2021年度信息系统管理工程师学习笔记

知识体系构造

1、信息系统基本知识：

计算机基本知识以及数据构造、数据库、计算机网络等核心技术知识。

2、信息系统开发过程：

信息系统开发管理、需求分析、系统设计、系统实行、系统测试整个建设过程。

3、信息系统管理：

系统管理各个方面，涉及有系统管理规划、IT组织职能设计、IT财务管理、系统寻常作

业管理、IT资源管理、故障管理、性能管理、安全管理、系统转换、系统维护、顾客支

持等内容。

一、计算机硬件基本

1、计算机基本构成

计算机硬件系统：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

k_______)<、,)

YV

(CentralProcessingUnit)〈中央解决器+甲部外设

丫

【信息加三二主机

运算器：进行算术和逻辑运算部件，运算数据以二进制格式给出，它可从存储器取出

或来自输入设备，运算成果或写入存储器，或通过输出设备输出。

控制器：协调节个计算机系统正常工作。工作实质就是解释、执行指令。

①程序计数器(PC)：在大多数机器中存储是要执行下一条指令地址。

②指令寄存器(IR)：用以存储现行指令，以便在整个指令执行过程中，实现一条

指令所有功能控制。

③指令译码器：对指令寄存器中操作码某些进行分析解释，产生相应控制信号提

供应操作控制信号形成部件。

④脉冲源及启停控制线路：脉冲源产生一定频率脉冲信号作为整个机器时钟脉冲,

是周期、节拍和工作脉冲基准信号。启停线路是对脉冲源产生脉冲控制。

⑤时序信号产生部件：以时钟脉冲为基本，产生不同指令相相应周期、节拍、工

作脉冲等时序信号，以实现机器指令执行过程时序控制。

@操作控制信号形成部件：综合时序信号、指令译码信息、被控功能部件反馈状

态条件信号等，形成不同指令所需要操作控制信号序列。

⑦中断机构：实现对异常状况和某些外来祈求解决。

⑧总控制逻辑：实现对总线信息传播控制。

I状态寄存科卜---------丁操作控制侑号形成部件总线控制逻辑|

T指令译码翳卜一

I时序信号形成部所中断机构!

ALU

|指令寄存翳~

|胡冲四||是序计效豁一

转移地址总线

控制总线

控制器构成图

存储器：存储数据和程序部件，通过地址线和数据线与其她部件相连。

按功能分类:

(1)高速缓冲存储器(Cache)：其存取速度接近CPU工作速度，用来暂时存储指

令和数据。

(2)主存储器：用来存储计算机运营时大量程序和数据。CPU可以直接访问存储器

称为内存储器，高速缓存和主存都是内存储器，主存与缓存之间要不断互换数据。

(3)辅助存储器：其中内容需要调入主存后才干被CPU访问。

输入/输出部件：各类输入/输出设备及相应输入/输出接口。

2、计算机系统构造

(1)并行解决概念

指计算机系统具备可以同步进行运算或操作特性。它涉及同步性与并发行。

同步性指是两个或两个以上事件在同一时刻发生，并发行指是两个或两个以上事件

在同一时间间隔发生。

提高并行性办法可概括为：

①时间重叠：

②资源重叠：

③资源共享：

依照指令流和数据流多重性，系统可分为：

单指令流单数据流(SISD)、单指令流多数据流(SIMD)、多指令流单数据流(MISD)、

多指令流多数据流(MIMD)。

(2)流水线解决机系统(时间并行技术)

把一种重复过程分解为若干个子过程，每个过程与其她自过程并行进行o

取tfik|分析k|执行k|取指k+l|分析k+1执行X】

<«）瞅序第料

|取指k|分析k|执行k|

|取指UI|分析k+1|执行善丁

取指k+2|分析卜•？|执行k，

（3）并行解决机系统

并行解决机普通由一种控制器CU、N个解决器单元（PE）以及一种互连网络部件

构成。

重要特点：

①并行解决机是以单指令流多数据流方式工作。

②并行解决机采用资源重复办法引入空间因素。止匕外，它还运用了并行性中同步性,

因此解决器单元必要同步进行相似操作。

③并行解决机是以某一类算法为背景专用计算机。

④并行解决机研究必要与并行算法研究密切结合，以使它求解算法适应性更强某

些，应用面更广某些。

⑤实际并行解决机系统是由以上三某些构成一种异构型多解决机系统。

（4）多解决机系统

在多解决机系统中，解决机与解决机之间通过互连网络进行连接，从而实现程序之

间数据互换和同步。

图1-7多处理机系统模型

MIMD计算机与SIMD计算机本质差别在于并行性级别不同：前者要实现任务或作

业一级并行，而后者只实现指令一级并行。

与并行解决机进行比较:

①构造灵活性

②程序并行性

③并行任务派生性

④进程同步

⑤资源分派和进程调度

(5)CISC/RISC指令系统

使指令系统越来越复杂出发点有

①使目的程序得到优化

②给高档语言提供更好支持

③提供对操作系统支持

RISC与CISC比较：

①指令数目较少，普通都选用使用频率最高某些简朴指令

②指令长度固定，指令格式种类少，殉职方式种类少

③大多指令可在一种机器周期内完毕

④通用寄存器数量多，只有存数/取数指令访问存储器，其她指令均在寄存器之间进

行操作。

3、计算机存储系统

（1）概述及分类

概述：存储系统由存储程序和数据各类存储设备及有关软件构成。

分类：（详细解说同上计算机基本构成）

①高速缓冲存储器

②主存储器

③辅助存储器

（2）存储器层次构造

①“高速缓存一主存”层次：解决速度问题

②“主存一辅存”层次：解决容量问题

4、计算机应用领域

（1）科学计算

（2）信息管理

（3）计算机图形学与多媒体技术

（4）语言与文字解决

（5）人工智能

二、操作系统知识

1、操作系统简介

（1）定义与作用

操作系统是管理软硬件资源、控制程序执行，改进人机界面，合理组织计算机工作

流程和为顾客使用计算机提供良好运营环境一种系统软件。

①通过资源管理，提高计算机系统效率

②改进人机界面，向顾客提供良好工作环境

处芨器

存储器

（硬件资源彳输入型设备

I/O设备，输出型设备

资源，,存储型设备

'程序

I信息资源I数捱

（2）功能及特性

特性：并发性、共享性、异步性

提供外围设备控制与解

决、提供缓冲区管理、提

解决中断事件、存储分派、存储共享、

供外围设备分派、提供共

功能：解决器管理、存储管理、设备管理、文献管理、作业管理、网络与通信管理

(3)系统类型

①批解决操作系统

特性：顾客脱机管理、成批解决作业、多道程序运营、作业周转时间长。

②分时操作系统

特性：同步性、独立性、及时性、交互性。

③实时操作系统

构成：数据采集、加工解决、操作控制、反馈解决。

2、解决机管理

(1)进程基本概念

进程：一种具备一定独立功能程序关于某个数据集合一次运营活动。

进程属性：构造性、共享性、动态性、独立性、制约性、并发行。

(2)进程状态和转换

三态模型：运营态、就绪态、等待态。

出现等待事件

五态模型：新建态、运营态、就绪态、等待态、终结态。

进程上下文：进程物理实体和支持进程运营环境合称。

一种进程映像涉及：进程程序块、进程数据块、系统/顾客堆栈、进程控制块。

进程标识信息

进程进程现场信息7~

控制块进程控制信息一

用户堆栈一

用户私有地址空间

（代码、敷据）

共享地址空间

1-4用户进程在虚拟内存中的组织

惯用现场信息：通用寄存器内容、控制寄存器内容、顾客堆栈指针、系统堆栈指针

等。

惯用控制信息：进程调度有关信息，进程构成信息、进程间通信有关信息、进程在

二级存储器内地址、CPU资源占用和使用信息、进程特权信息、资源清单。

（4）进程同步于互斥

进程之间两种基本关系：竞争、协作。

互斥是解决进程间竞争关系手段；同步时解决进程间协作关系手段；临界区管理可

以解决进程互斥问题；进程互斥关系是一种特殊进程同步关系，即逐次使用互斥共享资

源。

典型进程间同步问题：生产者一消费者问题。

最惯用同步机制：信号量及PV,管程。

原语：操作系统中执行时不可中断过程，即原子操作（P（测试）、V（增量））o

P操作…申请资源；V操作…释放资源。

（5）死锁

死锁：两个进程分别等待对方占用一种资源，于是两者都不能执行而处在永远等待

状态。

死锁产生条件（必要同步满足）：互斥条件、占有和等待条件、不剥夺条件、循环等

待条件。

3、存储管理

存储管理类型：分区存储管理、分段存储管理、分页存储管理、虚拟存储管理。

存储管理功能：主存储空间分派和回收、地址转换和存储保护、主存储空间共享、主存

储空间扩充。

（1）存储器层次

计算机系统存储器可分为：寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、

可移动存储介质

（2）地址转换与存储保护

逻辑地址转化为物理地址，称为地址转换或重定位。

两种转换方式：一、在作业装入时由作业装入程序实现地址转换一静态重定位；

二、在程序执行时实现地址转换…动态重定位。

（3）分区存储管理

管理方式：固定分区和可变分区

可变分区别配算法：最先合用分派算法、最优适应分派算法、最坏适应分派算法。

（4）分页式存储管理

长处：既可以免除移动信息工作，又可尽量减少主存碎片。

基本原理：

页框：物理地址提成大小相等区多分区每个区称为一块；

页面：逻辑地址提成大小相等区，区大小与块大小相等；

逻辑地址形式:页号单元号

页表和地址转换：重定位寄存器集合称为页表;

相联存储器和快表

（5）分段式存储管理

段我段号«rtit作业表作业名段裳始址段表长度

第。段XXXXXXAXXXXX

第1段XXXXXXBXXXXX

•••・・・———•••

图2-10段衮和作业表的一般格式

段控制寄存器越界

|段表的址|现表蔽

段号，位移d

段长M址

0

物理地址I

段表

082-11分段式存储管理的地址转换和存储保护

(6)虚拟存储管理

4、设备管理

外围设备：存储型设备、输入输出型设备。

设备管理功能：外围设备中断解决、缓冲区管理、外围设备分派、外围设备驱动调度。

(1)I/O硬件原理

①输入输出系统

I/O系统：把I/O设备及其接口线路、控制部件、通道和管理软件统称。

I/O设备划分：输入型外围设备、输出型外围设备、存储型外围设备。

②输入输出控制方式

按照I/O控制器功能强弱以及和CPU之间联系方式不同，可划分为:

询问方式(程序直接控制方式)、中断方式、DMA方式(直接存储器存取方式)、通

道(输入输出解决器)方式。

采用通道技术重要解决了输入输出操作独立性和各部件工作并行性。把中央理

理器从琐碎输入输出操作中解放出来。

(2)I/O软件原理

总体设计目的：高效率、通用性。

I/O软件构成：I/O中断解决程序（底层）、设备驱动程序、与设备无关操作系统

I/O软件、顾客I/O软件。

输入输出中断类型和功能：

告知顾客程序输入输出操作沿链推动限度、告知顾客程序输入输出操作正常结束、

告知顾客程序发现输入输出操作异常、告知程序外围设备上重要异步信号。

设备驱动程序功能：从与设备无关软件中接受抽象祈求并执行。

与设备无关软件完毕功能：

对设备驱动程序统一接口、设备命名、设备保护、提供独立于设备块大小、缓

冲区管理、块设备存储分派、独占性外围设备分派和释放、错误报告。

设备无关软件基本功能：执行合用于所有设备惯用I/O功能，并向顾客层软件

提供一种一致接口。

（3）Spooling系统（外围设备联机操作）

Spooling技术：用一类物理设备模仿另一类物理设备技术，是使独占使用设备

变成多台虚拟设备一种技术，也是一种速度匹配技术。

图2-12Spooling系统的组成和结构

“预输入程序”能将信息从输入设备输入到辅助存储器缓冲区。重要任务是控制

信息从输入设备输入到输入井存储，并填写好输入表以便在作业执行中规定输入信息

量，可以随时找到它们位置。

“缓输出程序”能将信息从辅助存储器输出缓冲区域输出到输出设备。

“井管理程序”控制作业和辅助存储器缓冲区之间互换信息。

“井”是用作缓冲存储区域，采用井技术能调节供求之间矛盾，消除人工

干预带来风险。

系统拥有一张作业表用来登记进入系统所有作业作业名状态、预输入位置等。

作业表是作业调度程序执行作业调度根据，是Spooling系统和作业调度程序共

享数据构造。

输入井作业状态：

输入状态、收容状态、执行状态、完毕状态。

(4)磁盘调度

分类：移臂调度(电梯调度)、旋转调度。

5、文献管理

文献系统：操作系统中负责存取和管理信息模块，用统一方式管理顾客和系统信息存储、

检索、更新、共享和保护，并为顾客提供一整套以便有效文献使用和操作办法。

文献：由文献名字标记一组有关信息集合。

文献分类：

①按用途分：系统文献、库文献、顾客文献；

②按保护级别分：只读文献、读写文献、不保护文献；

③按信息流分：输入文献、输出文献、输入输出文献。

文献类型：普通文献、目录文献、块设备文献、字符设备文献。

文献系统面向顾客功能：文献按名存取、文献目录建立和维护、实现从逻辑文献到物理

文献转换、文献存储空间分派和管理、提供适当文献存取办法、实现文献共享、保护和保密、

提供一组可供顾客使用文献操作。

存取办法是操作系统为顾客程序提供使用文献技术和手段。

存取方式：顺序存取、直接存取、索引存取。

文献目录项普通应当涉及：关于文献存取控制信息、关于文献构造信息、关于文献管理

信息。

目录构造：一级目录构造、二级目录构造、树型目录构造。

用户I文件目录

图2-13一纵目录结构示意图图2/4二级目录绪构示意图

文献构造：逻辑构造、物理构造。

逻辑构造分两种形式：流式文献、记录式文献（定长、变长）。

物理构造分三种形式：顺序文献、连接文献、索引文献。

文献保护：是指防止文献被破坏，涉及2方面：1、防止系统崩溃所导致文献破坏；2、

防止其她顾客非法操作所导致文献破坏。

为防止系统崩溃导致文献破坏，定期转储是一种经常用法。

“三元组”：顾客、对象、存取权限。

密码种类：文献密码、终端密码。

6、作业管理

作业：顾客提交给操作系记录算一种独立任务。

作业步：作业加工过程中一种环节。

作业由顾客组织，作用步由顾客指定，一种作业从提交给系统到运营结束，要通过提交、

收容、执行、完毕四个环节。

作用管理可以采用脱机和联机两种方式。

作用调度算法：

①先来先服务算法：

②最短作业优先算法：

③响应比最高者优先算法：

响应比=已等待时间/预计计算时间

④优先数法：分动态与静态

多道程序设计：指容许各种程序同步进入一种计算机系统主存储器并启动进行计算办法。

引入多道程序设计好处：1、提高了CPU运用率；2、提高了内存和I/O设备运用率；3、

改进了系统吞吐率；4、充分发挥了无系统并行性。

缺陷：作业周转时间延长。

计语言

程序设

三、

：

架构

语言

低

语言

'机器

级

语

程言

语言

序，正编

设

计r

Basic

语

l

Pasca

n

ortra

言彳F

的语

过程

言低（面向

级C

O

语卜OO

一

一•Lisp

=

0

g

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言，

的语

代象

、面向

。

・。。

数。

、函

成分

控制

分、

算成

、运

成分

数据

分：

基本成

语言

设计

程序

要

使用时

性，

等属

存期

和生

用域

、作

名称

型、

、类

类别

存储

具备

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作对

序操

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数据

。

空间

内存

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：

分类

类型

数据

。

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号）、

、符

字符

型、

、实

（整型

常量

化：

否变

值能

数据

程中

营过

序运

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部量

、局

局