系统架构师基础知识点概览汇总

一、计算机系统知识

1.1 计算机硬件组成（冯·诺依曼）

• 五大部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
• CPU：运算器+控制器集成
• 存储器
  • 内存：速度快、容量小，临时存储，断电丢失
  • 外存：速度慢、容量大，长期保存数据
• 外设：输入+输出设备合称

1.2 处理器

• 运算器
  • ALU算术逻辑单元：算术、逻辑运算🔴
  • AC累加寄存器：暂存运算结果
  • DR数据缓冲寄存器：CPU与内存外设中转
  • PSW状态条件寄存器：保存标志位（溢出、中断）🔴
• 控制器：控制CPU整体工作流程
• 寄存器组
  • 通用寄存器：程序员自定义用途
  • 专用寄存器：运算器、控制器内置
  • 程序员可见：PC程序计数器、AC累加器🔴
  • 程序员不可见：IR指令寄存器、DR、AR地址寄存器🔴
• 处理器分类
  • MPU微处理器：嵌入式电路板，体积小成本低
  • MCU微控制器(单片机)：单片化，功耗成本更低🔴
  • DSP数字信号处理器：实时数字信号处理，哈佛架构
  • GPU图形处理器：大量内核，并行计算，AI领域
  • SoC片上系统：整套系统集成在单芯片
  • FPGA现场可编程逻辑门阵列

1.3 指令系统🔴【高频选择题】

• 指令格式：操作码（做什么） + 地址码（操作数地址）
• 寻址方式
  • 顺序寻址：PC程序计数器自增
  • 跳跃寻址：指令给出下一条地址
  • 立即寻址：地址码=操作数本身，速度最快🔴
  • 直接寻址：地址码是内存操作数地址
  • 间接寻址：地址码是操作数地址的地址
  • 寄存器寻址：操作数放在寄存器
  • 寄存器间接寻址：寄存器存内存地址
  • 相对寻址：PC+偏移量
  • 基址寻址：基址寄存器Rb+偏移量🔴
  • 变址寻址：变址寄存器Rx+偏移量🔴
• 指令执行流程：取指令 → 分析指令 → 执行指令🔴
• CPU区分指令与数据：依靠指令周期不同阶段🔴
• 指令集
  • CISC复杂指令集：指令多，可变长，微程序控制
  • RISC精简指令集🔴
    • 指令长度固定，指令种类少
    • 寻址方式少
    • 寄存器数量多，减少访存
    • 硬布线逻辑译码

1.4 存储器🔴【本章最重要模块】

• 存储层次金字塔（速度递减、容量递增、成本递减）
  • 寄存器 → Cache → 主存 → 外存（磁盘/光盘）→磁带
• 局部性原理（Cache理论基础）🔴
  • 时间局部性：刚访问过的数据大概率再次访问
  • 空间局部性：访问数据周边数据大概率被访问
• 存储器分类
  • RAM随机存取存储器（读写）
    • SRAM：用于Cache🔴
    • DRAM：用于主存，需要刷新，断电丢失🔴
  • ROM只读存储器
    • MASK ROM：不可编程
    • PROM：一次可编程🔴
    • EPROM：紫外线擦除
    • EEPROM：电擦除
    • Flash闪存：电擦除，速度最快
• Cache高速缓存
  • 作用：解决CPU与主存速度不匹配，硬件自动完成映射🔴
  • 地址映射方式
    • 全相联：主存块可放Cache任意行；冲突少，硬件复杂
    • 直接映像：主存块号模Cache行数；实现简单，冲突高🔴
    • 组相联映像：结合两者，工程最常用🔴
  • Cache替换算法
    • 随机替换
    • FIFO先进先出
    • LFU访问频次最少替换
    • LRU最近最少使用（命中率最优）🔴
• 磁盘存储器
  • 结构：盘面、磁道、扇区、柱面
  • 存取时间 = 寻道时间 + 旋转等待时间 + 数据传送时间 🔴
    • 平均旋转等待时间 = 旋转周期 / 2
  • 磁盘调度算法（目标：减少平均寻道时间）🔴
    • FCFS先来先服务
    • SSTF最短寻道优先
    • SCAN电梯调度算法
    • CSCAN单向扫描算法

1.5 总线

• 按传输信息划分
  • 数据总线：双向，传输数据
  • 地址总线：单向，决定寻址空间大小🔴
  • 控制总线：双向，传输控制信号
• 按连接部件划分
  • 片内总线：CPU芯片内部
  • 系统总线：CPU、主存、IO接口之间
  • 局部总线：少数组件之间
  • 通信总线：外部设备/跨计算机
• 传输格式
  • 并行总线：PCI、ATA；近距离，串扰问题
  • 串行总线：USB、SATA、以太网；适合远距离🔴

1.6 输入输出技术🔴高频考点

• 4种I/O交换方式
  1. 程序查询方式
     • CPU轮询外设状态；CPU串行等待，浪费CPU；低速外设
  2. 程序中断方式🔴
     • 外设就绪发中断，CPU暂停当前任务；CPU外设并行；
     • 需要CPU保存现场；按字传输
     • 多级中断：高优先级可打断低优先级；同级不可嵌套🔴
  3. DMA直接内存存取🔴最高频
     • DMA控制器接管总线；内存与外设直接块传输；
     • 仅开始、结束需要CPU干预；不需要CPU执行指令搬运数据
     • 适合高速设备大批量块数据传输
  4. 通道方式(IOP输入输出处理机)
     • 独立I/O处理机；大型机、外设多场景；硬件成本高
• 看门狗电路（补充）
  • 软件跑飞、卡死自动复位重启🔴
    

二、操作系统

2.1 操作系统概述

• 定义：管理软硬件资源、组织工作流程、提供用户接口
• 两大作用🔴
  • 资源管理，提升系统效率
  • 改善人机交互，友好接口
• 四大特征：并发性、共享性、虚拟性、不确定性🔴
• 五大功能：进程、存储、设备、文件、作业管理
• 操作系统分类
  • 批处理、分时、实时、网络、分布式、微机、嵌入式
  • 嵌入式OS五大特点🔴
    • 微型化、可定制、实时性、可靠性、易移植性
  • 嵌入式初始化顺序：片级初始化 → 板级初始化 → 系统初始化🔴

2.2 进程管理🔴【本章重中之重】

• 进程组成：程序、数据、PCB进程控制块🔴
• 进程状态模型
  • 三态：运行态、就绪态、阻塞态🔴
    • 运行→就绪：时间片到
    • 运行→阻塞：等待某事件
    • 阻塞→就绪：等待事件发生
    • 就绪→运行：被调度
  • 五态：新建态、就绪态、运行态、阻塞态、终止态
• 进程间通信
  • 同步：合作进程直接制约🔴
  • 互斥：争夺临界资源间接制约；临界资源如打印机🔴
  • 信号量与P、V操作（原子操作）🔴
    • P：申请资源 S=S‑1；S<0进程阻塞
    • V：释放资源 S=S+1；S≤0唤醒阻塞进程
    • 互斥信号量初值一般=1；生产者消费者模型
  • 前趋图：有向无环图，表达任务先后、并行关系🔴
• 进程调度
  • 调度方式
    • 可剥夺：高优先级进程抢占CPU
    • 不可剥夺：进程主动释放CPU才调度🔴
  • 三级调度🔴
    • 高级调度（作业调度）：后备→内存
    • 中级调度（对换调度）：内外存交换进程
    • 低级调度（进程调度）：就绪→CPU，最活跃
  • 调度算法
    • FCFS先来先服务：利于长作业、CPU繁忙型
    • 时间片轮转：提升响应时间，分时系统
    • 优先级调度：选优先级高进程
    • 多级反馈调度：时间片轮转+优先级结合🔴
• 死锁🔴【高频】
  • 定义：多个进程互相等待对方资源无限阻塞
  • 4个必要条件：互斥、请求保持、不可剥夺、环路等待🔴
  • 死锁4类处理策略
    • 死锁预防：破坏4个必要条件之一
    • 死锁避免：银行家算法🔴
    • 死锁检测：允许死锁，定时检测
    • 死锁解除：剥夺资源、撤销进程
  • 资源计算公式
    • 发生死锁最大资源：n*(R‑1)
    • 不死锁最小资源：n*(R‑1)+1🔴
• 线程🔴
  • 线程：调度最小单位；进程：资源拥有最小单位🔴
  • 同进程线程：共享进程资源（代码、全局变量、打开文件）；线程私有：栈指针、寄存器🔴
  • 引入线程目的：降低切换开销，提升并发度

2.3 存储管理🔴

• 存储器层次：寄存器→Cache→主存→外存→磁带
• 地址重定位🔴
  • 逻辑地址（虚拟地址）、物理地址（实际内存地址）
  • 静态重定位：装入时完成地址转换
  • 动态重定位：程序运行时完成转换
• 分区存储管理
  • 固定分区：静态，产生内部碎片
  • 可变分区（动态分区）🔴
    • 首次适应、循环首次适应、最佳适应、最差适应
    • 产生外部碎片
  • 可重定位分区：移动程序合并碎片
• 分页存储管理🔴
  • 页：逻辑空间等分；块：物理内存等分；页≠块
  • 快表：Cache存放常用页表项，加速地址转换🔴
  • 页面置换算法🔴
    • 最佳OPT（理想）、FIFO、LRU最近最少未使用、最近未用NRU
  • 逻辑地址拆分：页号 + 页内地址；页内地址不变只替换页号
• 分段存储管理
  • 段依据逻辑功能划分，段长度不等；便于共享保护🔴
  • 分页：物理划分，页大小固定；分段：逻辑划分
• 段页式存储🔴
  • 先分段，段内再分页；兼顾分页、分段优点；管理开销大，速度下降

2.4 设备管理

• I/O软件目标：设备独立性、统一命名🔴
• I/O关键技术
  • 通道技术：通道独立执行I/O程序，减轻CPU负担
  • DMA：内存外设成块直接传输，少CPU干预🔴
  • 缓冲技术🔴
    • 目的：缓解CPU‑IO速度差；减少中断；提升并行
    • 单缓冲、双缓冲计算题（软考计算题考点）
  • Spooling假脱机🔴
    • 将独占设备模拟虚拟共享设备；典型：打印机输出井

2.5 文件管理🔴

• 文件逻辑结构
  • 流式文件（无结构：txt二进制）🔴
  • 记录式文件（有结构：数据库表）
• 文件物理结构：连续、链接、索引（UNIX三级索引）🔴
  • 直接索引、一级间接、二级间接、三级间接索引计算题
• 文件目录
  • FCB文件控制块：文件目录项，实现按名存取🔴
  • 一级目录：不允许重名
  • 二级目录MFD+UFD：支持不同用户重名🔴
  • 多级（树形）目录：Windows/Linux采用
• 磁盘空闲空间管理🔴
  • 空闲区表、位示图Bitmap（计算题高频）🔴
  • 空闲块链表、成组链接法（UNIX）🔴

2.6 作业管理

• 作业组成：程序、数据、作业说明书🔴
• 作业四状态：提交、后备、执行、完成
• JCB作业控制块：作业存在唯一标志🔴
• 作业调度算法🔴
  • FCFS先来先服务
  • 短作业优先
  • 响应比高优先 Rp=1+等待时间/执行时间🔴
  • 优先级调度、均衡调度
• 性能指标
  • 周转时间 = 等待时间+执行时间
  • 带权周转时间=周转时间/执行时间🔴
    

三、数据库设计

3.1 数据库基本概念🔴

• 基础名词
  • DB数据库：长期存储、有组织、可共享数据集
  • DBS数据库系统：数据库+硬件+软件+人员
  • DBMS数据库管理系统：DDL/DML/运行管理/存储维护/网络通信🔴
  • DBMS分类：RDB关系、OODB面向对象、ORDB对象‑关系
• 三级模式（一个库：1内、1概念、多个外）🔴
  • 内模式(存储模式)：物理存储，对应存储文件，只有1个🔴
  • 概念模式(模式)：全局逻辑结构，对应基本表，只有1个🔴
  • 外模式(用户/子模式)：用户视图，对应视图，可有多个🔴
• 两级映像 & 数据独立性🔴
  • 模式/内模式映像 → 物理独立性（物理存储变，应用程序不变）🔴
  • 外模式/模式映像 → 逻辑独立性（表逻辑结构变，应用程序不变）🔴
• 数据库设计6大阶段🔴
  1.需求分析：产出DFD、数据字典、需求说明书（信息/处理/系统要求）
  2.概念结构设计：绘制E‑R图；分E‑R图冲突：属性冲突、命名冲突、结构冲突🔴
  3.逻辑结构设计：E‑R图转关系模式，完整性约束，用户视图
  4.物理结构设计：确定存储结构、数据分布、访问方式
  5.数据库实施：建库、调试程序、数据入库、试运行
  6.运行维护：评价、调优、修改

3.2 数据模型 & E‑R模型🔴

• 两类数据模型
  • 概念模型(E‑R)：用户视角，用于数据库设计
  • 基本数据模型：计算机视角，供DBMS实现
• 数据模型三要素：数据结构、数据操作、完整性约束🔴
• E‑R模型组成
  • 实体【矩形】；联系【菱形】；属性【椭圆】🔴
  • 联系类型
    • 1:1一对一；1:n一对多；m:n多对多，产生独立关系模式🔴
  • 属性分类🔴
    • 简单/复合属性；单值/多值属性；NULL属性；派生属性（不存储，计算得到）🔴
  • 弱实体：必须依赖另外一个实体才能存在（家属依赖职工）🔴
• E‑R图转关系模式规则🔴
  • 每个实体转1个关系模式
  • 1:1：任意一方主键加入另一方做外键
  • 1:n：一端主键加入多端作为外键
  • m:n：新建独立关系，属性=两端实体主键+联系自身属性🔴

3.3 关系代数🔴【计算题高频】

• 基础术语
  • 域、笛卡尔积、元组（记录）、属性（字段）
  • 候选码、主码(主键)、主属性、非主属性、外码🔴
  • 三类关系：基本表、查询表、视图表（虚表）
  • 三类完整性约束🔴
    • 实体完整性：主属性不能为NULL
    • 参照完整性：外键为NULL或等于对方主键
    • 用户自定义完整性：业务自定义约束
• 5种基本关系代数运算🔴
  • 并∪：属性结构相同，取全部元组，去重
  • 差−：属于R，不属于S
  • 广义笛卡尔积×：R与S所有元组全部组合，列数相加
  • 投影π【垂直选列】：挑选部分属性列🔴
  • 选择σ【水平选行】：挑选满足条件元组🔴
• 扩展关系代数运算🔴
  • 交∩：同时属于R、S；R∩S = R‑(R‑S)
  • 连接：θ连接、等值连接、自然连接（去掉重复列）🔴
  • 除÷：同时做行+列筛选
  • 广义投影：带算术运算投影
  • 外连接🔴
    • 左外连接⟗：保留左边全部元组，右边无匹配填NULL
    • 右外连接⟖：保留右边全部元组，左边无匹配填NULL
    • 全外连接：左外 ∪ 右外

3.4 SQL语言

• SQL组成：DDL定义、DML操纵、DQL查询、DCL访问控制🔴
• SQL与三级模式：视图=外模式；基本表=概念模式；存储文件=内模式🔴
• 索引
  • 索引作用：加速查询、加速表连接、order by/group by优化、唯一性约束🔴
  • 聚簇索引：索引顺序 = 物理存储顺序；修改聚簇索引改变内模式🔴
  • 非聚簇索引：索引顺序与物理存储无关
• 视图View：虚表，只保存定义，不存储真实数据🔴

3.5 关系数据库设计理论🔴【选择计算题重点】

• 函数依赖🔴
  • (X \to Y)：X可以唯一确定Y
  • 部分函数依赖：码的一部分就可以确定某个属性🔴
  • 传递函数依赖：X→Y，Y→Z，Y不能反推X🔴
  • Armstrong公理系统🔴
    • A1自反律；A2增广律；A3传递律
    • 导出规则：合并、伪传递、分解规则🔴
  • 求候选码：入度为0属性，遍历全部属性集合🔴
• 范式（从低到高：1NF⊃2NF⊃3NF⊃BCNF⊃4NF）🔴
  • 1NF：属性原子不可再分🔴
  • 2NF：消除非主属性对码的部分函数依赖🔴
  • 3NF：消除非主属性对码的传递函数依赖🔴
  • BCNF：消除主属性对码的部分、传递依赖（修正3NF）🔴
  • 4NF：消除多值依赖
• 模式分解两个评判标准🔴
  • 无损连接：分解后可以还原全部原始信息
  • 保持函数依赖：原有函数依赖不丢失🔴

3.6 数据库控制功能🔴

• 事务 & ACID四大特性🔴
  • A原子性：全部执行或全部回滚
  • C一致性：事务前后数据状态一致
  • I隔离性：多个事务互相隔离
  • D持久性：提交之后永久生效
  • 语句：Begin Transaction；Commit提交；Rollback回滚🔴
• 并发操作带来三类问题🔴
  • 丢失修改；不可重复读；读脏数据（根源破坏隔离性）🔴
• 并发控制：封锁技术
  • X排他锁：读写独占；其他事务不能加锁
  • S共享锁：可以多个事务读；不可写🔴

3.7 数据库安全与故障恢复🔴

• 四类故障
  • 事务内部故障；系统故障（软故障，断电OS崩溃）；介质故障（磁盘损坏硬故障）；病毒🔴
• 备份转储方式🔴
  • 静态转储（冷备）：备份期间禁止修改；动态转储（热备）：备份同时业务正常运行🔴
  • 海量（完全）转储；增量转储；差量转储
  • 日志文件：记录每一次修改，故障恢复核心🔴

3.8 补充拓展考点🔴

• 数据仓库（4个特征）🔴
  • 面向主题、集成、相对稳定、反映历史变化；用于决策分析OLAP
  • 和业务数据库对比：数据库面向事务；数仓面向主题历史数据
• 分布式数据库🔴
  • 分片：水平分片（按行切分）、垂直分片（按列切分）🔴
  • 分布透明性
    • 分片透明：不知道如何分片
    • 位置透明：不知道物理存放位置🔴
    • 复制透明：不知道副本位置
    • 逻辑透明：不关心局部数据模型
• 大数据4V：Volume大量、Velocity高速、Variety多样、Value价值密度低🔴
  

四、嵌入式系统及软件

4.1 嵌入式系统概述🔴

• 定义：以应用为中心、计算机技术为基础，软硬件可配置裁剪的专用计算机系统
• 五大约束要求🔴：功能、可靠性、成本、体积、功耗
• 系统五大组成
  • 嵌入式处理器：民用/工业/军用三档次，抗恶劣环境、低功耗、体积小
  • 相关支撑硬件：存储器、定时器、总线、I/O接口、专用硬件
  • 嵌入式操作系统：资源管理，具备实时、可剪裁、安全特性
  • 支撑软件：库，为应用提供开发调试公共服务
  • 应用软件：完成特定业务目标
• 嵌入式系统八大特点🔴
  • 专用性强；技术融合；软硬一体软件为主；资源受限
  • 程序固化在非易失存储器（Flash/ROM），不是磁盘🔴
  • 需要专门开发工具环境，无自开发能力；体积小性价比高；高可靠安全
• 系统分类
  • 按实时：强实时、弱实时、非实时🔴
  • 按安全：安全攸关系统（失效会伤亡/重大财产损失）、非安全攸关🔴

4.2 嵌入式软件五层架构🔴【考试高频】

1. 硬件层：微处理器、ROM/SDRAM/Flash、A/D D/A I/O、总线电源时钟
2. 抽象层（硬件抽象层HAL + BSP板级支持包）🔴

• BSP板级支持包：介于硬件与OS之间；包含BootLoader + 设备驱动🔴
• BSP四大功能：单板硬件初始化；设备驱动与中断；定制OS；初始化操作系统

3. 操作系统层：嵌入式OS、任务/存储/通信/时间管理、文件系统、GUI、网络组件
4. 中间件层：数据库、DDS/CORBA、OpenGL、虚拟机；连接独立应用的桥梁
5. 应用层：工业控制、物联网、军事、移动设备业务软件

4.3 BootLoader引导加载程序🔴

• 地位：上电后第一段运行的软件，内核启动之前执行
• 三阶段初始化流程🔴
  1. 片级初始化：纯硬件；初始化CPU核心寄存器、工作模式、总线
  2. 板级初始化：软硬件结合；CPU以外外设，串口、定时器、内存控制器，建立内存映射
  3. 系统级初始化（加载内核）：把OS镜像从Flash拷贝到内存，跳转内核入口

4.4 设备驱动程序

• 本质：一组库函数，向上提供访问硬件接口
• 基本功能：硬件启动、关闭、启用、停用；读硬件、写硬件

4.5 嵌入式软件

• 软件分类
  • 系统软件：驱动、嵌入式OS、中间件
  • 应用软件：上层业务软件
  • 支撑软件：交叉编译器、仿真调试等开发工具
• 嵌入式软件六大关键特性🔴
  • 可剪裁性：删减不需要模块；手段：静态编译、动态库
  • 可配置性：适配不同运行场景；手段：数据驱动、配置表
  • 强实时性：任务必须规定时限完成
  • 安全性：事故发生防护；FMECA故障模式分析
  • 可靠性：容错、余度、鲁棒设计
  • 高确定性：行为可预期；静态资源分配、状态机、静态调度

4.6 嵌入式系统两种典型架构🔴

1. 层次化模式架构

• 封闭型：只能调用本层或者直接下层；封装好，可移植好，性能差
• 开放型：可以调用所有下层；性能好，破坏封装，移植性差

2. 递归模式架构

• 用于复杂系统持续分解；两种工作流
  • 自顶向下：从整体需求逐步拆解到子模块
  • 自底向上：从底层组件逐步组装上层系统

4.7 嵌入式操作系统EOS🔴

• 核心特点：可剪裁、可移植、强实时、紧凑精炼、高质量代码、可固化、弱交互、高确定性🔴

❌不具备：通用性

• 分类
  • 实时RTOS：VxWorks、Nucleus（工业控制、军工）
  • 非实时消费类：Android、iOS、WinCE
    

五、计算机网络

5.1 网络概述🔴

• 本质：计算机技术 + 通信技术结合；实现通信、资源共享
• 五大功能：数据通信、资源共享、集中管理、分布式处理、负载均衡🔴
• 性能指标：速率、带宽、吞吐量、时延、往返时间RTT、利用率
• 非性能指标：费用、可靠性、可扩展、可维护
• 按距离分类
  • 局域网LAN（小范围，办公室）、城域网MAN（城市）、广域网WAN（跨地区互联网）🔴
• 网络拓扑🔴
  • 总线型：一根总线挂所有设备，成本低，干扰大
  • 星型：交换机为中心，现在局域网主流，中心设备压力大
  • 环型：数据单向流动，扩容困难
  • 树型：总线型升级，分层分级
  • 分布式（网状）：任意节点互联，可靠性高，成本高
• 通信基础
  • 信道：物理信道（网线/无线）；逻辑信道（虚拟通路）
  • 复用技术：FDM频分、TDM时分、CDM码分🔴
• 5G关键特性：网络切片（一个物理网络切多个逻辑隔离虚拟网络）🔴
• OSI七层模型（从下往上）🔴
  1.物理层：比特bit；网线、电压
  2.数据链路层：帧frame；MAC地址
  3.网络层：包/分组packet；IP地址、路由
  4.传输层：报文；端到端，TCP/UDP
  5.会话层：建立维护会话
  6.表示层：加密解密、压缩解压、格式转换
  7.应用层：面向用户业务，HTTP、FTP

5.2 网络互连硬件🔴

• 物理层：中继器、集线器Hub；只放大电信号，不能隔离冲突域、广播域🔴
• 数据链路层：网桥、交换机Switch；基于MAC转发；隔离冲突域，不隔离广播域🔴
• 网络层：路由器Router；基于IP路由；隔离冲突域+广播域🔴
• 应用层：网关；不同协议之间做协议转换
• 传输介质
  • 有线：双绞线、同轴电缆、光纤（单模距离远；多模距离短）
  • 无线：wifi、5G

5.3 TCP/IP协议族🔴

• TCP/IP四层模型：网络接口层、网际层、传输层、应用层🔴
• 网际层
  • IP：尽力而为，无连接
  • ICMP：ping命令，网络差错报告
  • IGMP：组播管理
• 传输层🔴
  • TCP：面向连接、可靠、全双工；三次握手建立连接；重传机制保证可靠
  • UDP：无连接、不可靠；开销小，直播、DNS使用
• 应用层常用协议+端口🔴
  • HTTP：80明文；HTTPS：443加密
  • SMTP：25发邮件；POP3：110收邮件；IMAP：143邮件
  • FTP：21文件传输；DNS：53域名解析

5.4 Internet地址🔴

• 域名：分层，DNS把域名翻译成IP
• IPv4：32位点分十进制；A/B/C/D/E类地址
  • 子网划分：网络号+子网号+主机号；子网掩码：网络部分写1，主机写0🔴
  • CIDR无分类编址：IP/前缀位数，例192.168.1.0/24🔴
  • 特殊IP：127环回地址；主机全0本网络；主机全1广播地址；192.168私网地址
• IPv6：128位；0压缩；单播、多播、任播（选最近节点）🔴
• MAC地址：48位，网卡出厂烧录，数据链路层🔴

5.5 组网技术🔴

• 交换技术（交换机）
  • MAC地址表学习源MAC；查到目标端口单播转发；查不到就泛洪（广播）🔴
  • 隔离冲突域，同一个广播域
• 路由技术（路由器）
  • 查路由表选下一跳；分片重组报文；隔绝广播风暴
  • IGP自治系统内部协议；BGP自治系统之间互联网主干🔴

5.6 网络工程三层架构🔴

• 接入层：直接接电脑终端，做认证、接入🔴
• 汇聚层：接入层汇总，做安全、策略、路由🔴
• 核心层：高速主干，高速转发，冗余备份🔴

5.7 网络存储DAS / NAS / SAN🔴

• DAS直连存储：硬盘直接插服务器SCSI接口；依赖服务器；扩展性差🔴
• NAS网络附加存储：接以太网，文件级共享；自带操作系统；走TCP/IP网络🔴
• SAN存储区域网络：块级别访问；独立高速存储子网；FC-SAN光纤；IP‑SAN以太网iSCSI🔴

5.8 RAID磁盘冗余阵列🔴

• RAID0：条带化，速度最快，无冗余，坏一块全部数据丢失，利用率100%🔴
• RAID1：镜像备份，两份一模一样；利用率50%；坏一块数据还在🔴
• RAID2：海明码校验，很少用
• RAID3：单独一块盘存奇偶校验盘
• RAID5：分布式奇偶校验；允许坏1块盘；利用率n‑1/n🔴
• RAID0+1：先条带再镜像；一半磁盘故障整体条带组失效
• RAID1+0：先镜像再条带；允许不同镜像组各坏一块；安全性高于RAID0+1🔴

5.9 补充高频考点🔴

• NAT网络地址转换：解决IPv4地址不足，内网私网地址转公网IP🔴
• 默认网关：访问外网的出口，网关与本机IP同一网段
• VLAN虚拟局域网：二层，逻辑划分广播域，物理位置无关🔴
• VPN虚拟专用网：公网上搭建逻辑私有加密通道
• 域区分：
  • 集线器：一个冲突域，一个广播域
  • 交换机：多个冲突域，一个广播域
  • 路由器：每个接口独立冲突域、独立广播域🔴
    

六、系统配置与性能评价

6.1 性能指标

• 计算机性能指标
  • 主频(时钟频率)、运算速度、运算精度
  • 内存容量、存储器存取周期、PDR数据处理速率
  • 吞吐率、响应时间、资源利用率
  • RASIS特性：可靠性、可用性、可维护性、完整性、安全性
  • 平均故障响应时间、兼容性、可扩充性、性能价格比
• 路由器性能指标
  • 吞吐量：设备吞吐量、端口吞吐量、线速转发、背靠背帧数
  • 背板能力、路由表能力、丢包率、时延、时延抖动
  • VPN支持、QoS、冗余热插拔、网管、协议支持
• 交换机性能指标
  • 背板吞吐量、MAC地址表大小、VLAN最大数量
  • 支持协议、三层/多层交换、QoS、端口镜像、链路聚合
  • 冗余、热插拔组件
• 网络性能指标
  • 设备级、网络级、应用级、用户级、吞吐量
• 操作系统性能指标
  • 可靠性、上下文切换、响应时间、吞吐率、资源利用率、可移植性
• 数据库DBMS性能指标
  • 库/表大小、记录数、索引数量
  • 最大并发事务、最大连接数、负载均衡能力
• Web服务性能指标
  • 最大并发连接数、响应延迟、吞吐量

6.2 性能计算

• 主频：主频越高一般速度越快
• 指令速度单位：KIPS、MIPS
• 等效指令速度法：固定比例折算各类指令占比
• PDR数据处理速率：PDR越大性能越好

6.3 性能设计：阿姆达尔Amdahl定律

• 核心：系统加速取决于改进部件的使用占比
• 加速比 = 原执行时间 ÷ 改进后执行时间
• 总加速比=\\displaystyle \\frac{1}{(1-增强比例)+\\displaystyle\\frac{增强比例}{增强加速比}}

6.4 性能评估

• 基准测试程序benchmark
  • 分类
    • 整数测试(MIPS)
    • 浮点测试(MFLOPS)
    • SPEC：侧重处理器
    • TPC：数据库事务；TPC‑C(OLTP)、TPC‑D(决策支持)、TPC‑E企业服务
  • 评测准确度从高到低：真实程序＞核心程序＞小型基准程序＞合成基准程序
  • 基准程序定义：选取应用最频繁的核心程序作为测试标准
• Web服务器性能评估
  • 性能指标：最大并发连接、响应延迟、吞吐量
  • 评测方法：基准性能测试、压力测试、可靠性测试
• 系统监视3种方式
  • 系统自带命令（ps、w、netstat）
  • 系统记录日志文件
  • 命令+日志+可视化工具（Perfmon）

七、软件工程基础知识

7.1 软件工程

• 软件工程概述
  • 定义：工程化方法解决软件问题，提生产率、质量、降成本
  • 软件生命周期3阶段：软件定义、软件开发、软件运行维护
  • 文档：用户文档、系统文档
  • 软件工程过程PDCA
  • 软件设计4活动：数据、架构、人机界面、过程设计
  • 工具：开发工具、维护工具、管理支持工具
• 软件过程模型
  • 瀑布模型：文档驱动，需求明确；线性，后期才看到产品
  • 原型模型：需求不明确；抛弃型、演化型
  • 螺旋模型：大项目高风险；重点做风险分析
  • 增量模型：分批次交付可用产品
  • 喷泉模型：面向对象；迭代、阶段无明显边界
  • 基于构件CBSD：复用构件，领域工程+应用工程
  • 形式化模型：数学严格规格说明
• 敏捷模型
  • 敏捷宣言4条
  • 特点：适应变化、以人为本、迭代增量
  • 方法：XP、水晶、Scrum(Sprint冲刺)、FDD
• RUP统一过程（重量级）
  • 4阶段：初始→细化→构造→移交
  • 特点：用例驱动、架构为中心、迭代增量
  • 4+1视图
• CMMI能力成熟度5级
  • 1初始级：混乱靠人
  • 2已管理级：项目级流程
  • 3已定义级：组织级标准流程
  • 4量化管理级：定量度量
  • 5优化级：持续过程改进
• 逆向工程
  • 4个抽象级别：实现级<结构级<功能级<领域级（越高抽象，完备性越低）

7.2 需求工程

• 需求三层：业务需求、用户需求、功能+非功能需求
• 两大块
  • 需求开发（技术）：获取→分析→写SRS规格→需求确认（基线）
  • 需求管理（管基线）：变更控制、版本控制、需求跟踪、状态跟踪
• 需求变更
  • 流程：问题分析描述→变更分析算成本→变更实现
  • CCB变更控制委员会：只管审批决策，不干活
• 需求跟踪
  • 正向跟踪：SRS→后面产出（看每个需求都落实）
  • 逆向跟踪：代码/设计→回到SRS（所有产出都要有需求来源）
  • 双向跟踪=正向+逆向

7.3 系统分析与设计（结构化SA‑SD‑SP）

• 结构化分析SA
  • DFD数据流图四元素：数据流、处理加工、数据存储、外部实体
  • DFD分层：顶层图→0层图→子图；父图子图平衡
  • 数据字典DD：解释DFD全部元素
  • 加工说明：结构化语言、判定表、判定树
• 结构化设计SD
  • 模块独立：高内聚、低耦合
  • 耦合（模块之间）从低到高：非直接→数据→标记→控制→通信→公共→内容耦合
  • 内聚（模块内部）从高到低：功能→顺序→通信→过程→时间→逻辑→偶然（巧合）
  • 设计工具：流程图、N‑S盒图、PAD、IPO、HIPO、PDL伪码
• 结构化编程SP：顺序、选择、循环；单入口单出口

7.4 软件测试

• 目的：找bug，不是证明没有bug
• 静态测试：不运行代码；审查、走查
• 动态测试：跑程序
  • 黑盒（功能）：不管内部代码；等价类、边界值、因果图
  • 白盒（结构）：看代码逻辑；逻辑覆盖（语句<判定<条件<判定条件<条件组合<路径覆盖）
  • 灰盒：介于两者中间
• 测试阶段
  • 单元测试：模块内部，依据【详细设计】
  • 集成测试：模块接口，依据【概要设计】
  • 系统测试：完整系统，依据【需求SRS】黑盒
  • 验收测试：用户确认；Alpha(开发环境)、Beta(用户真实环境)
• 特殊测试
  • 性能：负载测试（慢慢加压看性能）、压力测试（找崩溃临界点）
  • 回归测试：改完代码，防止老功能出bug（不引入新bug）

7.5 调试

• 测试发现错误，调试去找错误原因并且改代码
• 方法：蛮力法、回溯法、原因排除（演绎、归纳、二分）

7.6 软件度量

• 外部属性（用户看得见）、内部属性（代码本身）
• McCabe环路复杂度：
  • 公式1：V(G)=E‑N+2
  • 公式2：判定节点数+1
  • 公式3：区域数（封闭+1）

7.7 软件维护

• 遗留系统4策略：淘汰、集成、改造、继承
• 系统转换3种
  • 直接转换：一刀切，风险大，省钱
  • 并行转换：新旧一起跑，风险低，费人力
  • 分段转换：一部分一部分替换
• 4类维护
  1.改正性维护：修复测试没发现的bug
  2.适应性维护：适配软硬件环境变化
  3.完善性维护：新增功能优化性能（占比最高50‑60%）
  4.预防性维护：为了未来不出问题提前改
• 可维护指标：可理解、可测试、可修改、可靠、可移植

7.8 净室软件工程

• 目标：接近零缺陷；不靠大量测试，靠正确性验证
• 理论基础：函数理论、抽样统计理论
• 特点：增量开发、正确性验证、统计测试认证；不做传统单元测试
• 缺点：数学要求高，费时，现实落地难

7.9 基于构件软件工程CBSE

• 构件特点：可组装、可部署、文档化、独立、标准化（二进制，不用编译）
• 构件组装三种：顺序组装、层次组装、叠加组装；没有循环组装
• 接口不兼容三类：参数不兼容、操作名不一样、操作不完备；用适配器胶水代码解决

7.10 软件项目管理

• 4P：人员、产品、过程、项目
• 进度管理
  • WBS工作分解结构：拆到工作包，可交付成果导向
  • 甘特Gantt图：看时间并行；缺点看不出任务依赖，找不到关键路径
  • PERT活动图：看任务依赖；关键路径=最长路径，决定最短总工期；关键路径松弛时间=0
• 配置管理SCM：版本控制、变更控制；基线、配置项SCI
• 软件质量三组特性：产品运行、产品修改、产品转移
• 风险管理：风险识别→风险预测（概率+后果）→风险评估→风险控制；优先规避风险
  

八、面向对象技术

7.1 面向对象基础

• 核心要素：对象、类、继承、消息通信
• 基础概念
  • 对象：对象名+属性+方法，封装属性行为
  • 类：对象模板；对象是类实例
  • 消息：对象之间通信
  • 封装：信息隐藏，暴露公共接口
  • 继承：is‑a关系，父子共享属性方法
  • 多态
    • 通用：参数多态（模板，最纯）、包含多态（子类型、虚函数重写）
    • 特定：过载多态（函数/运算符重载）、强制多态（类型强制转换）
  • 重写(覆盖overriding)：子类重定义父类方法
  • 重载：同类同名，参数列表不同
  • 抽象类：不能实例化，用于继承
  • 接口：行为规范，只有方法声明无实现
  • 绑定：静态绑定(编译期)、动态绑定(运行期)
• OOA面向对象分析
  • 5步骤：确定对象类→确定结构→确定主题→确定属性→确定方法
  • 产出：用例模型、分析模型（概念类、类关系、交互图）
• OOD面向对象设计
  • 三类类：实体类、控制类、边界类
  • 分析模型vs设计模型
  • 面向对象设计13大原则（7大SOLID+包设计6原则）
• 面向对象测试4层次
  • 算法层、类层、模板层、系统层

8.2 UML统一建模语言

• 基础介绍：不是编程语言，建模语言
• 3大要素：事物、关系、图；公用机制
• 4种事物
  • 结构事物：静态（类、接口、用例、构件、结点...）
  • 行为事物：动态（交互、状态机、活动）
  • 分组事物：包（核心）
  • 注释事物：注解说明
• 4种关系
  • 依赖（最弱）、关联、泛化（继承is‑a）、实现
  • 关联细分：聚合、组合（整体‑部分，组合更强）
• UML13张图（静态结构图 / 动态行为图）
  • 静态图：类图、对象图、构件图、部署图、包图、组合结构图
  • 行为图
    • 用例图：需求，参与者+用例；关系：包含< >、扩展<>、泛化
    • 交互图：顺序图、通信图、交互概览图、计时图
    • 活动图：流程、并发分叉汇合
    • 状态图：对象生命周期状态转换
• UML4+1视图
  • 用例视图（需求功能）
  • 逻辑视图（类对象内部实现）
  • 进程视图（并发线程同步）
  • 实现视图（构件代码）
  • 部署视图（软硬件物理部署）

8.3 设计模式（23种）

• 模式四要素：名称、问题、解决方案、效果
• 分类维度
  • 按目的：创建型、结构型、行为型
  • 按范围：类模式、对象模式
• 创建型（5个）：对象创建，创建与使用分离
  • 抽象工厂：创建一系列相关对象
  • Builder生成器：复杂对象构建与表示分离
  • 工厂方法：实例化延迟到子类
  • Prototype原型：克隆复制对象
  • Singleton单例：仅有一个全局实例
• 结构型（7个）：类/对象组合
  • 适配器：转换接口兼容
  • 桥接：抽象与实现分离，两边独立扩展
  • 组合：树形"整体‑部分"，统一单个/组合对象
  • 装饰：动态给对象增加职责
  • 外观：子系统高层统一简易入口
  • 享元：共享大量细粒度对象节省内存
  • 代理：控制访问真实对象
• 行为型（11个）：对象交互、职责分配
  • 责任链：请求沿着链传递处理
  • 命令：请求封装成对象，支持撤销排队
  • 解释器：文法抽象语法树解释句子
  • 迭代器：遍历聚合对象，不暴露内部
  • 中介者：封装对象间复杂交互，解耦
  • 备忘录：保存恢复对象状态，不破坏封装
  • 观察者：一对多，状态变化自动通知更新
  • 状态：对象内部状态改变则行为改变
  • 策略：封装一族算法，互相替换
  • 模板方法：父类定算法骨架，子类重写步骤
  • 访问者：不修改类，新增外部操作

九、信息安全基础知识

1.信息安全基础

• 5大基本要素
  • 机密性：信息不泄露给未授权方
  • 完整性：允许授权修改，可检测篡改
  • 可用性：授权用户随时可以访问资源
  • 可控性：控制信息流向与行为
  • 可审查性：提供安全事件调查依据
• 4类安全范围
  • 设备安全：稳定性、可靠性、可用性（物质基础）
  • 数据安全：秘密性、完整性、可用性
  • 内容安全：政治、法律、道德层面
  • 行为安全：秘密性、完整性、可控性
• 信息存储安全
  • 用户标识验证、权限限制
  • 安全监控、审计日志
  • 病毒防治、数据加密
• 网络安全
  • 隐患：物理、软件漏洞等
  • 威胁：非授权访问、泄露、篡改、DoS、传播病毒
  • 安全目标：访问控制、认证、完整性、审计、保密

2.信息安全系统组成框架（技术体系）

• 基础安全设备：密码芯片、加密卡、物理机房环境
• 计算机网络安全：防火墙、VPN、数字签名、审计、病毒防范
• 操作系统安全：身份鉴别、访问控制、最小特权、审计
• 数据库安全：完整性、访问控制、推理控制、消除隐通道
• 终端安全设备：各类密码机

3.加解密技术⭐高频考点

• 密码体制5部分：明文、密文、密钥、加密算法、解密算法
• 对称加密
  • 特点：加解密同一密钥；速度快；密钥分发难
  • 算法：DES、3DES、AES、RC‑5、IDEA
• 非对称加密（公钥私钥对）
  • 特点：公钥公开，私钥自己保管；速度慢，适合加密密钥
  • 算法：RSA、DSA、ECC
• 数字信封
  • 对称加密传真实数据；非对称加密保护对称密钥，解决密钥传输
• 信息摘要Hash
  • 单向不可逆，固定长度；MD5(128)、SHA‑1(160)
• 数字签名
  • 发送方私钥签名摘要 ；接收方用发送方公钥验证
  • 作用：防篡改、身份认证、不可否认
• PKI公钥基础设施
  • CA签证机构：签发、撤销数字证书
  • X.509数字证书：绑定用户与公钥，用CA签名保证证书可信

4.访问控制技术

• 三要素：主体（访问者）、客体（被访问资源）、控制策略
• 4种实现技术
  • 访问控制矩阵ACM：行=主体，列=客体
  • ACL访问控制表【最常用】：按列存，每个客体存允许访问的主体
  • 能力表：按行存，每个主体保存自己全部权限
  • 授权关系表：存储矩阵非空元组，可排序模拟ACL/能力表

5.抗攻击技术⭐高频考点

• 密钥选择：增大密钥空间、强密码、随机性密钥
• DoS/DDoS拒绝服务攻击
  • DoS：耗尽目标CPU/内存/网络，正常服务无法响应
  • DDoS分布式：控制大量傀儡主机一起攻击
  • SYN Flood（同步包风暴）：TCP三次握手只完成2次，大量半连接耗尽队列
  • 防御：漏洞修补、流量统计、数据包特征识别、防火墙
• 欺骗攻击
  • ARP欺骗：伪造ARP应答，篡改IP‑MAC映射，窃听局域网流量
  • DNS欺骗：伪造DNS应答，域名解析到攻击者虚假IP
  • IP欺骗：伪造源IP，冒充别的主机发起连接
• 端口扫描：探测目标开放端口、判断操作系统
  • 全TCP连接、SYN半开扫描、FIN秘密扫描、第三方代理扫描
• 系统漏洞扫描
  • 基于网络：远程扫描
  • 基于主机：本机安装代理扫描

6.安全保障体系与评估

• GB17859‑1999安全5个保护等级（从低到高）
  • L1 用户自主保护级：自主访问控制，用户隔离数据
  • L2 系统审计保护级：细粒度自主访问，增加审计
  • L3 安全标记保护级：引入强制访问控制，打安全标记
  • L4 结构化保护级：形式化安全模型，考虑隐蔽通道
  • L5 访问验证保护级：访问监控器仲裁全部访问，抗篡改
• 安全风险管理
  • 要素：资产、威胁、脆弱性、风险、安全措施
  • 风险计算：资产赋值→威胁可能性→脆弱性严重程度→计算风险值

十、信息系统基础知识

10.1 信息系统概述

• 定义：人机一体化系统（硬件、网络、软件、信息资源、用户、制度）
• 五大基本功能：输入、输出、存储、处理、控制
• 📈诺兰模型（6阶段）
  • 初始：少量使用，多用于财务
  • 传播：大规模投入，盲目扩张，效率低
  • 控制：由计算机管理转向数据管理，解决数据共享
  • 集成：统一规划，建设统一信息系统
  • 数据管理：信息作为企业核心资源，资源整合共享
  • 成熟：系统满足企业各层级，内外部资源充分利用
• 信息系统分类（由低到高）
  • TPS业务处理系统：底层事务数据处理
  • MIS管理信息系统：企业整体管理，侧重内部信息
  • DSS决策支持系统：解决半结构化、非结构化决策
  • ES专家系统：领域专家知识，AI推理
  • OAS办公自动化系统：办公事务处理
• 企业常见业务系统
  • ERP：企业资源规划；WMS仓储；MES生产制造；PDM产品数据管理
• 🕒信息系统生命周期4大阶段
  • 产生阶段：概念产生、需求分析
  • 开发阶段【5子阶段】
    • 总体规划：开发目标、总体架构、实施计划
    • 系统分析：输出逻辑模型；业务/数据流分析
    • 系统设计：架构、数据库、模块、安全方案
    • 系统实施：编码部署，用户深度参与
    • 系统验收：试运行、验收交付
  • 运行阶段：四类维护（排错、适应、完善、预防）
  • 消亡阶段：系统淘汰，提前规划消亡成本
• 建设原则
  • 高层介入、用户参与、自顶向下规划、工程化原则
• 🛠️四大开发方法
  • 结构化方法 SA/SD/SP
    • 核心：自顶向下逐步求精、模块化；面向数据流
    • 缺点：周期长，难适应需求频繁变更
    • 工具：DFD数据流图、数据字典、判定表、判定树
  • 原型化方法
    • 分类：水平原型（仅界面，无真实功能）、垂直原型（实现部分功能）；抛弃式、演化式
    • 适用：需求不明确的项目；优点：用户参与度高；缺点：对开发环境要求高
  • 面向对象OO
    • 核心：封装、继承、多态；复用性好
    • 局限：大型项目有局限，不覆盖前期分析环节
  • 面向服务SO
    • 核心：接口与实现解耦；提升复用、互操作性，快速响应变化

10.2 TPS业务处理系统（事务处理系统）

• 别名EDP电子数据处理系统，最底层信息系统，为其他系统提供数据源
• 5个处理周期：数据输入、数据处理、数据库维护、文件报表生成、查询处理
• 处理方式：批处理；OLTP联机事务处理（实时）
• 文件分类：行动文件、信息文件、周转文件
• 特点：处理高度结构化业务；企业内外桥梁

10.3 MIS管理信息系统

• 基于TPS发展而来，辅助企业全面管理
• 四大部件：信息源、信息处理器、信息用户、信息管理者
• 结构：金字塔分层：业务处理→运行控制→管理控制→战略计划
• 子系统：销售市场、生产、后勤、人事、财务会计、信息处理、高层管理

10.4 DSS决策支持系统

• 定位：面向决策者，辅助支持决策，不代替人做决策
• 解决：半结构化、非结构化问题；交互式
• 两库结构：对话子系统 + 数据库子系统 + 模型库子系统
• 相关概念
  • 数据仓库：和业务系统分离，用于决策分析
  • 数据挖掘：联合、定序、分类、聚类

10.5 ES专家系统（AI分支）

• 公式：知识 + 推理 = 系统；解决半/非结构化问题
• 核心组成
  • 知识库（静态：事实、启发式经验知识）
  • 综合数据库（动态数据库，运行时变化）
  • 推理机【核心】：规则推理搜索
  • 知识获取、解释程序、人机接口

10.6 OAS办公自动化系统

• 四大支柱：计算机、通信、系统科学、行为科学（主导）
• 三层功能
  • 事务处理（事务级）
  • 信息管理（管理级）
  • 辅助决策（决策级）

10.7 ERP企业资源规划

• 三重定位：管理思想、软件产品、管理系统
• 四大流：物流、资金流、信息流、人力资源流
• 核心计划层级
  • 经营计划→生产大纲→MPS主生产计划→MRP物料需求计划→CRP能力需求计划→车间作业计划PAC
• 主要模块：销售、生产预测、采购、库存、财务、质量、人事；扩展CRM/SCM/EC

10.8 典型信息系统架构模型

• 📑电子政务
  • 5种模式：G2G政府对政府；G2B政府对企业；G2C政府对公众；B2G企业对政府；C2G公众对政府
  • 发展四阶段：起步→单向互动→双向互动→网上事务处理
• 企业信息化 & 电子商务EC
  • 企业信息化三层：战略层、业务运作层、管理运作层
  • 电商模式：B2B、B2C、C2C、O2O
  • 电商参与实体：客户、商户、银行、认证中心

10.9 补充知识点⭐高频考点

• 📝信息系统战略规划三大阶段&方法
  • 阶段1｜以数据处理为核心（部门需求）
    • BSP企业系统规划法：CU矩阵，自上而下识别目标，自下而上构建系统
    • CSF关键成功因素法：识别关键因素，确定系统开发优先次序
    • SST战略集合转化法：把组织战略集合转化为信息系统战略
  • 阶段2｜以MIS为核心（企业整体需求）
    • SDP战略数据规划法：企业模型、主题数据库（数据稳定，业务流程可变）
    • IE信息工程法：以数据为中心；规划→领域分析→设计→构建
    • SG战略栅格法：2*2矩阵
  • 阶段3｜集成为核心（企业战略内外环境）
    • VCA价值链分析法：识别增值活动
    • SAM战略一致性模型：保障企业战略与IS战略对齐
• CRM客户关系管理
  • 核心：以客户为中心，提升客户满意度忠诚度
  • 支柱功能：市场营销、客户服务；模块：销售自动化、营销自动化、客户服务、商业智能
• SCM供应链管理
  • 五大内容：计划、采购、制造、配送、退货
  • 节点：供应商、制造商、分销商、零售商、客户
• 🧩EAI企业应用集成【超级高频】
  • 四层集成（从底层到上层）
    1.表示集成（界面集成｜黑盒）：统一登录入口，不改业务逻辑
    2.数据集成（白盒）：数据共享，数据仓库
    3.控制集成(功能集成｜黑盒)：业务逻辑层集成，中间件、RPC
    4.业务流程集成（过程集成｜最高级别）：跨系统端到端流程
  • 数据交换方式
    • 共享数据库：同步，实时频繁交互；并发死锁风险
    • 消息传递：异步，小数据，可靠通信
    • 文件传输：大数据量，低频交换
  • EAI四层服务自下而上：通讯服务 → 信息传递与转化服务 → 应用连接服务 → 流程控制服务（最上层）
  • 原则：保证各个应用程序独立性

十一、系统架构设计

11.1 软件架构概念

• 软件架构SA定义
  • 组成：构件、构件外部可见属性、构件之间关系
  • 不是可运行程序；是设计表达；目的：复用、质量、维护
• 软件架构与生命周期
  • 需求分析：问题空间→解空间，保证可追踪
  • 设计阶段：多视图描述【4+1视图模型⭐】
    • 逻辑视图(设计视图)：功能需求，面向最终用户｜静态
    • 进程视图(过程视图)：性能、并发、容错、可用性｜动态
    • 开发视图(实现视图)：模块组织管理，面向编程人员｜静态
    • 物理视图：软件映射硬件，拓扑、部署通信｜动态
    • 场景（+1）：统一场景，串联其余4个视图
    • 思想：关注点分离SOC
  • 实现阶段：构件组装、基于架构测试
  • 构件组装阶段：连接子实现、消除架构失配
  • 部署阶段：软硬件部署模型、评估部署质量属性
  • 后开发阶段：维护演化；动态架构；架构恢复重建
• 构件、原子构件、模块
  • 构件特性：独立部署单元(原子不可拆分)、第三方组装单元、无外部可见状态
  • 原子构件：部署、版本、替换最小单位
  • 模块：不带独立资源的原子构件
• 三大构件标准
  • EJB(Sun Java)：会话Bean、实体Bean、消息驱动Bean
  • COM/DCOM/COM+（微软）
  • CORBA(OMG)：ORB对象请求代理（软总线）
• 面向构件编程COP：多态、封装、后期绑定、安全

11.2 基于架构的软件开发方法 ABSD⭐⭐⭐

• 核心：架构驱动，由商业、质量、功能需求三者组合驱动
• 三大基础
  1. 功能分解（模块内聚耦合）
  2. 选择架构风格实现质量、商业需求
  3. 使用软件模板
• 特点：自顶向下、递归细化；需求没完全做完就可以开始架构设计
• 设计元素层级
  • 顶层：系统 → 概念子系统 +软件模板
  • 第二层：概念子系统 → 概念构件 +软件模板
  • 往下进化得到实际构件和类
• 视角&视图：不同视角观察架构
• 需求描述：用例捕获功能需求 ；质量场景捕获质量（非功能）需求
• ABSD完整6大步骤
  1.架构需求：来源：系统质量目标、商业目标、开发人员商业目标；标识构件四步：获取需求→生成类图→类分组→打包构件
  2.架构设计：提出模型、映射构件、分析交互、产生架构、评审
  3.架构文档化⭐输出两份文档：架构规格说明、质量设计说明；文档要面向使用者，全员分发，保证最新
  4.架构复审：外部人员参与；目的识别潜在风险、缺陷；不通过退回架构设计
  5.架构实现：构件实现、组装、系统测试
  6.架构演化：应对需求变更，迭代修改架构

11.3 软件架构风格⭐⭐⭐⭐⭐（超级高频）

架构风格：系统组织惯用模式；定义【一个词汇表 + 一组约束】

• 1.数据流风格
  • 批处理：整体完整数据传递；上一步全部完成才执行下一步
  • 管道‑过滤器：过滤器=构件；管道=连接件；前一步输出直接作为后一步输入；编译器
• 2.调用/返回风格
  • 主程序‑子程序：单线程，过程调用
  • 面向对象：对象为构件，方法调用交互
  • 层次型：分层，仅和相邻层交互；优点复用；缺点分层划分困难
  • C/S两层：胖客户端瘦服务器；客户端交互，服务器管数据
  • 三层C/S：表示层、功能层、数据层；瘦客户端
  • B/S：三层C/S变种；浏览器、web服务器、数据库；零客户端
• 3.以数据为中心风格
  • 仓库Repository：中央仓库，各个构件读写中央数据
  • 黑板⭐：知识源、黑板共享数据、控制；知识源观察黑板变化触发工作；适合复杂非结构化问题
• 4.虚拟机风格
  • 解释器：虚拟机，执行自定义语言，效率低（专家系统）
  • 规则系统：规则集、解释器、选择器、工作内存；AI、DSS
• 5.独立构件风格
  • 进程通信：独立进程，消息传递
  • 事件系统（隐式调用）⭐：广播事件，订阅者自动执行；构件放弃计算控制权，利于复用
• 6.C2风格：并行构件网络；构件不能直连，全部通过连接件，区分顶部底部

11.4 软件架构复用

• 复用分类：机会复用（遇到就复用）；系统复用（提前规划复用）
• 复用3阶段
  1.构造/获取可复用资产【前提】
  2.管理可复用资产：构件库（存储检索维护构件）
  3.使用可复用资产：检索、定制、组装集成

11.5 DSSA特定领域软件架构⭐

• DSSA定义：特定领域一组应用的标准参考架构
  • 垂直域：完整某一类系统族（例如全部医保系统）
  • 水平域：跨多个系统的公共功能（多个系统共用收费模块）
• DSSA三大基本活动
  1.领域分析：产出【领域模型】（领域共同需求）
  2.领域设计：产出【DSSA架构】，领域解决方案
  3.领域实现：开发组织可复用构件
• DSSA建立5阶段：定义领域范围→定义领域元素→定义约束→定义领域模型&架构→产生搜集可复用单元；并发递归螺旋迭代
• DSSA四类角色：领域专家、领域分析人员、领域设计人员、领域实现人员
• DSSA三层环境模型
  • 领域开发环境（领域架构师）
  • 领域特定应用开发环境（应用工程师，实例化架构）
  • 应用执行环境（操作员）

十二、系统质量属性与架构评估

12.1 软件系统质量属性⭐⭐⭐

• 分类：开发期质量属性、运行期质量属性
  • 🔹开发期（开发阶段关注）
    • 易理解性、可扩展性(灵活性)、可重用性、可测试性、可维护性、可移植性
  • 🔹运行期（软件跑起来关注）
    • 性能、安全性、可伸缩性、互操作性、可靠性、可用性、鲁棒性(健壮性)
• 面向架构评估的8大质量属性
  1.性能：响应时间、吞吐量；策略：并发、资源调度、优先级队列
  2.可靠性：MTTF平均失效等待时间、MTBF平均失效间隔时间；失效率恒定修复短，二者几乎相等；策略：冗余、心跳、Ping/Echo、选举
  3.可用性：正常运行时间占比；策略：冗余、心跳、选举、Ping/Echo
  4.安全性：机密性｜完整性｜不可否认性｜可控性；策略：认证、授权、审计、入侵检测
  5.可修改性：可维护性、可扩展性、结构重组、可移植性；策略：抽象、信息隐藏、接口实现分离
  6.功能性：系统完成期望工作能力
  7.可变性：架构扩充变更生成新架构，用于产品族
  8.互操作性：和外部系统交换数据、调用服务
• 📝质量属性场景【描述质量属性的标准手段】
  • 6大组成要素：刺激源、刺激、环境、制品、响应、响应度量
  • 重点关注6类场景：可用性、可修改性、性能、安全性、可测试性、易用性

12.2 系统架构评估🔥单选+案例高频

• 核心概念
  • 敏感点：为达成某个质量属性，构件具备的特性（只影响一个质量）
  • 权衡点：同时影响多个质量属性，多个质量属性的敏感点（例：加密级别→安全性↑，性能↓）
  • 风险承担者（利益相关人）：全部受架构影响的干系人
  • 评估场景（简化3要素）：刺激、环境、响应
• 三大评估方法大类
  1.基于调查问卷/检查表：依赖人员领域经验
  2.基于场景评估【主流】：SAAM、ATAM
  3.基于度量评估：量化指标，建立度量与质量属性映射
• 👉SAAM 软件架构分析方法
  • 定位：最早基于场景评估；重点分析可修改性
  • 输入：问题描述、需求声明、架构描述
  • 5步骤：场景开发→架构描述→单个场景评估→场景交互评估→总体评估
  • 不足：不考虑知识库可重用性
• 👉ATAM架构权衡分析方法【🔥高频】
  • 在SAAM之上扩展；重点4大质量属性：性能、安全性、可修改性、可用性
  • 工具：效用树；树根→质量属性→属性分类→质量属性场景（叶子）
  • 4大实践阶段：演示(介绍) →调查和分析 →测试 →报告
  • 产出：识别敏感点、权衡点、风险、非风险点
• 👉CBAM成本效益分析法
  • 基于ATAM；看ROI投资回报率，权衡成本收益，选择架构策略
  • 共8个执行步骤
• 其他了解类评估：SAEM、SAABNet、SACMM、SASAM、AHP层次分析法

12.3 中间件⭐高频选择题

• 定义：分布式系统，操作系统与应用程序之间的系统级软件；不是某一个软件，是一类软件
• 两大提供支持
  1.交互支持：RPC、消息队列MQ、ORB对象请求代理，解决组件通信
  2.公共服务：事务、安全、命名、负载均衡、容错持久化
• 中间件分类
  • 通信（消息）中间件：IBM MQSeries
  • 事务处理中间件：BEA Tuxedo
  • 数据存取中间件：ODBC、JDBC
  • Web服务器中间件：Tomcat、JBOSS
  • 安全中间件：Kerberos、SSL/TLS
  • 跨平台架构中间件：CORBA、COM+、JavaBeans
  • 专用平台中间件：Android/iOS SDK
  • 网络中间件：TCP/IP、HTTP服务器

十三、软件可靠性基础知识

13.1 软件可靠性基本概念⭐

• 软件可靠性定义
  • 三规定：规定条件、规定时间、规定功能
  • 软件vs硬件区别
    • 软件无物理退化；故障来自bug
    • 软件复杂度更高；拷贝完全一致
    • 软件版本迭代快；硬件更新慢
• 定量描述（计算）
  • 失效概率：随时间递增趋向1
  • 可靠度R：1‑失效概率，不失效的概率
  • MTTF：平均失效前时间（启动→第一次故障）
  • MTTR：平均修复时间（故障→修好）
  • MTBF：MTTF+MTTR，两次故障间隔
  • 可用性公式：MTTF/(MTTF+MTTR)*100%
  • 串并联系统可靠度
    • 串联：全部部件正常才正常 R=R1*R2...Rn
    • 并联：至少一个正常就正常 R=1‑(1‑R1)(1‑R2)...
• 可靠性目标：可量化指标（可靠度、失效强度、MTTF）
• 可靠性测试
  • 测试意义：软件失效会带来严重后果
  • 测试目的：找缺陷、获取数据、验证指标达标
  • 广义vs狭义测试
    • 狭义：仅执行测试，获取缺陷数据
    • 广义：测试+建模+统计+分析+评价

13.2 软件可靠性模型

• 影响可靠性5大因素
  • 运行剖面、软件规模、内部结构
  • 开发方法环境、可靠性投入
• 可靠性模型组成4部分
  • 模型假设、性能度量、参数估计、数据要求
• 三大通用假设
  • 代表性假设、独立性假设、相同性假设
• 模型分类（了解）
  • 种子法：播种bug估算残留缺陷
  • 失效率类、曲线拟合类
  • 可靠性增长模型
  • 程序结构分析、输入域、执行路径分析
  • 泊松、马尔可夫、贝叶斯

13.3 软件可靠性管理⭐全生命周期

• 需求分析阶段
  • 确定可靠性目标、分析影响因素
  • 确定验收标准、制定计划、数据收集规范
  • ❗无可靠性建模
• 概要设计阶段：可靠性度量、可靠性设计、收集数据、文档
• 详细设计阶段：可靠性设计、可靠性预测、收集数据
• 编码阶段：单元可靠性测试、排错
• 测试阶段🔥
  • 可靠性测试、排错
  • 可靠性建模、可靠性评价
• 实施阶段：验收测试、收集数据、更新模型、评估

13.4 软件可靠性设计🔥重点

• 两大思路：避错技术、容错技术（基础：冗余）
  • 避错：上线前评审测试，提前消除bug
  • 容错：故障发生，系统仍继续运行
• 冗余4类：结构冗余、信息冗余、时间冗余、冗余附加
• 容错设计技术
  • 恢复块设计【动态冗余｜后向恢复】
    • 先执行主块；失败再跑后备块
    • 出错回滚至上一个正确状态；资源开销小
  • N版本程序设计【静态冗余｜前向恢复】
    • 多版本同时运行，表决器选结果
    • 版本必须独立开发；开销大，不回退
• 检错技术⭐
  • 仅检测故障，报警，不能自动修复，需人工干预
  • 4要素：检测对象、检测延时、实现方式、处理方式
• 降低复杂度设计：简化结构代码，减少bug根源
• 系统配置技术
  • 双机三种模式
    • 双机热备Active‑Standby：一主一备，备机待命
    • 双机互备：两台互相当备份，各跑业务
    • 双机双工：两台同时工作，负载均衡+备份
    • 心跳机制：互相发送信号检测存活
  • 服务器集群
    • 定义：多台服务器对外表现为一个整体
    • 分类：高性能计算、负载均衡、高可用HA集群
  • 负载均衡实现方式
    • HTTP重定向（应用层）
    • DNS负载均衡
    • NAT负载均衡
    • 反向代理负载均衡
    • 混合型

13.5 软件可靠性测试

• 三大步骤
  1. 定义软件运行剖面（模拟真实用户使用场景）
  2. 设计可靠性测试用例
  3. 实施可靠性测试
• 4类失效数据
  • 失效时间、失效间隔时间
  • 分组时间失效数、分组累计失效数

13.6 软件可靠性评价⭐

• 三步流程
  1. 选择可靠性模型（看假设、预测能力、易用性）
  2. 收集可靠性失效数据
  3. 可靠性评估&预测

十四、未来信息综合技术

14.1 信息物理系统 CPS⭐

• 概念：虚拟信息空间 ↔ 物理空间双向闭环
  • 闭环流程：感知 → 分析 → 决策 → 执行
• 三级体系
  • 单元级：单个智能设备（最小单元）
  • 系统级：多单元互联，一条产线协同
  • SoS级（系统之系统）：多系统组合，全厂级
• 四大核心要素【一硬一软一网一平台】
  • 一硬：感知、自动控制硬件（传感器、执行器）
  • 一软：工业软件（CPS核心）
  • 一网：工业网络（工业以太网、现场总线）
  • 一平台：工业云和智能服务平台
• 技术体系：总体技术、支撑技术、核心技术（含数字孪生）
• 应用：智能设计、智能生产、智能服务、智能应用

14.2 人工智能 AI🔥

• 分类
  • 弱人工智能：现有落地AI，专项任务，无自主意识
  • 强人工智能：理论阶段，具备自我意识
• 主要研究方向：NLP、CV、知识图谱、专家系统、机器人、HCI
• 机器学习 ML
  • 监督学习：带标签数据，分类、识别
  • 无监督学习：无标签，聚类、异常检测
  • 半监督学习：少量标签 + 大量无标签数据
  • 强化学习：依靠奖惩反馈试错，追求最大收益
• 传统机器学习 vs 深度学习
  • 传统：人工提取特征，数据需求少
  • 深度学习：自动提取特征，海量数据+高算力
• 其他：迁移学习、主动学习、演化学习

14.3 机器人技术⭐

• 机器人4.0核心：云‑边‑端协同
• 机器人4.0五大技术
  • 云边端协同计算、持续协同学习
  • 动态知识图谱、场景自适应、端到端安全
• 按控制方式分类
  • 操作机器人（遥控）、程序机器人（固定流程）
  • 示教再现机器人：人工演示，自动复现（工业机械臂）
  • 智能机器人、综合机器人
• 按行业：工业、服务、特种机器人

14.4 边缘计算🔥高频

• 概念：算力下沉到靠近设备的网络边缘，就地处理
• 优势：低延迟、省带宽、本地隐私保护、实时决策
• 三种形态：云边缘、边缘云、云化网关
• 四大特点：联接性、数据第一入口、约束性、分布性
• 边云协同（重点）
  • 云端：全局、非实时、长周期、模型训练
  • 边缘：局部、实时、短周期、模型推理
  • 6类协同：资源、数据、智能、应用管理、业务管理、服务协同
• 场景：工业互联网、视频监控、云游戏、智慧园区

14.5 数字孪生体⭐易混CPS

• 定义：物理实体的数字化镜像，伴随实物全生命周期
• 三大核心技术：建模、仿真、数字线程
• 配套：物联网、边缘计算、VR/AR、大数据、AI
• 辨析：数字孪生是CPS里面的一项核心技术
• 应用：智能制造、智慧城市、仿真推演

14.6 云计算、大数据、AI芯片

• 云计算三层服务
  • IaaS：基础设施（虚拟机、存储网络），用户管OS、应用
  • PaaS：开发运行平台，用户只管业务代码
  • SaaS：现成软件，直接使用
  • 灵活性：IaaS>PaaS>SaaS；易用性：SaaS>PaaS>IaaS
• 云计算4种部署：公有云、私有云、社区云、混合云
• 大数据
  • 特征：海量、高速、多样、价值密度低
  • 流程：获取→清洗→集成→分析→展示
• AI芯片
  • GPU：并行强，适合模型训练，功耗高
  • FPGA：可编程，灵活，适合原型验证
  • ASIC：定制专用，效率高，流片后不可修改（TPU属于ASIC）

十五、知识产权与标准化

15.1 标准化基础知识⭐

• 标准分类（范围由大到小）
  • 国际标准：ISO、IEC，全球通用
  • 区域标准：CEN欧洲、ASAC亚洲等
  • 国家标准
    • 中国：GB（强制）、GB/T（推荐，T=推）
    • 其他：ANSI(美)、BS(英)、JIS(日)
  • 行业标准：GJB国军标、IEEE、SJ电子、JB机械
  • 企业标准：仅公司内部使用
  • 项目标准：特定项目专用规范
• 标准代号编号规则
  • 通用格式：代号 + 顺序号‑4位发布年份
  • 国标：GB XXXX‑20XX；GB/T XXXX‑20XX
  • 行业标准：行业代号+顺序号‑年份
  • 地方标准：DB+行政区代码/‑顺序号‑年份
  • 企业标准：Q/企业代号‑年份

15.2 知识产权基础知识🔥高频

• 知识产权两大分类
  • 工业产权：专利、实用新型、外观设计、商标、商业秘密、反不正当竞争
    • 商业秘密：无固定保护期，一旦公开保护失效
  • 著作权（版权）
    • 人身权（精神权利）⭐
      • 永久保护：署名权、修改权、保护作品完整权
      • 有期限：发表权
    • 财产权（经济权利）：复制、发行、出租、获报酬，可转让，有保护期限
• 计算机软件著作权
  • 产生时间：软件开发完成自动产生，登记不是必须条件
  • 法律依据：著作权法、计算机软件保护条例
  • 保护客体：计算机程序 + 配套文档
  • 保护条件：独立创作、可被感知、逻辑合理
• 保护期限💥计算题重点
  • 公民作品/软件：作者终生+死后50年，合作以最后去世作者为准
  • 单位作品/软件：首次发表后50年；50年未发表不再保护
  • 商标：10年，可无限续展
  • 发明专利：20年，从申请日起算（非授权日）
  • 实用新型、外观设计专利：10年，从申请日起算
  • 人身权：署名、修改、保护作品完整权永久保护
• 知识产权归属判定【必考】
  • 职务软件著作权
    • 本职任务/使用单位物质条件 →著作权归单位，个人保留署名权
  • 职务发明（专利）
    • 本职、单位交付任务；离职/退休1年内和原单位相关，归原单位
  • 委托开发
    • 有合同约定 →遵从合同
    • 无合同约定 →著作权归受托人（实际开发干活方，不是出钱方）
  • 合作开发
    • 实际参与创作 →共同享有著作权
    • 仅出钱、提意见、提供设备，未参与创作 →不享有著作权
  • 商标：谁先申请归谁；同日申请看使用证据，无证据抽签
  • 专利：谁先申请归谁；同日申请协商，不成变为公有技术
• 侵权判定与例外🔥
  • 侵权行为
    • 冒用他人作品署名、未经许可复制/修改/发行/出租软件
    • 将他人软件当作自己作品发表登记
  • 合理使用（唯一例外）
    • 仅用于学习、研究软件设计思想原理，可不经许可、不用付费；禁止商用、公开发布
  • 善意侵权（不知情购买盗版）
    • 行为依旧侵权，主观无过错，不承担赔偿责任
    • 正常情况：停止使用销毁；销毁造成重大损失：支付合理费用后可继续使用

十六、数字与经济管理

16.1 线性规划⭐计算题

• 核心：有限资源约束下，求目标函数极大/极小值
• 模型三要素
  • 目标函数：求最大利润 / 最小成本
  • 线性约束条件：资源上限不等式
  • 变量非负：产量、数量≥0
• 关键名词
  • 可行解域：全部满足约束的解集合
  • 最优解：可行解中使目标函数取极值
  • 四种结果：无可行解｜无最优解｜单个最优解｜无穷多最优解
• 做题套路（二元x,y）
  1. 列出全部约束不等式
  2. 不等式改为等式，两两联立求交点
  3. 交点带回，校验全部约束条件
  4. 合格交点代入目标函数对比，选出极值

16.2 蒙特卡罗方法⭐

• 发明人：冯·诺依曼、乌拉姆；名字来源于赌场
• 核心原理：大量随机抽样，频率近似概率，得到近似解
• 特点
  • 采样数量越大，结果精度越高
  • 无需复杂数学推导，易于编程
  • 输出为近似值，不是精确解
• 典型应用
  • 随机打点估算π
  • 估算不规则面积、三维几何体体积
• 做题识别关键词：随机点、抽样、统计比例求几何量

16.3 数学建模🔥

• 本质：现实问题抽象简化，转为数学模型用于求解
• 完整7步流程
  1. 模型准备：理解业务背景，翻译为数学语言
  2. 模型假设：抓主要矛盾，做合理简化
  3. 模型建立：搭建数学关系式，优先简单工具
  4. 模型求解：代入数据计算参数
  5. 灵敏性分析⭐：测试参数微小变化对结果的波动，评估模型稳定性
  6. 模型检验：和现实比对；不匹配就回到假设迭代
  7. 模型应用：预测、辅助决策
• 四种建模方法
  • 直接分析法：吃透逻辑直接构造
  • 类比法：借鉴已有相似模型改造
  • 数据分析法：依靠大量实验数据统计建模
  • 构想法：对未来场景逻辑设想迭代完善
• 建模原则
  • 平衡简单性与准确性
  • 同一问题可建立多个模型，反复迭代优化

16.4 动态规划⭐

• 核心思想：大问题拆解若干子问题；保存子问题最优解，推导原问题最优解
• 适用场景：各类最优化问题；典型代表：背包问题（货物装载求最大利润）
• 做题识别关键词：拆分、复用子问题结果、最优解、背包

16.5 决策论🔥必考计算题

• 决策六要素
  • 决策者、可选方案、评判准则、事件、结果、决策者价值观
• 决策三大分类
  • 确定型决策：未来状态完全确定，结果确定
  • 风险型决策：未来多种状态，发生概率已知，计算期望
  • 不确定型决策：状态概率完全未知，使用5种主观准则
• 不确定型决策五大准则
  • 乐观主义「大中取大max(max)」：每行取最大收益，再选最大值对应方案
  • 悲观主义「小中取大max(min)」：每行取最小收益，再选最大值对应方案
  • 折中主义：折中系数α；方案得分=maxα + min(1‑α)；α=1乐观，α=0悲观
  • 等可能性：假设全部状态发生概率均等，转为风险决策
  • 后悔值准则「最小最大后悔值min(max)」⭐高频
    • 步骤1：每一列（状态）取出本列最大收益
    • 步骤2：计算每个单元格后悔值 = 本列最大值‑单元格收益，生成后悔矩阵
    • 步骤3：每一行取出该行最大后悔值
    • 步骤4：从各行最大后悔值选出最小，对应方案即为答案