| 起始块号 | 块数 |
|---------|------|
| 5       | 11   |

方法2：位示图法 ⭐⭐⭐（重点计算题！）

原理：用1个比特（bit）表示1个物理块

0 = 空闲
1 = 占用

例如：磁盘有8个物理块
位示图：0 1 0 1 0 0 1 0
含义：空占空占空空占空

💯 考试必考计算题：

题型1：计算位示图大小

复制代码

题目：某磁盘有10,000个物理块，采用位示图管理空闲空间，
      计算位示图需要占用多少字节的存储空间？

解答：
1. 位示图大小 = 物理块总数（比特）
2. 10,000个物理块 = 10,000 bit
3. 10,000 bit ÷ 8 = 1,250 字节
4. 1,250 字节 ÷ 1024 ≈ 1.22 KB

答案：1,250字节（或1.22KB）

题型2：计算某物理块在位示图中的位置

复制代码

题目：某磁盘用位示图管理，每字节表示8个物理块。
      第100号物理块在位示图的哪个字节的哪一位？

解答：
1. 字节号 = 100 ÷ 8 = 12（第12个字节）
2. 位号 = 100 % 8 = 4（该字节的第4位）

答案：第12个字节的第4位

🎯 记忆口诀：

位示图大小 = 物理块数 ÷ 8（字节）
字节号 = 物理块号 ÷ 8
位号 = 物理块号 % 8

方法3：空闲块链法

用指针链接所有空闲块（适用于不连续的空闲块）。

方法4：成组链接法

空闲区表 + 空闲块链的组合（UNIX使用）。

3.2.5 文件共享：硬链接 vs 软链接 ⭐⭐

文件共享方式
软链接

符号链接

Symbolic Link
硬链接

Hard Link
🔹 类似：Windows快捷方式

🔹 本质：存储目标文件路径的文本

🔹 删除链接：不影响原文件

🔹 删除原文件：链接失效

🔹 可以跨文件系统
🔹 类似：完整复制但保持同步

🔹 本质：多个文件名指向同一数据

🔹 删除一个：不影响其他

🔹 必须删除所有：才能释放空间

🔹 不能跨文件系统

详细对比表：

对比项	软链接（符号链接）	硬链接
Windows类比	快捷方式	镜像文件（但占用极小空间）
存储内容	目标文件的路径字符串	与原文件共享同一数据块
删除链接	不影响原文件	不影响原文件
删除原文件	链接失效，打不开	其他硬链接仍然可用
文件大小	很小（只存路径）	与原文件显示相同大小
跨文件系统	可以	不可以
目录	可以链接目录	通常不能链接目录
inode	不同的inode	相同的inode

🌰 生活化例子：

软链接 = 地址本（记录了朋友家的地址，朋友搬家了地址本就过时了）
硬链接 = 双胞胎（两个人共享同一套基因，一个人"消失"了另一个还在）

Linux命令：

bash 复制代码

# 创建软链接
ln -s /path/to/original /path/to/link

# 创建硬链接
ln /path/to/original /path/to/link

3.2.6 文件访问控制 ⭐⭐

（1）访问控制方式

访问控制方式
存取控制矩阵

Access Control Matrix
存取控制表 ACL ⭐

Access Control List

（Linux使用）
用户权限表

Capability List
📊 二维表格

行：用户1、用户2、用户3

列：文件A、文件B、文件C

交叉点：权限（rwx）
📋 以文件为中心

列出所有能访问该文件的用户

及其权限
📋 以用户为中心

列出该用户能访问的所有文件

及其权限

简单记忆：

存取控制表（ACL） = 以文件为主角（这个文件，谁能访问？）
用户权限表 = 以用户为主角（这个用户，能访问哪些文件？）

（2）Linux文件权限 ⭐⭐（实用知识）

bash 复制代码

# ls -l 查看文件详细信息
-rwxr-xr--  1  user  group  1024  Jan 01 12:00  example.txt
 ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
 类型和权限

权限位解读：

复制代码

-  rwx  r-x  r--
↓   ↓    ↓    ↓
│   │    │    └── 其他用户权限（others）：只读
│   │    └─────── 所属组权限（group）：读+执行
│   └──────────── 所有者权限（owner）：读+写+执行
└──────────────── 文件类型：- 普通文件，d 目录，l 链接

权限符号：

符号	含义	数字表示	说明
r	read（读）	4	可以查看文件内容
w	write（写）	2	可以修改文件内容
x	execute（执行）	1	可以运行该文件（程序）
-	无权限	0	没有该权限

权限组合：

rwx = 4+2+1 = 7（所有权限）
rw- = 4+2+0 = 6（读写）
r-x = 4+0+1 = 5（读执行）
r-- = 4+0+0 = 4（只读）

🌰 实例：

bash 复制代码

chmod 755 script.sh
# 含义：
# 7 (rwx) = 所有者：读+写+执行
# 5 (r-x) = 所属组：读+执行
# 5 (r-x) = 其他人：读+执行

第四部分：中间件 ⭐

4.1 什么是中间件？

应用软件层
中间件层

Middleware
操作系统层
硬件层
业务系统

APP

网站
🎯 核心作用：

解耦应用和系统

提供通用服务

实现跨平台
Windows

Linux

macOS
CPU

内存

硬盘

中间件的核心价值：

分隔应用软件和操作系统
屏蔽底层硬件和系统差异
提供通用服务（通信、事务、安全等）
实现跨平台运行

🌰 生活化例子：

中间件 = 翻译官（让说不同语言的人能交流）
中间件 = 转换插头（让不同国家的电器能用）

4.2 中间件分类 ⭐

中间件

8大类型

通信处理中间件消息中间件
分布式系统通信
RabbitMQ, Kafka
事务处理中间件 OLTP系统
负载均衡
Tuxedo
数据存取管理中间件数据库中间件
格式转换
MyCAT
Web服务器中间件 HTTP协议
会话管理
Tomcat, Nginx
安全中间件加密/认证
CA系统
跨平台中间件分布式管理
集群系统
专用平台中间件特定领域
网络中间件网络管理
网络测试

详细分类表：

中间件类型	别名	主要功能	应用场景	典型产品
1. 通信处理中间件	消息中间件	系统间异步通信	微服务、消息队列	RabbitMQ、Kafka、ActiveMQ
2. 事务处理中间件	交易中间件	事务处理和调度、负载均衡	银行、证券交易系统（OLTP）	Tuxedo
3. 数据存取管理中间件	数据库中间件	数据访问、格式转换、在线解压	网盘、云存储、分库分表	MyCAT、ShardingSphere
4. Web服务器中间件	-	浏览器图形界面、会话管理	Web应用服务器	Tomcat、Nginx、IIS、Apache
5. 安全中间件	-	加密、摘要、认证、授权	安全防护、CA认证	OpenSSL、CA系统
6. 跨平台和架构中间件	-	分布式系统管理、节点集成	集群系统	CORBA、DCOM
7. 专用平台中间件	-	特定领域的中间件	各行业应用	-
8. 网络中间件	-	网络管理、测试、接入	网络运维	SNMP工具

🎯 记忆技巧：

名字就是功能！
- 消息中间件 → 传递消息
- 事务中间件 → 处理事务
- 数据存取 中间件 → 数据存取
- Web服务器 中间件 → Web服务

第五部分：软件构建（组件） ⭐⭐

5.1 什么是构建（Component）？

构建 = 组件 = 可复用的程序集合

两大核心特性：

自包容：功能完整，可独立工作
可复用：可以在多个系统中重复使用

软件开发演进史
面向过程

结构化开发

基本单位：模块
面向对象

OOP

基本单位：类/对象
基于构建 ⭐

组装式开发

基本单位：构建
面向服务

SOA/微服务

基本单位：服务

🌰 生活化例子：

传统开发 = 手工打造（从零开始做一把椅子）
基于构建开发 = 搭积木（用现成的积木块组装）

5.2 基于构建的开发流程

需求分析
设计构建

识别需要哪些构建
建立构建库

收集/开发构建
组装构建

搭积木式开发
测试与发布

关键理念：

核心不是"开发"，而是"组装"
优先使用已有构建，不足再开发
目标：让非专业人员也能开发软件（图形化拖拽）

5.3 商用构建标准 ⭐⭐

三大主流标准：
商用构建标准
CORBA

公共对象请求代理

OMG组织
J2EE

Java企业版

Sun/Oracle
DNA

微软.NET

Microsoft
跨语言、跨平台

三层架构：

ORB + 公共服务 + 公共设施
Java技术栈

Servlet + EJB

RMI + IIOP
Windows平台

COM/DCOM/COM+

C#/.NET

5.3.1 CORBA 三层架构 ⭐⭐

第3层：公共设施

Common Facilities
第2层：公共对象服务

Common Object Services
第1层：对象请求代理 ORB

Object Request Broker
构建框架

定义构建如何工作
提供基础服务：

并发服务、命名服务

事务服务、持久化服务
核心层：分布式对象通信的软总线

定义对象如何通信

语言映射

层次	名称	作用
第1层（基础）	对象请求代理（ORB）	分布式对象间通信的"软总线"
第2层（中间）	公共对象服务	提供并发、命名、事务等基础服务
第3层（顶层）	公共设施	定义构建框架和开发规范

CORBA CCM 构建模型：

CCM = CORBA Component Model（CORBA构建模型）

三大规范：

抽象构建模型：定义构建的结构（构建应该长什么样）
构建容器结构：封装构建，实现跨平台运行（容器如何工作）
配置和打包规范：定义构建的部署方式（如何打包和部署）

5.3.2 J2EE 技术栈

客户端

浏览器
Servlet

接收请求
EJB

业务逻辑
数据库

MySQL/Oracle

核心技术：

技术	全称	作用
Servlet	Java Servlet	接收HTTP请求，调用业务逻辑
JSP	JavaServer Pages	动态网页生成
EJB	Enterprise JavaBean	封装业务逻辑的企业级组件
RMI	Remote Method Invocation	Java远程方法调用
IIOP	Internet Inter-ORB Protocol	对象请求代理协议

EJB 三种Bean：

Session Bean：会话Bean，处理业务逻辑
Entity Bean：实体Bean，映射数据库表（已过时，现用JPA）
Message-Driven Bean：消息驱动Bean，异步消息处理

5.3.3 DNA（微软.NET）

核心技术：

COM (Component Object Model)：组件对象模型
DCOM (Distributed COM)：分布式COM
COM+：COM的增强版

主要用于：

Windows平台
C#和.NET技术栈
企业级应用开发

📊 本章知识体系总结

重点知识回顾

知识点	重要程度	核心内容
冯诺依曼五大部件	⭐	控制器、运算器、存储器、输入、输出
CISC vs RISC	⭐⭐	微程序控制 vs 硬布线逻辑（必考）
存储器四层结构	⭐⭐	L1、L2、主存、外存；SRAM vs DRAM
系统总线三类型	⭐⭐⭐	控制总线、地址总线、数据总线（必考）
文件逻辑结构	⭐⭐	记录式 vs 流式
文件物理结构	⭐⭐⭐	顺序、链接、索引、多级索引（重点）
空闲空间管理	⭐⭐⭐	位示图计算（必考计算题）
硬链接 vs 软链接	⭐⭐	inode相同 vs 不同
Linux文件权限	⭐⭐	rwx = 421，chmod 755
中间件分类	⭐	8大类型，顾名思义
CORBA三层架构	⭐⭐	ORB、公共服务、公共设施

💡 学习建议

1. 理解为主，记忆为辅

这一章不需要死记硬背，重点是理解概念：

CISC和RISC的设计思想
存储器为什么分四层
文件物理结构各有什么优缺点

2. 抓住核心考点

必考内容（占80%分值）：

CISC vs RISC（微程序控制 vs 硬布线逻辑）
系统总线三种类型
文件物理结构四种类型
位示图大小计算
CORBA三层架构

3. 联系实际应用

学CISC/RISC时，想想Intel和ARM的区别
学存储器时，想想为什么加内存能提速
学文件权限时，实际在Linux上操作一下

4. 刷题巩固

这一章的题目通常是选择题，多刷历年真题：

2019-2023年真题中的相关选择题
重点：文件系统、总线、处理器

✅ 自测题

一、选择题（每题2分）

1. 以下关于CISC和RISC的说法，正确的是？

A. CISC采用硬布线逻辑，RISC采用微程序控制
B. CISC指令数量少，RISC指令数量多
C. CISC采用微程序控制，RISC采用硬布线逻辑 ✓
D. CISC和RISC的指令长度都是固定的

2. 32位地址总线最多可以寻址的内存空间是？

A. 2GB
B. 4GB ✓
C. 8GB
D. 16GB

3. 系统总线不包括以下哪一种？

A. 控制总线
B. 地址总线
C. 数据总线
D. 电源总线 ✓

4. 在Linux系统中，文件权限 rwxr-xr-- 对应的数字表示是？

A. 755
B. 754 ✓
C. 644
D. 744

5. 以下哪种文件物理结构支持快速随机访问？

A. 顺序结构 ✓
B. 链接结构
C. 索引结构 ✓
D. 以上都不对

6. 某磁盘有20,480个物理块，采用位示图管理空闲空间，位示图需要占用多少字节？

A. 1,024字节
B. 2,048字节
C. 2,560字节 ✓
D. 4,096字节

7. CORBA三层架构中，最底层是？

A. 公共设施
B. 公共对象服务
C. 对象请求代理（ORB） ✓
D. 构建框架

8. 以下哪个不属于中间件？

A. 消息中间件
B. 事务中间件
C. 数据库管理系统 ✓
D. Web服务器中间件

二、简答题

1. 请简述硬链接和软链接的区别。（10分）
点击查看答案

软链接（符号链接）：

类似Windows的快捷方式
存储的是目标文件的路径字符串
删除软链接不影响原文件
删除原文件会导致软链接失效
可以跨文件系统
拥有不同的inode号

硬链接：

多个文件名指向同一数据块
与原文件共享相同的inode号
删除一个硬链接不影响其他
必须删除所有硬链接才能释放磁盘空间
不能跨文件系统
通常不能链接目录

2. 某磁盘容量为100GB，物理块大小为4KB，采用位示图管理空闲空间，计算：
(1) 磁盘总共有多少个物理块？
(2) 位示图需要占用多少MB的存储空间？
点击查看答案

(1) 计算物理块总数：

100GB = 100 × 1024 × 1024 × 1024 字节
4KB = 4 × 1024 字节
物理块总数 = 100 × 1024 × 1024 × 1024 ÷ (4 × 1024)
= 100 × 1024 × 1024 ÷ 4
= 26,214,400 个物理块

(2) 计算位示图大小：

位示图大小 = 26,214,400 bit
= 26,214,400 ÷ 8 字节
= 3,276,800 字节
= 3,276,800 ÷ 1024 ÷ 1024 MB
= 3.125 MB

答案：

(1) 26,214,400个物理块
(2) 3.125MB

📚 扩展阅读

在线资源

📝 总结

本章作为基础章节，主要介绍了计算机系统的核心概念：

五大模块回顾

硬件基础（⭐）：
- 冯诺依曼五大部件
- CISC vs RISC（微程序控制 vs 硬布线逻辑）
- 存储器四层结构
- 总线三大类型
软件基础（⭐）：
- 系统软件 vs 应用软件
文件系统（⭐⭐⭐）：
- 逻辑结构：记录式 vs 流式
- 物理结构：顺序、链接、索引
- 空闲空间管理：位示图计算（必考）
- 文件共享：硬链接 vs 软链接
- 访问控制：Linux权限管理
中间件（⭐）：
- 8大类型，顾名思义
软件构建（⭐⭐）：
- 基于构建的开发思想
- CORBA/J2EE/DNA三大标准

考试分值预测

模块	预计分值	题型
硬件基础	1-2分	选择题
文件系统	3-4分	选择题+计算题
中间件	1分	选择题
软件构建	1-2分	选择题
合计	6-9分	-

下一章预告：操作系统（⭐⭐⭐ 核心考点，10-15分）

📅 文档信息

版本：详解版 v2.0

生成时间：2026-02-02

适用考试：软考高级系统架构师

编写风格：通俗易懂、图文并茂、结合实例

【系统架构师】第一章 计算机系统基础知识（详解版）

第一章 计算机系统基础知识（详解版）

📖 目录导航

第一部分：计算机系统概述

1.1 什么是计算机系统？🖥️

1.2 冯·诺依曼五大部件 ⭐

第二部分：计算机硬件

2.1 处理器（CPU）深度解析 ⭐⭐

2.1.1 指令集：CISC vs RISC（重要考点！）

2.1.2 其他处理器类型

2.2 存储器：四层金字塔 ⭐⭐

2.3 总线：计算机的"高速公路" ⭐⭐

2.3.1 按位置分类

2.3.2 按传输方式分类

2.4 接口：总线的"车站" ⭐

第三部分：计算机软件

3.1 软件分类：系统软件 vs 应用软件 ⭐

3.2 文件系统 ⭐⭐⭐（重点！）

3.2.1 文件类型分类

3.2.2 文件结构 ⭐⭐⭐（必考！）

（1）逻辑结构

（2）物理结构 ⭐⭐⭐（重点考点！）

3.2.3 文件存取方式

3.2.4 空闲空间管理 ⭐⭐⭐（近年必考！）

方法1：空闲区表法

方法2：位示图法 ⭐⭐⭐（重点计算题！）

方法3：空闲块链法

方法4：成组链接法

3.2.5 文件共享：硬链接 vs 软链接 ⭐⭐

3.2.6 文件访问控制 ⭐⭐

（1）访问控制方式

（2）Linux文件权限 ⭐⭐（实用知识）

第四部分：中间件 ⭐

4.1 什么是中间件？

4.2 中间件分类 ⭐

第五部分：软件构建（组件） ⭐⭐

5.1 什么是构建（Component）？

5.2 基于构建的开发流程

5.3 商用构建标准 ⭐⭐

5.3.1 CORBA 三层架构 ⭐⭐

5.3.2 J2EE 技术栈

5.3.3 DNA（微软.NET）

📊 本章知识体系总结

重点知识回顾

💡 学习建议

1. 理解为主，记忆为辅

2. 抓住核心考点

3. 联系实际应用

4. 刷题巩固

✅ 自测题

一、选择题（每题2分）

二、简答题

📚 扩展阅读

推荐书籍

在线资源

📝 总结

五大模块回顾

考试分值预测

【系统架构师】第一章计算机系统基础知识（详解版）

第一章计算机系统基础知识（详解版）