第二章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

2.1 計算機系統(tǒng)概述

計算機系統(tǒng)（Computer System）是指用于數(shù)據(jù)管理的計算機硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)組成的系統(tǒng)。
分為硬件（子系統(tǒng)）和軟件（子系統(tǒng)）兩部分。
硬件：由機械、電子元器件、磁介質(zhì)和光介質(zhì)等物理實體構(gòu)成，
軟件：由一系列按照特定順序組織的數(shù)據(jù)和指令，并控制硬件完成指定的功能。

2.2 計算機硬件

2.2.1 計算機硬件組成

計算機組成結(jié)構(gòu)(ComputerArchitecture)源于馮·諾依計算機結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)成為現(xiàn)代計算機系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)。
馮·諾依計算機結(jié)構(gòu)將計算機硬件劃分為5部分，處理器、存儲器、總線、接口和外部設(shè)備。

2.2.2 處理器

處理器的指令集按照其復(fù)雜程度可分為復(fù)雜指令集(ComplexInstuctionSetComputers,CISC)與精簡指令集(ReducedInstruction SetComputers，RISC)兩類。
CISC 以 Intel、AMD 的 x86CPU 為代表，RISC 以 ARM 和 Power 為代表。RISC 已經(jīng)成為趨勢。

2.2.3 存儲器

存儲器是利用半導體、磁、光等介質(zhì)制成用于存儲數(shù)據(jù)的電子設(shè)備。按硬件結(jié)構(gòu)可分為 SRAM、DRAM、NVRAM、Flash、EPROM、Disk等。
按與處理器的物理距離可分為4個層次：

(1)片上緩存:在處理器核心中直接集成的緩存，一般為 SRAM 結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速讀取（16kB ~ 512kB），分為一級或二級。

(2)片外緩存:在處理器核心外的緩存，需要經(jīng)過交換互聯(lián)開關(guān)訪問，一般也是由 SRAM 構(gòu)成（256kB~4MB），按照層級被稱L2Cache或L3Cache，或者稱為平臺Cache（Platform Cache）。

(3)主存(內(nèi)存):通常采用 DRAM 結(jié)構(gòu)，以獨立的部件/芯片存在，通過總線與處理器連接。DRAM 依賴不斷充電維持其中的數(shù)據(jù)，容在數(shù)百 MB至數(shù)十GB之間。

(4)外存:可以是磁帶、磁盤、光盤和各類Flash等介質(zhì)器件，這類設(shè)備訪問速度設(shè)，但容盤大，且在掉電后能夠保持其數(shù)據(jù)。不同的介質(zhì)類型容有所不同，如NorFlash容量一般在MB級別，磁盤容量則在GB和TB級別。外存能夠在掉電后保持數(shù)據(jù)，但并非所有介質(zhì)都能夠永久性保存數(shù)據(jù)，每種介質(zhì)都有一定的年限，如Flash外存的維持數(shù)據(jù)的年限在10年左右，光盤年限在數(shù)年至數(shù)十年，磁盤年限在10年以上，磁帶年限為 30年以上。

2.2.4 總線

總線(Bus) 是指計算機部件間進循某一特定協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的形式，即以一種特定格式按照規(guī)定的控制邏輯實現(xiàn)部件間的數(shù)據(jù)傳輸。

按照總線在計算機中所處的位置劃分為內(nèi)總線、系統(tǒng)總線和外部總線。
其中內(nèi)總線用于各類芯片內(nèi)部互連，也可稱為片上總線( On-ChipBus )或片內(nèi)總線。
系統(tǒng)總線是指計算機中 CPU、主存、I/O 接口的總線，
總線的性能指標常見的有總線帶寬、總線服務(wù)質(zhì)量 QoS、總線時延和總線抖動等。
并行總線主要包括 PCI、PCIe 和 ATA(IDE) 等，
串行總線主要包括 USB、SATA、CAN、RS-232、RS-485、RapidIO 和以太網(wǎng)等。
在一些專業(yè)領(lǐng)域中還定義了多種類型的總線，比如航空領(lǐng)域的ARINC429、ARINC659、ARINC664 和 MIL-STD-1553B 等:工業(yè)控制領(lǐng)域的 CAN、IEEE1394、PCI、PCIe 和 VME 等。

2.2.5 接口

接口是指同一計算機不同功能層之間的通信規(guī)則。
顯示類接口( HDMI、DVI 和 VGA 等)，
音頻輸入輸出類接口( TRS、RCA、XLR 等)，
網(wǎng)絡(luò)類接口( RJ45、FC 等)，PS2 接口，USB 接口，SATA 接口，LPT 打印接口和 RS-232 接口等。

2.2.6 外部設(shè)備

常見的外部設(shè)備包括鍵盤、鼠標、顯示器、掃描儀、攝像頭、克風、打印機、光驅(qū)、各型網(wǎng)卡和各型存儲卡/盤等。
在移動和穿戴設(shè)備中，常見的包括加速計、GPS、陀螺儀、您光設(shè)備和指紋識別設(shè)備等。
在工業(yè)控制、航空航天和醫(yī)療等領(lǐng)域，還存在更多種類的外部設(shè)備，例如測溫儀、測速儀、軌跡球、各型操作面板、紅外NFC等感應(yīng)設(shè)備、各種場強測量設(shè)備、功率驅(qū)動裝置、各型機械臂、各型液壓裝置、油門桿和駕駛桿，等等。

2.3 計算機軟件

2.3.1 計算機軟件概述

軟件系統(tǒng)是指在計算機硬件系統(tǒng)上運行的程序、相關(guān)的文檔資料和數(shù)據(jù)的集合。
系統(tǒng)軟件是為整個計算機系統(tǒng)配置的不依賴特定應(yīng)用領(lǐng)域的通用軟件。根據(jù)功能不同分為：操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件等。

2.3.2 操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的資源管理者，對硬件設(shè)備進行了抽象，為應(yīng)用軟件提供了一套簡潔、統(tǒng)一的接口（稱為系統(tǒng)調(diào)用接口或應(yīng)用程序接口 API ）。
操作系統(tǒng)是配置在計算機硬件上的第一層軟件，向下管理裸機及其中文件，向上為其他的系統(tǒng)軟件（匯編軟件、編譯程序、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等）和大量應(yīng)用軟件提供支持，以及為用戶提供方便使用系統(tǒng)的接口。
操作系統(tǒng)是一種大型的、復(fù)雜的軟件產(chǎn)品，通常由操作系統(tǒng)內(nèi)核（ Kernel ）和其他許多附加的配套軟件所組成。

操作系統(tǒng)的作用

三個方面的作用：

• 管理計算機中運行的程序和分配各種硬件資源。
• 為用戶提供友善的人機界面。
• 為應(yīng)用程序的開發(fā)和運行提供一個高效率的平臺。
  操作系統(tǒng)還具有輔導用戶操作（幫助功能）、處理軟硬件錯誤、監(jiān)控系統(tǒng)性能、保護系統(tǒng)安全燈許多作用。

操作系統(tǒng)的特征

• 并發(fā)性： 每一個時刻只有一個程序在執(zhí)行。
• 共享性： 操作系統(tǒng)中的資源（硬件資源和信息資源）可以被多個并發(fā)執(zhí)行的進程（線程）共同使用，共享資源方式有同時共享和互斥共享。
• 虛擬性： 把物理上的一個實體變成邏輯多個對應(yīng)物，又或多個實體變成邏輯上一個對應(yīng)物。
• 不確定性： 由于資源限制，進程會被暫停執(zhí)行。

操作系統(tǒng)的分類

• 批處理操作系統(tǒng)： 單批處理，一次只有一個作業(yè)裝入內(nèi)存執(zhí)行；多批處理，多個作業(yè)裝入內(nèi)存執(zhí)行，任意時刻，作業(yè)都處于開始點和終止點。特點 ： 多道、宏觀上并行運行和微觀上串行運行。
• 分時操作系統(tǒng)： 將時間劃分為很短的時間片，輪流為各個終端的用戶服務(wù)。特點 ：多路性、獨立性、交互性和及時性。
• 實時操作系統(tǒng) ：交互能力要求不高，但要求可靠性有保障。如機票訂票系統(tǒng)。
• 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) ：有效管理網(wǎng)絡(luò)中共享資源。如通信服務(wù)、打印機服務(wù)等。
• 分布式操作系統(tǒng) ：多個分散的計算機經(jīng)連接而成的計算機系統(tǒng)。整合計算機資源為用戶提供統(tǒng)一的界面和標準的接口。
• 微型計算機操作系統(tǒng) ： windows 、Mac OS、 Linux 。
• 嵌入式操作系統(tǒng) ： 運行在嵌入式智能設(shè)備環(huán)境中，對整個智能硬件以及軟件所操作、控制的各種部件裝置等資源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、處理、指揮和控制，其主要特點如下。
• • 微型化 ：從性能和成本角度考慮，希望占用的資源和系統(tǒng)代碼少，如內(nèi)存少、字長短、運行速度有限、能源少(用微小型電池)。
• 可定制 ：從減少成本和縮短研發(fā)周期考慮，要求嵌入式操作系統(tǒng)能運行在不同的微處理器平臺上，能針對硬件變化進行結(jié)構(gòu)與功能上的配置，以滿足不同應(yīng)用需要。
• 實時性 ：嵌入式操作系統(tǒng)主要應(yīng)用于過程控制、數(shù)據(jù)采集、傳輸通信、多媒體信息及關(guān)鍵要害領(lǐng)域需要迅速響應(yīng)的場合，所以對實時性要求較高。
• 可靠性 ：系統(tǒng)構(gòu)件、模塊和體系結(jié)構(gòu)必須達到應(yīng)有的可靠性，對關(guān)鍵要害應(yīng)用還要提供容錯和防故障措施。
• 易移植性 ：為了提高系統(tǒng)的易移植性，通常采用硬件抽象層( Hardware Abstraction Level ，HAL )和板級支撐包( Board Support Package，BSP )的底層設(shè)計技術(shù)。常見的嵌入式實時操作系統(tǒng)有 VxWorks、uClinux、PalmOS、WindowsCE、μC/OS-Ⅱ 和 eCos 等。

2.3.3 數(shù)據(jù)庫

早期數(shù)據(jù)庫分別是：層次型數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)式數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。
根據(jù)數(shù)據(jù)庫存儲體系，分為：

• 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 ： 復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)歸結(jié)為簡單的二元關(guān)系。
• 鍵值數(shù)據(jù)庫 ：非關(guān)系型，簡單的鍵值方法存儲，鍵值為唯一的標識符。
• 列存儲數(shù)據(jù)庫 ：
• 文檔數(shù)據(jù)庫 ： XML 、JSON 、BSON 等，文檔具有可述性（ Self-Describing ）。
• 搜索引擎數(shù)據(jù)庫 ： 如百度。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟：
需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計、應(yīng)用程序設(shè)計和運行維護。

分布式數(shù)據(jù)庫體系將結(jié)構(gòu)：

常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：

1. Oracle
2. IBM DB2
3. Sybase
4. Microsoft SQL Sever

大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點

大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要有如下7個特點。

(1)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)?？梢杂糜贑/S結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，也可以用于B/S 結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。

(2)支持大規(guī)模的應(yīng)用?？芍С謹?shù)千個并發(fā)用戶、多達上百萬的事務(wù)處理和超過數(shù)百GB的數(shù)據(jù)容量。

(3)提供的自動鎖功能使得并發(fā)用戶可以安全而高效地訪問數(shù)據(jù)。
(4)可以保證系統(tǒng)的高度安全性。

(5)提供方便而靈活的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)方法及設(shè)備鏡像功能，還可以利用操作系統(tǒng)提供容錯功能，確保設(shè)計良好的應(yīng)用中的數(shù)據(jù)在發(fā)生意外的情況下可以最大限度地被恢。(6)提供多種維護數(shù)據(jù)完整性的手段。

(7)提供了方便易用的分布式處理功能。

2.3.4 文件系統(tǒng)

文件( File ) 是具有符號名的、在邏輯上具有完整意義的一組相關(guān)信息項的集合，例如，個源程序、一個目標程序、編譯程序、一批待加工的數(shù)據(jù)和各種文檔等都可以各自組成一個文件。

(1)按文件的性質(zhì)和用途分類可將文件分為系統(tǒng)文件、庫文件和用戶文件。
(2)按信息保存期限分類可將文件分為臨時文件、檔案文件和永久文件。
(3)按文件的保護方式分類可將文件分為只讀文件、讀/寫文件、可執(zhí)行文件和不保護文件 。
(4) UNIX 系統(tǒng)將文件分為普通文件、目錄文件和設(shè)備文件(特殊文件) 。

文件的物理結(jié)構(gòu)

• 連續(xù)結(jié)構(gòu)
• 鏈接結(jié)構(gòu)
• 索引結(jié)構(gòu)
• 多個物理塊的索引表：鏈接文件和多重索引方式。

文件存取的方法和存儲空間的管理

文件存取方式有順序存取和隨即存取。
常用的空閑空間管理方法有空閑表、位示圖和空閑塊鏈；

文件共享與保護

文件的共享：

• 硬鏈接
• 符號鏈接
  文件的保護：
• 存取控制矩陣： RWX
• 存取控制表
• 用戶權(quán)限表
• 密碼

2.3.5 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有：局域網(wǎng)協(xié)議（LAN）、廣域網(wǎng)協(xié)議（WAN）、無線網(wǎng)協(xié)議和移動網(wǎng)協(xié)議?；ヂ?lián)網(wǎng)使用的是 TCP/IP 協(xié)議簇。

2.3.6 中間件

中間件（ Middleware ）軟件是應(yīng)用軟件與各種操作系統(tǒng)之間使用的標準化編程接口和協(xié)議，旨在減少開發(fā)成本，承上啟下，使應(yīng)用軟件開發(fā)相對獨立于計算機硬件和操作系統(tǒng)，并能在不同的系統(tǒng)上運行，實現(xiàn)相同的功能。

中間件分類

• 通信處理（消息）中間件 ：主要產(chǎn)品有 BEA 的 eLink 、IBM 的 MQSeries 、 TongLINK等。
• 事務(wù)處理（交易）中間件
• 數(shù)據(jù)存取管理中間件
• Web 服務(wù)器中間件
• 安全中間件
• 跨平臺和架構(gòu)的中間件 ：CORBA 、JavaBeans 、 COM+ 等。
• 專用平臺中間件
• 網(wǎng)絡(luò)中間件

2.3.7 軟件構(gòu)件

構(gòu)件又稱為組件，是一個自包容、可復(fù)用的程序集。

2.3.8 應(yīng)用軟件

2.4 嵌入式系統(tǒng)及軟件

嵌入式系統(tǒng)（ Embedded System ）是為了特定應(yīng)用而專門構(gòu)建且將信息處理過程和物理過程緊密結(jié)合為一體的專用計算機系統(tǒng)。

2.4.1 嵌入式系統(tǒng)的組成及特點

2.4.2 嵌入式系統(tǒng)的分類

2.4.3 嵌入式系統(tǒng)的組成和特點

嵌入式系統(tǒng)的特點：
可剪裁性、可配置性、強實時性、安全性、可靠性、高確定性。

嵌入式開發(fā)步驟

(1)嵌入式軟件開發(fā)是在宿主機( PC 機或工作站)上使用專門的嵌入式工具開發(fā)，生成二進制代碼后，需要使用工具卸載到目標機或固化在目標機儲存器上運行。

(2)嵌入式軟件開發(fā)時更強調(diào)軟/硬件協(xié)同工作的效率和穩(wěn)定性。

(3)嵌入式軟件開發(fā)的結(jié)果通常需要固化在目標系統(tǒng)的儲存器或處理器內(nèi)部儲存器資源中。

(4)嵌入式軟件的開發(fā)一般需要專門的開發(fā)工具、目標系統(tǒng)和測試設(shè)備。

(5)嵌入式軟件對實時性的要求更高。

(6)嵌入式軟件對安全性和可靠性的要求較高

(7)嵌入式軟件開發(fā)是要充分考慮代碼規(guī)模。

(8)在安全攸關(guān)系統(tǒng)中的嵌入式軟件，其開發(fā)還應(yīng)滿足某些領(lǐng)域?qū)υO(shè)計和代碼審定。
(9)模塊化設(shè)計即將一個較大的程序按功能劃分成若干程序模塊，每個模塊實現(xiàn)特定的功能。

2.4.4 安全攸關(guān)軟件的安全性設(shè)計

2.5 計算機網(wǎng)絡(luò)

2.5.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要涵蓋 通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)工程等四個方面。

計算機網(wǎng)絡(luò)的功能

• 數(shù)據(jù)通信
• 資源共享
• 管理集中化
• 實現(xiàn)分布式管理
• 負荷均衡

網(wǎng)絡(luò)有關(guān)指標

1）性能指標
速率 ：主機與目標機在數(shù)字通道上傳送數(shù)據(jù)的速率（ Data Rate ）或比特率（ Bit Rate），單位 b/s（比特每秒）。
帶寬 ：有兩種含義：
一個信號具有的頻帶寬度。即信號所包含的各種不同頻率成分所占據(jù)的頻率范圍。
網(wǎng)絡(luò)的通信線路傳送數(shù)據(jù)的能力。
吞吐量 ：單位時間通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。
時延 ：指數(shù)據(jù)（一個文件、分組甚至比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。
往返時間（ RTT ） ：發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始到發(fā)送方收到接收方的確認總共經(jīng)歷的時間。
利用率
2）非性能指標
費用、質(zhì)量、標準化、可靠性、可擴展性、可升級性、易管理性和可維護性等。

2.5.2 通信技術(shù)

計算機網(wǎng)絡(luò)是利用通信技術(shù)將數(shù)據(jù)從一個結(jié)點傳送到另一結(jié)點的過程。
信道分為邏輯信道和物理信道。

2.5.3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

局域網(wǎng)

1）網(wǎng)絡(luò)拓補


2）以太網(wǎng)技術(shù)

以太網(wǎng)（ Ethernet ）是一種計算機局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。
DMAC 代表目的終端的 MAC 地址，
SMAC 代表源 MAC 地址，
Length/Type 字段長度是 2 字節(jié)，若 >1500，代表該數(shù)據(jù)幀的類型；若 <1500，則代表數(shù)據(jù)幀的長度。
DATA/PAD 代表具體數(shù)據(jù)，大小 >= 64字節(jié)。
FCS 是幀校驗字段，判斷該數(shù)據(jù)幀是否出錯。
（2）最小幀長 ，由于 CSMA/CD 算法限制，以太網(wǎng)幀最小長度為 64 字節(jié)，如果不足，高層協(xié)議必須進行填充。
（3）最大傳輸距離。
（4）流量控制。

無線局域網(wǎng)（ WLAN ）

室外無線網(wǎng)結(jié)構(gòu)有：點對點、點對多、多點對點和混合型。
WLAN 拓補結(jié)構(gòu) ：
點對點型 ：通過單頻或擴頻微波電臺、紅外發(fā)光二極管、紅外激光等，連接兩個固定的有線 LAN 網(wǎng)段。
HUB 型 ：一個中心結(jié)點（ HUB ）和若干外圍節(jié)點組成。
全分布型 ：目前無具體應(yīng)用。

組網(wǎng)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：集線器、中繼器、網(wǎng)橋、交換機、路由器、防火墻。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

表 2-6 ISO/OSI 模型與 TCP/IP 模型的對比

ISO/OSI 模型	TCP/IP 協(xié)議					TCP/IP 模型
應(yīng)用層	文件傳輸協(xié)議 FTP	遠程登錄協(xié)議 Telnet	電子郵件協(xié)議 SMTP	網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)協(xié)議 NFS	網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 SNMP	應(yīng)用層
表示層
會話層
傳輸層	TCP		UDP			傳輸層
網(wǎng)絡(luò)層	IP		ICMP		ARP RARP	網(wǎng)際層
數(shù)據(jù)鏈路層	Enternet IEEE 802.3	FDDI	Token-Ring/IEEE 802.3 硬件層		ARCnet	PPP/SLIP	網(wǎng)絡(luò)接口層
物理層							硬件層

交換技術(shù)

交換機功能：集線、中繼、橋接和隔離沖突域功能。

基本交換與原理

• 轉(zhuǎn)發(fā)路徑學習
• 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)
• 數(shù)據(jù)泛洪
• 鏈路地址更新

路由技術(shù)

應(yīng)用或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，是依照網(wǎng)絡(luò)路由機制來進行的。
路由功能由路由器( Router )來提供，
具體包括:
(1)異種網(wǎng)絡(luò)互連，比如具有異種子網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連;
(2)子網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換，不同子網(wǎng)間包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換;
(3)數(shù)據(jù)路由，即將數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)依據(jù)路由規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò):
(4)速率適配，利用緩存和流控協(xié)議進行適配:
(5)隔離網(wǎng)絡(luò)，防止廣播風暴，實現(xiàn)防火墻:
(6)報文分片和重組，超過接口的 MTU 報文被分片，到達目的地之后的報文被重組:
(7)備份、流量控制，如主備線路的切換和復(fù)雜流量控制等。

2.5.5 網(wǎng)絡(luò)工程

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是對計算機網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)建設(shè)和項目管理等領(lǐng)域知識進行綜合利用的過程。

2.6 計算機語言

2.6.1 計算機語言的組成

計算機語言主要由：
表達式：變量、常量、字面量和運算符；
流程控制：分支、循環(huán)、函數(shù)和異常；
集合：字符串、數(shù)組、散列表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2.6.2 計算機語言的分類

1.機器語言

• 機器語言的指令格式：操作碼，操作數(shù)的地址，操作結(jié)果的存儲地址，下一條指令的地址。一條指令實際包括兩種信息，即操作碼和地址碼。
• 常見的指令格式有：三地址指令，二地址指令，單地址指令，零地址指令，可變地址指令。

2.匯編語言

匯編語言的語句格式

• 1）指令語句：傳送、算術(shù)運算、邏輯運算、移位、轉(zhuǎn)移和處理控制等類型?；镜闹噶钣?ADD、SUB 和 AND 等。
• 2）偽指令語句：偽指令語句指示匯編程序在匯編源程序時完成某些工作，經(jīng)匯編后不產(chǎn)生機器代碼。
• 3）宏指令語句：允許用戶多次重復(fù)使用的程序段定義為宏。

指令語句和偽指令語句格式

每條語句均由：名字、操作符、操作數(shù)和注釋組成。

3.高級語言

C C++ JAVA Python

4.建模語言

UML 是一種定義良好、易于表達、功能強大且普遍適用的建模語言。

UML 組成要素

UML的組成要素	屬性
事物	結(jié)構(gòu)事物				行為事物			分組事物	注釋事物
	類 Class	接口 Interface	協(xié)作 Coolaboration	用例 Use Case	交互 Interaction	狀態(tài)機 State Machine	活動 Activity
	主動類 Active Class	構(gòu)件 Component	制品 Artifact	結(jié)點 Node
關(guān)系	依賴			關(guān)聯(lián)		泛化		實現(xiàn)
圖	用例視圖	邏輯視圖			進程視圖			實現(xiàn)視圖	部署視圖
	用例視圖	類圖	對象圖	狀態(tài)圖	狀態(tài)圖	順序圖	合作圖	構(gòu)件圖	配置圖
		順序圖	合作圖	活動圖	活動圖	構(gòu)件圖	配置圖

5.形式化語言

形式化方法是把概念、判斷、推理轉(zhuǎn)化成特定的形式符號后，對形式符號表達系統(tǒng)進行研究的方法，是用具有精確語義的形式語言書寫的程序功能描述，它是設(shè)計和編制程序的出發(fā)點，也是驗證程序是否正確的依據(jù)。

形式化方法的開發(fā)過程

按照軟件工程“自頂向下、逐步求精”的原則，軟件生命周期可分為可行性分析、需求分析、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼和測試發(fā)布6個階段，形式化方法貫穿軟件工程整個生命周期。

2.7 多媒體

2.7.1 多媒體概述

多媒體是承載信息的載體，按 ITU-T定義，分為感覺媒體、表示媒體、顯示媒體、存儲媒體和傳輸媒體。

2.8 系統(tǒng)工程

系統(tǒng)工程是一種組織管理技術(shù)。

2.8.1 系統(tǒng)工程概述

系統(tǒng)是一組綜合的元素、子系統(tǒng)或組件，用以完成一個確定的目標。

2.8.2 系統(tǒng)工程方法

系統(tǒng)工程方法的特點是整體性、綜合性、協(xié)調(diào)性、科學性和實踐性。
霍爾三維結(jié)構(gòu)集中體現(xiàn)了系統(tǒng)工程方法的系統(tǒng)化、綜合化、優(yōu)化、程序化和標準化等特點，是系統(tǒng)工程方法論的重要基礎(chǔ)內(nèi)容。
霍爾三維結(jié)構(gòu)是將系統(tǒng)工程整個活動過程分為前后緊密銜接的7個階段和7個步驟，同時還考慮了為完成這些階段和步驟所要的各種專業(yè)知識和技能。這樣，就形成了由時間維、邏輯維和知識維組成的三維空間結(jié)構(gòu)。
時間維表示系統(tǒng)工程活動從開始到結(jié)束按時間順序排列的全過程，分為規(guī)劃、擬訂方案、研制、生產(chǎn)、安裝、運行、更新7個時間階段。
邏輯維是指時間維的每個階段內(nèi)所要進行的工作內(nèi)容和應(yīng)該避循的思維程序，包括明確問題、確定目標、系統(tǒng)綜合、系統(tǒng)分析、優(yōu)化、決策、實施7個邏輯步驟。
知識維需要運用包括工程、醫(yī)學、建筑、商業(yè)、法律、管理、社會科學、藝術(shù)等各種知識和技能。
三維結(jié)構(gòu)體系形象地描述了系統(tǒng)工程研究的框架，對其中任意一個階段和步驟又可進一步展開，形成了分層次的樹狀體系。

切克蘭德方法七步驟：
認識問題、根底定義、建立概念模型、比較及探尋、選擇、設(shè)計與實施、評估與反饋。

并行工程強調(diào)
(1)在產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)期間，將概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計、最終需求等結(jié)合起來，保證以最快的速度按要求的質(zhì)量完成。
(2)各項工作由與此相關(guān)的項目小組完成。進程中小組成員各自安排自身的工作，但可以隨時或定期反饋信息，并對出現(xiàn)的問題協(xié)調(diào)解決。
(3)依據(jù)適當?shù)男畔⑾到y(tǒng)工具，反饋與協(xié)調(diào)整個項目的進行。利用現(xiàn)代 CIM 技術(shù)，在產(chǎn)品的研制與開發(fā)期間，輔助項目進程的并行化。

人理可以細分為 關(guān)系、感情、習慣、知識、利益、斗爭、和解、和諧和管理等。

2.8.3 系統(tǒng)工程的生命周期

適用于系統(tǒng)工程的敏捷原則如下:
最高的優(yōu)先級是通過盡早地和持續(xù)地交付有價值的軟件來滿足客戶歡迎需求變更，即使是在項目開發(fā)后期。敏捷流程利用需求變更幫助客戶獲得競爭優(yōu)勢。
不斷交付可用的軟件，周期從幾周到幾個月不等，且越短越好，在項目中業(yè)務(wù)人員與開發(fā)人員每天在一起工作，業(yè)務(wù)人員始終參與到開發(fā)工作中在開發(fā)團隊內(nèi)部和團隊之間，傳遞信息最有效的方法是面對面交談。
工作軟件是進展的主要度量。
對技術(shù)的精益求精以及對設(shè)計的不斷完善將提升敏捷性。
簡單性(盡最大可能減少不必要的工作的藝術(shù))是精髓。
最佳的架構(gòu)、需求和設(shè)計出自于自組織的團隊。
團隊要定期反省如何能夠做到更加高效，并相應(yīng)地調(diào)整團隊的行為。

2.8.4 基于模型的系統(tǒng)工程

系統(tǒng)工程過程的三個階段分別產(chǎn)生三種圖形:在需求分析階段，產(chǎn)生需求圖、用例圖及食在功能分析與分配階段，產(chǎn)生順序圖、活動圖及狀態(tài)機(StateMachine)圖;在設(shè)計綜合圖:階段，產(chǎn)生模塊定義圖、內(nèi)部塊圖及參數(shù)圖等。
MBSE 的三大支柱分別是建模語言、建模工具和建模思路。

2.9 系統(tǒng)性能

系統(tǒng)性能是一個系統(tǒng)提供給用戶的所有性能指標的集合。

2.9.1 性能指標

評價計算機的主要性能指標有時鐘頻率(主頻)、運算速度、運算精度、內(nèi)存的存儲容存儲器的存取周期、數(shù)據(jù)處理速率( ProcessingDataRate，PDR)、吞吐率、各種響應(yīng)時間、各種利用率、RASIS 特性(即可靠性( Reliability )、可用性( Availabiity )、可維護性( Serviceability )、完整性和安全性( Integrity and Security ))、平均故障響應(yīng)時間、兼容性、可擴充性和性能價格比。

2.9.2 性能計算

性能指標計算的主要方法有定義法、公式法、程序檢測法和儀器檢測法。

2.9.3 性能設(shè)計

$$加速比=\frac{不使用增強部件時完成整個任務(wù)的時間}{使用增強部件時完成整個任務(wù)的時間}$$
$$新的執(zhí)行時間=原來的執(zhí)行時間?((1?增強比例)+\frac{增強比例}{增強加速比})$$
$$總加速比=\frac{原來的執(zhí)行時間}{新的執(zhí)行時間}=\frac{1}{(1?增強比例)+\frac{增強比例}{增強加速比}}$$

2.9.4 性能評估

性能評估是為了一個目的，按照一定的步驟，選用一定的度量項目，通過建模和實驗，對一個系統(tǒng)的性能進行各項檢測，對測試結(jié)果做出解釋，并形成一份文檔的技術(shù)。性能評估的一個目的是為性能的優(yōu)化提供參考。