44.系统架构设计师三色笔记

Thu, 25 Dec 2025 00:00:00 +0000

第一章计算机系统基础知识

时间局部性：指程序中的某条指令一旦执行，不久以后该指令可能再次执行，典型原因是由于程序中存在着大量的循环操作。

空间局部性：指一旦程序访问了某个存储单元，不久以后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围内，其典型情况是程序顺序执行。

工作集理论：工作集是进程运行时被频繁访问的页面集合。

体系结构分类	定义	特点	典型应用
冯·诺依曼结构	冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。	指令与数据存储器合并在一起。指令与数据都通过相同的数据总线传输。	一般用于PC处理器，如I3、I5、I7处理器。注：常规计算机属于冯·诺依曼结构
哈佛结构	哈佛结构是一种并行体系结构，它的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。	指令与数据分开存储，可以并行读取，有较高的数据吞吐率。有4条总线：指令和数据的数据总线与地址总线。	一般用于嵌入式系统处理器。注：DSP属于哈佛结构

总线的基本概念：总线是一组能为多个部件分时共享的信息传送线，用来连接多个部件并为之提供信息交换通路。

特点：

挂接在总线上的多个部件只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据。通过总线复用方式可以减少总线中信号线的数量，以较少的信号线传输更多的信息。

总线分类：

（1）从功能上来对总线进行划分：数据总线、地址总线和控制总线（2）从数据传输的方式划分为并行总线和串行总线

操作系统（OS，OperatingSystem）

$\diamond$ 人机之间的接口 $\diamond$ 应用软件与硬件之间的接口 $\diamond$ 为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台 $\diamond$ 管理系统的硬件、软件、数据资源 $\diamond$ 控制程序运行

分类	特点
批处理操作系统	单道批：一次一个作业入内存，作业由程序、数据、作业说明书组成多道批：一次多个作业入内存，特点：多道、宏观上并行微观上串行
分时操作系统	采用时间片轮转的方式为多个用户提供服务，每个用户感觉独占系统特点：多路性、独立性、交互性和及时性
实时操作系统	实时控制系统和实时信息系统交互能力要求不高，可靠性要求高（规定时间内响应并处理）
网络操作系统	方便有效共享网络资源，提供服务软件和有关协议的集合主要的网络操作系统有：Unix、Linux和Windows Server系统
分布式操作系统	任意两台计算机可以通过通信交换信息是网络操作系统的更高级形式，具有透明性、可靠性和高性能等特性
微机操作系统	Windows：Microsoft开发的图形用户界面、多任务、多线程操作系统 Linux：免费使用和自由传播的类Unix操作系统，多用户、多任务、多线程和多CPU的操作系统
嵌入式操作系统	运行在智能芯片环境中特点：微型化、可定制（针对硬件变化配置）、实时性、可靠性、易移植性（HAL和BSP支持）

运行：当一个进程在CPU上运行时。

（单处理机处于运行态的进程只有一个，多进程在CPU上交替运行）

就绪：一个进程获得了除CPU外的一切所需资源，一旦得到处理机即可运行。

阻塞：阻塞也称等待或睡眠状态，一个进程正在等待某一事件发生（例如请求I/O、等待I/O完成等）而暂时停止运行，此时即使把CPU分配给进程也无法运行，故称进程处于阻塞状态。

临界资源：诸进程间需要互斥方式对其进行共享的资源。（进程中访问临界资源的那段代码称为临界区）

互斥：如千军万马过独木桥

同步：速度有差异，在一定情况停下等待。

间接制约关系

直接制约关系