20231008-20231013 读书笔记

计算机硬件

• 基本硬件系统：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
• 中央处理单元（CPU）:运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成
  • 功能：程序控制、操作控制、时间控制、数据处理
  • 运算器：ALU、AC、DR、PSW
  • 控制器：IR、PC、AR、ID
• 校验码：码距、奇偶校验码、CRC
• 指令系统：操作数+操作码（取-分析-执行）
  • CISC/RISC:复杂/精简
  • 指令流水线：
    • 流水线周期:指令分成不同执行段，其中执行时间最长的段为流水线周期
    • 流水线执行时间:1条指令总执行时间+ (总指令条数-1)*流水线周期。
    • 流水线吞吐率计算: 指令条数/流水线执行时间。
    • 流水线的加速比计算:不使用流水线执行时间/使用流水线执行时间
• 存储系统
  • 地址映象：直接、全相联、组组相连
  • 命中率及平均时间：CPU读取一次的平均时间=命中Cache率*读取cache时间+(1-命中Cache率)*读取内存时间
  • 磁盘结构和参数：磁道、扇区
    • 存取时间=寻道时间+等待时间(平均定位时间+转动延迟)
    • 寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间:等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间

操作系统

• 作用：管理程序资源、提供人机界面、提供高效率的平台
• 特征：并发、共享、虚拟、不确定性
• 功能：进程、文件、存储、设备、作业
  • 进程（PCB、程序、数据）：三态图、前趋图、进程资源图（P/R）
    • 同步：自行车和汽车（并发执行，速度不同），同步信号量，初值为共享资源的数量
    • 互斥 ：打印机；互斥信号量，初值1
    • P操作：申请资源，S=S-1，S<0阻塞
    • V操作：释放资源，S=S+1，S<=0,从阻塞队列唤醒一个进程
    • 死锁：互斥、占有并等待资源、系统不能剥夺资源、资源闭环
      死锁资源计算:系统内有n个进程，每个进程都需要R个资源：
      • 发生死锁的最大资源数为n*(R-1)
      • 不发生死锁的最小资源数为n*(R-1)+1。
  • 线程：是进程中的一个实体，是被系统独立分配和调度的基本单位。与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源，例如进程的公共数据、全局变量、代码、文件等资源，但不能共享线程独有的资源如线程的栈指针等标识数据。
• 分类：批处理、分时、实时、网络、分布式、微型计算机
• 分页存储管理：逻辑页分为页号和页内地址，页内地址就是物理偏移地址，而页号与物理块号并非按序对应的，需要查询页表，才能得知页号对应的物理块号，再用物理块号加上偏移地址才得出了真正运行时的物理地址。
• 分段存储管理：段长判断
• 设备管理：I/O
• 索引文件结构：物理盘大小4KB
  • 直接索引：存储4KB数据
  • 一级索引：每个地址占4B，(4KB/4B)=1024,1024*4KB
  • 二级索引 ：102410244KB

数据库系统

• 内模式：物理存储文件
• 模式：表
• 外模式：视图
• 外模式-模式映像：表和视图
• 模式-内模式映像：表和物理存储
• 设计：需求分析-概念结构设计-逻辑结构设计-物理设计-数据库实施阶段-数据库运行和维护阶段
• 数据模型
  • 1:1、1:N、M:N
• 关心代数：并、交、差
• 笛卡尔积：S1*S2，投影（列）、选择（条）
• 自然连接：全部列、值相同记录
• 函数依赖：部分、传递
• 范式
  • 1NF：表中不允许有小表的存在。比如，对于如下的员工表，就不属于第一范式:
  • 2NF：在1NF的基础上，且每一个非主属性完全函数依赖于任何一个候选码，不允许部分依赖
  • 3NF：在2NF的基础上，表中不存在传递依赖
  • 关系求解：从未在右边出现过的属性，必然是候选键之一，以该属性为基础，根据依赖集依次扩展，看能否遍历所有属性