數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師考點知識精講1.docx

第一篇：計算機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)知識計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備5部分組成；軟件由系統(tǒng)軟件、應用軟件組成。運算器：對數(shù)據(jù)進行處理的部件，主要完成算術和邏輯運算；控制器：從主存中取出指令，并指出下一條指令在主存中的位置，取出的指令經指令寄存器送往指令譯碼器，經過對指令的分析發(fā)出相應的控制和定時信息；1.控制器的組成部分為：程序計數(shù)器；指令寄存器；指令譯碼器；狀態(tài)條件寄存器；時序產生器；微信號發(fā)生器。計算機硬件的典型結構：單總線、雙總線（以cpu為中心、以存儲器為中心）、采用通道的大型系統(tǒng)。2、二、八、十、十六進制間的轉換方法。十進制轉換成二進制：十進制整數(shù)轉換成二進制整數(shù)通常采用除2取余法，小數(shù)部分乘2取整法。例如，將30D轉換成二進制數(shù)。2| 30 0 -最右位2 15 12 7 12 3 11 1 -最左位 30D=11110B八、十六進制轉二進制方法類似。二進制數(shù)轉換成八進制數(shù)：對于整數(shù)，從低位到高位將二進制數(shù)的每三位分為一組，若不夠三位時，在高位左面添0,補足三位，然后將每三 位二進制數(shù)用一位八進制數(shù)替換，小數(shù)部分從小數(shù)點開始，自左向右每三位一組進行轉換即可完成。例如：將二進制數(shù)1101001轉換成八進制數(shù)，則001 101 001B| | |1 5 1O1101001B = 151O八進制數(shù)轉換成二進制數(shù)：只要將每位八進制數(shù)用三位二進制數(shù)替換，即可完成轉換，例如，把八進制數(shù)（643.503）8,轉換成二進制數(shù)，則（6 4 3 . 5 0 3）8| | | | | |（110 100 011 . 101 000 011）2（643.503）8=（110100011.101000011）2二進制與十六進制之間的轉換（1）二進制數(shù)轉換成十六進制數(shù)：由于2的4次方=16,所以依照二進制與八進制的轉換方法，將二進制數(shù)的每四位用一個十六進制數(shù)碼來表示，整數(shù)部分以小數(shù)點為界點從右往左每四位一組轉換，小數(shù)部分從小數(shù)點開始自左向右每四位一組進行轉換。（2）十六進制轉換成二進制數(shù)。如將十六進制數(shù)轉換成二進制數(shù)，只要將每一位十六進制數(shù)用四位相應的二進制數(shù)表示，即可完成轉換。例如：將（163.5B）16轉換成二進制數(shù)，則（ 1 6 3 . 5 B ）16| | | | |（0001 0110 0011. 0101 1011 ）2（163.5B）16=（101100011.01011011）2二進制的算術、邏輯運算。3、數(shù)據(jù)在計算機中的表示方法：各種數(shù)據(jù)在計算機中表示的形式稱為機器數(shù)，其特點是用0,1表示，如0表示正號，1表示負號，小數(shù)點隱含表示而不占位置。機器數(shù)對應的實際數(shù)據(jù)稱為真值。機器數(shù)分為無符號數(shù)和有符號數(shù)。無符號數(shù)表示正數(shù)。帶符號的機器數(shù)可采用原碼、反碼、補碼等碼制進行計算。4、漢字編碼：漢字處理包括漢字的編碼輸入、存儲、輸出等環(huán)節(jié)。輸入碼（數(shù)字編碼、拼音碼、字形編碼）、內部碼（簡稱漢字內碼）（GB2312-80用2字節(jié)表示一個漢字，Unicode用4字節(jié)表示一個漢字）、字形碼（點陣、矢量函數(shù)，漢字的輸出方式）。5、cpu的功能：程序控制、操作控制、時間控制、數(shù)據(jù)處理。6、計算機系統(tǒng)分類：Flynn分類法（按指令流、數(shù)據(jù)流分類）、馮式分類法（按最大并行度分類）。指令流：機器執(zhí)行的指令序列；數(shù)據(jù)流：指令調用的數(shù)據(jù)序列。7、計算機系統(tǒng)結構和計算機組成的區(qū)別：系統(tǒng)結構是指計算機系統(tǒng)在總體上、功能上需要解決的問題；計算機組成是指在邏輯上如何具體實現(xiàn)的問題。8、計算機并行的發(fā)展：不同于同時性的是，并發(fā)性是指兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內連續(xù)發(fā)生；分為存儲器操作并行，處理器操作步驟并行（流水線處理機），處理器操作并行（陣列處理機），指令、任務、作業(yè)并行（多處理機、分布式處理系統(tǒng)、計算機網絡）。9、存儲器的層次結構：高速緩存、主存、輔存。（有人將cpu內部的寄存器也作為一個存儲層次）。存儲器的分類：存儲器按位置分為內存（主存）和外存（輔存）；按工作方式分為讀寫存儲器和只讀存儲器；按訪問方式分為按地址訪問和按內容訪問的存儲器；按尋址方式分為隨機尋址、順序、直接尋址存儲器。相連存儲器是一種按內容訪問的存儲器。其工作原理是把數(shù)據(jù)作為關鍵字與存儲器中的每一單元比較，找出與關鍵字相同的數(shù)據(jù)。相連存儲器可用在高速緩存中；在虛擬存儲器中用來作段表、頁表或快表存儲器；用在數(shù)據(jù)庫和知識庫中。高速緩存：由控制部分和cache部分組成。cache部分放主存的部分拷貝信息，控制部分判斷cpu要訪問的信息是否在cache中命中，并按替換算法決定主存的哪一塊信息放到cache中的哪一塊里面。一般來說，Cache的功能全部由硬件實現(xiàn)。高速緩存與主存的地址映像方法有3種，即直接映像，全相連映像，組相連映像（組使用直接相連而組內的塊使用全相連方式）在Cache的替換算法中，“近期最少使用LRU算法”是命中率最高的一種算法。10、虛擬存儲器，是由主存、輔存、存儲管理單元和操作系統(tǒng)的存儲管理軟件組成的存儲系統(tǒng)。它將大容量的外存也納入存儲管理器的管理范圍，具體執(zhí)行程序時要先判斷程序是否在主存中，若不在則需從輔存中調入。按工作方式分為：頁式虛擬存儲器；段式虛擬存儲器；段頁式虛擬存儲器。11、磁盤陣列raid,是由多臺磁盤存儲器組成的，一個大而快速、可靠的外存子系統(tǒng)。raid0 是不具備容錯能力的陣列，N個磁盤組成的0級陣列，其平均故障時間間隔是單個磁盤存儲器的N分之一；但其數(shù)據(jù)傳輸速率是單的N倍。raid1 使用鏡像容錯技術raid2 使用漢明碼容錯技術raid3 一般使用一個檢驗盤raid4 只使用一個檢驗盤raid5 沒有專門的檢驗盤，它在每塊盤上都寫數(shù)據(jù)和檢驗信息。12、CISC-復雜指令集計算機，RISC-精簡指令集計算機。RISC的特點：指令種類少；指令長度固定、格式少；尋址方式少，適合于組合邏輯控制器；設置最少的訪問內存指令，訪問內存比較花時間；在CPU內部設置大量寄存器，使操作在CPU內部快速進行；適合于流水線操作，容易并行執(zhí)行。13、輸入輸出技術。內存與接口的編址方式分為內存和接口地址獨立的編址方式，和內存、接口地址統(tǒng)一的編址方式。直接程序控制（無條件傳送方式、程序查詢方式）（整個輸入輸出過程是在cpu執(zhí)行程序的控制下完成）中斷方式 （cpu得用中斷方式完成數(shù)據(jù)的輸入輸出操作）直接存儲器存?。―MA）方式，數(shù)據(jù)直接在內存與IO設備間成塊傳送，cpu只需在開始和結束時進行處理，過程中無須干涉。DMA傳送的一般過程為：1）外設向DMA控制器提出DMA傳送請求；2）DMA控制器向CPU提出請求；3）CPU允許DMA工作，處理總路線控制的轉交；輸入輸出處理機（IOP）方式 ,由一個專用的處理機完成主機的輸入輸出操作。14、流水線技術，是將一條指令分解成一連串執(zhí)行的子過程，在cpu中將一條指令的串行執(zhí)行過程變?yōu)槿舾蓷l指令的子過程重疊執(zhí)行。特點是，流水線可分成若干相互聯(lián)系的子過程；執(zhí)行每個子過程的時間盡量相等；形成流水處理需要準備時間；指令流發(fā)生不能順序執(zhí)行時會使流水線中斷。兩個指標，吞吐率（單位時間里流水線處理機流出的結果數(shù)，對指令而言就是單位時間里執(zhí)行的指令數(shù)）；建立時間（所有子過程執(zhí)行一遍用時之和）15、總線的分類-芯片內總線、元件級總線、內總線（即系統(tǒng)總線）、外總線（即通信總線）。常見的幾種內總線：ISA總線（長短兩個插座，分別有64個、32個接點），EISA總線，PCI總線。其中PCI總線的工作與處理器的工作是相對獨立的，即總線時鐘和處理器時間是獨立、非同步的，PCI總線上的設備即插即用。常見的幾種外總線：RS-232C（是一條串行總線），SCSI（是一條并行總線），USB（由4條信號線組成，兩條用于傳送數(shù)據(jù)，另兩條傳送+5V 500mA的電源），IEE1394（是一條串行總線，由6條信號線組成，兩條傳數(shù)據(jù)兩條傳控制信號兩條傳電源，支持即插即用和熱插拔）。16、陣列處理機，又稱并行處理機，它將重復設置的多個處理單元連成陣列，在控制部件的控制下，對分配給自己的數(shù)據(jù)進行處理，并行地完成一條指令規(guī)定的操作。這是一種單指令多數(shù)據(jù)流計算機（SIMD）。17、多處理機，是由多臺處理機組成的系統(tǒng)。每臺處理機有自己的控制部件，可以執(zhí)行獨立的程序，共享一個主存和所有外設。它是多指令流多數(shù)據(jù)流計算機。按其構成分為：異構（非對稱）型多處理機系統(tǒng)，同構（對稱）型多處理機系統(tǒng)，分布式處理系統(tǒng)。4種多處理機的結構：總線結構，交叉開關結構，多端口存儲器結構，開關樞紐式結構。18、并行處理機，與采用流水結構的單機系統(tǒng)都是單指令流多數(shù)據(jù)流計算機，它們的區(qū)別是，并行處理機采用資源重復技術，而流水結構的單機系統(tǒng)使用時間重疊技術。并行處理機有2種典型結構：具有分布式存儲器的，具有共享式存儲器的。它們的共同點是在系統(tǒng)中設置多個處理單元，各個處理器按一定。接方式交換信息，在統(tǒng)一的控制部件作用下，各自處理分配來的數(shù)據(jù)，并行的完成同一指令所規(guī)定的操作。19、信息安全的基本要素。機密性；完整性；可用性；可控性；可審查性。20、計算機安全等級：技術安全性、管理安全性、政策法律安全性。一些重要的安全評估準則：“美國國防部和國家標準局的可信計算機系統(tǒng)評測標準TCSEC/TDI”、“歐共體的信息技術安全評估準則ITSEC”、“ISO/IEC國際標準”、“美國聯(lián)邦標準”。其中TCSEC/TDI分了4個組7個等級，C2是安全產品的最低等級。21、安全威脅與影響數(shù)據(jù)安全的因素安全威脅是指某個人、物、事件對某一資源的機密性、完整性、可用性或合法性所造成的危害。典型的安全威脅有很多種。影響數(shù)據(jù)安全的因素有內部和外部兩種。內部因素：可采取多種技術對數(shù)據(jù)加密；制定數(shù)據(jù)安全規(guī)劃；建立安全存儲體系；建立事故應急計劃和容災措施；重視安全管理并建立安全管理規(guī)范。外部因素：按密級劃分使用人員的權限；使用多種認證方式；設置防火墻；建立入侵檢測、審計和追蹤；同時注意物理環(huán)境的保護。22、加密技術包括兩個元素：算法和密鑰。加解密算法設計的關鍵是滿足3個條件“可逆性”,“密鑰安全”,“數(shù)據(jù)安全”。數(shù)據(jù)加密技術分為對稱加密（以DES算法為代表）、非對稱加密（以RSA算法為代表）、不可逆加密3種。目前常用的對稱加密算法有：DES數(shù)據(jù)加密標準算法（使用56位密鑰，對64位二進制數(shù)據(jù)塊加密，基本加密運算為置換運算、移位運算、模加運算）；3DES（使用2個56位密鑰，加、解、加）；RC-5;國際數(shù)據(jù)加密算法IDEA（類似于3DES,使用128位密鑰，PGP系統(tǒng)在使用該算法）比較有名的非對稱加密算法：RSA算法，它是建立在大素數(shù)因子分解的理論基礎上的算法。其公鑰密碼長度大于100位，算法運算速度較慢，多用于加密信息量小的場合，可以使用RSA算法來實現(xiàn)數(shù)字簽名。23、密鑰管理，主要是指密鑰對的管理，包括密鑰的產生、選擇、分發(fā)、更換和銷毀、備份和恢復等。多密鑰的管理可以使用KDC。24、數(shù)據(jù)完整性保護，是在數(shù)據(jù)中加入一定的冗余信息，從而能發(fā)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的任何增刪改。方法是在發(fā)送或寫入時對所要保護的數(shù)據(jù)進行檢驗和作加密處理，產生報文驗證碼MAC,附在數(shù)據(jù)后面。在接受或讀出數(shù)據(jù)時根據(jù)約定的密鑰對數(shù)據(jù)進行檢驗和作加密運算，將所得的結果與MAC比較，根據(jù)結果是否一致判斷數(shù)據(jù)是否完整。25、認證技術，主要是解決網絡通信雙方的身份認可。認證的過程涉及到加密和密鑰交換。加密可使用對稱加密、不對稱加密和二者混合使用的方法。一般有賬戶名/口令認證、使用摘要算法認證、基于PKI公開密鑰的認證。PKI是一種遵守既定標準的密鑰管理平臺，它能為所有網絡應用提供加密和數(shù)字簽名等密碼服務及必需的密鑰和證書管理體系。PKI的基礎技術包括加密、數(shù)字簽名、數(shù)據(jù)完整性機制、數(shù)字信封、雙重數(shù)字簽名等。完整的PKI系統(tǒng)必須包括CA、數(shù)字證書庫、密鑰備份及恢復系統(tǒng)、證書作廢系統(tǒng)、應用接口API等基本部分。PKI使用證書進行公鑰管理，通過CA將用戶的公鑰和用戶其它住處綁在一起，以在因特網上驗證用戶身份。26、HASH函數(shù)，輸入一個不定長的字符串，返回一個固定長度的字符串（即HASH值）。單向HASH函數(shù)用于產生信息摘要；信息摘要簡要地描述了一份較長的信息或文件，可以被看作是一份文件的數(shù)字指紋，信息摘要用于創(chuàng)建數(shù)字簽名。27、數(shù)字簽名的過程：信息發(fā)送者使用一單向HASH函數(shù)對信息生成信息摘要；信息發(fā)送者使用自己的私鑰加密信息摘要；信息發(fā)送者將信息本身和已簽名的信息摘要一并發(fā)送出去；信息接收者使用發(fā)送者的公鑰對信息摘要解密，再使用同一單向HASH算法對信息生成信息摘要并進行驗證是否一致。28、數(shù)字加密的過程：信息發(fā)送者先生成一個對稱密鑰，使用該密鑰對信息加密；信息發(fā)送者使用接收者的公鑰加密上述對稱密鑰；信息發(fā)送者將上兩步的結果內容都傳給接收者（這就是數(shù)字信封）；信息接收者使用私鑰解密對稱密鑰，并使用對稱密鑰解密信息本身。29、SSL安全協(xié)議，一個能夠保證任何安裝了SSL的客戶和服務器之間事務安全性的協(xié)議，主要用于提高應用程序之間數(shù)據(jù)的安全系數(shù)。SSL提供3方面服務：客戶和服務器的合法性認證；加密傳送的數(shù)據(jù)；保護數(shù)據(jù)的完整性。30、數(shù)字時間戳技術，就是數(shù)字簽名技術的一個變種，不同的是這個要由認證單位DTS提供數(shù)字簽名。它的過程是：先形成需要加時間戳的信息的信息摘要；將信息摘要送到DTS,DTS記錄收到的日期及時間；DTS進行數(shù)字簽名，然后送回用戶。31、計算機病毒的定義，它是一種程序，具有修改別的程序的特性，并使用被修改的程序也具有這樣的特性。病毒的特點：寄生性，隱畢性，非法性，傳染性，破壞性。按病毒的寄生方式和入侵方式分成：系統(tǒng)引導型病毒，文件外殼型，混合型病毒，目錄型病毒，宏病毒（也叫數(shù)據(jù)病毒）。需要注意的幾點：變種、病毒程序加密、多形性病毒、病毒的偽裝。計算機病毒防治的手段：人工預防；軟件預防；管理預防。解決網絡安全問題的技術包括：劃分網段、局域網交換技術和VLAN;加密技術、數(shù)字簽名和認證、VPN技術；防火墻技術；入侵檢測技術；網絡安全掃描技術。32、計算機的RAS技術，R（可靠性）、A（可用性）、S（可維修性）。計算機可靠性的模型有：串聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)系統(tǒng)、N模冗余系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)可靠性 R = R1*R2*Rn 平均故障率 = L1+L2+Ln并聯(lián)系統(tǒng)可靠性 R = 1 - （1-R1）（1-R2）（1-Rn）N模冗余系統(tǒng)由2n+1個子系統(tǒng)和一個表決器組成，只要n+1個子系統(tǒng)工作正常，系統(tǒng)就工作正常。提高可靠性的辦法：提高元件質量、改進加工工藝與工藝結構、完善電路設計、發(fā)展容錯講述。33、計算機性能評測的常用方法：時鐘頻率法、指令執(zhí)行速度法、等效指令執(zhí)行速度法、數(shù)據(jù)處理速率法、核心程序法?；鶞蕼y試程序有，整數(shù)測試程序、浮點測試程序、SPEC基準測試程序、TPC基準程序。34、計算機故障包括永久故障、間歇性故障和偶然故障。故障診斷分為故障檢測和故障定位兩方面。容錯，就是通過冗余方法來消除故障影響。硬件冗余有時間冗余和器件冗余兩種。故障處理步驟，封閉、檢錯、重復執(zhí)行、診斷、重構與恢復、修復、重入。35、BCD（Binary-Coded Decimal）碼又稱為“二-十進制編碼”,專門解決用二進制數(shù)表示十進數(shù)的問題。壓縮BCD碼每一位數(shù)采用4位二進制數(shù)來表示，即一個字節(jié)表示2位十進制數(shù)。例如：二進制數(shù)10001001B,采用壓縮BCD碼表示為十進制數(shù)89D。非壓縮BCD碼每一位數(shù)采用8位二進制數(shù)來表示，即一個字節(jié)表示1位十進制數(shù)。而且只用每個字節(jié)的低4位來表示09,高4位為0。例如：十進制數(shù)89D,采用非壓縮BCD碼表示為二進制數(shù)是：00001000 00001001B36、ASCII是 AmericanStandardCodeforInformationInterchange的縮寫，用來制訂計算機中每個符號對應的代碼，這也叫做計算機的內碼（code）。每個ASCII碼以1個字節(jié)（Byte）儲存，從0到數(shù)字127代表不同的常用符號，例如大寫A的ASCII碼是65,小寫a則是97,阿拉伯數(shù)字0則是 48.由于ASCII字節(jié)的七個位，最高位并不使用。第032號及第127號（共34個）是控制字符或通訊專用字符，如控制符：LF（換行）、CR（回車）、FF（換頁）、DEL（刪除）、BEL（振鈴）等；通訊專用字符：SOH（文頭）、EOT（文尾）、ACK（確認）等；第33126號（共94個）是字符，其中第4857號為09十個阿拉伯數(shù)字；6590號為26個大寫英文字母，97122號為26個小寫英文字母，其余為一些標點符號、運算符號等。注意：在計算機的存儲單元中，一個ASCII碼值占一個字節(jié)（8個二進制位），其最高位（b7）用作奇偶校驗位。所謂奇偶校驗，是指在代碼傳送過程中用來檢驗是否出現(xiàn)錯誤的一種方法，一般分奇校驗和偶校驗兩種。奇校驗規(guī)定：正確的代碼一個字節(jié)中1的個數(shù)必須是奇數(shù)，若非奇數(shù)，則在最高位b7添1;偶校驗規(guī)定：正確的代碼一個字節(jié)中1的個數(shù)必須是偶數(shù)，若非偶數(shù)，則在最高位b7添1。37、按位與的特殊用途：清零。 方法： 與一個各位都為零的數(shù)值相與，結果為零。取一個數(shù)x中某些指定位。 方法： 找一個數(shù)，此數(shù)的各位是這樣取值的：對應x數(shù)要取各位，該數(shù)對應位為1,其余位為零。此數(shù)與x相就可以得到x中的某些位。例：設X=10101110（1）取X的低4位（2）取X的bit2、bit4、bit6位38、某EPROM芯片上有24條地址線A0-A23，8條數(shù)據(jù)線D0-D7,則該芯片的容量為“16M”。EPROM芯片上的地址線決定了該芯片有多少個存儲單元，數(shù)據(jù)線數(shù)表明每個存儲單元所存儲的數(shù)據(jù)位數(shù)。24條地址線則有16M個存儲單元，8條數(shù)據(jù)線決定了每個存儲單元存1個字節(jié)。所以容量為16M字節(jié)。39、機內碼、國標碼、區(qū)位碼根據(jù)漢字的國家標準，用兩個字節(jié)（16位二進制數(shù)）表示一個漢字。但使用16位二進制數(shù)容易出錯，比較困難，因而在使用中都將其轉換為十六進制數(shù)使用。國標碼是一個四位十六進制數(shù)，區(qū)位碼則是一個四位的十進制數(shù)，每個國標碼或區(qū)位碼都對應著一個唯一的漢字或符號，但因為十六進制數(shù)我們很少用到，所以大家常用的是區(qū)位碼，它的前兩位叫做區(qū)碼，后兩位叫做位碼。國標碼規(guī)定，每個漢字（包括非漢字的一些符號）由2字節(jié)代碼表示。每個字節(jié)的最高位為0,只使用低7位，而低7位的編碼中又有34