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软考高级系统架构师 1-13

2024-10-12 16:08:09   2  举报

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AI智能生成

软考，2024年，2025年，系统架构师

软考

系统架构师

高级

作者其他创作

大纲/内容

1、操作系统

前驱图

前驱图和信号量的P、V操作

对于某个节点，输入是P，输出是V（简：进P出V）

示例

是否可以并行执行：横向串行，纵向并行

制约

横向直接制约，斜向间接制约，纵向不制约

间接制约：右下倾斜方向，按照等待设备相互间接制约

是否直接制约：水平方向，按照每个任务后边的程序收到前边任务的直接制约

如上直接制约和间接制约为什么这样命名，是按照什么来命名的？是按照任务来的命名的

信号量

例题

信号量和打印机，信号量代表还有几台可以使用

PCB 进程控制块的组织方式

子主题

磁盘调度

移臂调度

旋转调度

RTOS：实时操作系统 real time operate systerm

接口

与应用程序接口：API

IO：与外部设备之间的接口

I/O（输入/输出）接口是操作系统与外部设备（如硬盘、显示器、键盘、网络设备、打印机等）之间的接口。通过这些接口，操作系统能够控制、管理和与各种外部设备进行数据交换。

I/O（输入/输出）接口是操作系统与外部设备（如硬盘、显示器、键盘、网络设备、打印机等）之间的接口。通过这些接口，操作系统能够控制、管理和与各种外部设备进行数据交换。 ### I/O 接口的作用： 1. **管理设备通信**：    - 操作系统通过 I/O 接口与外部设备进行通信。例如，当你按下键盘上的一个键时，I/O 接口将按键信号传递给操作系统，操作系统再根据按键信号执行相应的操作。 2. **抽象设备细节**：    - 操作系统通过 I/O 接口将设备的具体实现细节抽象为统一的接口，使应用程序无需关心底层硬件的差异。这样，不同的设备可以通过相同的接口与操作系统进行交互。 3. **资源管理**：    - 操作系统通过 I/O 接口管理外部设备的使用，如分配和调度 I/O 资源，确保设备能够在多个进程或线程之间高效共享。 4. **中断处理**：    - 当外部设备需要操作系统的响应时，它可以通过 I/O 接口触发中断信号，操作系统接收到中断后会暂停当前任务并处理设备请求。 ### 操作系统与外部设备的通信方式： 1. **中断驱动**：    - 外部设备在完成某项任务后，通过中断通知操作系统。操作系统中断当前的任务，去处理设备的请求。中断驱动方式有效地减少了 CPU 的空闲等待时间。 2. **轮询**：    - 操作系统通过不断轮询设备的状态寄存器来检查设备是否需要处理。这种方式较为简单，但效率较低，特别是当设备不频繁发出请求时。 3. **直接内存访问 (DMA)**：    - 操作系统通过 DMA 控制器将数据直接从外部设备传输到内存（或从内存传输到设备），而不需要 CPU 的干预。这种方式提高了数据传输的效率。 ### 常见的 I/O 接口类型： - **串行接口**：如 RS-232、USB 等，通常用于鼠标、键盘、打印机等设备。 - **并行接口**：如旧式打印机接口，能够一次传输多个位的数据。 - **网络接口**：如以太网接口，用于与网络设备通信。 - **存储接口**：如 SATA、SCSI 等，用于硬盘、光驱等存储设备。 总之，I/O 接口是操作系统与外部设备之间的桥梁，它负责管理和协调操作系统对硬件设备的访问和控制。

PCI：外围设备互连标准

PCI（Peripheral Component Interconnect）是一种用于计算机主板与外部设备之间连接的硬件总线标准。它最早由英特尔公司在1992年推出，广泛用于连接各种硬件组件，如网卡、声卡、显卡、存储控制器等。 ### PCI的关键特点： 1. **局部总线架构**：    - PCI 是一种局部总线，直接连接到计算机的 CPU 和主内存，提供高速的数据传输能力。相比早期的 ISA 总线，PCI 提供了更高的带宽和更低的延迟。 2. **即插即用（Plug and Play）**：    - PCI 支持即插即用技术，意味着用户可以插入 PCI 设备后，操作系统能够自动识别并配置该设备，无需手动设置 IRQ（中断请求）或 I/O 地址等硬件参数。 3. **总线宽度和速度**：    - 最初的 PCI 总线是 32 位宽，工作频率为 33 MHz，数据传输速度为 133 MB/s。后来发展出了 64 位版本以及更高频率的版本（如 66 MHz），提高了数据传输速度。 4. **多设备支持**：    - PCI 总线可以支持多个设备，采用总线仲裁机制来确保多个设备之间的数据传输不发生冲突。 5. **电源管理**：    - PCI 标准支持电源管理功能，使得系统可以在不使用设备时降低其功耗，进而节省能源。 ### PCI 的发展和替代者： 随着计算机技术的发展，PCI 总线标准逐渐被更高性能的技术取代，如： - **PCI-X**（PCI eXtended）：是 PCI 的改进版，提供了更高的带宽，主要用于服务器和高性能计算设备。 - **PCI Express (PCIe)**：是 PCI 的继任者，采用串行通信方式，提供更高的带宽、更低的延迟，并支持更灵活的设备连接方式。PCIe 是当前主流的计算机硬件接口标准。 ### PCI 的应用场景： - **网络接口卡 (NIC)**：提供计算机网络连接功能。 - **声卡**：处理音频输入和输出。 - **显卡（早期的）**：处理图形显示。 - **存储控制器**：管理硬盘、光驱等存储设备的数据传输。 - **硬件 RAID 卡**：提供磁盘阵列管理功能。 ### 总结： PCI 是一种关键的计算机总线标准，曾在计算机硬件发展中起到重要作用。它通过提供高速的内部连接和灵活的硬件扩展，极大地提升了计算机的性能和可扩展性。尽管 PCI 已逐渐被 PCIe 所取代，但它依然是计算机硬件历史上一个重要的技术节点。

GUI：图形用户界面

GUI（Graphical User Interface，图形用户界面）是一种用户界面，通过图形元素（如窗口、图标、按钮、菜单等）与用户进行交互。与基于命令行的文本用户界面不同，GUI 允许用户通过鼠标、触摸屏等设备直接点击和操作屏幕上的图形元素，直观且易于使用。这种界面形式极大地降低了计算机操作的难度，使得用户不需要记忆和输入复杂的命令。GUI 广泛应用于桌面操作系统、移动设备和各种软件应用中。

是什么

实时操作系统（Real-Time Operating System, RTOS）是一种专门设计用于处理实时应用的操作系统，这些应用需要在严格的时间限制内对外部事件作出响应。

详细

RTOS 的主要特点是其确定性，即在给定的时间内必须完成特定的任务。 ### 实时操作系统的主要特点： 1. **确定性**：    - RTOS 的核心特征是它能够在预定的时间内响应和处理事件。任务调度和资源管理必须是可预测的，以确保系统能够满足实时应用的时间约束。 2. **高优先级任务调度**：    - RTOS 使用优先级调度算法，以确保高优先级的任务在系统中获得最优先的处理。常见的调度算法包括优先级抢占调度、时间片轮转调度和最早截止时间优先（EDF）调度。 3. **最小化中断延迟**：    - RTOS 设计用于最小化中断延迟和任务切换时间，以确保实时任务能够快速响应外部事件。 4. **多任务支持**：    - RTOS 通常支持多任务处理，允许多个实时任务并行运行，并确保每个任务都能够在其指定的时间内完成。 5. **资源管理**：    - RTOS 提供精确的资源管理，防止资源争用导致任务延迟。例如，RTOS 会对任务使用的内存、CPU 和 I/O 进行精细的控制。 ### 实时操作系统的分类： 1. **硬实时系统**：    - 在硬实时系统中，任务必须在严格的时间限制内完成，任何延迟都是不可接受的。例如，航空电子系统和医疗设备通常使用硬实时操作系统。 2. **软实时系统**：    - 在软实时系统中，虽然任务需要在规定的时间内完成，但偶尔的延迟是可以接受的。例如，视频播放和网络通信通常使用软实时操作系统。 ### 常见的实时操作系统： - **FreeRTOS**：一个流行的开源 RTOS，广泛应用于嵌入式系统中。 - **VxWorks**：由 Wind River Systems 开发的商业 RTOS，用于工业控制、通信和军事系统。 - **QNX**：一个基于微内核的 RTOS，广泛应用于汽车、医疗和工业自动化领域。 - **RTEMS**：开源的 RTOS，主要用于航空航天和卫星通信。 ### 实时操作系统的应用场景： - **航空电子系统**：如飞机的飞行控制系统，需要在极短时间内作出响应。 - **工业控制**：如自动化生产线上的控制系统，需要确保设备按照精确的时间顺序操作。 - **汽车电子**：如汽车的防抱死制动系统（ABS），必须在毫秒级的时间内响应传感器信号。 - **医疗设备**：如生命支持系统，必须实时监控和响应患者的生命体征。 实时操作系统在各类关键任务中至关重要，因为它们保证了系统的可靠性和时间敏感性。

进程间的同步和互斥操作：P操作和V操作与信号量

系统存储管理方法

段式管理

逻辑地址转变为物理地址，段表（段号、基地址、段长）。逻辑地样例：(段号，[1，段长])。

操作系统的文件存储方法：

文件索引节点法

例题：如何理解如下问题的答案 问：某文件系统文件存储采用文件索引节点法。假设磁盘索引块和磁盘数据块大小均为1KB，每个文件的索引节点中有8个地址项iaddr［o］~iaddr［7］，每个地址项大小为4字节，其中iaddr［o］~iaddr［5］为直接地址索引，iaddr［6］是一级间接地址索引，iaddrl刀是二级间接地址索引。如果要访问icwutil.dll文件的逻辑块号分别为0、260和518，则系统应分别采用（）。 答：直接地址索引、一级间接地址索引和二级间接地址索引

精简：一维二维三维平铺为逻辑地址 数字表示 1024/4 = 256个地址 address0 address1 address2 address3 address4 address5 0-5 address6 6-261 = 6-(5+256) address7 262-65797 = 262-261+256*256 详细解说 理解逻辑块号 518 是否超出了一级间接地址索引的范围需要了解一级间接地址索引的容量和管理方式。下面是详细的解释： ### 计算文件系统中索引容量 1. **数据块和索引块大小**：    - **磁盘数据块大小**：1KB    - **磁盘索引块大小**：1KB    - **每个地址项大小**：4字节    - **索引节点中地址项数**：8个（其中 `iaddr[0]` 到 `iaddr[5]` 是直接地址，`iaddr[6]` 是一级间接地址，`iaddr[7]` 是二级间接地址） 2. **直接地址索引**：    - `iaddr[0]` 到 `iaddr[5]` 可以直接管理 6 个数据块。    - 每个数据块大小为 1KB，所以直接地址索引可以管理 6KB 的数据。 3. **一级间接地址索引**：    - `iaddr[6]` 是一级间接地址索引，它指向一个索引块。    - 每个索引块大小为 1KB，可以存储多个地址项，每个地址项为 4 字节。    - 因此，一个索引块中可以存储：\[ \frac{1 \text{KB}}{4 \text{字节}} = 256 \text{ 个地址项} \]    - 一级间接地址索引可以管理 256 个数据块（因为它指向 256 个数据块地址）。 4. **二级间接地址索引**：    - `iaddr[7]` 是二级间接地址索引，它指向一个索引块，该索引块中存储指向其他一级间接索引块的地址。    - 每个一级间接索引块可以管理 256 个数据块，因此一个二级间接索引块可以管理：\[ 256 \times 256 = 65,536 \text{ 个数据块} \] ### 逻辑块号 518 的访问 1. **逻辑块号 0 到 5**：    - 可以直接通过直接地址索引 `iaddr[0]` 到 `iaddr[5]` 访问。 2. **逻辑块号 6 到 261**：    - 需要使用一级间接地址索引 `iaddr[6]`。因为一级间接地址索引可以管理 256 个数据块，逻辑块号 6 到 261 在这一范围内。 3. **逻辑块号 518**：    - 超出了一级间接地址索引的范围（`262 到65797`），因此需要使用二级间接地址索引 `iaddr[7]`。 ### 结论 逻辑块号 518 超出了一级间接地址索引的范围，因为一级间接地址索引 `iaddr[6]` 能够管理的最大逻辑块号是 511。逻辑块号 518 超出了这个范围，所以需要使用二级间接地址索引 `iaddr[7]` 来管理。 - **逻辑块号 0**：使用直接地址索引。 - **逻辑块号 260**：使用一级间接地址索引（在 6 到 261 范围内）。 - **逻辑块号 518**：使用二级间接地址索引（在262-65797）（超出一级间接地址索引范围）。 通过这些解释，你可以理解为什么不同的逻辑块号需要使用不同类型的地址索引。

例题 某文件系统文件存储采用文件索引节点法。假设文件索引节点中有8个地址项 iaddr［O~iaddr［7］，每个地址项大小为4字节，其中地址项iaddr［o］~iaddr［5］为直接地址索引，iaddrf6］是一级间接地址索引，iaddrl7是二级间接地址索引，磁盘索引块和磁盘数据块大小均为4KB。该文件系统可表示的单个文件最大长度是（）KB。若要访问iclsClient.dll文件的逻辑块号分别为6、520和1030，则系统应分别采用（/）。

逻辑块号计算，即逻辑地址序号计算

// 逻辑地址序号计算 由磁盘索引块4KB得，磁盘索引块 = 4*1024B 由每个地址项大小为4B，一个索引块1024个地址 // 逻辑地址序号计算 0~5 0-5 间接地址索引 6 6-1029 一级索引 7 1030 - (1029+1024*1024)  二级索引 逻辑地址最大序号 1029+1024*1024=1049605

计算文件系统可表示的单个文件最大长度 =（最大逻辑地址序号+1）* 物理块大小

由磁盘索引块4KB得，磁盘索引块 = 4*1024B 由每个地址项大小为4B，一个索引块1024个地址 // 逻辑地址序号计算 0~5 0-5 6 6-1029 7 1030 - (1029+1024*1024) 逻辑地址最大 1029+1024*1024=1049605 由于磁盘数据块大小为4KB，所以最大单个文件长度（大小）为 (1049605+1)*4KB=4198420KB

图示样例 逻辑地址计算如下 1024/4=256 直01234（01234） 一6（5~260） 一7（261~260+256）=（261~516） 二8（517~(256*256+516)）=（517~66052)

逻辑地址从0开始，复合维度降维

分页存储方法

例题

问：某操作系统采用分页存储管理方式，下图给出了进程A和进程B的页表结构，如果物理页的大小为512字节，那么进程A逻辑地址为1111（十进制）的变量存放在（）号物理内存页中（4）？ 答：十进制数1111转化为二进制数为： 10001010111。物理页的大小为512字节，这说明页内地址为9个二进制位，进程A的逻辑地址中，右边的9位是页内地址，左边的2位是页号，即：10001010111。页号为二进制的10，即十进制的2，对应的物理页号为4。

矩阵按行序存放和按列序存放的区别

矩阵按行序存放和按列序存放指的是矩阵元素在内存中的排列方式，这两种存储方式在内存访问模式和性能上存在显著区别。 ### 1. **按行序存放（Row-major Order）** - **存储方式**：   - 在按行序存放时，矩阵的元素按行的顺序依次存储在内存中。   - 例如，对于一个矩阵 \( A[3][3] \)，按行序存放时，内存中元素的排列顺序为：     - \( A[0][0], A[0][1], A[0][2], A[1][0], A[1][1], A[1][2], A[2][0], A[2][1], A[2][2] \) - **访问方式**：   - 按行访问时更有效率，因为连续的内存地址中存储的是同一行的元素，访问这些元素时不会频繁触发页面中断或缓存未命中。 ### 2. **按列序存放（Column-major Order）** - **存储方式**：   - 在按列序存放时，矩阵的元素按列的顺序依次存储在内存中。   - 例如，对于一个矩阵 \( A[3][3] \)，按列序存放时，内存中元素的排列顺序为：     - \( A[0][0], A[1][0], A[2][0], A[0][1], A[1][1], A[2][1], A[0][2], A[1][2], A[2][2] \) - **访问方式**：   - 按列访问时更有效率，因为同一列的元素是连续存储的，不会频繁触发页面中断或缓存未命中。 ### 3. **区别与影响** - **内存访问模式**：   - **按行序存放**：对于按行访问（如遍历行）的操作，内存访问是顺序的，效率高；但按列访问时，可能会导致频繁的缓存未命中或页面中断，因为列间元素在内存中是分散的。   - **按列序存放**：对于按列访问（如遍历列）的操作，内存访问是顺序的，效率高；但按行访问时，可能会导致同样的问题。 - **缓存性能**：   - 在有缓存的系统中（如 CPU 缓存），按行或按列的访问方式会影响缓存的命中率。按行访问更适合按行存放的矩阵，按列访问更适合按列存放的矩阵。 - **具体应用**：   - 一些编程语言如 C、C++ 通常采用按行序存放矩阵，而像 Fortran 则采用按列序存放。选择哪种存储方式通常取决于程序的访问模式及所用语言的标准。 ### 4. **总结** - **按行序存放**：适合频繁按行访问的场景，可以减少页面中断和提高缓存命中率。 - **按列序存放**：适合频繁按列访问的场景，可以提高访问效率。 选择何种存储方式要考虑实际应用的内存访问模式，以优化性能。

系统事物的死锁状态

多线程

制约关系：同步和互斥

由于资源共享与进程合作，并发执行的任务（进程）之间可能产生相互制约关系，这些制约关系可分为两类：竞争与协作。 并发进程之间的竞争关系为互斥，并发进程之间的协作关系体现为同步。 同步是因合作进程之间协调彼此的工作而控制S己的执行速度，即因相互合作，相互等待而产生的制约关系。而互斥是进程之间竞争临界资源而禁止两个y上的进程同时进入临界区所发生的制约关系。

2、数据库系统

内连接符号（通常表示为“⨝”）是关系数据库中用于连接两个关系（表）的符号

关系数据库

连接

关系代数：连接

详解

在关系代数中，连接操作用于将两个关系（表）按照某种条件合并，生成一个包含符合条件的元组的新关系。不同类型的连接有不同的符号和定义： ### 1. **自然连接（Natural Join）** **符号**: \( \bowtie \) **定义**: 自然连接是最常见的连接类型，它基于两个关系中所有共享的属性进行连接。自然连接只保留一次共享属性的值，并且只包括满足连接条件的元组。 **语法**: \( R \bowtie S \) **例子**: 假设有两个关系 \( R \) 和 \( S \)： - \( R \) (EmployeeID, Name, DeptID) - \( S \) (DeptID, DeptName) 自然连接 \( R \bowtie S \) 将基于 \( DeptID \) 属性合并这两个关系，结果将包含 \( EmployeeID \), \( Name \), \( DeptID \), 和 \( DeptName \)。 ### 2. **等值连接（Equi Join）** **符号**: \( \bowtie_{R.A = S.B} \) **定义**: 等值连接是一种基于两个关系中指定的等值条件进行连接的操作。它会生成所有符合条件的元组，并且通常包括所有属性。 **语法**: \( R \bowtie_{R.A = S.B} S \) **例子**: 假设有两个关系 \( R \) 和 \( S \)： - \( R \) (EmployeeID, Name, DeptID) - \( S \) (DeptID, DeptName) 等值连接 \( R \bowtie_{R.DeptID = S.DeptID} S \) 将基于 \( DeptID \) 属性合并这两个关系，结果将包含所有属性 \( EmployeeID \), \( Name \), \( DeptID \), 和 \( DeptName \)。 ### 3. **左外连接（Left Outer Join）** **符号**: \( R \text{ LEFT OUTER JOIN } S \) **定义**: 左外连接包括左表的所有元组和右表中符合连接条件的元组。对于不匹配的右表元组，结果中对应的列将填充 NULL 值。 **语法**: \( R \text{ LEFT OUTER JOIN } S \) **例子**: 假设有两个关系 \( R \) 和 \( S \)： - \( R \) (EmployeeID, Name, DeptID) - \( S \) (DeptID, DeptName) 左外连接 \( R \text{ LEFT OUTER JOIN } S \) 将返回所有来自 \( R \) 的元组，以及那些与 \( R \) 的 \( DeptID \) 匹配的 \( S \) 的元组。如果 \( S \) 中没有匹配的元组，对应的 \( DeptName \) 将是 NULL。 ### 4. **右外连接（Right Outer Join）** **符号**: \( R \text{ RIGHT OUTER JOIN } S \) **定义**: 右外连接包括右表的所有元组和左表中符合连接条件的元组。对于不匹配的左表元组，结果中对应的列将填充 NULL 值。 **语法**: \( R \text{ RIGHT OUTER JOIN } S \) **例子**: 假设有两个关系 \( R \) 和 \( S \)： - \( R \) (EmployeeID, Name, DeptID) - \( S \) (DeptID, DeptName) 右外连接 \( R \text{ RIGHT OUTER JOIN } S \) 将返回所有来自 \( S \) 的元组，以及那些与 \( S \) 的 \( DeptID \) 匹配的 \( R \) 的元组。如果 \( R \) 中没有匹配的元组，对应的 \( EmployeeID \) 和 \( Name \) 将是 NULL。 ### 5. **全外连接（Full Outer Join）** **符号**: \( R \text{ FULL OUTER JOIN } S \) **定义**: 全外连接包括左表和右表中的所有元组，对于不匹配的元组，结果中对应的列将填充 NULL 值。 **语法**: \( R \text{ FULL OUTER JOIN } S \) **例子**: 假设有两个关系 \( R \) 和 \( S \)： - \( R \) (EmployeeID, Name, DeptID) - \( S \) (DeptID, DeptName) 全外连接 \( R \text{ FULL OUTER JOIN } S \) 将返回所有来自 \( R \) 和 \( S \) 的元组，对于那些在一个表中但不在另一个表中存在的元组，结果中对应的列将填充 NULL 值。这些连接操作符在关系数据库中用于综合多个表的数据，满足复杂的查询需求。

自然连接和投影运算

考题

最优语句

范式

第一范式

存在非主属性对码的部分依赖

存在非主属性对码的部分依赖为第一范式，不存在则为第二范式

第二范式

不存在非主属性对码的部分依赖

关系模式

R（U，F），R关系模式也就是表，U是属性集，F是函数依赖

候选码

是什么

候选码是所有可能成为主键的候选集合

定义：是能够唯一标识关系中每一个元组的最小属性集合。在这里， A1A5  是候选码，表示使用  A1  和  A5  可以唯一确定关系模式  R  中的每一个元组。

候选关键字

是什么

候选关键字是指这些候选集合中的具体键。候选码的概念更为广泛，候选关键字是它的具体应用。

主键

范式

第二范式（2NF） •关系模式处于第二范式（2NF），如果它符合第一范式（1NF）且每一个非主属性都完全函数依赖于每一个候选码的整个属性集，而不是候选码的部分属性。

示例

假设关系模式R（U，F），属性集U=｛A，B，C｝，函数依赖集F=｛A—>B，B->C｝。若将其分解为P=｛RI （U1，F1），R2（U2，F2）｝，其中U1=｛A，B｝，U2=｛A，C｝。那么，关系模式R、R1、R2分别达到了（第二，第三，第三）

主属性和非主属性：候选码中的属性是主属性，非候选码中的属性是非主属性

分解

分解结果的评估

是否是无损连接

分解后的关系模式进行自然链接是否可以恢复如初，如果可以就是无损连接。

是否保持了函数依赖关系

是否保留了所有的函数依赖关系

详解

为了评估分解的效果，我们需要检查原始关系模式 \( R \) 和分解后的子关系模式 \( R_1 \) 和 \( R_2 \) 的性质，包括是否满足无损连接性和函数依赖的保持情况。给定的数据如下： - 原始关系模式 \( R(U, F) \)   - 属性集 \( U = \{A, B, C\} \)   - 函数依赖集 \( F = \{A \rightarrow B, B \rightarrow C\} \) - 分解：   - \( R_1(U_1, F_1) \) 其中 \( U_1 = \{A, B\} \) 和 \( F_1 = \{A \rightarrow B\} \)   - \( R_2(U_2, F_2) \) 其中 \( U_2 = \{A, C\} \) 和 \( F_2 = \{B \rightarrow C\} \) ### 1. 函数依赖保持情况 分解后的关系模式 \( R_1 \) 和 \( R_2 \) 应该能够保留原始关系模式 \( R \) 中的所有函数依赖。检查一下是否所有的函数依赖 \( A \rightarrow B \) 和 \( B \rightarrow C \) 都在分解后的子关系模式中得到满足： - 对于 \( R_1 \)，其属性集是 \( \{A, B\} \) 并且函数依赖是 \( A \rightarrow B \)。这个依赖在 \( R_1 \) 中是保持的。 - 对于 \( R_2 \)，其属性集是 \( \{A, C\} \) 并且函数依赖是 \( B \rightarrow C \)。注意这里 \( R_2 \) 并不包含 \( B \) 属性，所以 \( B \rightarrow C \) 在 \( R_2 \) 中不适用。 因此，分解后的模式并没有完全保留原始模式的所有函数依赖。 ### 2. 无损连接性 为了验证分解是否无损连接，需要检查是否能通过自然连接操作将 \( R_1 \) 和 \( R_2 \) 恢复为原始关系模式 \( R \)。我们使用无损连接的判定方法： - **无损连接的条件**：   分解 \( R \rightarrow R_1 \) 和 \( R_2 \) 是无损连接的，当且仅当下列条件之一满足：   - \( (U_1 \cap U_2) \rightarrow U_1 \) 或者   - \( (U_1 \cap U_2) \rightarrow U_2 \)   其中 \( U_1 \cap U_2 \) 是两个子关系模式的公共属性集。 - **在这个例子中**：   - \( U_1 \cap U_2 = \{A\} \)   - \( (U_1 \cap U_2) \rightarrow U_1 \) 为 \( A \rightarrow \{A, B\} \)，显然这是对的，因为 \( A \) 确定了 \( A \) 和 \( B \)。   - \( (U_1 \cap U_2) \rightarrow U_2 \) 为 \( A \rightarrow \{A, C\} \)，但这里 \( A \) 并不能直接确定 \( C \)。 根据条件 \( (U_1 \cap U_2) \rightarrow U_1 \) 成立，因此，分解是无损连接的。 ### 结论 - **函数依赖的保持**：分解没有完全保留所有函数依赖。特别是 \( B \rightarrow C \) 这个依赖在 \( R_2 \) 中没有体现，因此不能保持所有的函数依赖。 - **无损连接性**：分解是无损连接的，因为条件 \( (U_1 \cap U_2) \rightarrow U_1 \) 成立。 综上所述，尽管分解是无损连接的，但它没有完全保留原始关系模式的所有函数依赖。

试题

问：假设关系模式R（U，F），属性集U=｛A，B，C｝，函数依赖集F=｛A—>B，B->C｝。若将其分解为P=｛RI （U1，F1），R2（U2，F2）｝，其中U1=｛A，B｝，U2=｛A，C｝。那么，分解p是否是无损连接，是否保持了函数依赖关系？ 答：是无损连接，没有保持函数依赖关系。

数理逻辑学

量词

量词是数学和逻辑表达中的基本工具，它们帮助我们明确地表达关于集合、命题和关系的精确陈述。 • (\exists): 存在量词。 <div> (forall): 全称量词。</div><div>• 唯一存在量词。 •有界量词: 限定在特定集合中的存在或全称量词。 •混合量词: 存在和全称量词的组合。 •模量词: 可能性和必然性量词（模态逻辑中）。 </div>

关系代数

属性集

函数依赖

阿姆斯特朗公理

阿姆斯特朗公理（Armstrong's Axioms）是一组用于推导关系模式中函数依赖的规则，它们是最基本且最常用的规则。这些公理帮助我们理解和推导所有可能的函数依赖。以下是所有阿姆斯特朗公理的详细讲解： ### 1. 自反律（Reflexivity） - **定义**：如果 \( Y \) 是 \( X \) 的子集，则 \( X \rightarrow Y \) 成立。 - **解释**：一个属性集 \( X \) 自然地确定了它自己所有的子集 \( Y \) 的值。这是因为如果你知道 \( X \) 的值，那么你一定能确定 \( Y \) 的值。 - **示例**：如果 \( X = \{A, B\} \)，那么 \( \{A, B\} \rightarrow A \) 和 \( \{A, B\} \rightarrow B \) 都成立。 ### 2. 增广律（Augmentation） - **定义**：如果 \( X \rightarrow Y \) 成立，那么对于任意属性集 \( Z \)，\( XZ \rightarrow YZ \) 也成立。 - **解释**：如果属性集 \( X \) 确定了属性集 \( Y \)，那么添加一个属性集 \( Z \) 不会改变这种确定关系，即 \( X \) 和 \( Z \) 确定了 \( Y \) 和 \( Z \)。 - **示例**：如果 \( A \rightarrow B \) 成立，那么添加一个属性 \( C \)，可以得到 \( AC \rightarrow BC \) 也成立。 ### 3. 传递律（Transitivity） - **定义**：如果 \( X \rightarrow Y \) 和 \( Y \rightarrow Z \) 成立，那么 \( X \rightarrow Z \) 也成立。 - **解释**：如果属性集 \( X \) 确定了属性集 \( Y \)，而 \( Y \) 又确定了 \( Z \)，那么 \( X \) 自然也确定了 \( Z \)。 - **示例**：如果 \( A \rightarrow B \) 且 \( B \rightarrow C \) 成立，那么 \( A \rightarrow C \) 也成立。 ### 4. 合并率（Union） - **定义**：如果 \( X \rightarrow Y \) 和 \( X \rightarrow Z \) 成立，那么 \( X \rightarrow YZ \) 也成立。 - **解释**：如果属性集 \( X \) 确定了两个属性集 \( Y \) 和 \( Z \)，那么 \( X \) 也会确定 \( Y \) 和 \( Z \) 的并集。 - **示例**：如果 \( A \rightarrow B \) 和 \( A \rightarrow C \) 成立，那么 \( A \rightarrow BC \) 也成立。 ### 5. 分解率（Decomposition） - **定义**：如果 \( X \rightarrow YZ \) 成立，那么 \( X \rightarrow Y \) 和 \( X \rightarrow Z \) 也成立。 - **解释**：如果属性集 \( X \) 确定了两个属性集 \( Y \) 和 \( Z \) 的并集，那么 \( X \) 自然也确定了 \( Y \) 和 \( Z \)。 - **示例**：如果 \( A \rightarrow BC \) 成立，那么 \( A \rightarrow B \) 和 \( A \rightarrow C \) 也成立。 ### 6. 结合律（Pseudo-Transitivity） - **定义**：如果 \( X \rightarrow Y \) 和 \( YZ \rightarrow W \) 成立，那么 \( XZ \rightarrow W \) 也成立。 - **解释**：如果属性集 \( X \) 确定了 \( Y \)，并且 \( Y \) 和 \( Z \) 的组合确定了 \( W \)，那么 \( X \) 和 \( Z \) 的组合也确定 \( W \)。 - **示例**：如果 \( A \rightarrow B \) 和 \( BC \rightarrow D \) 成立，那么 \( AC \rightarrow D \) 也成立。 这些公理是函数依赖的基础，通过它们可以推导出其他的函数依赖，用于设计和优化数据库模式。

数据库设计

四个阶段

数据库设计主要分为用户需求分析、概念结构、逻辑结构和物理结构设计四个阶段。

用户需求分析设计

产出三个文档

需求设计说明书

数据字典

数据流程图

概念结构设计

逻辑结构设计

试题

在逻辑设计阶段j进行关系规范化

做些什么

关系规范化

定义表结构：将ER图转化表结构

外键关系

物理结构设计

是什么

数据库设计可以分为4个主要阶段：①用户需求分析。数据库设计人员采用一定的辅助工具对应用对象的功能、性能、限制等要求所进行的科学分析。②概念设计。概念结构设计是对信息分析和定义，如视图模型化、视图分析和汇总。对应用对象精确地抽象、概括而形成的独立于计算机系统的企业信息模型。描述概念模型的较理想的工具是E-R图。③逻辑设计。将抽象的概念模型转化为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑模型，它是物理设计的基础。包括模式初始设计、子模式设计、应用程序设计、模式评价以及模式求精。④物理设计。逻辑模型在计算机中的具体实现方案。

设计策略

在数据库设计中，制定合理的设计策略是确保数据库性能、可扩展性、安全性和维护性的重要步骤。常见的数据库设计策略包括以下几个方面： ### 1. **需求分析**    - **理解业务需求**：在设计数据库之前，必须详细了解业务需求、用户需求以及系统的功能要求。这包括理解需要存储的数据类型、数据量、访问模式等。    - **确定数据模型**：根据业务需求，选择合适的数据模型（例如，关系型模型、文档型模型、图形数据库等）来满足系统需求。 ### 2. **概念设计**    - **实体-关系（ER）模型**：使用ER图来描述系统中的实体、属性和实体之间的关系。概念设计阶段的目标是以一种高层次的方式来建模业务数据。    - **识别主键**：为每个实体定义主键，确保每个记录都能被唯一标识。 ### 3. **逻辑设计**    - **规范化**：应用数据库规范化规则（如1NF、2NF、3NF等）来消除冗余数据，确保数据的完整性和一致性。规范化的目标是减少数据冗余和更新异常。    - **定义表结构**：将ER模型转化为具体的数据库表结构，定义字段、数据类型、约束条件等。    - **外键关系**：确定表之间的外键关系，以维护数据的参照完整性。 ### 4. **物理设计**    - **选择存储结构**：根据数据的访问模式和性能要求，选择合适的存储结构（如B树、哈希表、索引组织表等）。    - **索引设计**：根据查询频率和性能需求设计适当的索引，确保查询效率。索引的选择应权衡查询速度和插入/更新操作的效率。    - **分区设计**：对于大规模数据库，考虑使用分区技术（如水平分区、垂直分区）来提高查询性能和管理效率。    - **数据库参数调优**：根据硬件配置和应用场景，调整数据库系统的参数设置，如内存分配、缓存策略等，以优化性能。 ### 5. **安全性和权限管理**    - **用户角色和权限**：根据不同用户或用户组的角色，定义访问权限，确保数据的安全性和隐私性。    - **审计和日志记录**：启用审计功能，记录数据库访问和操作日志，以便于监控和追踪。 ### 6. **备份与恢复策略**    - **定期备份**：设计并实施定期备份策略，以防止数据丢失。备份可以包括全量备份、增量备份和差异备份。    - **灾难恢复**：制定并测试灾难恢复计划，以确保在发生故障时能够快速恢复数据库。 ### 7. **性能优化**    - **查询优化**：分析并优化常用查询，确保它们能够高效执行。包括索引使用、查询重写、避免不必要的全表扫描等。    - **缓存机制**：使用数据库缓存或应用层缓存来减少数据库的负载，提升响应速度。    - **分布式数据库设计**：在需要处理海量数据或高并发访问时，考虑使用分布式数据库或数据库集群技术。 ### 8. **维护和监控**    - **定期维护**：包括数据库统计信息更新、碎片整理、索引重建等，以保持数据库的高效运行。    - **实时监控**：通过监控工具实时监控数据库的性能、错误日志、连接数等指标，及时发现和解决问题。 ### 9. **文档化**    - **数据库文档**：确保数据库设计有充分的文档支持，包括数据字典、ER图、规范化过程说明、备份恢复计划等。这有助于团队协作和后续维护。 通过遵循这些数据库设计策略，可以确保数据库系统不仅能够满足当前的业务需求，还能够在未来的扩展和优化中保持高效、安全和可维护。

事务

两段锁协议

**两段锁协议**（Two-Phase Locking, 2PL）是数据库并发控制中常用的一种协议，它保证了事务在并发执行时的**可串行化**，即执行的结果与某种顺序的串行执行相同。两段锁协议分为两个阶段：**扩展阶段**和**收缩阶段**。 ### 1. **扩展阶段（Growing Phase）**    - 在扩展阶段，事务可以**获取**任何类型的锁（共享锁或排他锁），但**不能释放**锁。    - 在这个阶段，事务不断请求并获得所需的资源锁，直到它不再需要新的锁为止。    - 当事务第一次释放锁时，扩展阶段就结束了。 ### 2. **收缩阶段（Shrinking Phase）**    - 在收缩阶段，事务可以**释放**已持有的锁，但**不能再获取**任何新的锁。    - 事务开始释放它在扩展阶段获得的锁，并最终释放所有持有的锁。 ### **工作原理** 两段锁协议的关键在于，所有的锁获取操作都必须发生在释放锁之前。通过这种方式，确保了事务在整个执行过程中，不会因为锁的获取和释放而产生冲突，从而实现事务的串行化。 ### **优点** - **串行化保证**：两段锁协议确保了事务的执行结果与某个串行执行的结果相同，从而保证了数据库的一致性。 - **广泛应用**：2PL 是数据库管理系统中最常用的并发控制协议之一。 ### **缺点** - **可能导致死锁**：由于事务在扩展阶段不断请求锁，可能会出现多个事务相互等待资源的情况，导致死锁。 - **低并发性**：在某些情况下，两段锁协议可能导致系统的并发性降低，特别是在高负载或高并发的场景下。 ### **举例说明** 假设有两个事务 T1 和 T2： - **T1** 需要锁定资源 A 和 B； - **T2** 需要锁定资源 B 和 C。 根据两段锁协议： 1. T1 首先获取 A 的锁，再获取 B 的锁，执行操作后，开始释放锁。 2. T2 必须等到 T1 释放 B 的锁后，才能获取 B 的锁，然后获取 C 的锁并执行操作。 这样，通过两段锁协议，确保 T1 和 T2 不会因为同时访问资源 B 而产生冲突，最终的执行结果与事务的某种串行顺序相同。 ### **变种：严格两段锁协议（Strict 2PL）** 严格两段锁协议是两段锁协议的一个变种，它进一步要求： - 事务在**提交**或**回滚**之前，不能释放任何锁。 严格两段锁协议比标准的两段锁协议更强，它不仅保证串行化，还可以防止**级联回滚**。

实体-关系模型（ER模型）转换为关系模式

将**实体-关系模型（ER模型）**转换为**关系模式**是数据库设计过程中的一个关键步骤。这个过程涉及将ER图中的实体、属性和关系转换为关系数据库中的表、字段和外键等元素。以下是实体转换成关系模式的一般步骤： ### 1. **实体转换为关系**    - **每个实体类型**转换为一个关系（表）。    - **实体的属性**转换为关系中的列（字段）。    - **实体的主键**属性在关系中变为该表的主键。    **示例**：    - ER模型中有一个 `学生` 实体，包含 `学号`（主键）、`姓名`、`年龄` 和 `专业` 属性。    - 转换为关系模式时，得到一个表 `学生(学号, 姓名, 年龄, 专业)`，其中 `学号` 是主键。 ### 2. **弱实体转换为关系**    - **弱实体类型**也转换为一个关系（表）。    - **弱实体的属性**转换为关系中的列。    - 弱实体依赖于强实体，因此它的**主键**通常由它自身的部分标识符和强实体的主键组成。    **示例**：    - `订单` 实体依赖于 `客户` 实体，`订单` 的主键由 `订单号`（弱实体标识符）和 `客户ID`（强实体主键）组成。    - 转换后的关系为 `订单(订单号, 客户ID, 其他属性)`，其中 `客户ID` 是外键。 ### 3. **一对一关系（1:1）**    - 将**两端实体的主键**作为外键加入对方的关系中。    - 可以选择在其中一方添加外键，并将此外键设置为唯一约束（UNIQUE），或者将两个实体合并成一个关系。    **示例**：    - `教师` 实体和 `办公室` 实体之间存在 1:1 关系，每个教师有且只有一个办公室。    - 可以在 `教师` 表中添加 `办公室ID` 作为外键，或在 `办公室` 表中添加 `教师ID` 作为外键，并将其设为唯一。 ### 4. **一对多关系（1:N）**    - 将**“一”方的实体的主键**作为外键添加到“多”方的关系中。    **示例**：    - `部门` 实体和 `员工` 实体之间是 1:N 关系，每个部门有多个员工。    - 在 `员工` 表中添加 `部门ID` 作为外键来表示员工所属的部门。 ### 5. **多对多关系（M:N）**    - 为多对多关系创建一个**中间关系表**。    - 该表包含参与关系的两个实体的主键，分别作为外键。通常这两个主键组成中间表的复合主键。    **示例**：    - `学生` 实体和 `课程` 实体之间存在 M:N 关系，一个学生可以选修多门课程，一门课程可以有多个学生选修。    - 创建一个中间表 `选课(学号, 课程ID)`，`学号` 和 `课程ID` 都作为外键，且组成复合主键。 ### 6. **属性的处理**    - **简单属性**：直接转换为关系中的列。    - **复合属性**：将复合属性拆分为多个简单属性，每个简单属性作为关系中的列。    - **多值属性**：为多值属性创建一个独立的关系表，该表的主键为原实体的主键和多值属性的值。    **示例**：    - `教师` 实体有一个多值属性 `电话号码`。    - 创建一个 `教师电话号码(教师ID, 电话号码)` 表，其中 `教师ID` 是外键，`电话号码` 是多值属性的值。 ### 7. **自关联关系**    - 对于自关联（如员工的上级和下级关系），通常在同一个关系（表）中添加一个外键，引用同一表的主键。    **示例**：    - `员工` 表中有一个自关联关系 `上级员工`，可以在 `员工` 表中添加 `上级员工ID` 列，引用 `员工` 表的主键 `员工ID`。 ### 8. **实现约束**    - 确保关系模式中的所有实体和属性都正确地实现了**约束条件**，如唯一性约束、外键约束、非空约束等。 通过这些步骤，ER模型中的所有实体、属性和关系都可以被系统地转换为关系数据库中的表结构，从而建立起一个符合规范的关系数据库。

约束

完整性约束

分类

完整性约束分为

实体完整性约束

其中实体完整性约束可以通过Primary Key指定，

参照完整性约束

参照完整性约束通过Foreign Key指定，

用户自定义完整性约束

属性自身的约束

某些简单的约束可以通过Check、Assertion等实现。

属性和属性之间的约束

针对复杂的约束，系统提供了触发器机制，通过用户编程实现。

详解

在数据库设计中，**约束**是指对数据库表中数据的一些限制条件，用于确保数据的完整性、一致性和准确性。约束有助于防止非法数据的输入，并维护数据库的业务规则和数据质量。以下是数据库设计中常见的几种约束类型： ### 1. **主键约束（Primary Key Constraint）**    - **定义**：主键约束用于唯一标识表中的每一行记录。一个表只能有一个主键。    - **特性**：主键列的值必须唯一，且不能包含空值（NULL）。    - **作用**：保证每一行记录的唯一性。    **示例**：    ```sql    CREATE TABLE 学生 (        学号 INT PRIMARY KEY,        姓名 VARCHAR(50)    );    ``` ### 2. **外键约束（Foreign Key Constraint）**    - **定义**：外键约束用于在两个表之间建立关系，确保表中的值与另一个表的主键或唯一键相对应。    - **特性**：外键列的值要么是NULL，要么必须存在于关联表的主键或唯一键列中。    - **作用**：维护数据的参照完整性，防止插入不一致的数据。    **示例**：    ```sql    CREATE TABLE 订单 (        订单号 INT PRIMARY KEY,        学号 INT,        FOREIGN KEY (学号) REFERENCES 学生(学号)    );    ``` ### 3. **唯一约束（Unique Constraint）**    - **定义**：唯一约束用于确保表中的某列或某些列的值在所有记录中是唯一的。    - **特性**：一个表中可以有多个唯一约束，允许 NULL 值（但 NULL 值之间不进行唯一性比较）。    - **作用**：防止重复数据的插入。    **示例**：    ```sql    CREATE TABLE 教师 (        教师ID INT PRIMARY KEY,        邮箱 VARCHAR(100) UNIQUE    );    ``` ### 4. **非空约束（NOT NULL Constraint）**    - **定义**：非空约束用于确保列中的值不能为空。    - **特性**：该列必须有有效数据，不能存储 NULL 值。    - **作用**：保证列中每一行数据都有有效值。    **示例**：    ```sql    CREATE TABLE 学生 (        学号 INT PRIMARY KEY,        姓名 VARCHAR(50) NOT NULL    );    ``` ### 5. **检查约束（Check Constraint）**    - **定义**：检查约束用于对列中的值设置具体的条件，只有满足条件的值才能插入到表中。    - **特性**：检查条件可以是简单的条件表达式或更复杂的逻辑。    - **作用**：保证数据的有效性和合理性。    **示例**：    ```sql    CREATE TABLE 学生 (        学号 INT PRIMARY KEY,        年龄 INT CHECK (年龄 >= 18)    );    ``` ### 6. **默认约束（Default Constraint）**    - **定义**：默认约束用于指定列的默认值，当插入数据时，如果没有为该列提供值，则使用默认值。    - **特性**：可以为列指定一个常量值或函数作为默认值。    - **作用**：简化数据输入，并确保列在没有明确赋值时具有合理的默认值。    **示例**：    ```sql    CREATE TABLE 学生 (        学号 INT PRIMARY KEY,        注册日期 DATE DEFAULT CURRENT_DATE    );    ``` ### 7. **唯一索引（Unique Index）**    - **定义**：唯一索引是用于加速查询的索引，并且确保索引列中的值是唯一的。    - **特性**：类似于唯一约束，但更多地用于优化查询性能。    - **作用**：除了保证唯一性外，还能提高数据库的查询性能。    **示例**：    ```sql    CREATE UNIQUE INDEX idx_教师邮箱 ON 教师(邮箱);    ``` ### 8. **域约束（Domain Constraint）**    - **定义**：域约束是指对列中的值进行约束，限制其必须属于特定的值集合或范围。    - **特性**：可以通过枚举或范围定义来限制数据的取值范围。    - **作用**：防止不符合业务规则的数据被插入。    **示例**：    ```sql    CREATE TABLE 学生 (        学号 INT PRIMARY KEY,        性别 CHAR(1) CHECK (性别 IN ('M', 'F'))    );    ``` 通过合理设置这些约束，可以有效地提高数据库的完整性、可靠性和安全性，防止错误数据的产生，并确保数据库系统的稳定运行。

触发器

详解

**触发器**（Trigger）是数据库中一种特殊的存储程序，它在特定的数据库事件发生时自动执行。触发器通常用于自动执行某些操作，以维护数据的一致性、完整性或执行审计、日志记录等功能。 ### 触发器的基本概念 - **触发事件**：触发器的执行由某些数据库操作触发，这些操作包括 `INSERT`、`UPDATE` 和 `DELETE`。每当指定的事件发生时，触发器会自动执行。   - **触发时间**：触发器可以在指定的时间点执行：   - **BEFORE** 触发器：在执行触发事件之前执行。   - **AFTER** 触发器：在执行触发事件之后执行。 - **触发操作**：触发器定义了在触发事件发生时要执行的具体操作，这些操作可以包括插入、更新、删除等数据库操作，或者调用存储过程。 ### 触发器的类型 根据触发事件和触发时间的不同，触发器可以分为以下几种类型： 1. **BEFORE INSERT 触发器**    - 在插入新数据到表之前触发。    - 通常用于验证或修改插入的数据。    **示例**：    ```sql    CREATE TRIGGER before_insert_student    BEFORE INSERT ON 学生    FOR EACH ROW    BEGIN        -- 确保年龄不能低于18岁        IF NEW.年龄 < 18 THEN            SET NEW.年龄 = 18;        END IF;    END;    ``` 2. **AFTER INSERT 触发器**    - 在数据插入到表之后触发。    - 常用于记录日志、更新相关表或其他审计操作。    **示例**：    ```sql    CREATE TRIGGER after_insert_student    AFTER INSERT ON 学生    FOR EACH ROW    BEGIN        -- 在日志表中记录插入操作        INSERT INTO 日志 (操作类型, 操作描述)        VALUES ('INSERT', CONCAT('学生 ', NEW.学号, ' 被插入'));    END;    ``` 3. **BEFORE UPDATE 触发器**    - 在更新表中的数据之前触发。    - 可以用于验证或修改将要更新的数据。    **示例**：    ```sql    CREATE TRIGGER before_update_student    BEFORE UPDATE ON 学生    FOR EACH ROW    BEGIN        -- 如果姓名为空，则不允许更新        IF NEW.姓名 IS NULL THEN            SIGNAL SQLSTATE '45000'            SET MESSAGE_TEXT = '姓名不能为空';        END IF;    END;    ``` 4. **AFTER UPDATE 触发器**    - 在表中的数据被更新之后触发。    - 可用于更新关联表、记录更改日志或触发其他操作。    **示例**：    ```sql    CREATE TRIGGER after_update_student    AFTER UPDATE ON 学生    FOR EACH ROW    BEGIN        -- 在日志表中记录更新操作        INSERT INTO 日志 (操作类型, 操作描述)        VALUES ('UPDATE', CONCAT('学生 ', NEW.学号, ' 被更新'));    END;    ``` 5. **BEFORE DELETE 触发器**    - 在从表中删除数据之前触发。    - 用于检查或阻止删除操作。    **示例**：    ```sql    CREATE TRIGGER before_delete_student    BEFORE DELETE ON 学生    FOR EACH ROW    BEGIN        -- 如果学生有未完成的订单，不允许删除        IF EXISTS (SELECT 1 FROM 订单 WHERE 学号 = OLD.学号 AND 状态 = '未完成') THEN            SIGNAL SQLSTATE '45000'            SET MESSAGE_TEXT = '该学生有未完成的订单，不能删除';        END IF;    END;    ``` 6. **AFTER DELETE 触发器**    - 在从表中删除数据之后触发。    - 用于记录删除操作或同步删除相关数据。    **示例**：    ```sql    CREATE TRIGGER after_delete_student    AFTER DELETE ON 学生    FOR EACH ROW    BEGIN        -- 在日志表中记录删除操作        INSERT INTO 日志 (操作类型, 操作描述)        VALUES ('DELETE', CONCAT('学生 ', OLD.学号, ' 被删除'));    END;    ``` ### 触发器的应用场景 1. **数据完整性维护**：通过触发器可以在数据操作前后进行数据验证，确保数据符合业务规则。     2. **自动化业务规则执行**：可以自动执行某些业务逻辑，例如当订单完成时自动更新库存。 3. **审计和日志记录**：触发器可以在数据变更时自动记录日志，以跟踪数据库中的所有更改。 4. **复杂数据同步**：在表间进行复杂的数据同步操作，如在一张表中删除记录时自动删除相关联表中的记录。 ### 触发器的优缺点 **优点**： - **自动执行**：触发器自动执行，无需手动调用或担心遗漏。 - **集中化控制**：业务逻辑可以集中在数据库层，确保所有相关操作遵循相同规则。 **缺点**： - **调试困难**：由于触发器是自动执行的，可能难以调试，特别是在复杂的数据库操作中。 - **性能开销**：触发器会增加数据库操作的额外开销，尤其是在大量数据变更时，可能影响性能。 - **可维护性**：如果触发器逻辑复杂，可能会使数据库维护变得困难。 ### 触发器的使用注意事项 - **性能影响**：在设计触发器时，需谨慎考虑其可能对性能的影响，尤其是在高频率的数据库操作中。 - **避免递归触发器**：避免在触发器中执行操作导致同一个触发器再次被触发，可能导致递归和死循环。 - **文档记录**：为触发器编写详细的文档，以便维护和理解系统中触发器的行为。 通过使用触发器，可以在数据库中实现复杂的自动化数据处理和业务逻辑控制，确保数据的正确性和一致性。

3、计算机硬件基础及嵌入式系统

硬件基础

串行总线

特点

1、串行总线适宜长距离传输数据。但串行总线有半双工、全双工之分，全双工是一条线发一条线收。

2、串行总线传输的波特率在使用中可以改变。

3、串行总线的数据发送和接收可以使用多种方式，程序查询方式和中断方式都可以。

4、串行总线是按位（bit）传输数据的，其数据的正确性依赖于校验码纠正。

处理器

DSP、GPU、CPU的区别

**DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）**、**GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）**和**CPU（Central Processing Unit，中央处理器）**是三种不同类型的处理器，各自针对不同的应用场景进行了优化，下面是它们的主要区别。 ### 1. **用途** - **CPU**：   - **通用性**：CPU是计算机系统的核心处理单元，设计用于处理各种通用计算任务。它负责执行操作系统、应用程序和系统服务，是通用计算的主要执行者。   - **任务处理**：CPU适合处理复杂的逻辑运算、控制任务、多任务处理等，是现代计算机的核心组件。 - **GPU**：   - **并行处理**：GPU最初设计用于处理图形计算，特别是3D渲染，它具有大量并行处理单元，能够同时处理大规模的数据流。这使得它在图形处理和大规模并行计算（如科学计算、机器学习、数据分析）中表现出色。   - **图形渲染**：GPU擅长处理像素、顶点和纹理等大量平行计算任务，因此在视频游戏、图形设计、深度学习等领域得到了广泛应用。 - **DSP**：   - **专用信号处理**：DSP专门设计用于实时处理数字信号，例如音频、视频和通信信号。它擅长执行线性代数运算、滤波和变换等高效重复计算任务。   - **实时应用**：DSP常用于通信系统、音频设备、医疗成像和自动控制系统中，强调低延迟和高效信号处理。 ### 2. **架构特点** - **CPU**：   - **复杂控制单元**：CPU拥有复杂的控制单元和多级缓存，能够有效管理和调度多任务。   - **通用指令集**：支持丰富的通用指令集，能够处理从算术运算到逻辑控制的广泛任务。 - **GPU**：   - **大规模并行架构**：GPU的架构包含数千个小型处理核心，设计用于同时处理大量简单的计算任务（如矩阵运算），尤其擅长大规模数据并行处理。   - **高内存带宽**：GPU通常具有高内存带宽，以支持高速数据传输，满足高要求的图形和计算任务。 - **DSP**：   - **专用指令集**：DSP拥有专门为信号处理设计的指令集，特别优化了乘累加（MAC）等操作，这些操作在信号处理算法中非常常见。   - **实时性优化**：DSP的架构注重低延迟和确定性执行时间，适合实时数据处理。 ### 3. **执行效率** - **CPU**：   - **通用计算效率高**：适合处理复杂、多样的任务，但在处理大规模并行任务时效率可能不如GPU。   - **多任务处理**：CPU能够有效管理并执行多任务操作，支持复杂的操作系统和应用程序。 - **GPU**：   - **并行计算能力强**：在需要同时处理大量简单任务（如图形渲染、矩阵运算）时，GPU表现出色，计算速度极快。   - **图形处理和科学计算**：特别擅长图形处理和科学计算中的并行任务，如机器学习的模型训练。 - **DSP**：   - **信号处理效率高**：在处理实时信号任务（如音频、视频处理）时，DSP具有高效、低延迟的优势。   - **低功耗高性能**：DSP在特定领域内可以在较低功耗下实现高性能。 ### 4. **应用场景** - **CPU**：   - **广泛应用**：从桌面计算机、服务器到移动设备，CPU都是计算任务的核心组件，适用于几乎所有计算任务。 - **GPU**：   - **图形处理**：广泛用于视频游戏、3D渲染、图形设计等领域。   - **并行计算**：在深度学习、科学计算、数据挖掘等需要大规模并行处理的领域，GPU也被广泛采用。 - **DSP**：   - **数字信号处理**：常用于音频、视频处理，通信设备（如基站、调制解调器）、自动控制系统、医疗设备等实时信号处理场景。 ### 5. **能耗** - **CPU**：通常功耗较高，尤其是在处理复杂任务时。现代CPU通过多核和节能技术来平衡性能与能耗。 - **GPU**：GPU在执行大规模并行计算时，功耗相对较高，特别是在处理复杂图形或训练大型神经网络时。 - **DSP**：DSP通常具有较低的功耗，特别是在嵌入式系统或便携设备中使用时，能够在有限的能耗下提供高效的信号处理。 ### **总结** - **CPU**是通用的计算核心，擅长处理复杂、多样的计算任务，广泛应用于计算设备中。 - **GPU**擅长处理大规模并行任务，特别是在图形处理和科学计算中表现出色，适用于图形渲染和机器学习等领域。 - **DSP**是专门设计用于实时数字信号处理的处理器，在音频、视频处理和通信等领域有显著优势，具有低功耗、高效能的特点。 这三种处理器各自的设计目标和优化方向不同，具体使用时应根据需求选择合适的处理器类型。

子主题

体系结构

有哪些

处理器市场上有多种体系结构（Architecture），这些体系结构通过不同的设计理念和指令集来优化处理器的性能、功耗和应用场景。以下是主要的处理器体系结构： ### 1. **CISC（Complex Instruction Set Computing，复杂指令集计算）**    - **代表**：x86架构（Intel和AMD处理器）。    - **特点**：      - **复杂指令集**：CISC架构包含丰富且复杂的指令集，每条指令可以执行多个低级操作（如内存访问、算术操作等）。      - **指令长度不固定**：指令长度可以不固定，这允许更复杂的操作在单条指令内完成。      - **硬件实现复杂**：由于指令集复杂，硬件解码器和执行单元也相对复杂，但能够更直接地实现高级编程语言的功能。    - **应用场景**：主要用于通用计算设备，如个人电脑、服务器和一些嵌入式系统。 ### 2. **RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算）**    - **代表**：ARM架构、MIPS架构、RISC-V架构。    - **特点**：      - **精简指令集**：RISC架构采用少量且简单的指令集，强调指令执行速度，每条指令通常在一个时钟周期内完成。      - **固定指令长度**：大多数RISC指令长度固定，指令解码和执行更加简单高效。      - **硬件实现相对简单**：RISC架构的设计使得处理器核心更为简单，功耗更低，适合移动设备和嵌入式系统。    - **应用场景**：广泛用于智能手机、平板电脑、嵌入式设备、IoT设备等需要高能效比的场合。 ### 3. **VLIW（Very Long Instruction Word，超长指令字）**    - **代表**：Itanium（英特尔IA-64架构）、TI DSP（德州仪器的DSP）。    - **特点**：      - **并行执行**：VLIW架构允许多条操作指令在一条超长指令字中并行执行，利用指令级并行性来提高处理器性能。      - **编译器优化依赖性强**：VLIW架构的性能高度依赖编译器的优化能力，因为编译器需要调度指令来最大化利用处理器资源。    - **应用场景**：主要用于专用处理器，如DSP（数字信号处理器）以及一些高性能嵌入式系统。 ### 4. **EPIC（Explicitly Parallel Instruction Computing，显式并行指令计算）**    - **代表**：Intel Itanium（IA-64架构）。    - **特点**：      - **显式并行**：EPIC架构旨在通过显式指令并行性来提高性能，编译器在编译阶段明确指令的并行性。      - **复杂性**：与VLIW类似，但在硬件上增加了更多复杂性，支持更高的并行度。    - **应用场景**：由于架构复杂性和软件支持的挑战，EPIC在市场上的应用相对有限，主要用于某些高性能计算领域。 ### 5. **MIMD（Multiple Instruction, Multiple Data，多指令多数据流）**    - **代表**：现代多核处理器架构（如x86-64、ARM Cortex-A系列）。    - **特点**：      - **多核架构**：MIMD架构支持多个独立处理核心，每个核心可以同时执行不同的指令集，对不同的数据流进行处理。      - **高并行性**：MIMD架构非常适合并行计算任务，在多任务处理、多线程编程中表现出色。    - **应用场景**：广泛用于多核CPU、服务器、高性能计算、GPU等。 ### 6. **SIMD（Single Instruction, Multiple Data，单指令多数据流）**    - **代表**：GPU（NVIDIA的CUDA架构、AMD的Radeon架构）、一些CPU的向量扩展（如Intel的AVX指令集）。    - **特点**：      - **数据并行处理**：SIMD架构能够同时对多个数据进行相同的操作，非常适合处理矢量计算、矩阵运算等任务。      - **并行度高**：在图形处理、科学计算、机器学习等领域，SIMD通过高并行度显著提高处理速度。    - **应用场景**：主要用于图形渲染、视频编码、科学计算和深度学习等领域。 ### 7. **专用处理器架构**    - **代表**：DSP（数字信号处理器）、FPGA（现场可编程门阵列）、ASIC（专用集成电路）。    - **特点**：      - **专用性强**：这些处理器架构专门设计用于特定任务，性能和功耗经过优化，非常适合处理特定类型的计算任务。      - **高效性**：在特定应用场景中，专用处理器可以比通用处理器提供更高的性能和更低的功耗。    - **应用场景**：用于通信系统、音频处理、图像处理、信号处理、工业控制等领域。 ### 8. **异构计算架构**    - **代表**：CUDA（NVIDIA）、OpenCL（Khronos Group）。    - **特点**：      - **多种处理单元结合**：异构计算架构结合了不同类型的处理单元（如CPU、GPU、DSP），以便在一个系统中利用每种架构的优势。      - **任务分担**：通过在不同的处理器上分担计算任务，异构计算能够在复杂应用中提供高效的计算性能。    - **应用场景**：主要用于高性能计算、人工智能、深度学习、多媒体处理等需要不同类型计算资源的场景。 ### **总结** 处理器市场上存在多种体系结构，涵盖了从通用计算到专用处理的各个领域。不同的体系结构根据特定的计算需求和应用场景进行了优化。CISC和RISC是两种最主要的通用计算架构，而GPU的SIMD架构则在图形处理和并行计算中占据主导地位。DSP等专用架构在信号处理和嵌入式系统中表现突出，而异构计算架构则结合了多种处理单元以最大化性能和效率。

考题

DSP采用什么结构：哈佛j结构

主频

概括

CPU的工作频率（主频）包括两个部分：外频与倍频，两者的乘积就是主频。 所谓外频，就是外部频率，指的是系统总线频率。倍频的全称是倍频系数，倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。最初CPU主频和系统总线速度是一样的，但CPU的速度越来越快，倍频技术也就相应产生。它的作用是使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以通过倍频来提升。 本题中外频200MHz，倍频13，所以主频=200MHz*13=2.6GHZo

两部分

外频

倍频

主频=外频 * 倍频

流水线

指令流水线执行时间

指令流水线执行时间计算注意点，1、第一条指令执行时间为各个段执行时间总和，2、非第一条指令执行时间等于各段中执行时间最长的时间

例题详见吞吐率例子

最大吞吐率计算

最大吞吐率

最大吞吐率 = 1/流水线周期时间（最长慢流水线阶段）P(max)

流水线周期时间

流水线周期时间 = 最慢流水线阶段

例题

问：某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令（2At）、分析指令（1At）、取操作数（3At）、运算（1At）和写回结果（2At）组成，并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为（）？ 答：最大吞吐率 = 1/3 指令/At 最大吞吐率计算 •流水线结构：题目提到系统采用5级流水线结构，并且每条指令经过的五个阶段分别为：取指令（IF）、分析指令（ID）、取操作数（OF）、运算（EX）、写回结果（WB）。 •每个阶段的延迟： •IF = 2At •ID = 1At •OF = 3At •EX = 1At •WB = 2At •流水线周期时间：最大吞吐率取决于最慢的流水线阶段，也就是取操作数（OF）阶段所需的时间。 •所以，流水线周期时间 = 3At。 •最大吞吐率：在流水线满负荷运行的情况下，最大吞吐率为1个指令/周期。 •最大吞吐率 = 1 / 流水线周期时间 = 1 / 3At = 1/3 指令/At。

多个指令的吞吐率计算

指令流水线的吞吐率定义为：吞吐率TP=指令数/执行时间。

例题： 注意点，指令流水线执行时间计算注意点，1、第一条指令执行时间为各个段执行时间总和，2、非第一条指令执行时间等于各段中执行时间最长的时间 问：某指令流水线由5段组成，各段所需要的时间如下图所示。At、3At、At、2At 、At连续输入100条指令时的吞吐率为（）。 答：指令流水线的吞吐率定义为：吞吐率TP=指令数/执行时间。 该流水线开始运行后，第二条指令的第一段就与第一条指令的第二段就开始重叠执行。流水线的建立时间为第一条指令的执行时间，此后每3At 就执行完一条指令，因此执行100条指令的时间 # (t+3t+t+2t+t) + (100-1) *3t=305t。

加速比计算

非流水线总执行时间

各阶段之和

流水线执行总时间

假设10条指令，非流水线总执行时间+流水线周期时间 * (10-1)

极速比

加速比 = 非流水线执行时间 / 流水线执行时间

考题

问：某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令（2At）、分析指令（1At）、取操作数（3At）、运算（1At）和写回结果（2At）组成，并分别用5个子部件完成。若连续向流水线输入10条指令，则该流水线的加速比为（/）。 答：加速比 = 2.5。 加速比计算 •单流水线执行时间：如果不使用流水线，每条指令执行的总时间为所有阶段的时间之和。 •非流水线总执行时间 = 2At + 1At + 3At + 1At + 2At = 9At。 •流水线执行时间：在使用流水线的情况下，总执行时间由填充阶段的时间（4个阶段的时间）和后续指令的时间（每条指令3At）组成。 •由于第一条指令需要5个阶段完成，因此执行10条指令的流水线总执行时间为：9At + 9 * 3At = 9At + 27At = 36At。 •加速比：加速比 = 非流水线执行时间 / 流水线执行时间 = (10 * 9At) / 36At = 90At / 36At = 5/2 = 2.5。

非流水线时间

流水线时间

第一指令启动阶段需要耗费五个阶段的时间即一条指令的非流水线总时间Sum(P1+...+Pn)

DMA（直接存储器访问）

是什么

DMA方式是一种不经过CPU而直接在外设与内存间进行的数据交换控制方式。在DMA模式下，CPU只须向DMA控制器下达指令，让DMA 控制器来处理数据的传送，数据传送完之后再把信息反馈给CPU即可。

工作方式

DMA工作方式是在主存和外设之间建立起直接的数据通路。

 RISC（精简指令系统计算机）

特点

RISC的特点是 指令格式少， 寻址方式少且简单。 指令长度固定，指令种类尽量少 增加寄存器数目，以减少访存次数 用硬布线电路实现指令解码，以尽快完成指令译码

输入输出

两种数据传输方式

分类

单缓冲

双缓冲

例题

考点

计算单缓冲花费时间

单缓冲工作原理图

计算双缓冲花费时间

双缓冲工作原理图

例题

例题：某计算机系统输入/输出采用双缓冲工作方式，其工作过程如下图所示，假设磁盘块与缓冲区大小相同，每个盘块读入缓冲区的时间T为10us，缓冲区送用户区的时间M为6us，系统对每个磁盘块数据的处理时间C为2us。若用户需要将大小为10个磁盘块的Docl文件逐块从磁盘读入缓冲区，并送用户区进行处理，那么采用双缓冲需要花费的时间为（）us，比使用单缓冲节约了（）us时间。

问：计算单缓冲花费时间

答：采用单缓冲的工作过程如图（a）所示。当第一块数据送入用户工作区后，缓冲区是空闲的，可以传送第二块数据。这样第一块数据的处理C1与第二块数据的输入T2是可以并行的，依次类推，如图（b）所示。 系统对每一块数据的处理时间为：Max （C,T）+M。因为，当T>C时，处理时间为M+T；当T<C时，处理时间为M+C。本题每一块数据的处理时间为10+6=16，Docl文件的处理时间为16x10+2=162uS，比使用单缓冲节约了162-108=54us时间。

问：计算双缓冲花费时间

答： 双缓冲的工作特点是可以实现对缓冲区中数据的输入T和提取M，与CPU的计算C，三者并行工作。双缓冲的基本工作过程是在设备输入时，先将数据输入到缓冲区1，装满后便转向缓冲区2。所以双缓冲进一步加快了I/O的速度，提高了设备的利用率。 在双缓冲时，系统处理一块数据的时间可以粗略地认为是Max（C，T）。如果C<T，可使块设备连续输入；如果C>T，则可使系统不必等待设备输入。本题每一块数据的处理时间为10，采用双缓冲需要花费的时间为10×10+6+2=108。

计算过程： 单工：n * (M + Max(C,T)) + Min(C,T) = 10*(6+10)+2=162 双工：M + n * Max(C,T)) + Min(C,T) =6+10*(10)+2=108 162-108=54

分析

已知

CPU计算时间，即数据处理时间2

缓冲区输入时间10

缓冲区提取时间6

数据块数量10

公式

n各数据块处理时间的

单缓冲

n*(M+Max(C,T)+Min(C,T)

10*(6+10)+2=162

双缓冲

M+n*Max(C,T)+Min(C,T)

6+10*10+2=108

嵌入式系统

基础

嵌入式处理器

嵌入式微处理器（MPU）

嵌入式微处理器（MPU）是嵌入式系统硬件层的核心，大多工作在为特定用户群专用设计的系统中，它将通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。

微控制器（MCU）

嵌入式微控制器（Embedded MicrocontrollerUnit,EMCU）的典型代表是单片机，单片机从诞生之日起，称为嵌入式微控制器。它体积小，结构紧凑，作为一个部件安装在所控制的装置中，主要执行信号控制的功能。

数字信号处理器（DSP）

数字信号处理器（digital signal processor） 由大规模或超大规模集成电路芯片组成，是用来完成某种信号处理任务的处理器。它是为适应高速实时信号处理任务的需要而逐渐发展起来的。随着集成电路技术和数字信号处理算法的发展，数字信号处理器的实现方法也在不断变化，处理能力不断提高。

片上系统（SOC）

片上系统（System-on-a-chip）指的是在单个芯片上集成一个完整的系统，一般包括中央处理器（CPU）、存储器，以及外围电路等。SOC是与其他技术并行发展的，如绝缘硅（SOI），它可以提供增强的时钟频率，从而降低微芯片的功耗。

处理器

类型

Cortex-M3

不具备内存管理单元(MMU)

嵌入式操作系统uc/OS-2，可以在其上运行

软件设计

低功耗控制

软件设计层面的功耗控制主要可以从以下方面展开： 1.软硬件协同设计，即软件的设计要与硬件的匹配，考虑硬件因素。 2.编译优化，采用低功耗优化的编译技术。 3.减少系统的持续运行时间，可从算法角度进行优化。 4.用“中断”代替“查询”。 5.进行电源的有效管理。

板级支持包（BSP）

例题

在嵌入式操作系统中，板级支持包BSP作为对硬件的抽象，实现了硬件有关性，操作系统有关性。

是什么

详

板级支持包（BSP））是介于主板硬件和操作系统中驱动层程序之间的一层，一般认为它属于操作系统一部分，主要是实现对操作系统的支持，为上层的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，使之能够更好地运行于硬件主板。在嵌入式系统软件的组成中，就有BSP。BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应于不同定义形式的BSP，例如VxWorks的BSP和Linux的BSP 相对于某一CPU来说尽管实现的功能一样，可是写法和接口定义是完全不同的，所以写BSP一定要按照该系统BSP的定义形式来写（BSP的编程过程大多数是在某一个成型的BSP模板上进行修改）。这样才能与上层OS保持正确的接口，良好地支持上层OS。BSP主要功能为屏蔽硬件，提供操作系统及硬件驱动，具体功能包括：1.单板硬件初始化，主要是CPU的初始化，为整个软件系统提供底层硬件支持。2.为操作系统提供设备驱动程序和系统中断服务程序。3.定制操作系统的功能，为软件系统提供一个实时多任务的运行环境。4.初始化操作系统，为操作系统的正常运行做好准备。板级支持包（BSP，也称为硬件抽象层HAL）一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置等功能，它主要具有以下两个特点。①硬件相关性，因为嵌入式实时系统的硬件环境具有应用相关性，而作为上层软件与硬件平台之间的接口，BSP需为操作系统提供操作和控制具体硬件的方法。②操作系统相关性，不同的操作系统具有各自的软件层次结构，因此不同操作系统具有特定的硬件接口形式。

嵌入式操作系统设计

特点

嵌入式操作系统是应用于嵌入式系统，实现软硬件资源的分配，任务调度，控制、协调并发活动等的操作系统软件。 它除了具有一般操作系统最基本的功能如多任务调度、同步机制等之外，通常还会具备以下适用于嵌入式系统的特性： 面向应用，可以进行检查和移植，以支持开放性和可伸缩性的体系结构； 强实时性，以适应各种控制设备及系统； 硬件适用性，对于不同硬件平台提供有效的支持并实现统一的设备驱动接高可靠性，运行时无须用户过多干预，并处理各类事件和故障； 编码体积小，通常会固化在嵌入式系统有限的存储单元中。

用来进行CPU的调试接口：JTAG

JTAG是一个调试接口，用来供开发人员调试 CPU的工作状态。JTAG软件通过该接口控制CPU来调试CPU以及读写Flash。

看门狗

看门狗（WatchDog）是嵌入式系统中一种常用的保证系统可靠性的技术，（看门狗定时超时）会产生看门狗中断。

嵌入式操作系统

分类

RTOS：实时操作系统：Real Time Operation System

1、大多数RTOS调度算法都是抢占方式（可剥夺方式） 2、任务是RTOS中最重要的操作对象，每个任务在RTOS的调度下由CPU分时执行。任务的调度目前主要有时间分片式、轮流查询式和优先抢占式三种，不同的RTOS可能支持其中一种或几种，其中优先抢占式对实时性的支持最好。 在非实时系统中，调度的主要目的是缩短系统平均响应时间，提高系统资源的利用率，或优化某一项指标；而实时系统中调度的目的则是要尽可能地保证每个任务满足他们的时间约束，及时对外部请求做出响应。

特点

概：在宿主机上必须采用交叉编译器来生成目标机的可执行代码 详：在嵌入式系统开发中，由于嵌入式设备不具备足够的处理器能力和存储空间，程序开发一般用 PC（宿主机）来完成，然后将可执行文件下载到嵌入式系统（目标机）中运行。 当宿主机与目标机的机器指令不同时，就需要交叉工具链（指编译、汇编、链接等一整套工具）。

硬件抽象层

硬件抽象层是位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层，其目的在于将硬件抽象化。它隐藏了特定平台的硬件接口细节，为操作系统提供虚拟硬件平台，使其具有硬件无关性，可在多种平台上进行移植。

嵌入式实时操作系统

一个嵌入式实时操作系统（RTOS）的评价要从很多角度进行，如体系结构、API的丰富程度、网络支持、可靠性等。其中，实时性是RTOS评价的最重要的指标之一，实时性的优劣是用户选择操作系统的一个重要参考。 严格地说，影响嵌入式操作系统实时性的因素有很多，如常用系统调用平均运行时间、任务切换时间、线程切换时间、信号量混洗时间（指从一个任务释放信号量到另一个等待该信号量的任务被激活的时间延迟）、中断响应时间等。 任务执行时间不是反映RTOS实时性的评价指标。

磁盘阵列

RAID5

是什么

RAID 5（独立磁盘冗余阵列 5）是一种常见的存储技术，利用分布式奇偶校验来实现数据的冗余和故障恢复。它能够在多块硬盘中同时存储数据和奇偶校验信息，即使其中一块硬盘故障，数据仍然可以通过奇偶校验信息进行恢复。

工作原理

特点

RAID 5（独立磁盘冗余阵列 5）是一种常见的存储技术，利用分布式奇偶校验来实现数据的冗余和故障恢复。它能够在多块硬盘中同时存储数据和奇偶校验信息，即使其中一块硬盘故障，数据仍然可以通过奇偶校验信息进行恢复。 ### RAID 5 的特点： 1. **数据分布与奇偶校验**：RAID 5 将数据分成块，并将这些数据块和奇偶校验信息分布存储在多个磁盘上。奇偶校验信息不是集中存储在某一块磁盘上，而是分布在所有磁盘中，从而避免了单点故障。 2. **最低需求**：RAID 5 至少需要三块硬盘才能实现。一般情况下，n块硬盘中的 (n-1) 块用于存储数据，剩下的一块硬盘相当于奇偶校验信息。 3. **冗余与容错**：如果任意一块硬盘发生故障，RAID 5 能够利用剩余的硬盘数据和奇偶校验信息重新构建丢失的数据。这种设计保证了系统的容错能力。 4. **性能与容量**：RAID 5 具有较好的读取性能，因为数据分布在多个硬盘上，允许并行读取。写入性能则略低，因为每次写入数据时都需要计算和写入奇偶校验信息。RAID 5 的有效存储容量为硬盘总容量减去一块硬盘的容量。 ### RAID 5 的优势： - **容错能力**：任意一块硬盘发生故障时，数据不会丢失，可以通过奇偶校验重建数据。 - **空间利用率较高**：相比 RAID 1（镜像），RAID 5 的空间利用率高得多，因为只浪费了一块硬盘的空间用于奇偶校验。 ### RAID 5 的缺点： - **重建时间长**：如果某块硬盘出现故障，重建数据的过程可能耗时较长，尤其是当硬盘容量较大时，恢复时间会更长。 - **性能影响**：写入操作由于需要更新奇偶校验，性能相对较低，尤其是高写入场景时。 ### 使用场景： RAID 5 通常适用于需要一定容错能力和存储效率的应用场景，如文件服务器、数据库服务器和企业存储系统，尤其是以读取为主的环境。 尽管 RAID 5 提供了较好的容错能力，但在现代环境下，随着数据量的增加和硬盘容量的提高，许多企业更倾向于选择 RAID 6 或其他更加健壮的存储方案来提高数据安全性。

RAID5阵列容量计算公式：

当N块磁盘组成阵列，阵列容量 = (N-1) * Max(size1,size2,...,sizeN)

例题

假如有3块容量是80G的硬盘做RAID5阵列，则这个RAID 5的容量是（）； 答：160G 而如果有2块80G的盘和1块40G的盘，此时RAID 5的容量是（）。 答：80G

计算机的分级存储体系

例题

问：计算机为什么要采用分级存储体系？（即采用这种体系的目的是什么）答：为了解決存储的容量、价格和速度之间的矛盾。

是什么

存储体系结构包括不同层次上的存储器，通过适当的硬件、软件有机地组合在一起形成计算机的存储体系结构。例如，田高速缓存（Cache）、主存储器（MM）和辅助存储器构成的3层存储器层次结构存如下图所示。接近CPU的存储器容量更小、速度更快、成本更高，辅存容量大、速度慢，价格低。采用分级存储体系的目的是解決存储的容量、价格和速度之间的矛盾

**计算机分级存储体系**（Hierarchical Storage System）是指通过将不同存储介质按速度、容量、成本和存取频率等特性进行分级，从而构建一个高效、经济的存储系统。分级存储的基本理念是将最常访问的数据存放在速度最快的存储介质上，而较少访问的数据存放在较慢但容量更大且成本较低的存储设备上。这个存储体系旨在优化存储性能和成本之间的平衡。 ### 分级存储体系的层级通常如下： 1. **寄存器（Register）**    - **位置**：最接近 CPU    - **速度**：最快    - **容量**：最小（一般为几百字节到几千字节）    - **特性**：寄存器是 CPU 内部的高速存储单元，用于暂存即将被处理的数据和指令。由于寄存器直接与 CPU 打交道，速度极快，适用于存放当前操作数或指令。 2. **一级缓存（L1 Cache）**    - **位置**：通常集成在 CPU 内核中    - **速度**：非常快    - **容量**：较小（一般为数十 KB）    - **特性**：一级缓存存储 CPU 最近使用的指令和数据，避免频繁访问主存。它有助于减少 CPU 和内存之间的等待时间。 3. **二级缓存（L2 Cache）**    - **位置**：与 CPU 同一封装，可能与内核分离    - **速度**：较快    - **容量**：比一级缓存大（一般为几百 KB 到数 MB）    - **特性**：二级缓存作为一级缓存的扩展，用于缓存一级缓存未命中的数据。其作用是提高数据访问速度，避免过多访问主存。 4. **三级缓存（L3 Cache）**    - **位置**：通常位于多核 CPU 的共享缓存中    - **速度**：略慢于二级缓存，但仍非常快    - **容量**：大于一级、二级缓存（通常为数 MB 到几十 MB）    - **特性**：三级缓存是多个 CPU 核心共享的缓存，进一步减少对主存的访问次数，提高整体系统性能。 5. **主存（RAM，内存）**    - **位置**：位于主板上，连接 CPU    - **速度**：比缓存慢，但仍相对较快    - **容量**：中等（GB 级别）    - **特性**：主存储器用于存放程序和数据，CPU 需要通过总线与主存进行通信。虽然主存的访问速度相对于缓存慢，但容量远大于缓存，适合存储当前正在运行的程序和大量临时数据。 6. **固态硬盘（SSD）/硬盘（HDD）**    - **位置**：系统的二级存储设备    - **速度**：SSD 快于 HDD，HDD 较慢    - **容量**：大（GB 到 TB 级别）    - **特性**：SSD 和 HDD 作为外部存储设备，通常用于存储操作系统、程序、用户数据等。SSD 的速度比传统 HDD 快得多，但 HDD 的成本更低，容量更大。 7. **远程存储或云存储**    - **位置**：位于网络中的远程服务器或数据中心    - **速度**：取决于网络带宽和延迟，通常较慢    - **容量**：几乎无限（TB 到 PB 级别）    - **特性**：远程或云存储通常用于存放不常访问的冷数据，备份数据或归档。由于其容量几乎无限，适合大规模数据存储，但访问速度比本地存储慢。 8. **磁带库（Tape Storage）/离线存储**    - **位置**：外部、离线设备    - **速度**：最慢    - **容量**：大（PB 级别）    - **特性**：磁带库和其他离线存储通常用于长时间的归档和备份。它们的成本最低，适合存储不常用的历史数据，但访问速度非常慢，需要手动或机械装置访问。 ### 分级存储的作用： - **提高性能**：通过将高频访问的数据存放在速度更快的存储设备上，减少数据访问延迟，从而提高系统整体性能。 - **降低成本**：存储层级越高，存储设备的速度越慢但容量越大、成本越低。因此，合理分配数据可以降低存储系统的整体成本。 - **优化资源利用**：分级存储体系能够根据数据的使用频率和重要性，将数据动态迁移到合适的存储层级上，最大化利用存储资源。 这种分级存储体系将存储介质的性能与数据访问的需求相匹配，帮助计算机系统在性能、容量、成本之间取得平衡。

计算机

分类

按照指令集的复杂程度

复杂指令集计算机 CISC Complex Instruction Set Computer

一般而言，采用CISC技术的CPU，其芯片设计复杂度更高

精简指令集计算机 RISC Reduced Instruction Set Computer

采用RISC技术，指令系统中的指令种类和寻址方式更少

在RISC中，更适合采用硬布线逻辑执行指令

Cache

Cache的设计思想是在合理的成本下提高命中率

详细介绍

在计算机系统中，常选用生产与运行成本、存储容量和读写速度各不相同的多种存储介质，组成一个统一管理的存储器系统，使每种介质充分发挥各自在速度、容量、成本方面的优势，从而达到最优性能价格比，满足使用要求。 高速缓存Cache用来存放当前最活跃的程序和数据，作为主存局部域的副本，其特点是：容量一般在几KB到几MB之间；速度一般比主存快5到 10倍，由快速半导体存储器构成；其内容是主存局部域的副本，对程序员来说是透明的。 替换算法的目标就是使Cache获得最高的命中率。常用算法有随机替换算法、先进先出算法、近期最少使用算法和优化替换算法。 Cache的性能是计算机系统性能的重要方面。命中率是Cache的一个重要指标，但不是最主要的指标。Cache设计的目标是在成本允许的条件下达到较高的命中率，使存储系统具有最短的平均访问时间。Cache的命中率与Cache容量的关系是：Cache容量越大，则命中率越高，随着Cache容量的增加，其命中率逐渐接近100%。但是增加Cache容量意味着增加Cache的成本和增加Cache的命中时间。

虚拟存储器

虚拟存储器发生页面失效时，需要进行外部地址变换，即实现（虚地址到辅存物理地址）的变换。

总线

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）

计算机执行程序时，在一个指令周期的过程中，为了能够从内存中读指令操作码，首先是将（程序计数器（PC））的内容送到地址总线上。

程序计数器：保存着当前正在执行指令的内存地址

详

**程序计数器**（Program Counter，简称 PC），是一种用于存储当前执行指令的内存地址的寄存器。它在计算机体系结构中起着关键作用，尤其是在指令执行过程中的控制流管理。程序计数器的主要功能包括以下几个方面： 1. **跟踪当前执行的指令**：    程序计数器保存着当前正在执行指令的内存地址。当 CPU 执行指令时，它会从程序计数器中读取当前指令的地址，从内存中取出该指令并执行。 2. **控制指令的顺序执行**：    每执行完一条指令后，程序计数器会自动增加，指向下一条指令的地址。这样，CPU 就可以按照程序编写的顺序执行指令。 3. **跳转与分支控制**：    在执行跳转指令（如 `goto`、`call`、`branch` 等）时，程序计数器会根据这些指令将其值修改为新的目标地址，从而实现程序的跳转或函数调用。 4. **中断处理**：    当发生中断时，程序计数器的值会被保存，以便在处理完中断后可以恢复原程序的执行，从程序中断的地方继续执行。 简单来说，程序计数器的主要作用就是指示 CPU 当前要执行哪一条指令，并控制程序的执行流程。

半双工总线可在两个方向上轮流传输信息，全双工总线可在两个方向上同时传输信息

内存

题型：指定容量的内存，使用指定的存储器芯片进行存储，需要的存储器的片数

例题

内存按字节编址，利用8KX4b的存储器芯片构成84000H到8FFFFH的内存，共需（12）片。

计算方法一 多少个单元：8FFFFH-84000H + 1=C000H=12*16^3=49,152个单元， 总容量：即49,152B=48KB 单个芯片大小：8KX4b=8KX0.5B=4KB 片数=总量/单个芯片的容量=48KB/4KB=12片 计算方法二 多少个单元：8FFFFH-84000H + 1=C000H=12*16^3=12*(2^4)^3个单元=12*(2^4*4)个单元=12*2^12个单元 总容量：即12*2^12X8b 单个芯片大小：8KX4b=4KX8b=4*2^10X8b=2^12X8b 片数=总量/单个芯片的容量=12*2^12X8b/1*2^12X8b=12片

磁盘

磁盘读取数据块所需时间

例题

某磁盘磁头从一个磁道移至另一个磁道需要10ms。文件在磁盘上非连续存放，逻辑上相邻数据块的平均移动距离为10个磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分别为100ms和2ms，则读取一个100块的文件需要（20200）ms的时间。

解： 每块换道时间：10*10ms=100ms 每块旋转延迟时间：100ms 每块传输时间：2ms 每块所需时间(100+100+2)ms=202ms 100块文件所需的时间=100*202ms=20200ms

计算机系统

计算机系统中同步和异步的场景

异步

I/O接口与打印机交换信息则通常采用基于缓存池的异步方式。

同步

CPU访问内存通常是同步方式； CPU与1/0接口交换信息通常是同步方式； CPU与PCI总线交换信息通常是同步方式；

输入输出方式

为什么要采用中断方式

嵌入式系统中采用中断方式实现输入输出的主要原因是（能对突发事件做出快速响应）。在中断时，CPU断点信息一般保存到（栈）中。

存储结构

对程序员透明的是

在嵌入式系统设计时，下面几种存储结构中对程序员是透明的是（高速缓存（Cache））。

分类

高速缓存

内存

寄存器

磁盘

闪存存储器（Flash存储器）

是一种非易失性存储器，即即使断电后，存储在其中的数据也不会丢失。它被广泛用于存储数据的设备中，如USB闪存盘、固态硬盘（SSD）、手机和数码相机中的存储卡等。

系统间进行异步串行通信时，数据的串/并和并/串转换一般是通过（接口中的移位寄存器）实现的。

4、数据通信与计算机网络

PTR记录是反向记录，通过IP查询域名。（Pointer Record）

例题

 在客户机上运行nslookup查询某服务器名称时能解析出IP地址，查询IP地址时却不能解析出服务器名称，解决这一问题的方法是（在DNS服务器上为该服务器创建PTR记录）。

DHCP

是什么：动态主机配置协议，自动从服务器获取网络配置

**DHCP**（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是一种网络管理协议，用于自动分配IP地址以及其他网络配置信息（如网关、DNS服务器）给网络中的设备（如计算机、手机、打印机等）。通过DHCP，设备可以自动从服务器获取网络配置，而不需要手动设置。 ### DHCP的工作原理： 1. **发现阶段（Discovery）**：    - 当客户端设备（如电脑）连接到网络时，如果没有配置IP地址，它会广播一个DHCP发现消息（DHCP Discover），向网络中寻找可用的DHCP服务器。 2. **提供阶段（Offer）**：    - DHCP服务器接收到发现消息后，会查找一个可用的IP地址，并生成一个DHCP提供消息（DHCP Offer），包含分配的IP地址、子网掩码、网关、DNS服务器等信息，然后发送给客户端。 3. **请求阶段（Request）**：    - 客户端收到多个DHCP服务器的响应后，会选择一个DHCP提供消息，并发送一个DHCP请求消息（DHCP Request），向服务器确认接受该IP地址。 4. **确认阶段（Acknowledgment）**：    - DHCP服务器收到确认请求后，会发送一个DHCP确认消息（DHCP Acknowledgment），正式将该IP地址分配给客户端，并记录该IP地址的租期。 ### DHCP的优点： 1. **简化网络配置**：自动分配IP地址，无需手动配置，减少配置错误。 2. **避免IP冲突**：通过集中管理IP地址池，DHCP服务器可以确保每个设备分配一个唯一的IP地址，避免IP地址冲突。 3. **动态分配**：DHCP支持租期概念，可以定期重新分配IP地址，节省IP资源。 ### DHCP的租期： DHCP分配IP地址时会设置一个租期，表示客户端可以使用该IP地址的时间。租期到期前，客户端会向服务器发送请求，更新或续订该IP地址。 ### DHCP常见的使用场景： - **家庭网络**：家用路由器通常内置DHCP功能，可以自动为家中的所有设备分配IP地址。 - **企业网络**：在大型网络中，DHCP服务器会集中管理并分配IP地址，减少网络管理员的手动配置工作。 ### DHCP与静态IP的区别： - **DHCP**：设备通过网络自动获取IP地址，配置灵活，适合多数情况下的网络使用。 - **静态IP**：手动为设备配置一个固定的IP地址，通常用于需要稳定IP的服务器、打印机等设备。

消息类型

分类

DhcpAck

**DhcpAck**：服务器确认了客户端成功获得了 IP 地址，可以开始使用。

DhcpOffer

**DhcpOffer**：服务器向客户端提供一个 IP 地址以及相关配置的提议。

DhcpDecline

**DhcpDecline**：客户端拒绝使用分配的 IP 地址（如发现 IP 冲突）。

DHCP Decline: DHCP客户端收到DHCP服务器回应的ACK报文后，通过地址冲突检测发现服务器分配的地址冲突或者由于其他原因导致不能使用，则发送Decline报文，通知服务器所分配的IP地址不可用。

例题

如果发送给DHCP客户端的地址已经被其他DHCP客户端使用，客户端会向服务器发送（DhcpDecline）信息包拒绝接受已经分配的地址信息。

DhcpNack

**DhcpNack**：服务器拒绝客户端请求的 IP 地址（如该地址无效或不可用）。

区别

详

DHCP 是一种用于动态分配网络地址的协议，在 DHCP 过程中，客户端和服务器之间会交换多个消息来完成 IP 地址分配和相关配置。你提到的 **DhcpAck**、**DhcpOffer**、**DhcpDecline** 和 **DhcpNack** 都是 DHCP 协议中的消息类型，每个消息有特定的用途。以下是它们的解释和区别： ### 1. **DhcpOffer（DHCP 提供）**： - **作用**：当客户端发送了一个 **DHCP Discover** 消息，DHCP 服务器接收到请求后，会向客户端发送 **DHCP Offer** 消息。该消息提供一个未使用的 IP 地址以及其他网络配置信息，如子网掩码、网关和 DNS 服务器地址。 - **内容**：包含一个建议的 IP 地址及其租期，客户端可以根据此信息决定是否接受该 IP。 - **流程中的位置**：这是 DHCP 服务器向客户端提供 IP 地址时发送的第一个应答消息。 ### 2. **DhcpAck（DHCP 确认）**： - **作用**：当客户端决定接受 **DHCP Offer** 消息中的 IP 地址后，会发送一个 **DHCP Request** 消息以请求确认，DHCP 服务器接收到请求后，发送 **DHCP Ack** 消息确认分配的 IP 地址。 - **内容**：该消息确认了客户端已经成功获得了 IP 地址，并且包含租期、子网掩码、网关等网络配置信息。 - **流程中的位置**：这是服务器发送的最后一步，表示客户端成功获取到 IP 地址，可以使用该地址进行通信。 ### 3. **DhcpDecline（DHCP 拒绝）**： - **作用**：当客户端发现提供的 IP 地址已经在网络上被其他设备使用时（如检测到 IP 地址冲突），客户端会向 DHCP 服务器发送 **DHCP Decline** 消息，表示拒绝使用该 IP 地址。 - **内容**：客户端通知服务器该 IP 地址无效或已被占用。 - **流程中的位置**：在客户端检测到 IP 冲突等问题时，客户端发送该消息，服务器会移除提供的 IP 地址，并重新选择一个未被占用的地址。 ### 4. **DhcpNack（DHCP 否认）**： - **作用**：如果客户端请求使用的 IP 地址无效（例如客户端请求续约租期但该地址已经分配给其他设备，或者客户端请求的 IP 不在服务器可管理的范围内），服务器会发送 **DHCP Nack** 消息，拒绝客户端的请求。 - **内容**：通知客户端请求的 IP 地址无法使用，要求客户端重新请求新的 IP 地址。 - **流程中的位置**：服务器在发现客户端请求的 IP 地址无效时发送，通常会引发客户端重新启动 DHCP 流程。 ### 消息的区别总结： - **DhcpOffer**：服务器向客户端提供一个 IP 地址以及相关配置的提议。 - **DhcpAck**：服务器确认了客户端成功获得了 IP 地址，可以开始使用。 - **DhcpDecline**：客户端拒绝使用分配的 IP 地址（如发现 IP 冲突）。 - **DhcpNack**：服务器拒绝客户端请求的 IP 地址（如该地址无效或不可用）。

网络设计

设计过程

包含

需求分析

15. 网络需求分析包括网络总体需求分析、综合布线需求分析、网络可用性与可靠性分析、网络安全性需求分析，此外还需要进行（工程造价估算）。

现有网络体系分析

逻辑网络设计

任务：逻辑网络设计阶段的任务是根据需求规范和通信规范，实施资源分配和安全规划。

输出什么：逻辑网络设计文档

逻辑网络设计文档，输出内容包括以下几点： 1.逻辑网络设计图 2.IP地址方案 3.安全方案 4.招聘和培训网络员工的具体说明 5.对软硬件、服务、员工和培训的费用初步估计

逻辑网络设计包括：网络结构设计、物理层技术选择、局域网技术选择与应用、广域网技术选择与应用、地址设计与命名模型、路由选择协议、网络管理、网络安全、逻辑网络设计文档。

物理网络设计

内容包括：设备选型、结构化布线、机房设计及物理网络设计相关的文档规范（如：软硬件清单，费用清单）。

结构化布线

是什么

标准的布线方法

是什么

## 计算机网络设计 计算机网络设计是一个综合性、系统性的工程，涉及到硬件、软件、协议、拓扑结构等多个方面。一个优秀的网络设计能够满足用户对数据传输、资源共享、信息安全等方面的需求。 ### 1. 网络设计的基本要素 * **网络拓扑结构:** 描述网络中各个节点之间的连接关系。常见的拓扑结构有星型、总线型、环型、树型、网状型等。[Image of Network Topologies] * **网络设备:** 包括路由器、交换机、防火墙、服务器等，用于连接不同网络、转发数据包、提供网络服务。 * **网络协议:** 规定数据在网络中传输的规则和格式，如TCP/IP协议族。 * **网络操作系统:** 提供网络管理和控制功能，如Windows Server、Linux。 * **网络安全:** 保护网络免受未经授权的访问、攻击和数据泄露。 ### 2. 网络设计过程 1. **需求分析:** 确定网络的规模、用户数量、应用类型、性能要求、安全需求等。 2. **网络规划:** 规划网络拓扑结构、选择网络设备、确定网络协议。 3. **网络实施:** 安装硬件设备、配置网络设备、部署网络操作系统。 4. **网络测试:** 测试网络连通性、性能、安全性。 5. **网络维护:** 定期对网络进行维护和升级。 ### 3. 影响网络设计的因素 * **成本:** 网络设备、软件、人力成本等。 * **性能:** 数据传输速率、响应时间、吞吐量等。 * **可靠性:** 网络的稳定性和容错性。 * **可扩展性:** 网络的扩展能力。 * **安全性:** 保护网络免受攻击。 ### 4. 常见的网络设计场景 * **企业局域网:** 连接企业内部的计算机、服务器等设备，实现资源共享和协同工作。 * **校园网:** 连接学校内的教学楼、宿舍楼、图书馆等，提供网络服务。 * **互联网数据中心（IDC）:** 提供大规模的互联网服务。 * **物联网:** 连接各种物联网设备，实现智能化管理。 ### 5. 网络设计工具 * **Visio:** 用于绘制网络拓扑图。 * **Cisco Packet Tracer:** 用于模拟网络环境。 * **GNS3:** 用于搭建大型网络仿真环境。 ### 6. 网络设计趋势 * **SDN（软件定义网络）:** 通过软件来定义和控制网络行为。 * **NFV（网络功能虚拟化）:** 将网络功能虚拟化，提高网络的灵活性和可扩展性。 * **云计算:** 将网络服务部署在云端。 * **人工智能:** 利用人工智能技术优化网络管理和故障诊断。 ### 7. 网络设计案例 * **小型企业局域网设计:** 采用星型拓扑结构，核心设备为交换机，提供基本的网络服务。 * **大型企业园区网设计:** 采用模块化设计，划分核心层、汇聚层和接入层，提高网络的可靠性和可扩展性。 * **数据中心网络设计:** 采用叶刺式拓扑结构，提供高性能、高可靠性的网络服务。 **[Image of Enterprise Network Diagram]** **如果您有更具体的问题，例如：** * **如何选择合适的网络拓扑结构？** * **如何规划校园网的设计？** * **如何提高网络的安全性？** **欢迎随时提出，我将为您提供更详细的解答。** **此外，您也可以提出以下方面的要求：** * **某个特定网络技术的深入讲解** * **某个网络设计案例的详细分析** * **网络设计工具的使用教程** **我将尽力为您解答！** **温馨提示：** 计算机网络是一个不断发展变化的领域，最新的技术和趋势可能会与本文有所不同。建议您在进行实际网络设计时，参考最新的相关资料和技术文档。

层次化路由

层次化路由的含义是指对网络拓扑结构和配置的了解是局部的，一台路田器不需要知道所有的路由信息，只需要了解其管辖的路由信息，层次化路由选择需要配合层次化的地址编码。而子网或超网就属于层次化地址编码行为。

例题： 某企业通过一台路由器上联总部，下联4个分支结构，设计人员分配给下级机构一个连续的地址空间，采用一个子网或者超网段表示。这样做的主要作用是（层次化路由选择）。

目的：层次化路由通过将网络划分为多个层次，简化了路由管理和维护，提高了网络的性能和可扩展性。

原则

层次化网络设计应该遵循一些简单的原则，这些原则可以保证设计出来的网络更加具有层次的特性： ①在设计时，设计者应该尽量控制层次化的程度，一般情况下，由核心层、汇聚层、接入层三个层次就足够了，过多的层次会导致整体网络性能的下降，并且会提高网络的延迟，但是方便网络故障排查和文档编写。 ②在接入层应当保持对网络结构的严格控制，接入层的用户总是为了获得更大的外部网络访问带宽，而随意申请其他的渠道访问外部网络是不允许的。 ③为了保证网络的层次性，不能在设计中随意加入额外连接，额外连接是指打破层次性，在不相邻层次间的连接，这些连接会导致网络中的各种问题，例如缺乏汇聚层的访问控制和数据报过滤等。 ④【在进行设计时，应当首先设计接入层】，根据流量负载、流量和行为的分析，对上层进行更精细的容量规划，再依次完成各上层的设计。 ⑤除去接入层的其他层次，应尽量采用模块化方式，每个层次由多个模块或者设备集合构成，每个模块间的边界应非常清晰。

网闸

是什么

网闸是一种信息安全设备，利用带有多种控制功能的固态开关来连接两个独立的主机系统。

网闸是使用带有多种控制功能的固态开关读写介质连接两个独立主机系统的信息安全设备。由于物理隔离网闸所连接的两个独立主机系统之间，不存在通信的物理连接、逻辑连接、信息传输命令、信息传输协议，不存在依据协议的信息包转发，只有数据文件的无协议“摆渡”，且对固态存储介质只有“读“和“写”两个命令。所以，物理隔离网闸从物理上隔离、阻断了具有潜在攻击可能的一切连接，使“黑客”无法入侵、无法攻击、无法破坏，实现了真正的安全。 使用安全隔离网闸的意义如下所述。 1. 当用户的网络需要保证高强度的安全，同时又与其他不信任网络进行信息交换的情况下，如果采用物理隔离卡，用户必须使用开关在内外网之间来回切换，不仅管理起来非常麻烦，使用起来也非常不方便。如果采用防火墙，由于防火墙自身的安全很难保证，所以防火墙也无法防止内部信息泄漏和外部病毒、黑客程序的渗入，安全性无法保证。在这种情况下，安全隔离网闸能够同时满足这两个要求，弥补了物理隔离卡和防火墙的不足之处，是最好的选择。 2. 对网络的隔离是通过网闸隔离硬件实现两个网络在链路层断开，但是为了交换数据，通过设计的隔离硬件在两个网络对应层次上进行切换，通过对硬件上的存储芯片的读写，完成数据的交换。 3. 安装了相应的应用模块之后，安全隔离网闸可以在保证安全的前提下，使用户可以浏览网页、收发电子邮件、在不同网络上的数据库之间交换数据，并可以在网络之间交换定制的文件。

特点

其核心特性包括： 1. **物理隔离**：    网闸通过物理隔离，确保连接的两个系统之间不存在任何形式的通信连接，包括物理连接、逻辑连接、信息传输命令或协议，从而阻断了所有潜在的攻击路径。 2. **数据交换机制**：    网闸只支持数据文件的无协议“摆渡”，即通过固态存储介质的“读”和“写”操作进行数据交换，而不涉及协议层面的信息包转发。 3. **高安全性**：    由于完全隔离了潜在的攻击通道，网闸能够有效防止黑客入侵、攻击和破坏，实现真正的网络安全。

意义

简 可以防止外部主动攻击，双主机系统，即使外网被黑客攻击瘫痪也无法影响到内网 采用专用硬件控制技术保证高安全性的同时，提供高效的数据交换能力和稳定的网络隔离功能 设备对外网的任何响应都是对内网用户请求的应答 详 **使用安全隔离网闸的意义**： 1. **满足高安全需求**：    当网络需要高强度的安全保障且要与不信任网络进行信息交换时，网闸提供了比物理隔离卡和防火墙更强的安全性，克服了这两种方法的不足。 2. **链路层隔离**：    网闸在链路层实现网络隔离，通过设计的隔离硬件切换两个网络的对应层次，以读写存储芯片来完成数据交换。 3. **支持多种网络操作**：    安装了相应应用模块后，网闸可以在确保安全的前提下支持用户进行网页浏览、电子邮件收发、数据库交换和定制文件的网络间传输。

IETF定义的区分服务（DiffServ）模型要求每个IP分组都要根据IPV4协议头中的（服务类型）字段加上一个DS码点，然后内部路由器根据DS码点的值对分组进行调度和转发。

区分服务要求每个IP分组都要根据IPv4协议头中的服务类型（在IPv6中是通信类型）字段加上一个DS码点，然后内部路由器根据DS码点的值对分组进行调度和转发。

在IPv6无状态自动配置过程中，主机将其（MAC地址）附加在地址前缀1111 111010之后，产生一个链路本地地址。

IPv6地址的格式前缀（FP）用于表示地址类型或子网地址，用类似于IPv4的CIDR表示方法表示。链路本地地址：前缀为1111 1110 10，用于同一链路的相邻节点间的通信。相当于IPv4的自动专用IP地址。为实现IP地址的自动配置，IPv6 主机将MAC地址附加在地址前缀1111 1110 10 之后，产生一个链路本地地址。

路由来源管理距离

可以看出，管理距离为15，既不是直连路由，也不是静态路由，而且这个路由的管理距离小于外部 BGP的管理距离，所以该路由信息比较可靠。

例题

如果管理距离为15，则（该路由信息比较可靠）。

各种路由来源的管理距离如下表所示。 可以看出，管理距离为15，既不是直连路由，也不是静态路由，而且这个路由的管理距离小于外部 BGP的管理距离，所以该路由信息比较可靠。

ipv6

IPv6的地址长度为128比特

是什么

IPv6地址增加到128位，并且能够支持多级地址层次；地址自动配置功能简化了网络地址的管理；在组播地址中增加了范围字段，改进了组播路由的可伸缩性；增加的任意播地址比IPV4中的广播地址更加实用。 IPv6地址是一个或一组接口的标识符。IPv6地址被分配到接口，而不是分配给结点。IPv6地址有三种类型： 1. 单播（Unicast）地址 2. 任意播（AnyCast）地址 3. 组播（Multicast）地址 在IPv6地址中，任何全“0和全" "字段都是合法的，除非特别排除的之外。特别是前缀可以包含“0”值字段，也可以用“0”作为终结字段。一个接口可以被赋予任何类型的多个地址（单播、任意播、组播）或地址范围。

与ipv4相比

与IPv4相比，IPv6首部有下列改进： • 分组头格式得到简化：IPv4头中的很多字段被 丟弃，IPv6头中字段的数量从12个降到了8个，中间路由器必须处理的字段从6个降到了4个，这样就简化了路由器的处理过程，提高了路由选择的效率。 •改进了对分组头部选项的支持：与IPV4不同，路田选项不再集成在分组头中，而是把扩展头作为任选项处理，仅在需要时才插入到IPv6头与负载之间。这种方式使得分组头的处理更灵活，也更流畅。以后如果需要，还可以很方便地定义新的扩展功能。 • 提供了流标记能力：IPv6增加了流标记，可以按照发送端的要求对某些分组进行特别的处理，从而提供了特别的服务质量支持，简化了对多媒体信息的处理，可以更好地传送具有实时需求的应用数据。

网络分层设计模型

三层

接入层

汇聚层

核心层

各层的作用

•接入层：面向终端用户，提供设备连接和网络访问。 •汇聚层：负责数据汇聚、流量优化、网络管理和路由。 •核心层：提供高速的数据转发，连接不同的汇聚层，确保网络的高性能和可靠性。

三层网络模型将大型局域网（LAN）划分为核心层、汇聚层和接入层，每一层都有其特定的作用和功能。以下是这三层的简要描述： 1. **接入层（Access Layer）**：    - **主要功能**：接入层负责直接连接用户设备（如计算机、打印机、无线接入点等）到网络。它处理用户设备的接入请求，并提供网络的接入服务。    - **设备类型**：主要包括交换机（Access Switches）、接入点（Access Points）等。    - **功能特点**：      - 提供网络连接接口，控制用户设备的访问。      - 实现VLAN（虚拟局域网）划分，确保网络流量的分隔。      - 支持网络接入控制和策略管理（如802.1X认证）。 2. **汇聚层（Aggregation Layer）**：    - **主要功能**：汇聚层主要负责将来自接入层的数据流进行汇总和处理，并将其转发到核心层。它处理多个接入层交换机的数据流，执行路由决策、流量管理和优化。    - **设备类型**：主要包括汇聚交换机（Aggregation Switches）、路由器（Routers）等。    - **功能特点**：      - 提供数据流的汇聚和汇总，优化网络流量的处理。      - 实现高级功能，如路由、负载均衡和QoS（服务质量）控制。      - 支持对网络流量的监控和管理，提供流量控制和优化。 3. **核心层（Core Layer）**：    - **主要功能**：核心层是网络的骨干，负责在不同的汇聚层设备之间提供高速、可靠的数据传输。它连接多个汇聚层设备，处理大量的网络流量。    - **设备类型**：主要包括核心交换机（Core Switches）、高性能路由器（High-performance Routers）等。    - **功能特点**：      - 提供高速的数据转发和交换，确保网络的高吞吐量。      - 实现网络的核心功能，如跨网络的路由、数据中心互联等。      - 确保网络的稳定性和可靠性，处理网络中大规模的流量传输。 **总结**： - **接入层**：面向终端用户，提供设备连接和网络访问。 - **汇聚层**：负责数据汇聚、流量优化、网络管理和路由。 - **核心层**：提供高速的数据转发，连接不同的汇聚层，确保网络的高性能和可靠性。 这种三层架构有助于网络的组织和管理，使得网络设计更加清晰、扩展更加灵活。

详细

三层模型将大型局域网划分为核心层、汇聚层和接入层，每一层都有特定的作用。 ①核心层是因特网络的高速骨干网，由于其重要性，因此在设计中应该采用冗余组件设计。在设计核心层设备的功能时，应尽量避免使用数据包过滤和策略路田等降低数据包转发速率的功能。 如果需要连接因特网和外部网络，核心层还应包括一条或多条连接到外部网络的连接。 ②汇聚层是核心层和接入层之间的分界点，应尽量将资源汸问控制、流量的控制等在汇聚层实现。为保证层次化的特性，汇聚层应该向核心层隐藏接入层的细节，例如不管接入层划分了多少个子网，汇聚层向核心层路由器进行路由宣告时，仅宣告由多个子网地址汇聚而成的网络。为保证核心层能够连接运行不同协议的区域网络，各种协议的转换都应在汇聚层完成。 ③接入层为用户提供在本地网段访问应用系统的能力，也要为相邻用户之间的互访需求提供足够的带宽。接入层还应该负责一些用户管理功能，以及户信息的收集工作。

结构化布线系统

6个子系统（结构化布线系统分为6个子系统）

工作区子系统

水平子系统

连接了工作区子系统和干线子系统

其中水平子系统是指各个楼层接线间的配线架到工作区信息插座之间所安装的线缆系统，其作用是将干线子系统与用户工作区连接起来。

干线（或垂直）子系统

建筑物综合布线系统中的垂直子系统是指各楼层设备之间的互连系统

管理子系统

设备间子系统

建筑群子系统

详细

结构化布线系统分为六个子系统：工作区子系统、水平子系统、干线（垂直）子系统、设备间子系统、管理子系统和建筑群子系统。 干线（垂直）子系统是由主设备间（如计算机房、程控交换机房等）提供建筑中最重要的铜线或光纤线主干线路构成，是整个建筑的信息交通枢纽。一般它提供位于不同楼层的设备间和布线框间的多条连接路径，也可以连接单层楼的大片地区。

DNS

查询方式

分类

分为两种查询方式：递归查询和迭代查询。

区别是

迭代查询，客户端向服务器发送多次查询请求；而递归查询，客户端向DNS服务器发送一个查询请求

## DNS查询：递归查询和迭代查询 递归用的多。 ### 概述 DNS（Domain Name System，域名系统）是互联网的核心基础设施之一，它负责将易于记忆的域名（[移除了无效网址]）转换为计算机能够理解的IP地址（如192.168.1.1）。在DNS查询过程中，主要有两种方式：递归查询和迭代查询。 ### 递归查询 * **定义：** 当一个客户端（比如你的电脑）向DNS服务器发送一个查询请求时，如果该服务器没有所需的IP地址信息，它会替客户端继续向其他DNS服务器发起查询，直到找到答案或查询失败。 * **特点：**     * 客户端只需要发起一次查询。     * DNS服务器承担了大部分的查询工作。     * 查询效率较高，但对DNS服务器的压力较大。 * **示例：** [移除了无效网址]，你的电脑会向本地DNS服务器发起一个递归查询。如果本地DNS服务器没有缓存，它会逐级向根域名服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器查询，直到找到对应的IP地址，然后将结果返回给你的电脑。 ### 迭代查询 * **定义：** 当一个客户端向DNS服务器发送一个查询请求时，如果该服务器没有所需的IP地址信息，它会返回下一个应该查询的DNS服务器的地址，让客户端继续向下一个服务器发起查询。 * **特点：**     * 客户端需要多次查询。     * DNS服务器的负担较轻。     * 查询效率相对较低。 * **示例：** 你的电脑向本地DNS服务器发起一个迭代查询。如果本地DNS服务器没有缓存，它会返回根域名服务器的地址。然后，你的电脑再向根域名服务器发起查询，依次类推，直到找到对应的IP地址。 ### 递归查询和迭代查询的对比 | 特点 | 递归查询 | 迭代查询 | |---|---|---| | 查询发起方 | 客户端 | 客户端 | | 查询过程 | DNS服务器代为查询 | 客户端逐级查询 | | 查询效率 | 高 | 低 | | 对DNS服务器的压力 | 大 | 小 | | 常见应用场景 | 大多数DNS查询 | 特殊场景（如DNS缓存服务器） | ### 总结 * **递归查询** 是最常见的DNS查询方式，它对用户来说更加透明，查询效率更高。 * **迭代查询** 在某些特殊场景下有其应用价值，比如当DNS服务器希望减轻负载时。 ### 为什么需要了解递归查询和迭代查询？ * **理解DNS的工作原理：** 了解这两种查询方式有助于我们深入理解DNS的工作机制。 * **优化网络配置：** 可以根据不同的网络环境选择合适的DNS查询方式。 * **排查DNS故障：** 当DNS出现问题时，了解查询过程有助于我们快速定位故障原因。 **希望这个解释能帮助您更好地理解DNS查询的两种方式。如果您还有其他问题，欢迎随时提出！** **您想了解更多关于DNS的哪些方面呢？** 比如： * DNS缓存 * DNS劫持 * DNSSEC * DNS over HTTPS **请随时提出您的疑问！**

网络控制

在滑动窗口协议中，窗口的大小以及确认应答使得可以连续发送多个数据

TCP采用可变大小的滑动窗口协议进行流量控制。在前向纠错系统中，当接收端检测到错误后就根据纠错编码的规律自行纠错；在后向纠错系统中，接收方会请求发送方重发出错分组。IP协议不预先建立虚电路，而是对每个数据报独立地选择路由并一站一站地进行转发，直到送达目标地。

域名服务器

根域名服务器是最高层次的域名服务器 本地缓存域名服务不需要域名数据库 本地域名服务器可以采用递归查询和 权限服务器负责将其管辖区内的主机域名转换为该主机的IP地址

可提供域名服务的包括本地缓存、本地域名服务器、权限域名服务器、顶级域名服务器以及根域名服务器。DNS主机名解析的查找顺序是，先查找客户端本地缓存，如果没有成功，则向DNS服务器发出解析请求。 本地缓存是内存中的一块区域，保存着最近被解析的主机名及其IP地址映像。由于解析程序缓存常驻内存中，所以比其他解析方法速度快。 当一个主机发出DNS查询报文时，这个查询报文就首先被送往该主机的本地域名服务器。本地域名服务器离用户较近，当所要查询的主机也属于同一个本地ISP时，该本地域名服务器立即就能将所查询的主机名转换为它的IP地址，而不需要再去询问其他的域名服务器。 每一个区都设置有域名服务器，即权限服务器，它负责将其管辖区内的主机域名转换为该主机的IP地址。在其上保存有所管辖区内的所有主机域名到IP地址的映射。顶级域名服务器负责管理在本顶级域名服务器上注册的所有二级域名。当收到DNS查询请求时，能够将其管辖的二级域名转换为该二级域名的IP地址。或者是下一步应该找寻的域名服务器的IP地址。 根域名服务器是最高层次的域名服务器。每一个根域名服务器都要存有所有顶级域名服务器的IP地址和域名。当一个本地域名服务器对一个域名无法解析时，就会直接找到根域名服务器，然后根域名服务器会告知它应该去找哪一个顶级域名服务器进行查询。

网络存储

DAS（Direct Attached Storage，直接附加存储）即直连方式存储。在这种方式中，存储设备是通过电缆（通常是SCSI接口电缆）直接连接服务器。1/0（输入/输入）请求直接发送到存储设备。DAS也可称为SAS（Server-AttachedStorage，服务器附加存储）。它依赖于服务器，其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统，DAS不能提供跨平台文件共享功能，各系统平台下文件需分别存储。 NAS是（Network Attached Storage）的简称，中文称为网络附加存储。在NAS存储结构中，存储系统不再通过1/0总线附属于某个特定的服务器或客户机，而是直接通过网络接口与网络直接相连，由用户通过网络来访问。 NAS设备有自己的OS，其实际上是一个带有瘦服务的存储设备，其作用类似于一个专用的文件服务器，不过把显示器，键盘，鼠标等设备省去，NAS用于存储服务，可以大大降低了存储设备的成本，另外NAS中的存储信息都是采用RAID方式进行管理的，从而有效的保护了数据 SAN是通过专用高速网将一个或多个网络存储设备和服务器连接起来的专用存储系统，未来的信息存储将以SAN存储方式为主。SAN主要采取数据块的方式进行数据和信息的存储，目前主要使用于以太网（IPSAN）和光纤通道（FCSAN）两类环境中。

核心层交换机

核心层交换机应该实现多种功能

高速连接 冗余设计 较少的设备连接

核心层交换机一般都是三层或者三层以上的交换机，采用机箱式的外观，具有很多冗余的部件。 在进行网络规划设计时，核心层的设备通常要占大部分投资，因为核心层是网络的高速主干，需要转发非常庞大的流量，对于冗余能力、可靠性和传输速度方面要求较高。 核心层交换机还需要支持链路聚合功能，以确保为分布层交换机发送到核心层交换机的流量提供足够的带宽。核心层交换机还应支持聚合万兆链接。这样可以让对应的分布层交换机尽可能高效的向核心层传送流量。Q0S是核心层交换机提供的重要服务之一。 策略路由是一种比基于目标网络进行路由更加灵活的数据包路田转发机制。应用了策略路田，路由器将通过路由图决定如何对需要路由的数据包进行处理，路由图决定了一个数据包的下一跳转发路由器。

大型局域网

分层三层：大型局域网通常划分为核心层、汇聚层和接入层

每层的作用： 核心层在逻辑上只有一个，它连接多个分布层交换机，通常是一个园区中连接多个建筑物的总交换机的核心网络设备； 汇聚层定义网络的访问策略； 接入层提供局域网络接入功能，可以使用集线器代替交换机。

网络系统

网络系统生命周期

可以划分为5个阶段

需求规范

需求分析阶段有助于设计者更好地理解网络应该具有什么功能和性能，最终设计出符合用户需求的网络，它为网络设计提供依据。

通信规范

逻辑网络设计

是什么

网络逻辑结构设计是体现网络设计核心思想的关键阶段， 在这一阶段根据需求规范和通信规范，选择一种比较适宜的网络逻辑结构，并基于该逻辑结构实施后续的资源分配规划、安全规划等内容。

任务

现有网络体系分析

现有网络体系分析的工作目的是描述资源分布，以便于在升级时尽量保护已有投资，通过该工作可以使网络设计者掌握网络现在所处的状态和情况。

物理网络设计

任务

依据逻辑网络设计的功能要求，确定设备的具体物理分布和运行环境

是什么

物理网络设计是对逻辑网络设计的物理实现，通过对设备的具体物理分布、运行环境等的确定，确保网络的物理连接符合逻辑连接的要求。在这一阶段，网络设计者需要确定具体的软硬件、连接设备、布线和服务。

实施阶段

实施顺序

自上而下：需求规范、通信规范、逻辑网络设计、物理网络设计、实施阶段

任务

三层模型

三层模型主要将网络划分为核心层、汇聚层和接入层，每一层都有着特定的作用：核心层提供不同区域或者下层的高速连接和最优传送路径；汇聚层将网络业务连接到接入层，并且实施与安全、流量负载和路由相关的策略；接入层为局域网接入广域网或者终端用户访问网络提供接入。 其中核心层是互连网络的高速骨干，由于其重要性，因此在设计中应该采用冗余组件设计，使其具备高可靠性，能快速适应变化。 在设计核心层设备的功能时，应尽量避免使用数据包过滤、策略路由等降低数据包转发处理的特性，以优化核心层获得低延迟和良好的可管理性。 核心层应具有有限的和一致的范围，如果核心层覆盖的范围过大，连接的设备过多，必然引起网络的复杂度加大，导致网络管理性降低；同时，如果核心层覆盖的范围不一致，必然导致大量处理不一致情况的功能都在核心层网络设备中实现，会降低核心网络设备的性能。对于那些需要连接因特网和外部网络的网络工程来说，核心层应包括一条或多条连接到外部网络的连接，这样可以实现外部连接的可管理性和高效性。

存储系统

分类

开放系统的直连式存储（Direct-AttachedStorage. DAS）

是什么

在服务器上外挂了一组大容量硬盘，存储设备与服务器主机之间采用SCSl通道连接，带宽为IOMB/S、20MB/S、40MB/S和80MB/S等。直连式存储直接将存储设备连接到服务器上，这种方法难以扩展存储容量，而且不支持数据容错功能，当服务器出现异常时会造成数据丢失。

网络接入存储（Network Attached Storage，NAS）

是什么

是将存储设备连接到现有的网络上，提供数据存储和文件访问服务的设备。NAS服务器是在专用主机上安装简化了的瘦操作系统（只具有访问权限控制、数据保护和恢复等功能）的文件服务器。NAS服务器内置了与网络连接所需要的协议，可以直接联网，具有权限的用户都可以通过网络访问 NAS服务器中的文件。

存储区域网络（Storage Area Network,SAN）

是什么

是一种连接存储设备和存储管理子系统的专用网络，专门提供数据存储和管理功能。SAN可以被看作是负责数据传输的后端网络，而前端网络（或称为数据网络）则负责正常的TCP/IP传输。也可以把SAN看作是通过特定的互连方式连接的若干台存储服务器组成的单独的数据网络，提供企业级的数据存储服务。

5、系统安全性与保密性设计

数字签名

信息摘要

对摘要进行加密的目的是

防止抵赖。

不可否认加密过传送的数据 通过加密信息摘要或使用数字签名，可以确保某个实体不能否认其对某条信息的发送或签署。这种技术手段确保了不可否认性（non-repudiation），即行为或操作的发起者无法否认自己做过该行为。

抵赖=不可否认

生成信息摘要的目的是

防止篡改，确保数据完整性

消息摘要是用来保证数据完整性的。传输的数据一旦被修改那么计算出的摘要就不同，只要对比两次摘要就可确定数据是否被修改过。因此其目的是为了防止发送的消息被篡改。

生成信息摘要的手段

信息摘要是一种通过对输入数据（消息、文件等）进行特定算法处理，生成一个固定长度的哈希值（也称为摘要或指纹）的技术。其主要目的是生成原始数据的独特标识，以便快速比较、校验数据的完整性或用于加密签名。常用的信息摘要算法有以下几种： ### 1. **MD5 (Message Digest Algorithm 5)**    - **特点**：MD5 会将任意长度的输入数据转换成固定的 128 位（16 字节）哈希值。    - **使用场景**：历史上广泛用于数据校验和生成摘要，但由于其安全性缺陷（容易出现哈希碰撞，即不同数据生成相同摘要），在现代应用中不建议使用于安全性要求高的场景。     ### 2. **SHA 系列 (Secure Hash Algorithm)**    - **SHA-1**：输出为 160 位（20 字节）的摘要，曾经广泛使用，但其安全性不再被认为是足够的，已被逐步淘汰。    - **SHA-256**：生成 256 位（32 字节）的哈希值，是目前广泛使用的安全摘要算法之一。    - **SHA-512**：生成 512 位（64 字节）的哈希值，适用于需要更高安全性或处理大量数据的场景。 ### 3. **HMAC (Hash-based Message Authentication Code)**    - **特点**：结合哈希算法和密钥进行验证，确保消息的完整性和真实性。常用于通信中的消息认证。    - **使用场景**：比如结合 SHA-256 使用，可以实现更安全的消息摘要传递。 ### 4. **RIPEMD (RACE Integrity Primitives Evaluation Message Digest)**    - **特点**：RIPEMD-160 是一种生成 160 位（20 字节）哈希值的算法，与 MD5 和 SHA-1 类似，但更具安全性。    - **使用场景**：尽管不是主流，但在某些安全性需求高的领域仍有使用。 ### 5. **Whirlpool**    - **特点**：输出 512 位（64 字节）的哈希值，是一个基于 AES 的密码哈希函数。    - **使用场景**：适用于需要极高安全性的数据校验场景。 ### 6. **BLAKE2**    - **特点**：BLAKE2 是一种比 MD5、SHA 更快且更安全的哈希函数，支持 256 位或 512 位的输出。    - **使用场景**：被广泛认为是现代安全需求下的高效选择，常用于密码学应用。 ### 信息摘要的用途 - **数据完整性验证**：通过计算数据的摘要并在传输过程中比较，可以确保数据未被篡改。 - **数字签名**：用于对数据进行签名，确保数据的不可抵赖性。 - **密码学用途**：摘要作为加密算法中的重要环节，用于确保安全通信。 总结来说，信息摘要的手段主要是利用各种哈希函数，将数据转化为固定长度的唯一标识，从而实现数据完整性验证、抗抵赖性等功能。

加密算法

RC-5

是什么

**RC5加密算法**是一种对称加密算法，由罗纳德·里维斯特（Ronald Rivest）于1994年设计，属于块加密算法的一种。由于安全性方面的新要求，RC5如今已逐渐被更先进的加密算法（如AES）取代。

**RC5加密算法**是一种对称加密算法，由罗纳德·里维斯特（Ronald Rivest）于1994年设计，属于块加密算法的一种。它以简单、快速、灵活和可配置为特点，支持多种块大小、密钥长度和加密轮数，具有高度的可变性和可扩展性。 ### RC5加密算法的特点： 1. **对称加密**：发送方和接收方使用相同的密钥进行加密和解密。     2. **块加密算法**：RC5是一种基于分组的加密算法，它可以处理不同大小的块（通常是32位、64位或128位）。 3. **可变性**：RC5的独特之处在于它具有高度的可配置性，允许用户根据需求调整以下三个参数：    - **块大小**（w）：可以是32位、64位或128位。    - **轮数**（r）：加密过程中的迭代次数，通常为12或16轮。    - **密钥长度**（b）：可以是从0到2040位的任意长度（0到255字节）。 4. **数据依赖的旋转**：RC5的一个关键操作是**数据依赖的循环移位**，即加密过程中，对数据的位移取决于数据的值，这一特性增强了加密的非线性，增加了破译的难度。 ### RC5的加密过程： RC5算法的加密过程由三个基本操作构成： 1. **加法**：对两个数据块执行模 \(2^w\) 的加法运算。 2. **异或（XOR）**：将数据块与密钥进行按位异或操作。 3. **循环移位**：根据数据的某些位值，执行数据依赖的循环移位。 加密时，明文分为两半，经过若干轮的迭代，每一轮都会对数据进行加法、异或和循环移位操作，直到加密完成。 ### RC5的解密过程： 解密过程与加密过程相似，按照相反的顺序进行操作。解密时，先对密文执行循环移位、异或和减法操作，直到恢复为明文。 ### RC5的主要优势： 1. **灵活性**：RC5的可配置性使得它适用于多种场景和设备，无论是对性能要求较高的系统还是资源受限的设备，都可以通过调整参数实现最佳的性能和安全性平衡。     2. **计算效率**：RC5的设计非常简洁，所需的操作仅包括加法、异或和循环移位。这些都是在现代处理器上非常高效的运算，适合在软件和硬件环境中实现。 3. **可扩展性**：RC5可以根据不同的应用场景选择不同的块大小、轮数和密钥长度，使得它在不同安全需求下具有很强的适应性。 ### RC5的安全性： 尽管RC5的设计非常灵活和高效，但其安全性取决于参数的选择。适当增加轮数和密钥长度可以大大提高其安全性。在实践中，使用过少的轮数或过短的密钥长度可能使其容易受到攻击。 - **已知攻击**：如果使用的轮数太少，RC5可能会面临差分攻击或线性攻击等已知密码学攻击。因此，选择足够的轮数和密钥长度对保证其安全性至关重要。 ### RC5的应用： 由于其高效性和灵活性，RC5曾被广泛用于加密软件、虚拟专用网络（VPN）和某些加密硬件中。然而，随着现代加密算法（如AES）逐渐成为主流，RC5的应用逐渐减少。 ### 总结： **RC5**是一种对称的块加密算法，以其灵活性、简洁的设计和高效的性能著称。它允许用户根据需求调整块大小、加密轮数和密钥长度，因此在多个不同的应用场景中得到了广泛应用。然而，由于安全性方面的新要求，RC5如今已逐渐被更先进的加密算法（如AES）取代。

优点

DES

例题

三重56位DES的密钥长度多少位

112位

DES加密算法使用56位的密钥以及附加的8位奇偶校验位（每组的第8位作为奇偶校验位），产生最大64位的分组大小。这是一个迭代的分组密码，将加密的文本块分成两半。使用子密钥对其中一半应用循环功能，然后将输出与另一半进行“异或”运算；接着交换这两半，这一过程会继续下去，但最后一个循环不交换。DES使用16轮循环，使用异或，置换，代换，移位操作四种基本运算。三重DES所使用的加密密钥长度为112 位

秘钥长度

DES加密算法的密钥长度为56位

AES

与DES相比

DES：过时的加密算法，密钥长度较短，安全性不足，已经被现代加密技术所取代。 AES：现代加密标准，具有更高的安全性和更广泛的应用，支持更长的密钥和更大的数据块，且被广泛应用于各种安全通信领域。

例题

DES加密算法的密钥长度为56位，三重DES的密钥长度为（112（112或者168））位。如何计算

**三重DES（Triple DES，3DES）**的密钥长度可以有多种配置方式，具体取决于它使用的密钥数。三重DES通过对原来的**DES**算法进行三次加密操作，提供了比标准**DES**更高的安全性。 ### 三重DES的密钥长度计算： 三重DES有两种主要的工作模式，分别是**双密钥模式**和**三密钥模式**： 1. **双密钥模式**（2TDEA，2-Key Triple DES）：    - 使用两个不同的56位密钥（每个密钥为56位，去掉8位校验位后实际有效密钥长度为56位）。    - 加密过程：先用第一个密钥 \(K_1\) 对明文加密，然后用第二个密钥 \(K_2\) 解密，再用第一个密钥 \(K_1\) 重新加密。    - 总密钥长度：56位 × 2 = **112位**。 2. **三密钥模式**（3TDEA，3-Key Triple DES）：    - 使用三个不同的56位密钥 \(K_1\)、\(K_2\) 和 \(K_3\)。    - 加密过程：先用 \(K_1\) 加密，接着用 \(K_2\) 解密，再用 \(K_3\) 加密。    - 总密钥长度：56位 × 3 = **168位**。 ### 为什么是56位密钥： 虽然**DES**的密钥名义上是64位，但其中每隔7位会有1位用于校验，因此实际的密钥长度是**56位**。这也是为什么在计算三重DES密钥长度时，单个密钥只算作56位。 ### 总结： - **双密钥模式的三重DES**的密钥长度为**112位**。 - **三密钥模式的三重DES**的密钥长度为**168位**。 这两种模式的区别在于使用的密钥数量，三密钥模式提供了更高的安全性。

RSA

RSA加密算法是一种非对称加密算法，在公开密钥加密和电子商务中该算法被广泛使用。

ECC

是什么

ECC是一种高效的公钥加密算法，利用椭圆曲线的数学性质提供强大的安全性和性能优势。

**ECC（Elliptic Curve Cryptography，椭圆曲线加密算法）**是一种基于椭圆曲线数学的公钥加密算法。相比于其他公钥加密算法（如RSA），ECC能够在提供相同安全性的前提下，使用较短的密钥长度，从而提高计算效率和节省存储空间。 ### ECC加密的基本原理： ECC加密算法基于椭圆曲线离散对数问题（Elliptic Curve Discrete Logarithm Problem, ECDLP）。其数学基础是椭圆曲线方程，一般形式为： \[ y^2 = x^3 + ax + b \] 其中，\(a\) 和 \(b\) 是定义曲线的常数，\(x\) 和 \(y\) 是点的坐标。ECC利用椭圆曲线上的点进行加密和解密操作，安全性来源于在椭圆曲线离散对数问题上难以找到对应的私钥。 ### ECC的工作过程： ECC的核心概念基于椭圆曲线上的点运算。公钥和私钥的生成及加密解密过程如下： 1. **密钥生成**：    - 选择一个椭圆曲线上的基点 \(G\) 。    - 生成一个随机的私钥 \(d\) 。    - 计算公钥 \(P = dG\) ，其中 \(d\) 是私钥， \(G\) 是椭圆曲线上的基点， \(P\) 是对应的公钥。 2. **加密**（使用接收者的公钥加密）：    - 发送者选择一个随机整数 \(k\) ，并计算椭圆曲线上两点：      1. \(kG\)      2. \(kP\) （这里 \(P\) 是接收者的公钥）    - 发送者将明文和这两个点组合成加密消息发给接收者。 3. **解密**（使用接收者的私钥解密）：    - 接收者使用自己的私钥 \(d\) 对接收到的加密消息进行计算。    - 利用 \(d\) 和点运算关系，接收者能够计算出明文。 ### ECC的优点： 1. **更小的密钥长度**：    - ECC在提供相同安全性时，所需的密钥长度远小于RSA。例如，256位的ECC密钥提供的安全性与3072位的RSA密钥相当。密钥越短，所需的计算资源和存储空间越少。 2. **更快的加密解密速度**：    - 由于密钥长度较短，ECC加密和解密过程比RSA等传统算法更高效，特别适用于移动设备、智能卡等资源受限的设备。 3. **高效的带宽使用**：    - 因为ECC产生的密钥和签名更短，所需的网络带宽更少，有利于在低带宽环境下的安全通信。 ### ECC的应用： ECC广泛应用于各种需要高效加密的场景，特别是资源受限的环境，例如： - **SSL/TLS协议**：许多现代的SSL/TLS加密套件使用ECC算法来保护互联网通信。 - **区块链技术**：比特币和以太坊等加密货币使用ECC中的椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）来保证交易安全。 - **移动和嵌入式设备**：由于其计算效率高和较短的密钥长度，ECC非常适合用于智能手机、智能卡等资源受限的设备上。 ### 总结： **ECC**是一种高效的公钥加密算法，利用椭圆曲线的数学性质提供强大的安全性和性能优势。它的主要优点是可以在使用较短密钥长度的同时，提供与RSA等传统算法相当甚至更高的安全性，因此在现代网络安全和加密通信中得到了广泛的应用。

优点

它的主要优点是可以在使用较短密钥长度的同时，提供与RSA等传统算法相当甚至更高的安全性，因此在现代网络安全和加密通信中得到了广泛的应用。

拓展

游程编码

MD5：摘要算法

交易协议

SET（Secure Electronic Transaction）安全电子交易协议主要应用于B2C模式中保障支付信息的安全性。SET协议本身比较复杂，设计比较严格，安全性高，它能保证信息传输的机密性、真实性、完整性和不可否认性。

电子邮件服务

用来实现安全电子邮件的协议

PGP

PGP (Pretty Good Privacy) Philip R.Zimmermann在1991年开发的电子邮件加密软件包。PGP已经成为使用最广泛的电子邮件加密软件。

用来实现不可否认性的协议是

裸战扩展

不可否认性（Non-repudiation）

是什么

在安全领域中，接收者不能否认已经收到过邮件的行为属于不可否认性（Non-repudiation）。不可否认性是一种安全服务，旨在确保通信的双方（发送方和接收方）在通信过程中无法否认曾经发送或接收到信息。

S/MIME

是什么

S/MIME（Secure/Multipurpose Internet Mail Extensions）在安全方面的功能又进行了扩展，它可以把MIIME实体（比如数字签名和加密信息等）封装成安全对象。RFC 2634定义了增强的安全服务，例如具有接收方确认签收的功能，这样就可以确保接收者不能否认已经收到过的邮件。

电子邮件由一个邮件头部和一个可选的邮件主体组成，其中邮件头部含有邮件的发送方和接收方的有关信息。对于邮件主体来说，IETF在RFC 2045~RFC 2049中定义的MIIME规定，邮件主体除了 ASCII字符类型之外，还可以包含各种数据类型。用户可以使用MIME增加非文本对象，比如把图像、音频、格式化的文本或微软的Word文件加到邮件主体中去。

网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议

SSL（Secure Sockets Layer安全套接层）及其继任者 TLS（Transport Layer Security，传输层安全）是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS与SSL在传输层对网络连接进行加密。

网络攻击

按照攻击方式分类：两类

主动攻击

是什么

主动攻击是指通过一系列的方法，主动地向被攻击对象实施破坏的一种攻击方式

主动攻击是指攻击者**主动干预或改变**网络通信的行为，通常包括篡改、破坏、伪装、重放等方式。与被动攻击不同，主动攻击对通信过程有直接影响，并且攻击者试图操控或改变通信内容来达到特定目的。

包含哪些攻击方式

重放攻击（Replay Attack）

- **描述**：攻击者截获有效数据包后，重新发送这些数据包，试图冒充合法用户或干扰系统。    - **风险**：这种攻击特别危险于认证系统中，攻击者可以通过重放登录请求，冒充合法用户登录系统。

例题

采用Kerberos系统进行认证时，可以在报文中加入（时间戳）来防止重放攻击。

伪造身份攻击（Spoofing）

IP地址欺骗

- **描述**：攻击者伪装成合法用户或系统，冒充他人的身份进行通信，通常包括 IP 伪造、MAC 地址伪造或电子邮件伪造。    - **风险**：通过这种攻击，攻击者可以绕过身份验证机制，获取未授权的访问权限，或进行钓鱼攻击。

拒绝服务攻击（Denial-of-Service, DoS）

- **描述**：攻击者通过向目标服务器发送大量请求，耗尽其资源，使其无法为合法用户提供服务。    - **风险**：合法用户无法访问服务器，服务中断。分布式拒绝服务攻击（DDoS）是 DoS 的一种常见变体，攻击者利用多个来源进行攻击，造成更大的破坏。

中间人攻击（Man-in-the-Middle, MITM）

- **描述**：攻击者在通信双方之间插入自己，拦截并篡改通信数据，同时让双方认为它们正在直接通信。    - **风险**：攻击者可以窃取敏感信息、修改通信内容，甚至冒充其中一方。常见于未加密的 HTTP 通信或 SSL/TLS 中间人攻击。

会话劫持（Session Hijacking）

- **描述**：攻击者劫持合法用户与服务器之间的会话，通常通过窃取会话令牌（如 cookies）来冒充合法用户与服务器交互。    - **风险**：攻击者可以获取用户的会话权限，进行未授权操作，如窃取个人数据或执行金融交易。

DNS 欺骗（DNS Spoofing）

- **描述**：攻击者向 DNS 服务器发送虚假的域名解析结果，导致用户被重定向到错误的 IP 地址，通常是恶意网站。    - **风险**：用户被重定向到攻击者控制的网站，可能遭遇钓鱼攻击、恶意软件下载等安全威胁。

数据篡改（Data Modification）

- **描述**：攻击者在通信过程中篡改数据包内容，使得接收方获得的内容与发送方不一致。    - **风险**：数据被攻击者修改，导致通信内容不可靠，特别是在金融交易或敏感信息传输中，数据篡改会造成严重后果。

报文注入（Packet Injection）

- **描述**：攻击者向合法通信中插入恶意的数据包，干扰正常的通信或注入恶意指令。    - **风险**：这种攻击可以导致服务中断或命令执行不符合预期，从而引发系统异常或信息泄露。

特洛伊木马和后门攻击

- **描述**：攻击者通过在受害者系统中安装恶意软件，如特洛伊木马，来远程控制或窃取数据。这类攻击通常伴随后门，允许攻击者在未来访问受感染系统。    - **风险**：一旦系统被植入后门，攻击者可以远程控制系统，窃取敏感信息或进行进一步的攻击。

跨站脚本攻击（Cross-Site Scripting, XSS）

- **描述**：攻击者通过在受害者访问的网页中注入恶意脚本，执行任意代码，通常用于窃取用户数据或冒充用户操作。    - **风险**：攻击者可以窃取受害者的会话信息、凭证，或控制其浏览器行为。

SQL 注入攻击（SQL Injection）

- **描述**：攻击者通过向应用程序的数据库查询注入恶意 SQL 代码，篡改、删除、窃取数据库中的数据。    - **风险**：攻击者可以获取敏感数据、篡改数据库内容，甚至完全控制数据库。

路由协议攻击

- **描述**：攻击者通过篡改路由协议，如 OSPF 或 BGP，改变网络流量的路径，使其经过恶意节点，从而实现数据截获或篡改。    - **风险**：网络数据被不当路由，攻击者可以拦截、修改数据，或导致网络不稳定。

以下是网络攻击中常见的主动攻击类型： ### 1. **中间人攻击（Man-in-the-Middle, MITM）** ### 2. **重放攻击（Replay Attack）** ### 3. **伪造身份攻击（Spoofing）** ### 4. **会话劫持（Session Hijacking）** ### 5. **拒绝服务攻击（Denial-of-Service, DoS）** ### 6. **DNS 欺骗（DNS Spoofing）** ### 7. **数据篡改（Data Modification）** ### 8. **报文注入（Packet Injection）** ### 9. **特洛伊木马和后门攻击** ### 10. **跨站脚本攻击（Cross-Site Scripting, XSS）** ### 11. **SQL 注入攻击（SQL Injection）** ### 12. **路由协议攻击**

其他

利用TCP/IP的漏洞所发起的攻击有哪些

Land攻击

Land攻击是指攻击者将一个包的源地址和目的地址都设置为目标主机的地址，然后将该包通过 IP欺骗的方式发送给被攻击主机，这种包可以造成被攻击主机因试图与自己建立连接而陷入死循环，从而很大程度地降低了系统性能。

Ping of Death攻击

Ping of Death攻击是攻击者向被攻击者发送一个超过65536字节的数据包ping包，由于接收者无法处理这么大的ping包而造成被攻击者系统崩溃、挂机或重启。

Teardrop攻击

Teardrop攻击就是利用IP包的分段/重组技术在系统实现中的一个错误，即在组装IP包时只检查了每段数据是否过长，而没有检查包中有效数据的长度是否过小，当数据包中有效数据长度力负值时，系统会分配一个巨大的存储空间，这样的分配会导致系统资源大量消耗，直至重新启动。

解析

通过以上分析，可知Land攻击、Ping of Death 攻击和Teardrop攻击均是利用TCP/IP的漏洞所发起的攻击。 Teardrop攻击就是利用IP包的分段/重组技术在系统实现中的一个错误，即在组装IP包时只检查了每段数据是否过长，而没有检查包中有效数据的长度是否过小，当数据包中有效数据长度力负值时，系统会分配一个巨大的存储空间，这样的分配会导致系统资源大量消耗，直至重新启动。 通过以上分析，可知Land攻击、Ping of Death 攻击和Teardrop攻击均是利用TCP/IP的漏洞所发起的攻击。

防御手段

### 防御手段 为了防御主动攻击，通常需要采用多层次的安全措施，包括： 1. **使用强加密**：确保数据传输时采用 SSL/TLS 等加密协议，防止数据被窃听或篡改。 2. **身份验证**：确保每个会话和操作的合法性，使用多因素身份验证（MFA）和数字签名。 3. **网络监控**：实时监控网络活动，检测异常流量和可疑行为。 4. **入侵检测系统（IDS）**：部署 IDS 或入侵防御系统（IPS），以检测并应对可疑网络活动。 5. **及时更新补丁**：确保所有软件和系统及时应用安全补丁，减少已知漏洞的利用。

总结来说，主动攻击包括中间人攻击、会话劫持、拒绝服务攻击、SQL 注入等类型，攻击者试图通过篡改、重放或伪装来获得未授权的访问或破坏系统。

ARP攻击

是什么

概括

ARP攻击是针对以太网地址解析协议（ARP）的一种攻击技术，此种攻击可让攻击者取得局域网上的数据封包甚至可篡改封包，且可让网络上特定计算机或所有计算机无法正常连接。ARP攻击造成网络无法跨网段通信的原因是伪造网关ARP报文使得数据包无法发送到网关。

详细

**ARP攻击**（ARP Spoofing 或 ARP Poisoning）是一种常见的网络攻击，攻击者通过伪造局域网内的ARP（Address Resolution Protocol）消息，欺骗网络设备，将攻击者的MAC地址与目标IP地址关联，从而获取目标主机的数据包，或进行中间人攻击（Man-in-the-Middle, MITM）。 ### ARP攻击的原理： ARP协议用于将网络中的IP地址解析为MAC地址，以便在局域网内传输数据。ARP攻击利用了ARP协议没有验证消息来源的缺陷，通过发送伪造的ARP回复，攻击者可以将自己的MAC地址伪装成合法设备的MAC地址，使得流向目标IP地址的数据包被错误地发送到攻击者的设备。 ### ARP攻击的两种常见形式： 1. **中间人攻击（MITM）**：    - 攻击者将自己伪装成局域网中的路由器或服务器，成功欺骗网络中的其他设备，使它们的通信数据通过攻击者设备传输。这样，攻击者可以截获、篡改或监听设备之间的通信。 2. **拒绝服务攻击（DoS）**：    - 攻击者通过伪造ARP回复消息，将网络中的通信流量引向一个不存在的MAC地址或设备，导致目标设备无法正常通信，网络中断或崩溃。 ### ARP攻击的危害： - **数据窃取**：攻击者可以获取目标设备的敏感数据，如登录凭证、银行信息等。 - **通信劫持**：攻击者可以篡改通信内容，进行钓鱼攻击、会话劫持等。 - **网络瘫痪**：通过ARP欺骗，攻击者可以使网络中的通信无法正常进行，造成局域网内的拒绝服务攻击。 ### 防范ARP攻击的措施： 1. **静态ARP表**：通过配置静态ARP表，确保网络中的IP地址和MAC地址固定匹配，防止ARP欺骗。     2. **ARP绑定**：在网络设备（如路由器、交换机）上设置ARP绑定功能，确保IP地址与MAC地址的一一对应。 3. **使用安全协议**：通过使用加密的通信协议（如HTTPS、SSH等），即使攻击者获取数据包，也无法直接读取数据内容。 4. **网络入侵检测系统（IDS）**：部署入侵检测系统，可以监控网络中的异常ARP流量并及时报警。 5. **端口安全和VLAN隔离**：通过端口安全策略和VLAN隔离，可以减少ARP攻击的影响范围。 通过这些防御措施，可以有效地减少ARP攻击的风险，保护局域网中的设备和数据安全。

扩展

问：ARP是什么？

答：ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是TCP/IP协议栈中的一项网络协议，用于将IP地址解析为MAC地址（物理地址）。它在局域网（LAN）中，特别是以太网中，起到至关重要的作用，因为数据链路层的通信依赖于MAC地址，而不是IP地址。

**ARP**（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是TCP/IP协议栈中的一项网络协议，用于将IP地址解析为MAC地址（物理地址）。它在局域网（LAN）中，特别是以太网中，起到至关重要的作用，因为数据链路层的通信依赖于MAC地址，而不是IP地址。 ### ARP的工作原理： 当一台主机（比如电脑或路由器）想要与同一网络中的另一台设备通信时，它需要知道目标设备的MAC地址，但它只知道目标的IP地址。此时，ARP通过以下过程进行地址解析： 1. **ARP请求**：    - 发送方广播一个ARP请求包到局域网中，包内包含了目标设备的IP地址，目的是询问网络中拥有该IP地址的设备的MAC地址。     2. **ARP回复**：    - 目标设备接收到ARP请求后，会发送一个ARP回复包，告知发送方自己的MAC地址。     3. **建立映射**：    - 发送方收到ARP回复后，将目标设备的IP地址和MAC地址对应记录到本地的ARP缓存中，以便下次通信时不必再次发送ARP请求。 ### ARP的功能： - **IP地址与MAC地址的映射**：ARP是IP层和数据链路层之间的桥梁，确保数据链路层能够根据IP地址找到正确的物理地址（MAC地址）。   - **局域网内通信**：ARP帮助局域网内的设备（如电脑、打印机、服务器等）找到彼此的MAC地址，从而使得网络内的数据包可以顺利传输。 ### ARP缓存： - 主机通常会在本地维护一个ARP缓存表，保存最近解析过的IP地址与MAC地址的映射。这避免了每次通信都需要重新发送ARP请求，从而提高了网络效率。 ### ARP的局限性： - **安全问题**：ARP协议没有身份验证机制，攻击者可以伪造ARP消息，从而导致**ARP欺骗**或**ARP中毒**攻击，进行中间人攻击、数据窃取等。   ### 总结： ARP是局域网中非常基础和重要的协议，负责将网络层的IP地址解析为数据链路层的MAC地址。它是计算机网络中设备正常通信的核心机制之一。

例题

问：ARP攻击造成网络无法跨网段通信的原因？ 答：是伪造网关ARP报文使得数据包无法发送到网关

被动攻击

包含哪些共计方式

流量分析攻击

通过持续检测现有网络中的流量变化或者变化趋势，而得到相应信息的一种被动攻击方式。

描述：攻击者通过监视网络流量来分析通信模式、时间、频率、数据包的大小等信息，进而推测出有价值的情报。 风险：即使数据被加密，攻击者仍然可以通过分析元数据（如谁在通信、通信频率、数据包大小）来获取敏感信息。

窃听（Eavesdropping）

描述：攻击者在不引起注意的情况下，截取网络上传输的明文数据或未加密的信息。 风险：如果数据没有加密，攻击者可以直接读取通信内容，例如电子邮件、即时消息、登录凭证等。

被动嗅探（Passive Sniffing）

描述：攻击者使用网络嗅探器监听网络数据包，收集数据而不进行任何修改。 风险：如果通信使用的是不安全的协议或未加密的数据，嗅探器可以截获其中的敏感信息，比如用户名、密码、会话令牌等。

重放攻击（Replay Attack）（部分情况下）

描述：攻击者在被动监视过程中收集到合法的数据，之后通过主动攻击将这些数据重放给目标系统，以达到冒充合法用户的目的。 风险：攻击者虽然不改变通信内容，但可以通过重放已经捕获的数据，冒充合法用户，获取未授权的访问。

无线信号窃听

描述：攻击者可以在无线网络中通过监听无线电信号来截取数据，尤其是在没有使用安全协议（如 WPA3）的情况下。 风险：无线通信中未加密的数据特别容易被窃听，攻击者可以截获敏感信息。

是什么

被动攻击是指攻击者在不影响网络通信过程的情况下，**偷偷监听或截获**数据的攻击方式，目的是获取信息而不改变或干扰数据。与主动攻击不同，被动攻击不会对数据进行篡改、破坏或重放，因此难以被察觉。

防御手段

### 防御手段 针对被动攻击的防御主要依赖于**加密技术**，确保即使攻击者截获数据，也无法解密和读取敏感内容。以下是一些常见的防御措施： 1. **数据加密**：使用 SSL/TLS 等加密协议确保传输数据的安全性。 2. **虚拟专用网络（VPN）**：通过加密隧道传输数据，防止攻击者窃听通信内容。 3. **安全协议**：在无线网络中使用 WPA3 等强安全协议，避免无线信号被轻易截获。 4. **定期监控**：通过流量分析工具监控网络活动，及时发现异常。

安全协议有哪些

IPSec是IETF制定的IP层加密协议，PKI技术为其提供了加密和认证过程的密钥管理功能。IPSec主要用于开发新一代的VPN。

L2TP是一种二层协议主要是对传统拨号协议PPP的扩展，通过定义多协议跨越第二层点对点链接的一个封装机制，来整合多协议拨号服务至现有的因特网服务提供商点，保证分散的远程客户端通过隧道方式经由Internet等网络访问企业内部网络。

PAP协议是二层协议PPP协议的一种握手协议，以保证PPP链接安全性。

HTTPS是一个安全通信通道，用于在客户计算机和服务器之间交换信息。它使用安全套接字层（SSL）进行信息交换，所有的数据在传输过程中都是加密的。

在应用层

第三方认证服务

分类

最常用的两种认证体制

PKI/CA

PKI/CA是基于非对称密钥体系的，Kerberos是基于对称密钥体系的。 PKI（PublicKey Infrastructure）指的是公钥基础设施。CA（Certificate Authority）指的是认证中心。 PKI 从技术上解决了网络通信安全的种种障碍。 CA从运营、管理、规范、法律、人员等多个角度来解决了网络信任问题。由此，人们统称为“PKI/CA”。从总体构架来看，PKI/CA主要由最终用户、认证中心和注册机构来组成。

系统结构

例题

下图所示PKI系统结构中，负责生成和签署数字证书的是（证书即构CA），负责验证用户身份的是（注册即构RA）。

PKI系统结构图

Kerberoso

Kerberos 是一种网络认证协议，其设计目标是通过密钥系统为客户机/服务器应用程序提供强大的认证服务。该认证过程的实现不依赖于主机操作系统的认证，无需基于主机地址的信任，不要求网络上所有主机的物理安全，并假定网络上传送的数据包可以被任意地读取、修改和插入数据。以上情况下，Kerberos 作为一种可信任的第三方认证服务，是通过传统的密码技术（如：共享密钥）执行认证服务的。

详解

第三方认证服务中，最常用的两种认证体制是： ### 1. **基于对称密钥的认证（Kerberos 认证）** - **原理**：使用对称加密算法（例如AES、DES）来保证通信双方的身份认证。在对称加密中，发送方和接收方使用相同的密钥来加密和解密数据。   - **特点**：   - **安全性依赖于密钥的安全**：双方需要提前共享一个对称密钥，密钥一旦泄露，安全性就会受到威胁。   - **使用共享密钥进行加密通信**：通信双方通过第三方认证服务器（如 Kerberos）获取会话密钥进行加密通信。 - **常见系统**：   - **Kerberos**：一种基于对称加密和第三方认证服务器的认证系统，广泛用于操作系统（如Windows、Linux）和企业网络环境。 ### 2. **基于公钥加密的认证（PKI，公钥基础设施）** - **原理**：使用非对称加密算法（如RSA、ECC）进行认证，非对称加密使用一对密钥——公钥和私钥。私钥用于签名，公钥用于验证签名。 - **特点**：   - **通过数字证书**：由第三方认证机构（CA，证书颁发机构）签发的数字证书用来验证身份。每个用户都有自己的公钥和私钥，CA颁发的数字证书包含公钥，私钥由用户自己持有。   - **不需要共享密钥**：公钥可以公开，私钥则由用户自己安全保管，大大提升了安全性。   - **常见系统**：   - **PKI（Public Key Infrastructure）**：公钥基础设施，广泛用于互联网的身份认证和加密通信，如HTTPS、SSL/TLS。   - **数字签名和证书**：例如数字证书（X.509），用于验证用户身份和保证数据的完整性。 ### 总结 - **对称密钥认证（如 Kerberos）**：通过共享密钥进行加密通信，适合局域网或企业内网等安全要求较高的环境。 - **非对称加密认证（如 PKI）**：通过公钥和私钥体系实现更广泛的认证和加密，常用于互联网环境，安全性更高，且不需要提前共享密钥。

网络管理协议

简单网络管理协议

第一版

第二版

第三版：SNMPv3（Simple Network Management Protocol version 3，简单网络管理协议第3版）

是什么

详细

**SNMPv3**（Simple Network Management Protocol version 3，简单网络管理协议第3版）是网络管理协议的一个版本，用于管理和监控网络设备（如路由器、交换机、服务器、工作站等）。它在之前的版本（SNMPv1 和 SNMPv2）基础上引入了更强的安全特性，解决了之前版本中的安全问题。 ### SNMPv3的主要功能和特点： 1. **安全性**：    - **消息完整性**：确保在传输过程中消息不会被篡改。    - **加密**：通过加密数据防止未经授权的访问，支持不同的加密算法，如 AES 和 DES。    - **认证**：验证消息的发送方身份，防止身份伪造。支持 MD5 和 SHA 的验证算法。     2. **用户访问控制**：    - 支持基于用户的安全模型（User-based Security Model，USM），通过配置不同用户的权限来控制访问不同的设备或数据。 3. **模块化设计**：    - SNMPv3 引入了可扩展的安全模型和框架，可以根据需求选择不同的安全级别和模型。 4. **兼容性**：    - 虽然 SNMPv3 添加了更强的安全功能，但它保持了与之前 SNMPv1 和 SNMPv2 的向后兼容性。这意味着网络管理员可以在升级到 SNMPv3 的同时继续支持老版本设备。 ### 安全模型： SNMPv3 提供了三种主要的安全级别： - **noAuthNoPriv**：不提供身份验证或加密。 - **authNoPriv**：提供身份验证但不加密。 - **authPriv**：提供身份验证和加密，最为安全。 ### 使用场景： SNMPv3 广泛应用于企业网络中，用于监控和管理网络设备的性能、检测故障、远程配置设备等操作。相比于早期版本，SNMPv3 在大规模、复杂网络中的安全性和可靠性更为出色。 ### 总结： SNMPv3 是SNMP协议的一个安全升级版本，解决了早期版本的安全漏洞，提供了认证、加密和访问控制功能，广泛用于网络设备的管理和监控。

对于网络协议安全威胁的设计

网络协议的安全威胁的分类

主要

必须提供防护两种主要威胁

标准规定安全模块必须提供防护的两种主要威胁是： ①修改信息（Modification of Information）：就是某些未经授权的实体改变了进来的SNMP报文，企图实施未经授权的管理操作，或者提供虚假的管理对象。 ②假冒（Masquerade）：即未经授权的用户冒充授权用户的标识，企图实施管理操作。

次要

必须提供防护的两种次要威胁

SNMPv3标准还规定安全模块必须对两种次要威胁提供防护： ①修改报文流（Message Stream Modificatiqn）：由于SNMP协议通常是基于无连接的传输服务，重新排序报文流、延迟或重放报文的威胁都可能出现。这种威胁的危害性在于通过报文流的修改可能实施非法的管理操作。 ②消息泄露（Disclosure）：SNMP引擎之间交换的信息可能被偷听，对这种威胁的防护应采取局部的策略。

无法防护或不必防护的威胁

有两种威胁是安全体系结构不必防护的，因为它们不是很重要，或者这种防护没有多大作用： ①拒绝服务（Denial of Service）：因为在很多情况下拒绝服务和网络失效是无法区别的，所以可以由网络管理协议来处理，安全子系统不必采取措施。 ②通信分析（Traffic Analysis）：即由第三者分析管理实体之间的通信规律，从而获取需要的信息。由于通常都是由少数管理站来管理整个网络的，所以管理系统的通信模式是可预见的，防护通信分析就没有多大作用了。

无法预防的安全威胁有哪些

通信分析：第三者分析管理实体之间的通信规律，从而获取管理信息

网络安全漏洞

网络安全漏洞通常是指网络节点的系统软件或应用软件在逻辑设计上的缺陷

6、信息化基础

系统工程

是什么

系统工程在上个世纪中后期发展起来的一门新兴学科。它最早约产生于20世纪40年代的美国，时至今日，系统工程已经成为现代社会高速发展不可或缺的一部分。系统工程的诞生让自然科学和社会科学中有关的思想、理论和方法根据总体协调的需要联系起来，综合应用，并利用电现代子计算机，对系统的结构、要素、信息和反馈等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制等目的。

例题

是什么

以什么作为工具

计算机

对什么进行分析

对系统的结构、元素、信息、反馈进行分析

以达到什么样的目的

已达到最优的规划、最优的设计、最优的管理和最优的控制的目的

霍尔三维结构

是什么

是系统工程方案论的基础

霍尔三维结构是由逻辑维、时间维和知识维组成的立体空间结构。 1、逻辑维 运用系统工程方法解决某一大型工程项目时，一般可分为七个步骤： 1.明确问题 2.建立价值体系或评价体系 3.系统分析 4.系统综合 5.系统方案的优化选择 6.决策"决策就是管理"，"决策就是决定"，人类的决策管理活动面临着被决策系统的日益庞大和日益复杂。 7.制定计划有了决策就要付诸实施，实施就要依靠严格的有效的计划。 2、时间维（工作进程） 对于一个具体的工作项目，从制定规划起一直到更新为止，全部过程可分为七个阶段： 1.规划阶段。即调研、程序设计阶段，目的在于谋求活动的规划与战略； 2.拟定方案。提出具体的计划方案。 3.研制阶段。作出研制方案及生产计划。 4.生产阶段。生产出系统的零部件及整个系统，并提出安装计划。 5.安装阶段。将系统安装完毕，并完成系统的运行计划。 6.运行阶段。系统按照预期的用途开展服务。 7.更新阶段。即为了提高系统功能，取消旧系统而代之以新系统，或改进原有系统，使之更加有效地工作。 3、知识维（专业科学知识） 系统工程除了要求为完成上述各步骤、各阶段所需的某些共性知识外，还需要其他学科的知识和各种专业技术，霍尔把这些知识分为工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等。各类系统工程，如军事系统工程、经济系统工程、信息系统工程等。都需要使用其它相应的专业基础知识。

管理信息系统规划的方法

分类

战略目标集转换法

考题

战略目标集转换法将整个过程看成是一个（“信息集合”），并将组织的战略目标转变为管理信息系统的战略目标。

企业系统规划法

考题

（企业系统规划法）通过自上而下地识别企业目标、企业过程和数据，然后对数据进行分析，自下而上地设计信息系统。

是什么

管理信息系统（MIS, Management Information System）规划的方法是指组织在设计、开发和实施信息系统时所采用的策略和方法。规划的目的是确保信息系统能够有效支持企业的运营、决策和战略目标。以下是常见的几种 MIS 规划方法： ### 1. **企业系统规划法（BSP, Business Systems Planning）** 企业系统规划法由 IBM 提出，旨在通过对企业整体业务流程的分析来确定信息系统的需求。这种方法主要关注企业的业务活动与信息系统之间的匹配。 - **步骤**：   1. **分析业务流程**：了解企业的主要业务流程和目标。   2. **确定信息需求**：通过分析业务流程来确定系统需要提供的关键信息。   3. **设计系统架构**：基于业务需求和信息流设计系统架构。   4. **系统实施计划**：制定具体的实施步骤和资源分配。 - **优点**：能够将信息系统与企业的长期战略目标相结合，确保系统对企业整体运营的支持。 ### 2. **战略信息系统规划法（SISP, Strategic Information Systems Planning）** SISP 是一种长期的规划方法，目的是通过信息系统提升企业的竞争优势。它侧重于从战略角度出发，规划信息系统的功能。 - **步骤**：   1. **分析企业战略**：理解企业的长期战略和竞争环境。   2. **识别关键业务领域**：识别对企业成功至关重要的业务领域。   3. **评估现有系统**：分析当前信息系统的能力和不足之处。   4. **制定信息系统策略**：规划出支持企业战略的信息系统方案。 - **优点**：可以确保信息系统的长期发展方向与企业的战略目标保持一致，有助于企业在竞争中保持优势。 ### 3. **信息工程法（IE, Information Engineering）** 信息工程法是一种通过数据建模和信息流建模来开发信息系统的规划方法。它采用自上而下的方式，从高层业务流程到低层技术细节逐步进行规划。 - **步骤**：   1. **数据分析**：识别企业中的主要数据实体和关系。   2. **流程建模**：基于数据流设计业务流程。   3. **系统设计**：根据数据和业务流程建模，设计系统结构。   4. **系统实施**：按照设计方案逐步开发和实施系统。 - **优点**：通过对数据和流程的严谨分析，能够保证系统设计的完整性和一致性。 ### 4. **关键成功因素法（CSF, Critical Success Factors）** 关键成功因素法是一种基于企业成功关键领域的信息系统规划方法，着重识别对企业成功至关重要的信息需求。 - **步骤**：   1. **确定关键成功因素**：通过高层管理者访谈或调研，识别企业成功的关键因素。   2. **分析信息需求**：根据这些关键成功因素，识别企业需要什么样的信息来确保这些关键因素的实现。   3. **系统设计**：设计系统来满足这些关键信息的提供需求。 - **优点**：重点关注企业高层管理的核心决策需求，能够有效支持企业的关键目标。 ### 5. **价值链分析法** 价值链分析法基于迈克尔·波特的价值链理论，关注企业内部各个价值活动的互相依赖关系，以提高整体运营效率和竞争力。 - **步骤**：   1. **绘制价值链**：将企业的所有业务活动进行分解，绘制出企业的价值链。   2. **识别信息需求**：在每个价值活动中识别所需的信息和信息系统功能。   3. **系统设计和优化**：设计或优化系统以提升每个价值环节的效率。 - **优点**：有助于企业发现提升竞争力的内部价值环节，能够针对性地优化信息系统的功能。 ### 6. **快速应用开发法（RAD, Rapid Application Development）** RAD 是一种强调快速开发和迭代的系统规划和开发方法，适合于需求不稳定或变化较快的环境。 - **步骤**：   1. **需求收集与分析**：快速收集初步需求。   2. **原型开发**：迅速构建系统的原型，以便用户进行评估和反馈。   3. **用户反馈与调整**：根据用户反馈调整系统。   4. **最终实施**：在用户确认满意后，逐步实施和完善系统。 - **优点**：适用于需求变化频繁的项目，开发周期短，用户反馈及时。 ### 7. **敏捷开发法** 敏捷开发法是基于迭代和增量开发的项目规划方法，强调快速响应变化和用户需求的实时反馈。 - **步骤**：   1. **短期规划**：每次开发的周期较短（通常2-4周），先开发最重要的功能。   2. **迭代开发**：每个开发周期结束后，进行功能交付和用户测试。   3. **持续优化**：根据用户的反馈，调整后续的开发任务。 - **优点**：灵活性高，能够快速适应企业的需求变化。 ### 总结： 在管理信息系统规划中，不同的方法适用于不同的企业和项目背景。像**战略信息系统规划法**适合那些希望通过信息系统获得长期竞争优势的企业，而**关键成功因素法**则适合注重高层决策支持的企业。在快速变化的环境中，**快速应用开发法**或**敏捷开发法**能够帮助企业应对需求变化。

组织信息化需求

包含三个层次

战略需求

战略需求。组织信息化的目标是提升组织的竞争能力、为组织的可持续发展提供一个支持环境。从某种意义上来说，信息化对组织不仅仅是服务的手段和实现现有战略的辅助工具；信息化可以把组织战略提升到一个新的水平，为组织带来新的发展契机。特别是对于企业，信息化战略是企业竞争的基础。

运作需求

运作需求。组织信息化的运作需求是组织信息化需求非常重要且关键的一环， 它包含三方面的内容：一是实现信息化战略目标的需要；二是运作策略的需要。三是人才培养的需要

技术需求

技术需求。由于系统开发时间过长等问题在信息技术层面上对系统的完善、升级、集成和整合提出了需求。也有的组织，原来基本上没有大型的信息系统项目，有的也只是一些单机应用，这样的组织的信息化需求，一般是从头开发新的系统。

电子政务

是什么

电子政务是现有的政府形态的一种改造，利用信息技术和其他相关技术，将其管理和服务职能进行集成，在网络上实现政府组织结构和工作流程优化重组，超越时间、空间与部门分隔的制约，实现公务、政务、商务、事物的一体化管理与运行。

行为主体

有三个

政府

企事业单位

公务员

居民

考题

国家和地方人口信息的采集、处理和利用，属于【政府】对【政府】的电子政务活动。

4中模式

电子政务是政府机构应用现代信息和通信技术，将管理和服务通过网络技术进行集成，在因特网上实现政府组织结构和工作流程的优化重组，超越时间和空间及部门之间的分隔限制，向社会提供优质和全方位的、规范而透明的、符合国际水准K管理与服务。电子政务的主要模式有4种： 1.政府对政府（Government To Government）； 2.政府对公务员（Government To Employee）； 3.政府对企业（Government To Business）； 4.政府对公民（Government To Citizen）。

企业信息化

是什么

企业信息化涉及对企业管理理念的创新，管理流程的优化，管理团队的重组和管理手段的革新。 管理创新是按照市场发展的要求，对企业现有的管理流程重新整合，从作为管理核心的财务、物料管理，转向技术、物资、人力资源的管理，并延伸到企业技术创新、工艺设计、产品设计、生产制造过程的管理，进而还要扩展到客户关系管理、供应链管理乃至发展到电子商务。

企业信息化程度是国家信息化建设的基础和关键，企业信息化就是企业利用现代信息技术，通过信息资源的深入开发和广泛利用，实现企业生产过程的自动化、管理方式的网络化、决策支持的智能化和商务运营的电子化，不断提高生产、经营、管理、决策的效率和水平，进而提高企业经济效益和企业竞争力的过程。

方法

企业信息化方法主要包括业务流程重构、核心、业务应用、信息系统建设、主题数据库、资源管理和人力资本投资方法。

企业信息化建设的核心和本质

是企业运用信息技术，进行知识的挖掘，对业务流程进行管理。

实施方法

企业信息化的实施，可以沿两个方向进行，自上而下方法必须与企业的制度创新、组织创新和管理创新相结合； 自下而上方法必须以作为企业主体的业务人员的直接收益和使用水平逐步提高为基础

企业信息化的方法

企业信息化是指通过现代信息技术手段（如计算机、网络、通信技术等）来优化企业的管理、运营和业务流程，以提高效率、降低成本并增强竞争力。企业信息化的方法主要包括以下几个方面： ### 1. **企业资源计划（ERP，Enterprise Resource Planning）**    - **概念**：ERP 是用于整合和管理企业内部资源的系统，涵盖财务、生产、销售、人力资源等业务模块。    - **目标**：通过统一的系统平台，实现企业内部各个部门和业务流程的信息共享，优化资源配置。    - **实施方法**：      - 选择适合企业的 ERP 系统（如 SAP、Oracle、用友、金蝶等）。      - 进行企业需求分析、流程梳理和系统定制开发。      - 数据迁移、培训与上线。 ### 2. **供应链管理（SCM，Supply Chain Management）**    - **概念**：SCM 是管理和优化企业供应链各环节（从供应商到客户）的系统和方法。    - **目标**：实现供应链的透明化、协调和优化，降低库存、缩短交货时间，提高客户满意度。    - **实施方法**：      - 集成供应商、制造商、物流、分销商和客户的数据。      - 应用供应链计划和执行系统，优化库存和采购流程。 ### 3. **客户关系管理（CRM，Customer Relationship Management）**    - **概念**：CRM 系统帮助企业管理客户信息、销售线索和服务支持，提升客户关系和满意度。    - **目标**：通过信息化手段提升销售、市场营销和客户服务的效率，增强客户忠诚度。    - **实施方法**：      - 集成客户数据，创建统一的客户信息数据库。      - 使用数据分析工具识别客户需求，进行精准营销。      - 提供售后支持与服务管理。 ### 4. **商业智能（BI，Business Intelligence）**    - **概念**：BI 是通过数据仓库、数据挖掘和分析工具，为企业决策提供支持的信息化系统。    - **目标**：为企业管理者提供实时、全面的业务数据分析，以支持战略决策。    - **实施方法**：      - 数据集成与清洗，构建数据仓库。      - 使用 OLAP、数据挖掘工具进行分析和报告。      - 提供实时可视化的分析报告和仪表盘，支持企业高层决策。 ### 5. **知识管理（KM，Knowledge Management）**    - **概念**：KM 系统用于捕获、组织和分享企业的知识资源，提升企业的创新能力和员工的知识水平。    - **目标**：实现知识的积累、共享和再利用，增强企业的竞争力和创新能力。    - **实施方法**：      - 建立企业知识库，整合文档管理、知识分享和协作平台。      - 引入知识共享机制，激励员工参与知识创造和分享。 ### 6. **办公自动化系统（OA，Office Automation）**    - **概念**：OA 系统用于企业内部办公流程的自动化管理，包括文档管理、审批流程、会议安排、内部沟通等。    - **目标**：提高企业内部协作效率，减少纸质办公的依赖，实现无纸化办公。    - **实施方法**：      - 分析企业内部办公流程，选择合适的 OA 软件。      - 定制化设计工作流和审批流。      - 集成与其他信息系统的接口（如 ERP、HR）。 ### 7. **电子商务系统（E-commerce System）**    - **概念**：电子商务系统支持企业在线进行商品销售、采购、支付、物流跟踪等业务。    - **目标**：通过网络平台扩大市场覆盖面，提升销售额并降低营销成本。    - **实施方法**：      - 构建电子商务平台或使用第三方电商平台（如阿里巴巴、亚马逊等）。      - 集成库存管理、订单管理和支付系统。      - 优化线上用户体验，提升转化率。 ### 8. **人力资源管理系统（HRM，Human Resource Management）**    - **概念**：HRM 系统帮助企业管理员工信息、薪酬福利、招聘、培训和绩效考核等。    - **目标**：优化人力资源的管理流程，提升人力资源利用效率。    - **实施方法**：      - 建立员工信息数据库，自动化管理薪酬、考勤和福利。      - 实施招聘管理、培训管理、绩效评估模块。      - 提供员工自助服务平台，提升员工满意度。 ### 9. **制造执行系统（MES，Manufacturing Execution System）**    - **概念**：MES 是专门用于管理和监控生产车间运行的系统。    - **目标**：优化生产过程的执行和监控，提高生产效率和产品质量。    - **实施方法**：      - 采集生产数据，实时监控生产进度和设备状态。      - 整合生产计划、物料管理和质量控制。 ### 10. **项目管理系统（PMS，Project Management System）**    - **概念**：PMS 用于管理和跟踪项目的进度、资源分配、预算和风险。    - **目标**：确保项目按时、按预算完成，提升项目执行的透明度和控制力。    - **实施方法**：      - 定义项目任务、里程碑和进度计划。      - 实时跟踪项目进度，管理项目风险和问题。 ### 11. **物联网（IoT，Internet of Things）**    - **概念**：IoT 系统通过感应设备和网络，将物理设备和系统连接起来，实现数据的采集和实时监控。    - **目标**：提高设备的自动化和智能化水平，实现设备状态的远程监控和维护。    - **实施方法**：      - 部署物联网传感器和设备，集成 IoT 平台。      - 通过数据分析进行设备预防性维护和优化。 ### 总结 企业信息化的主要方法涵盖了企业运营的各个方面，包括资源管理、客户管理、供应链管理、人力资源管理、决策支持和生产执行等。通过系统化、集成化的信息技术解决方案，企业可以实现高效运营、降低成本、提升竞争力并增强决策能力。

企业战略规划

是什么

是指依据企业外部环境和自身条件的状况及其变化来制定和实施战略，并根据对实施过程与结果的评价和反馈来调整，制定新战略的过程。

企业战略数据模型

是什么

详细

企业战略数据模型（Enterprise Strategic Data Model）是一个用于描述和管理企业战略目标与数据之间关系的框架。这种模型帮助企业在制定和执行战略时，确保数据的准确性、完整性和一致性。企业战略数据模型通常包括以下几个关键方面： ### 1. **模型概述** 企业战略数据模型的主要目的是将企业战略目标与数据管理实践联系起来，确保数据能够有效支持战略决策和业务目标。这个模型通常涉及数据的结构、流动、存储和利用，帮助企业在战略层面上进行系统化的数据管理。 ### 2. **关键组成部分** #### 1. **战略目标（Strategic Objectives）**    - **定义**：明确企业的长期战略目标和业务目标，例如市场份额增长、成本控制、客户满意度提升等。    - **关联**：将这些目标与数据需求进行关联，确保数据分析能够支持战略决策。 #### 2. **数据需求（Data Requirements）**    - **识别**：确定实现战略目标所需的数据类型和数据源。例如，为了提升客户满意度，可能需要客户反馈数据、购买历史数据等。    - **规格**：定义数据的质量要求、更新频率、准确性等。 #### 3. **数据模型（Data Models）**    - **概念数据模型**：提供高层次的数据视图，描述数据的主要实体及其关系，例如客户、产品、订单等。    - **逻辑数据模型**：定义数据的详细结构，包括数据表、字段、数据类型、约束等。    - **物理数据模型**：描述数据的实际存储方式和技术实现，例如数据库设计、索引策略等。 #### 4. **数据治理（Data Governance）**    - **策略**：制定数据治理策略，确保数据的管理、质量和安全符合企业的战略目标。    - **流程**：建立数据管理流程，包括数据收集、清洗、存储、分析和报告。 #### 5. **数据集成（Data Integration）**    - **整合**：将来自不同来源的数据进行整合，确保数据的一致性和完整性。    - **工具和技术**：使用数据集成工具和技术（如 ETL 工具、数据仓库等）来支持数据的流动和整合。 #### 6. **数据分析（Data Analytics）**    - **分析模型**：根据企业战略目标构建数据分析模型，如数据挖掘、统计分析、预测建模等。    - **报告和可视化**：生成支持决策的数据报告和可视化图表，帮助管理层理解数据洞察。 ### 3. **实施步骤** 1. **战略规划**：明确企业的战略目标和业务需求，确保数据模型能够支持这些目标。 2. **需求分析**：分析实现战略目标所需的数据，定义数据需求和数据源。 3. **数据建模**：设计和创建数据模型，包括概念模型、逻辑模型和物理模型。 4. **数据治理**：制定和实施数据治理策略，确保数据的质量、管理和安全。 5. **数据集成**：整合和管理来自不同来源的数据，确保数据的一致性和完整性。 6. **数据分析和报告**：利用数据分析工具生成报告和洞察，支持战略决策。 ### 4. **实例** 假设一家零售公司希望通过提升客户满意度来增加市场份额，其企业战略数据模型可能包括以下内容： 1. **战略目标**：提高客户满意度，增加市场份额。 2. **数据需求**：    - 客户反馈数据（满意度调查）    - 销售数据（产品购买历史）    - 客户行为数据（网站访问记录） 3. **数据模型**：    - 概念模型：客户、产品、订单、反馈    - 逻辑模型：客户表、订单表、产品表、反馈表    - 物理模型：数据库表设计、索引设置 4. **数据治理**：制定数据质量标准，设置数据安全措施。 5. **数据集成**：将客户反馈数据、销售数据和行为数据整合到数据仓库中。 6. **数据分析和报告**：使用分析工具生成客户满意度报告，识别改进点，制定行动计划。 通过这种模型，企业能够确保数据能够有效支持其战略目标，优化决策过程，提高业务绩效。

企业信息化一定要建立在企业战略规划基础之上，以企业战略规划为基础建立的企业管理模式是建立（企业战略数据模型）的依据。

主要管理三个企业对象（三要素）

物流

物流（产品或服务的实际流动）

资金流

资金流（支付和财务交易）

信息流

信息流（在供应链各环节之间传递的信息和数据）

信息流的有效管理对提高供应链的效率和灵活性至关重要。

ERP（企业资源规划（ERP）系统）

是什么

ERP是对企业物流、资金流和信息流资源进行全面集成管理的管理信息系统。

ERP是建立在信息技术的基础上，利用现代企业的先进管理思想，对企业的物流资源、资金流资源和信息流资源进行全面集成管理的管理信息系统，为企业提供决策、计划、控制与经营业绩评估的全方位和系统化的管理平台。

包含

库存管理

在ERP系统中，库存管理（inventory management）模块主要是对企业物料的进、出、存进行管理。

供应链

供应链管理（SCM）系统

供应链中的信息流覆盖了从供应商、制造商到分销商，再到零售商等供应链中的所有环节，

信息流

分为是两个不同流向的信息流

需求信息流

从需方向供方流动。当需求信息（如客户订单、生产计划和采购合同等）从需方向供方流动时，便引发物流。

供应信息流

从供方向需方流动。供应信息（如入库单、完工报告单、库存记录、可供销售量和提货发运单等）又同物料一起沿着供应链从供方向需方流动。

物联网

物联网（IoT）

云计算

五层计划模型

生产预测计划

是对市场需求进行比较准确的预测，是经营计划、生产计划大纲和主生产计划编制的基础；

销售管理计划

是针对企业的销售部门的相关业务进行管理，属于最高层计划的范畴，是企业最重要的决策层计划之一；

主生产计划

说明了在一定时期内生产什么，生产多少和什么时候交货，它的编制是ERP的主要工作内容；生产计划大纲根据经营计划的生产目标制定，是对企业经营计划的细化；

物料需求计划

是对主生产计划的各个项0所需的全部制造件和全部采购件的网络支持计划和时间进度计划；

能力需求计划

是对物料需求计划所需能力进行核算的一种计划管理方法，能够帮助企业尽早发现企业生产能力的瓶颈，为实现企业的生产任务提供能力帮面的保障。

企业集成平台

是什么

是一个支持复杂信息环境下信息系统开发、集成、协同运行的软件支撑环境，包括硬件、软件、软件工具和系统。

**系统集成**是指将多个独立的子系统或组件整合为一个功能完整、协同工作的整体，以实现系统间的数据共享、业务流程集成和资源的优化利用。系统集成在复杂的信息系统中至关重要，它能够提升企业的运营效率和信息流动性。 ### 系统集成的主要方法 1. **点对点集成（Point-to-Point Integration）**    - **概念**：每个系统与其他系统通过直接接口进行连接和通信。    - **特点**：简单、快速，适用于系统数量较少或短期项目。    - **优点**：      - 部署相对简单，开发周期短。      - 适用于小型或初期的系统集成需求。    - **缺点**：      - 随着系统数量增加，接口数量呈指数级增长，难以维护。      - 系统之间强耦合，难以灵活扩展或升级。    - **应用场景**：用于简单系统间的单一数据传输或功能调用。 2. **企业服务总线（Enterprise Service Bus, ESB）**    - **概念**：通过一个中间层（服务总线）将各个系统连接起来，所有的系统通过 ESB 进行通信。    - **特点**：提供标准化的接口，系统之间松耦合，便于扩展和维护。    - **优点**：      - 支持多种协议和消息格式，具有高灵活性。      - 系统耦合性低，便于独立扩展、更新或替换某个系统。      - 提供集中管理和监控功能。    - **缺点**：      - 初期实施成本较高，涉及到复杂的架构设计。      - 对技术和管理要求较高。    - **应用场景**：用于企业级的复杂系统集成，如 ERP、CRM、HR 系统之间的集成。 3. **中间件集成（Middleware Integration）**    - **概念**：使用中间件作为系统之间的通信桥梁。中间件负责处理系统间的数据交换、事务管理和消息路由。    - **特点**：提供了应用程序间的抽象层，减少了直接依赖关系。    - **优点**：      - 提供事务处理、消息队列、负载均衡等功能，保障系统集成的可靠性。      - 支持异步通信和消息驱动架构，适应复杂的业务流程。    - **缺点**：      - 中间件本身可能引入额外的复杂性和管理开销。    - **应用场景**：适用于高并发、多数据源的大型系统，如银行、航空公司等行业的核心业务系统。 4. **API 集成（API Integration）**    - **概念**：各个系统通过标准的 API（如 REST 或 SOAP）进行集成，API 定义了系统之间如何相互通信和共享数据。    - **特点**：标准化接口，灵活、扩展性强。    - **优点**：      - 系统之间通过标准的接口进行通信，减少耦合，便于维护。      - 适合微服务架构，支持分布式系统集成。      - 轻量级，灵活性高。    - **缺点**：      - 需要统一的 API 管理机制，尤其在多个系统之间存在依赖时，可能增加复杂性。      - 对安全性、版本控制、性能优化等有较高要求。    - **应用场景**：用于现代化应用集成，如云服务、微服务架构、移动应用与后台系统的连接。 5. **数据集成（Data Integration）**    - **概念**：将多个系统中的数据进行集中化管理和整合，通常通过 ETL（Extract, Transform, Load）或数据虚拟化等方式实现数据的统一访问。    - **特点**：集成主要集中在数据层，系统之间的数据统一存储或虚拟化访问。    - **优点**：      - 适合以数据为核心的系统集成，数据质量和一致性容易得到保证。      - 有助于数据仓库、BI（商业智能）系统的建设。    - **缺点**：      - 仅解决数据层面的集成，无法处理业务逻辑和流程的集成。      - 数据集成可能面临数据清洗、转换的复杂性问题。    - **应用场景**：适用于需要跨多个系统进行数据分析或报告的情况，如数据仓库、企业数据管理平台。 6. **微服务集成（Microservices Integration）**    - **概念**：通过微服务架构将功能模块拆分为多个独立的服务，服务之间通过轻量化协议（如 HTTP/REST、gRPC）进行通信。    - **特点**：各服务自治、独立部署，支持快速迭代和弹性扩展。    - **优点**：      - 各微服务独立开发、部署和扩展，敏捷性高。      - 提高系统的可维护性，降低系统间的耦合。      - 适合云环境，易于扩展和容错。    - **缺点**：      - 系统复杂性增加，服务间通信、监控和安全问题更加复杂。      - 需要良好的 API 管理、服务发现和负载均衡机制。    - **应用场景**：适用于大型分布式应用系统的构建，如互联网公司、云平台的微服务化架构。 7. **业务流程管理（Business Process Management, BPM）**    - **概念**：通过业务流程管理系统（BPM）将不同系统的功能和数据流整合到一个自动化的业务流程中。    - **特点**：基于流程的集成，通过流程引擎协调各系统的操作和数据交换。    - **优点**：      - 业务流程的自动化和优化，减少了人工干预。      - 能够实现跨系统的业务流协同，支持复杂业务流程。    - **缺点**：      - 需要详细的业务流程分析和设计，可能引入较高的管理成本。    - **应用场景**：用于需要跨部门、跨系统的复杂业务流程管理，如订单管理、客户服务流程。 ### 系统集成的选型依据 - **系统复杂度**：对于简单系统，点对点集成即可满足需求；对于复杂的分布式系统，ESB 或 API 集成可能更为适合。 - **实时性要求**：若系统需要实时通信或处理，则中间件或 API 集成方案更具优势；而对于不需要实时性的数据集成，ETL 更适合。 - **扩展性需求**：随着系统规模的扩展，ESB 或微服务架构能提供更好的扩展性和灵活性。 - **业务流程依赖**：若系统集成需要较多的业务流程协调，BPM 系统可以帮助管理跨系统的流程。 ### 总结 系统集成的方法多种多样，适用于不同的业务场景和技术环境。选择合适的集成方法需要考虑系统的复杂度、实时性、扩展性和业务需求，确保集成后的系统能够高效协作并支持企业的整体业务目标。

基本功能包括

①通信服务：提供分布环境下透明的同步/异步通信服务功能；

②信息集成服务：为应用提供透明的信息访问服务，实现异种数据库系统之间数据的交换、互操作、分布数据管理和共享信息模型定义：

③应用集成服务：通过高层应用编程接口来实现对相应应用程序的访问，能够为应用提供数据交换和访问操作，使各种不同的系统能够相互协作；

④二次开发工具：是集成平台提供的一组帮助用户开发特定应用程序的支持工具；⑤平台运行管理工具：是企业集成平台的运行管理和控制模块。

企业信息集成

是什么

企业信息集成是指企业在不同应用系统之间实现数据共享，即实现数据在不同数据格式和存储方式之间的转换、来源不同、形态不一、内容不等的信息资源进行系统分析、辨清正误、消除冗余、合并同类，进而产生具有统一数据形式的有价值信息的过程。

分类

按照组织范围来分

企业内部的信息集成

按集成内容，企业内部的信息集成一般可分为以下四个方面：技术平台集成，数据集成，应用系统集成和业务过程集成。其中，应用系统集成是实现不同系统之间的互操作，使得不同应用系统之间能够实现数据和方法的共享；业务过程集成使得在不同应用系统中的流程能够无缝连接，实现流程的协调运作和流程信息的充分共享。

企业外部的信息集成

集成管理是企业信息资源管理的主要内容之一。 实行企业信息资源集成的【前提】是对企业历史上形成的【企业信息功能的集成】，其【核心】是【对企业内部和外部信息流的集成】，其【实施的基础】是【各种信息手段的集成】。通过集成管理实现企业信息系统各要素的优化组合，使信息系统各要素之间形成强大的协同作用，从而最大限度地放大企业信息的功能，实现企业可持续发展的目的。

对数据库进行数据集成

是指

对数据库进行数据集成是指通过各种技术和方法，将分布在不同数据库或数据源中的数据进行整合，目的是提供统一、完整和一致的视图。数据集成不仅帮助企业更好地利用现有数据资源，还能提高数据质量和分析能力，是现代企业数据管理中的重要组成部分。

采用什么方法

即采用【主动记录】还是【数据映射】，取决于单表还是多表

关键要判断在进行集成时，需要数据库中的单表还是多表进行数据整合。如果是单表即可完成整合，则可以将该表包装为记录，采用主动记录的方式进行集成；如果需要多张表进行数据整合，则需要采用数据映射的方式完成数据集成与处理。

企业进行系统集成时集成方法的选择

基于工作流

当需要集成并灵活定义系统功能之间的协作关系时，应该【采用基于工作流】的功能关系定义方式。

基于总线技术

“业务系统的运行平台和开发语言差异较大，而且系统所使用的通信协议和数据格式各不相同“。在这种情况下，需要【采用总线技术】对传输协议和数据格式进行转换与适配。

当需 要集成并灵活定义系统功能之间的协作关系时，应该采用基于工作流的功能关系定义方式。

企业业务流程重构是利用信息和网络技术，对企业的组织结构和工作方法进行“彻底的、根本性的“重新设计，以适应当今市场发展和信息社会的需求。核心业务应用方法是围绕核心业务应用计算机和网络技术，这是很多企业信息化成功的秘诀和有效途径。在业务数量浩繁且流程错综复杂的大型企业里，建设覆盖整个企业的信息系统往往很难成功，各个部门的局部开发和应用又有很大的弊端，会造成系统严重分割，形成许多“信息孤岛”，造成大量的无效或低效投资。常见的资源管理方法有ERP（企业资源规划）和SCM（供应链管理）。人力资本与人力资源的主要区别是人力资本理论把一部分企业的优秀员工看作是一种投资，能够取得投资收益。

企业门户

企业门户是一个信息技术平台，这个平台可以提供个性化的信息服务，为企业提供一个单一的访问企业各种信息资源和应用程序的入口。现有的企业门户大致可以分为企业信息门户、企业知识门户和企业应用门户三种。其中企业信息门户重点强调为访问结构数据和无结构数据提供统一入口，实现收集、访问、管理和无缝集成。企业知识门户提供了一个创造、搜集和传播企业知识的平台，通过企业知识门户，员工可以与工作团队中的其他成员取得联系，寻找能够提供帮助的专家。企业应用门户是一个用来提高企业的集中贸易能力、协同能力和信息管理能力的平台。它以商业流程和企业应用为核心，将商业流程中功能不同的应用模块通过门户集成在一起，提高公司的集中贸易能力、协同能力和信息管理能力。

客户关系管理（CRM）系统

客户关系管理（CRM）系统将市场营销的科学管理理念通过信息技术的手段集成在软件上，能够帮助企业构建良好的客户关系。在客户管理系统中，销售自动化是其中最为基本的模块，营销自动化作为销售自动化的补充，包括营销计划的编制和执行、计划结果分析等功能。客户服务与支持是CRM系统的重要功能。目前，客户服务与支持的主要手段有两种，分别是呼叫中心和互联网。CRM系统能够与ERP系统在财务、制造、库存等环节进行连接，两者之间虽然关系比较独立，但由于两者之间具有一定的关系，因此会形成一定的闭环反馈结构。

企业应用集成方式

共享数据库

共享数据库是一种重要的企业应用集成方式，它通常将应用程序的数据存储在一个共享数据库中，通过制定统一的数据库模式来处理不同应用的集成需求。共享数据库为不同的应用程序提供了统一的数据存储与格式定义，能够在一定程度上缓解数据语义不一致的问题，但无法完全解决该问题。在共享数据库集成中，多个应用程序可能通过共享数据库频繁地读取和修改相同的数据，这会使数据库成为一个性能瓶颈。共享数据库集成方式的一个重要限制来自外部的已封装应用，这些封装好的应用程序只能采用自己定义的数据库模式，调整和集成余地较小。

消息传递

某公司欲对其内部的信息系统进行集成，需要实现在系统之间快速传递可定制格式的数据包，并且当有新的数据包到达时，接收系统会自动得到通知。另外还要求支持数据重传，以确保传输的成功。针对这些集成需求，应该采用（消息传递）的集成方式

集成模式

企业应用集成通过采用多种集成模式，构建统一标准的基础平台，将具有不同功能和目的而又独立运行的企业信息系统联合起来。

分类

目前市场上主流的集成模式有三种

【面向信息的集成】

【面向过程的集成】

面向过程的集成模式强调处理不同应用系统之间的交互逻辑，与核心业务逻辑相分离，并通过不同应用系统之间的协作共同完成某项业务功能。

【面向服务的集成】

电子商务

电子商务分五个方面

电子商情广告

电子选购与交易

电子交易凭证的交换

电子支付与结算

网上售后服务

参与电子商务的实体有4类

客户（个人消费者或集团购买）

商户（包括销售商、制造商和储运商）

银行（包括发行和收单行）

认证中心

拓展

是什么

详细

电子商务（E-commerce）是指通过互联网进行的商品或服务的交易活动，包括在线销售、支付、物流等。它打破了传统的线下交易模式，利用数字技术和网络平台实现了更广泛的市场覆盖和便捷的购物体验。 电子商务的主要形式包括： 1. **B2C（企业对消费者）**：企业通过电子商务平台直接向消费者销售产品或服务。这是最常见的电子商务形式，典型例子包括淘宝、京东和亚马逊等。     2. **B2B（企业对企业）**：企业之间通过网络进行交易。比如原材料供应商通过线上平台向制造商出售原材料，这类平台如阿里巴巴国际站。 3. **C2C（消费者对消费者）**：消费者之间通过平台进行商品交易，通常是二手商品的销售，如闲鱼、eBay 等平台。 4. **C2B（消费者对企业）**：消费者提出需求，企业根据需求提供产品或服务，常见于定制化服务或产品采购，如一些团购网站。 5. **O2O（线上到线下）**：将线上信息流与线下消费结合起来，消费者通过线上平台下单，再到线下实体店进行体验或消费，如美团、大众点评等平台。 ### 电子商务的关键要素 1. **电子支付**：包括各种在线支付方式，如支付宝、微信支付、信用卡、PayPal 等，保证了交易的安全性和便捷性。 2. **物流配送**：电子商务中的物流系统负责将商品从供方交付到需方，主要包括仓储、快递等服务。物流的快速高效是提升用户体验的关键。 3. **平台运营**：电商平台为供需双方提供交易的基础设施，确保平台的稳定运行、流量管理、数据安全等。例如，天猫、亚马逊、京东等平台不仅是商品展示和交易的地方，还涉及客服支持、广告投放、会员体系等服务。 4. **营销和推广**：电商企业通过搜索引擎优化（SEO）、社交媒体营销、广告等方式吸引消费者，提升销售额。 5. **大数据与个性化推荐**：电商平台通过大数据分析消费者的购买行为，提供个性化的商品推荐和促销信息，提升用户粘性和购买转化率。 ### 电子商务的优势 - **全球市场**：通过互联网，企业可以接触到全球的消费者，拓展市场。 - **降低成本**：电子商务减少了实体店的租金、人员等运营成本。 - **交易便利**：消费者可以随时随地购物，无需受时间和地点限制。 - **多样化选择**：电子商务平台提供了丰富的商品选择，方便消费者比较和选择最合适的商品或服务。 ### 电子商务的挑战 - **竞争激烈**：由于进入门槛较低，市场竞争非常激烈。 - **物流和售后服务**：如何优化物流配送和提供良好的售后服务是电商企业面临的重要问题。 - **数据安全**：保护消费者的隐私和支付信息安全，是电子商务面临的重要技术挑战。   ### 未来趋势 随着技术的发展，电子商务正逐渐与人工智能、物联网、区块链等新兴技术融合，为消费者提供更智能和个性化的购物体验。同时，移动电商、社交电商和直播电商等新模式也在迅速崛起，进一步推动电子商务的发展。

电子商务活动中采用的技术手段

电子数据交换

电子数据交换是电子商务活动中采用的一种重要的技术手段。EDI的实施需要一个公认的标准和协议，将商务活动中涉及的文件标准化和格式化；EDI通过计算机网络，在贸易伙伴之间进行数据交换和自动处理；EDI主要应用于企业与企业、企业与批发商之间的批发业务；EDI的实施在技术上比较成熟，但是实施EDI需要统一数据格式，成本与代价较大。

商业智能系统

商业智能系统的处理过程包括4个阶段

数据预处理

是原数据导入数仓的过程。数据预处理是整合企业原始数据的第一步，包括数据的抽取、转换和装载三个过程。

数据预处理是数据分析、数据挖掘和机器学习项目中的关键步骤，确保原始数据被有效地转换成适合分析的格式。数据预处理通常包括数据的抽取、转换和装载（ETL）过程。以下是实际举例说明这三个过程： ### 1. 数据抽取（Extract） 数据抽取是从各种源系统中提取原始数据的过程。这些源系统可以包括数据库、文件系统、API 等。 #### 实际举例 假设一家电商公司希望分析其用户行为数据。数据源包括： - **用户数据库**：存储用户的个人信息和注册数据。 - **交易数据库**：记录每笔交易的详细信息。 - **日志文件**：记录用户在网站上的点击和浏览行为。 **抽取过程**可能包括： - 从用户数据库中抽取用户ID、注册日期和其他基本信息。 - 从交易数据库中抽取交易ID、用户ID、购买商品、交易金额等数据。 - 从日志文件中抽取用户ID、访问时间、点击页面等行为数据。 ### 2. 数据转换（Transform） 数据转换是将抽取的数据转化为统一的格式或结构的过程，包括清洗、标准化、聚合等操作。 #### 实际举例 继续以上电商公司的例子，数据转换过程可能包括： - **数据清洗**：删除重复记录，处理缺失值。例如，清除用户数据库中重复的用户记录，填补交易数据库中缺失的交易金额。 - **数据标准化**：将数据格式转换为一致的标准。例如，将日期字段统一为“YYYY-MM-DD”格式，将货币字段统一为美元。 - **数据合并**：将来自不同数据源的数据结合起来。例如，将用户数据库中的用户ID与交易数据库中的用户ID匹配，将交易记录与日志文件中的用户行为数据关联起来。 - **数据聚合**：对数据进行汇总或统计。例如，计算每个用户的总交易金额和购买次数，按月汇总用户访问量。 ### 3. 数据装载（Load） 数据装载是将转换后的数据导入到目标数据存储系统中的过程，如数据仓库或数据库，以供进一步分析和报告使用。 #### 实际举例 对于电商公司，数据装载过程可能包括： - **创建数据仓库表**：在数据仓库中创建用户行为分析表、交易汇总表等。 - **数据导入**：将转换后的用户信息、交易记录和用户行为数据导入到数据仓库的相应表中。例如，将处理后的用户数据装载到“用户”表，将汇总的交易数据装载到“交易汇总”表。 - **更新和维护**：定期更新数据仓库中的数据，以确保分析使用的是最新的数据。例如，每周将最新的交易记录和用户行为数据装载到数据仓库中。 ### 实际场景总结 #### 1. 数据抽取 从不同的数据源中提取用户信息、交易记录和用户行为日志，可能通过 SQL 查询、API 调用或文件读取完成。 #### 2. 数据转换 将提取的数据进行清洗、标准化、合并和聚合，以确保数据的一致性和适用性。例如，将交易金额统一为美元，将用户ID与交易记录关联。 #### 3. 数据装载 将处理后的数据导入到数据仓库中，便于执行后续的分析和报告生成。例如，将用户的交易汇总数据和行为数据装载到分析平台，以支持数据驱动的决策。 数据预处理的目标是将原始数据转化为结构化、干净且一致的格式，以便于后续的数据分析和挖掘工作。这个过程确保了数据质量和分析结果的可靠性。

建立数据仓库

建立数据仓库则是处理海量数据的基础。

数据分析

数据分析是体现系统智能的关键

一般采用OLAP和数据挖掘两种技术

分别是什么

联机分析处理（OLAP）

是什么

详细

OLAP（Online Analytical Processing，联机分析处理）是数据分析的一种技术，主要用于从多个维度分析和探索数据，帮助企业从大量数据中快速获取有价值的信息，支持复杂的查询、报表、决策等任务。OLAP 常被用于商业智能（BI）系统中，用来进行数据仓库中的数据多维分析。 ### OLAP 的主要特点 1. **多维分析**：OLAP 支持以多维方式查看数据。这些“维度”可以是时间、地点、产品类别等。例如，销售数据可以按年份、地区、产品类型等维度进行切片和分析。     2. **快速响应**：OLAP 数据通常是预先汇总和存储的，这使得复杂查询能够快速响应。即使面对大规模数据，也能实现快速的交互式分析。 3. **聚合操作**：OLAP 支持多种聚合操作，如求和、平均值、最大值、最小值等，通过对不同维度的数据进行聚合，帮助用户识别趋势和异常。 4. **用户友好性**：OLAP 系统通常为用户提供直观的界面，使非技术人员也能够轻松使用。 ### OLAP 的基本操作 OLAP 的分析操作可以通过不同维度和层级进行数据的切片和操作，主要包括以下几种常见操作： 1. **切片（Slice）**：从多维数据集中选择某一维度的某一部分进行分析。例如，分析某一年的销售数据。     2. **切块（Dice）**：从多维数据集中选择多个维度的子集，形成一个更小的多维数据块。例如，分析某一地区在特定年份的销售数据。 3. **钻取（Drill-Down）**：从较高层级的聚合数据逐步深入到更详细的数据。例如，从全国销售数据钻取到某一省市的销售数据。 4. **上卷（Roll-Up）**：与钻取相反，上卷是从详细数据逐步汇总到更高层级的聚合数据。例如，从某一城市的销售数据汇总到全国销售数据。 5. **旋转（Pivot）**：通过旋转数据的维度视角，用户可以从不同的角度查看数据。例如，原来是按“时间”和“地区”查看数据，旋转后可以按“产品类别”和“地区”查看。 ### OLAP 的分类 1. **ROLAP（关系型 OLAP）**：基于传统的关系型数据库进行数据分析。ROLAP 通过 SQL 查询实现对数据的多维分析，但在处理复杂查询时性能可能较慢。 2. **MOLAP（多维 OLAP）**：基于多维数据存储的分析方法，数据被存储在多维立方体中。MOLAP 提供更快的查询速度，适合处理较大的数据集和复杂的聚合操作。 3. **HOLAP（混合 OLAP）**：结合了 ROLAP 和 MOLAP 的优点，一部分数据存储在关系型数据库中，一部分存储在多维数据集里，平衡了存储效率和查询速度。 ### OLAP 的应用场景 1. **销售数据分析**：通过 OLAP，企业可以从时间、地区、产品等多个维度分析销售情况，识别哪些产品在特定市场表现优异，帮助企业做出决策。 2. **财务分析**：财务人员可以通过 OLAP 工具从多个维度（如部门、项目、时间等）进行预算和支出分析，优化资源分配。 3. **市场分析**：通过 OLAP 可以分析市场数据，了解不同市场中消费者的行为、需求，调整营销策略。 4. **供应链管理**：分析供应链数据，优化库存水平，减少运营成本。 ### OLAP 与 OLTP 的区别 - **OLAP（联机分析处理）**：主要用于复杂查询和数据分析，帮助用户进行多维度的数据探索，支持决策。   - **OLTP（联机事务处理）**：主要用于日常业务操作，如订单处理、支付等，处理的是高频、简单的事务性操作。 总结来说，OLAP 是一种强大的数据分析工具，适用于需要从多角度分析和探索大规模数据的场景，它在商业智能、数据仓库系统中扮演着核心角色。

数据挖掘

目标

数据挖掘的目标则是挖掘数据背后隐藏的知识，预测企业未来发展趋势和将要面临的问题。

方建立分析模型的方法

关联分析

关联分析是数据挖掘的常用技术之一，用于揭示不同变量或事件之间的关联性。最经典的应用场景是市场篮子分析（Market Basket Analysis），通过分析购物数据，发现哪些商品经常被一起购买。这种技术有助于企业发现隐藏的购买习惯或销售模式，从而进行市场策略优化。 常见的关联分析方法 •Apriori算法：这是最经典的关联规则算法，通过迭代搜索频繁项集来找到数据中重要的关联规则。该算法可以帮助找出哪些物品组合（项集）频繁地出现在交易记录中。 •FP-Growth算法：相比于 Apriori 算法，FP-Growth 算法通过构建一种称为“频繁模式树”的数据结构来减少计算量，尤其适用于大规模数据的关联分析。 关联规则的三个指标： 1.支持度（Support）：某项或某组项在数据集中出现的频率，表示关联规则的普遍性。 •公式：Support(A → B) = 交易中同时包含 A 和 B 的次数 / 总交易次数。 2.置信度（Confidence）：在包含 A 的情况下，发生 B 的概率。表示规则的可靠性。 •公式：Confidence(A → B) = 同时包含 A 和 B 的次数 / 包含 A 的次数。 3.提升度（Lift）：表示 A 和 B 之间的实际关联程度。提升度大于 1 表示 A 和 B 存在正向关联；小于 1 则表示负向关联。 •公式：Lift(A → B) = Confidence(A → B) / Support(B)。 关联分析的应用场景 •市场篮子分析：了解哪些商品组合经常一起购买，从而优化商品布局或推出捆绑销售策略。 •推荐系统：基于用户的历史购买行为，关联分析可以帮助生成商品推荐，如亚马逊的“购买此商品的顾客也买了”。 •欺诈检测：通过分析信用卡交易记录，发现异常的交易组合模式，用于识别潜在的欺诈行为。

聚类

分类等方法

详

分别是什么、关联、区别

**联机分析处理（OLAP）**和**数据挖掘**是数据分析中的两种不同技术，它们虽然在某些方面有所关联，但在目的、方法和应用场景上有很大区别。以下是它们的详细定义、关联和区别： ### 一、联机分析处理（OLAP） #### 定义 联机分析处理（OLAP，Online Analytical Processing）是一种用于快速、交互式地从多维角度查看和分析大规模数据的方法。OLAP 主要用于商业智能（BI）系统中，以帮助用户进行复杂的查询和报表分析。 #### 特点 1. **多维数据分析**：OLAP 支持按不同维度（如时间、地区、产品等）查看数据，可以进行切片、切块、钻取、上卷等操作。 2. **预计算汇总**：OLAP 系统通常对数据进行预先计算和汇总，以便在查询时能够快速响应。 3. **快速查询**：由于数据已经被预先处理，OLAP 能够在面对大数据量时依然提供高效的查询性能。 4. **决策支持**：OLAP 主要为业务人员提供工具，帮助他们通过数据分析做出商业决策。 #### 常见应用场景 - 销售数据分析（按时间、地区、产品等维度查看销售业绩） - 财务报表分析（按部门、项目、预算等维度分析财务数据） - 运营监控（实时查看不同维度的业务指标表现） ### 二、数据挖掘 #### 定义 数据挖掘（Data Mining）是一种通过算法和统计方法，从大量数据中自动发现隐藏的模式、关系或趋势的技术。数据挖掘的目的是通过对历史数据的深入分析，发现潜在的有价值信息，以支持预测和决策。 #### 特点 1. **发现模式和规律**：数据挖掘通过算法从数据中提取隐藏的关联、趋势、模式等。 2. **自动化**：数据挖掘更多依赖算法进行自动化处理，常见的技术有分类、聚类、关联分析、回归分析等。 3. **预测性**：数据挖掘的结果通常用于预测未来的行为或趋势，如用户行为、市场需求等。 4. **处理复杂数据**：数据挖掘可以处理复杂、非结构化的大数据，并从中提取有用信息。 #### 常见应用场景 - 市场篮子分析（分析商品的关联购买模式） - 客户分类（根据客户行为数据进行群体划分，便于个性化营销） - 欺诈检测（从金融数据中发现异常模式，识别潜在的欺诈行为） - 推荐系统（基于用户历史数据，推荐商品或服务） ### 三、OLAP 和数据挖掘的关联 虽然 OLAP 和数据挖掘是不同的技术，但它们在数据分析的过程中可以协同工作： 1. **数据来源的协同**：OLAP 通常用于从数据仓库中获取汇总和历史数据，而数据挖掘则基于这些数据进行深入分析。因此，OLAP 为数据挖掘提供了基础数据，数据挖掘可以在 OLAP 生成的报告数据上挖掘出更深层次的知识。 2. **交互使用**：商业智能系统中，OLAP 负责帮助用户查看和理解历史数据的整体表现，数据挖掘则可以帮助进一步发现潜在趋势。例如，企业通过 OLAP 查看不同地区的销售数据后，使用数据挖掘分析影响销售的潜在因素，或者预测未来销售趋势。 3. **提升决策支持能力**：OLAP 提供的是多维度的历史数据分析，而数据挖掘则通过算法自动发现数据中的模式和规律，为决策者提供更加智能和深入的洞见。 ### 四、OLAP 和数据挖掘的区别 | 特点 | OLAP（联机分析处理） | 数据挖掘 | | --- | --- | --- | | **目的** | 提供多维度的历史数据查询和报表分析，支持业务决策 | 从大量数据中自动挖掘隐藏的模式、关联或预测未来趋势 | | **数据处理方式** | 基于已汇总和预计算的数据，进行快速查询和交互式分析 | 使用算法处理原始数据，自动发现复杂的隐藏模式和规律 | | **操作方式** | 用户主动查询，主要依靠可视化报表进行数据查看 | 系统自动进行分析，用户提供初始数据，算法提取结果 | | **技术依赖** | 预先聚合的数据、多维数据库 | 算法、统计模型、机器学习技术 | | **应用场景** | 日常的业务分析和决策支持，如销售报表、财务报表 | 预测性分析、用户行为模式挖掘、市场趋势预测等 | | **响应时间** | 快速查询，适合实时操作 | 处理复杂数据时可能需要较长的计算时间 | | **结果类型** | 报表和聚合数据 | 模式、规则、预测模型等 | ### 五、总结 - **OLAP** 强调的是对历史数据的多维度查看和快速查询，通过交互式分析支持业务决策。它帮助用户从不同角度观察业务数据，回答“**现在是什么情况**”的问题。 - **数据挖掘** 则是通过算法从海量数据中自动挖掘出隐藏的模式、关联和趋势，帮助用户回答“**为什么会这样？未来会发生什么？**”的问题。   尽管两者不同，但它们在数据分析中相辅相成。企业可以利用 OLAP 来进行日常运营数据的监控，并通过数据挖掘深入分析数据背后的驱动因素或进行预测，从而在竞争中获得更好的洞见。

区别

OLAP：回答【“现在是什么情况”】的问题。强调的是对历史数据的多维度查看和快速查询，通过交互式分析支持业务决策。它帮助用户从不同角度观察业务数据。 数据挖掘：回答【“为什么会这样？未来会发生什么？”】的问题。则是通过算法从海量数据中自动挖掘出隐藏的模式、关联和趋势。

数据展现

在海量数据和分析手段增多的情况下，数据展现则主要保障系统分析结果的可视化。

是什么

商业智能是企业对商业数据的搜集、管理和分析的系统过程。

商业智能通常被理解为将组织中现有的数据转化为知识，帮助组织做出明智的业务经营決策。商业智能的实现涉及到软件、硬件、咨询服务及应用，是对商业信息的搜集、管理和分析过程，目的是使企业的各级决策者获得知识或洞察力，促使他们做出对企业更有利的决策。商业智能一般由数据仓库、联机分析处理、数据挖掘、数据备份和恢复等部分组成。

主要技术包括

数据仓库

联机分析

数据挖掘

商业智能是指利用数据挖掘技术、知识发现等技术分析和挖掘结构化的、面向特定领域的存储与数据仓库的信息，它可以帮助用户认清发展趋势、识别数据模式、获取职能决策支持并得出结论。商务智能技术主要体现在“智能”上，即通过对大量数据的分析，得到趋势变化等重要知识，并内决策提供支持。仅仅是获取数据，并没有对数据进行分析，不属于商业智能范畴。有对数据进行分析，获得知识的过程属于商业智能。

遗留系统

评价框架：技术水平，业务价值两个维度，四象限评价图

框架图

在上图中，把对遗留系统的评价结果分列在坐标的四个象限内。对处在不同象限的遗留系统采取不同的演化策略。 1. 改造策略 2. 集成策略 3. 淘汰策略 4. 继承策略

四象限对应的四个评价结果

第一象限

高水平，高价值

采取的演化策略

改造策略

第一象限为高水平、高价值区，即遗留系统的技术含量较高，本身还有极大的生命力。系统具有较高的业务价值，基本上能够满足企业业务运作和决策支持的需要。这种系统可能建成的时间还很短，对这种遗留系统的演化策略为改造。改造包括系统功能的增强和数据模型的改造两个方面。系统功能的增强是指在原有系统的基础上增加新的应用要求，对遗留系统本身不做改变；数据模型的改造是指将遗留系统的旧的数据模型向新的数据模型的转化。

第二象限

高水平，低价值

采取的演化策略

集成策略

第二象限为高水平、低价值区，即遗留系统的技术含量较高，但其业务价值较低，可能只完成某个部门（或子公司）的业务管理。这种系统在各自的局部领域里工作良好，但对于整个企业来说，存在多个这样的系统，不同的系统基于不同的平台、不同的数据模型，形成了一个个信息孤岛，对这种遗留系统的演化策略为集成。

第三象限

低水平，低价值

采取的演化策略

淘汰策略

第三象限为低水平、低价值区，即遗留系统的技术含量较低，且具有较低的业务价值。对这种遗留系统的演化策略为淘汰，即全面重新开发新的系统以代替遗留系统。完全淘汰是一种极端性策略，一般是企业的业务产生了根本变化，遗留系统已经基本上不再适应企业运作的需要；或者是遗留系统的维护人员、维护文档资料都丢失了。 经过评价，发现将遗留系统完全淘汰，开发全新的系统比改造旧系统从成本上更合算。 对遗留系统的完全淘汰是企业资源的根本浪费，系统分析师应该善于“变废为宝”，通过对遗留系统功能的理解和借鉴，可以帮助新系统的设计，降低新系统开发的风险。

第四象限

低水平，高价值

采取的演化策略

继承策略

第四象限为低水平、高价值区，即遗留系统的技术含量较低，已经满足企业运作的功能或性能要求，但具有较高的商业价值，目前企业的业务尚紧密依赖该系统。对这种遗留系统的演化策略为继承。在开发新系统时，需要完全兼容遗留系统的功能模型和数据模型。为了保证业务的连续性，新老系统必须并行运行一段时间，再逐渐切换到新系统上运行。

记忆方法

画图记忆法

IETF

是什么

IETF（Internet Engineering Task Force）是一个致力于制定和维护互联网技术标准的国际组织，工作开放且全球化。 这些标准和技术在网络设计和管理中起到了关键作用，确保互联网服务的质量和一致性。

### IETF（Internet Engineering Task Force） **IETF（Internet Engineering Task Force）** 是一个国际性的组织，负责互联网技术标准的制定和维护。IETF 由来自世界各地的专家和技术人员组成，致力于推动互联网技术的标准化和发展，以确保互联网的互操作性和一致性。 #### 主要职责和功能 1. **标准制定**：IETF 制定和维护互联网协议的标准和规范，包括网络协议、数据传输标准、应用协议等。 2. **技术文档**：IETF 发布技术文档，主要以“RFC（Request for Comments）”形式发布，这些文档描述了互联网协议和技术的标准和实现细节。 3. **工作组**：IETF 的工作是通过多个工作组来完成，每个工作组负责特定领域的标准化工作。例如，HTTP 工作组负责 HTTP 协议的标准化，IP 工作组负责 IP 协议的标准化。 4. **开放性**：IETF 的工作是开放的，任何人都可以参与讨论和贡献意见，推动互联网技术的发展和改进。 ### IETF 集成服务 **IETF 集成服务** 通常指的是 IETF 标准化工作中涉及到的与服务质量（QoS）和网络服务相关的技术规范。主要包括以下几个方面： #### 1. **集成服务模型（Integrated Services Model）** 集成服务模型是 IETF 在网络服务质量管理领域的一个重要标准。它定义了如何在互联网中提供不同级别的服务质量，以满足各种应用的需求。集成服务模型的核心概念包括： - **流量类别（Traffic Classes）**：定义了不同类型的流量（如语音、视频、数据）的服务需求。 - **服务等级（Service Levels）**：提供不同的服务等级来满足各种应用的性能要求，如带宽、延迟、丢包率等。 - **资源预留（Resource Reservation）**：通过协议（如 RSVP）进行资源预留，以确保网络资源的分配和服务质量。 #### 2. **RSVP（Resource Reservation Protocol）** RSVP 是 IETF 标准化的一个协议，用于在网络中进行资源预留。RSVP 允许应用程序请求特定的网络资源，如带宽和延迟，以满足其服务质量要求。它支持多种类型的服务，如流量控制和优先级控制。 #### 3. **DiffServ（Differentiated Services）** DiffServ 是 IETF 定义的另一种服务质量模型，用于管理网络中的流量优先级。与集成服务模型不同，DiffServ 不依赖于流量的资源预留，而是通过标记和分类来实现服务质量。DiffServ 使用数据包的 DSCP（Differentiated Services Code Point）字段来表示不同的服务等级。 #### 4. **服务质量（QoS）** IETF 在 QoS 方面的工作涉及如何在网络中提供保证的服务质量，以支持各种应用场景，如实时通信和高带宽数据传输。QoS 涉及到流量工程、拥塞控制、流量管理等技术。 ### 总结 - **IETF（Internet Engineering Task Force）** 是一个致力于制定和维护互联网技术标准的国际组织，工作开放且全球化。 - **集成服务模型（Integrated Services Model）** 和 **RSVP** 是 IETF 在网络服务质量管理中的重要标准，旨在通过资源预留来保证服务质量。 - **DiffServ** 是另一种服务质量模型，通过流量标记和分类来实现不同级别的服务质量，而无需进行资源预留。 这些标准和技术在网络设计和管理中起到了关键作用，确保互联网服务的质量和一致性。

集成服务模型（Integrated Services Model）

集成服务（IntServ）工作组

IETF集成服务（IntServ）工作组根据服务质量的不同，把Internet服务分成了三种类型： ①保证质量的服务（Guranteed Services）：对带宽、时延、抖动和丢包率提供定量的保证； ②负载受控的服务（Comrolled-load Services）：提供一种类似于网络欠载情况下的服务，这是一种定性的指标； ③尽力而为的服务（Best-Effort）：这是Internet 提供的一般服务，基本上无任何质量保证。

DiffServ（Differentiated Services）

DiffServ 是 IETF 定义的另一种服务质量模型，用于管理网络中的流量优先级。与集成服务模型不同，DiffServ 不依赖于流量的资源预留，而是通过标记和分类来实现服务质量。DiffServ 使用数据包的 DSCP（Differentiated Services Code Point）字段来表示不同的服务等级。

RSVP（Resource Reservation Protocol）

RSVP 是 IETF 标准化的一个协议，用于在网络中进行资源预留。RSVP 允许应用程序请求特定的网络资源，如带宽和延迟，以满足其服务质量要求。它支持多种类型的服务，如流量控制和优先级控制。

服务质量（QoS）

IETF 在 QoS 方面的工作涉及如何在网络中提供保证的服务质量，以支持各种应用场景，如实时通信和高带宽数据传输。QoS 涉及到流量工程、拥塞控制、流量管理等技术。

系统建议方案

作为一份正式文档，系统建议方案至少应该包含以下内容： ①前羿部分。包括标题、目录和摘要。摘要部分以1～2页的篇幅总结整个系统建议方案报告，提供系统方案中的重要事件、地点、任务和原因，以及系统方案是如何实现的等信息。 ②系统概述。包括系统建议方案报告的目的、对问题的陈述、项目范围和报告内容的叙述性解释。 ③系统研究方法。简要地解释系统建议方案报告中包含的信息是如何得到的，研究工作是如何进行的。 ④候选系统方案及其可行性分析。系统阐述每个候选系统方案，并对每个方案进行可行性评价。 ⑤建议方案。在对各个候选系统方案进行可行性评价之后，通常会推荐一个解决方案，并且要给出推荐该解决方案的理日。 ⑥结论。简要地描述摘要的内容，再次指出系统开发的目标和所建议的系统方案。同时，需要再次强调项目的必要性和可行性，以及系统建议方案报告的价值。 ⑦附录。系统分析师认为阅读者可能会感兴趣的所有信息，但这些信息对于理解系统建议方案报告的内容来说不是必要的。

联合需求计划JRP

是什么

JRP是一个通过高度组织的群体会议来分析企业内的问题并获取需求的过程，它是联合应用开发（JAD）的-部分。 JRP的主要意图是收集需求，而不是对需求进行分析和验证。

联合需求计划（Joint Requirements Planning，简称 JRP）是一种需求管理和计划方法，用于在组织内部或跨组织之间进行需求的协作和规划。JRP 的目标是通过与相关方的紧密合作，确保需求的明确、完整和一致，从而提高项目成功的可能性。 ### 主要特点和功能 1. **跨部门协作**：    - JRP 强调不同部门、团队或组织之间的合作，确保需求在各方之间得到充分讨论和确认。这有助于避免需求遗漏和冲突。 2. **需求明确**：    - 通过集体讨论和规划，JRP 有助于澄清和明确需求，确保所有相关方对需求的理解是一致的。 3. **减少需求变更**：    - 由于在需求规划阶段就涉及了所有相关方的意见和需求，JRP 有助于减少后期的需求变更，降低项目风险和成本。 4. **提升项目成功率**：    - 通过有效的需求管理和协作，JRP 提高了项目的成功率，确保交付的产品或服务满足所有相关方的期望和要求。 ### 实施步骤 1. **准备阶段**：    - **确定参与者**：选择和邀请所有相关方参与需求计划会议，包括业务部门、技术团队、用户代表等。    - **定义目标**：明确需求计划的目标和范围，确保参与者了解会议的目的和预期结果。 2. **需求收集**：    - **收集需求**：通过调查、访谈、问卷等方式收集需求信息，了解各方的期望和要求。    - **需求整理**：整理收集到的需求信息，为后续讨论和分析做好准备。 3. **需求讨论和确认**：    - **召开 JRP 会议**：组织跨部门的需求讨论会议，确保所有参与者对需求进行充分讨论。    - **需求确认**：通过集体讨论和协商，确认需求的明确性和一致性。 4. **需求文档编制**：    - **编制需求文档**：将确认后的需求编制成文档，包括需求说明、优先级、实现标准等。    - **文档审核**：对需求文档进行审核和批准，确保其准确性和完整性。 5. **跟踪和管理**：    - **需求跟踪**：跟踪需求的实现过程，确保需求得到正确实施。    - **需求变更管理**：管理和处理需求变更，确保任何变更都经过正式的评估和批准。 ### 实际应用 **实例**：假设一个公司正在开发一个新的企业资源规划（ERP）系统，采用 JRP 方法可以包括以下步骤： 1. **准备阶段**：    - 邀请来自财务、人力资源、生产、销售等部门的代表参与需求计划会议。 2. **需求收集**：    - 通过访谈和问卷收集各部门对 ERP 系统的需求和期望。 3. **需求讨论和确认**：    - 召开会议讨论各部门的需求，解决需求冲突，确认最终的需求列表。 4. **需求文档编制**：    - 编制需求文档，详细描述系统功能、性能要求等，并获得各部门的签署确认。 5. **跟踪和管理**：    - 监控需求的实现过程，处理需求变更，并保持与各部门的沟通。 通过 JRP 方法，公司能够更好地管理和协调需求，确保最终的 ERP 系统能够满足各部门的实际需求和期望，提高项目的成功率。

原则

实施JRP时应把握以下主要原则： 在JRP实施之前，应制定详细的议程，并严格遵照议程进行；按照既定的时间安排进行；尽量完整地记录会议期间的内容；在讨论期间尽量避免使用专业术语；充分运用解决冲突的技能；会议期间应设置充分的间歇时间；鼓励团队取得-致意见；保证参加JRP的所有人员能够遵守实现约定的规则。

CRM

CRM是一套先进的管理思想及技术手段，它通过将人力资源、业务流程与专业技术进行有效的整合，最终为企业涉及到客户或者消费者的各个领域提供了完美的集成，使得企业可以更低成本、更高效率地满足客户的需求，并与客户建立起基于学习性关系基础上的一对一营销模式，从而让企业可以最大程度提高客户满意度和忠诚度。

CRM系统的主要包括4个模块：销、营、客、商

销售自动化

营销自动化

客户服务与支持

商业智能

7、系统开发基础

计算类

计算CRC校验码

例题 问：若信息码字为111000110，生成多项式G（x） =x^5+x^3+×+1，则计算出的CRC校验码为（）。 答：11001

计算步骤 多项式的二进制表示，G(x)=x^5+x^3+x+1：101011 信息码补零个数等于多项式二进制表示位数减1，即信息码后补6-1=5个零，111000110变化为11100011000000     11 100011 000000 101011 101011 101011 步骤一 111000 110000 00（被除数） 101011 （除数） 010011（余数） 步骤二 100111 10000 0 101011 001100 步骤三 011001 00000 101011 110010 步骤四 110010 00000 101011 011001 步骤五 110010 0000 101011  011001 0000 由于第四步，第五步余数均为11001，所以余数为11001

知识类

CRC校验码

CRC 验证码是一种基于循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check, CRC）的错误检测机制，广泛应用于数字通信和存储系统中。CRC 验证码通过生成一个固定长度的校验值（校验码）来检测传输或存储过程中是否发生错误。

### 工作原理： 1. **数据处理**：发送方将数据以二进制形式表示，并通过特定的生成多项式对数据进行计算，得到一个 CRC 校验码。 2. **数据发送**：发送方将原始数据和 CRC 校验码一起发送给接收方。 3. **数据校验**：接收方在接收到数据后，使用相同的多项式重新计算 CRC 校验码，并将其与发送过来的校验码进行比对。    - 如果校验码一致，说明数据传输没有发生错误；    - 如果校验码不一致，说明数据在传输过程中发生了错误。 CRC 通常用于网络通信、存储系统（如硬盘、光盘）以及各种协议（如以太网、USB）中，用来检测数据传输错误。

需求管理活动

包括

1、变更控制 2、版本控制 3、需求跟踪 4、需求状态跟踪

变更控制委员会可能包含如下部门的代表

变更控制委员会可以由一个小组担任，也可以由多个不同的组担任。变更控制委员会的成员应能代表变更涉及的团体。 变更控制委员会可能包括如下方面的代表： 1.产品或计划管理部门； 2.项目管理部门； 3.开发部门； 4.测试或质量保证部门； 5.市场部或客户代表； 6.制作用户文档的部门； 7.技术支持部门； 8.帮助桌面或用户支持热线部门； 9.配置管理部门;

软件过程

是什么

软件过程是制作软件产品的一组活动以及结果，这些活动主要由软件人员来完成

主要包括的基本活动

软件描述

客户和工程师定义所要生产的软件以及对其操作的一些约束

软件开发

软件得以设计和编程实现

软件有效性验证

软件经过检查以保证它就是客户所需要的

软件进化

软件随不同的客户和变化的市场需求而进行修改

软件的开发模型/过程模型/生命周期模型

是什么

软件生存周期模型又称软件开发模型（softwaredevelop model）或软件过程模型（softwareprocess model），它是从某个特定角度提出的软件过程的简化描述。软件生存周期模型主要有瀑布模型、演化模型、原型模型、螺旋模型喷泉模型和基于可重用构件的模型等。

有哪些

瀑布模型

是什么

瀑布模型是经典的软件开发模型，瀑布模型是最早使用的软件生存周期模型之一，其特点是因果关系紧密相连，前一个阶段工作的结果是后一个阶段工作的输入。或者说，每一个阶段都是建立在前一个阶段的正确结果之上，前一个阶段的错误和疏漏会隐蔽地带入后一个阶段。这种错误有时甚至可能是灾难性的，因此每一个阶段工作完成后，都要进行审查和确认。其活动之间存在因果关系，前一阶段工作的结果是后一阶段工作的输入描述。

瀑布模型是最早使用的软件生存周期模型之一。 瀑布模型的特点是因果关系紧密相连，前一个阶段工作的结果是后一个阶段工作的输入。或者说，每一个阶段都是建立在前一个阶段的正确结果之上，前一个阶段的错误和疏漏会隐蔽地带入后一个阶段。这种错误有时甚至可能是灾难性的，因此每一个阶段工作完成后，都要进行审查和确认。

瀑布模型可以说是最早使用的软件生存周期模型之一。由于这个模型描述了软件生存的一些基本过程活动，所以它被称为软件生存周期模型。这些活动从一个阶段到另一个阶段逐次下降，形式上很像瀑布。瀑布模型的特点是因果关系紧密相连，前一个阶段工作的结果是后一个阶段工作的输入。

特点

瀑布模型的活动之间存在因果关系，前一阶段工作的结果是后一段阶段工作的输入描述。

演化模型

是什么

演化模型主要针对事先不能完整定义需求的软件开发，是在快速开发一个原型的基础上，根据用户在调用原型的过程中提出的反馈意见和建议，对原型进行改进，获得原型的新版本，重复这一过程，直到演化成最终的软件产品。演化模型的主要优点是，任何功能一经开发就能进入测试，以便验证是否符合产品需求，可以帮助引导出高质量的产品要求。其主要缺点是，如果不控制地让用户接触开发中尚未稳定的功能，可能对开发人员及永固都会产生负面的影响。

原型模型

由原型开发阶段和目标软件开发阶段构成

原型模型先是使用原型获取需求，需求获取到之后有可能抛弃丟原型，然后根据原型获得的需求进行目标软件的开发。

原型

是什么

原型是软件系统的初始版本，用来演示概念并尝试设计选择，通常用来发现更多的问题和可能的解决方案。

优点

快速迭代式的原型开发能够有效控制成本

原型开发

分类

根据原型与最终产品之间的关系，原型开发分为三类

抛弃式原型开发：利用原型验证和澄清系统的需求描述，重新构造系统；

演化式原型开发：逐步改进和细化原型，将原型进化直至产生出目标系统；

增量式原型开发：在建立软件总体设计的基础上，采用增量开发方法，使原型成为最终系统。

阶段

原型模型又称快速原型。原型模型主要有两个阶段：①原型开发阶段。软件开发人员根据用户提出的软件系统的定义，快速地开发一个原型。该原型应该包含目标系统的关键问题和反映目标系统的大致面貌，展示目标系统的全部或部分功能、性能等。②目标软件开发阶段。在征求用户对原型的意见后对原型进行修改完善，确认软件系统的需求并达到一致的理解，进一步开发实际系统。

快速模型

快速模型：快速构建原型，加速产品开发 快速模型，顾名思义，就是一种快速构建产品或系统原型的方法。它通过快速迭代的方式，让开发者和用户能够在早期阶段就看到产品的雏形，并根据反馈进行调整和完善，从而提高产品的最终质量和用户满意度。

螺旋模型

是什么

螺旋模型是在快速原型的基础上扩展而成的一种生存周期模型。这种模型将整个软件开发流程分成多个阶段，每个阶段都由4部分组成，它们是： ①目标设定。为该项目进行需求分析，定义和确定这一个阶段的专门目标，指定对过程和产品的约束，并且制定详细的管理计划。 ②风险分析。对可选方案进行风险识别和详细分析，制定解决办法，采取有效的措施避免这些风 ③开发和有效性验证。风险评估后，可以为系统选择开发模型，并且进行原型开发，即开发软件产品。 ④评审。对项目进行评审，以确定是否需要进入螺旋线的下一次回路，如果决定继续，就要制定下一阶段计划。 螺旋模型的软件开发过程实际是上述4个部分的迭代过程，每迭代一次，螺旋线就增加一周，软件系统就生成一个新版本，这个新版本实际上是对目标系统的一个逼近。经过若干次的迭代后，系统应该尽快地收敛到用户允许或可以接受的目标范围内，否则也可能中途天折。

螺旋模型是在快速原型的基础上扩展而成的。这个模型把整个软件开发流程分成多个阶段，每个阶段都由4部分组成，它们是：①目标设定。为该项目进行需求分析，定义和确定这一个阶段的专门目标，指定对过程和产品的约束，并且制定详细的管理计划。②风险分析。对可选方案进行风险识别和详细分析，制定解决办法，采取有效的措施避免这些风险。③开发和有效性验证。 风险评估后，可以为系统选择开发模型，并且进行原型开发，即开发软件产品。④评审。对项目进行评审，以确定是否需要进入螺旋线的下一次回路，如果决定继续，就要制定下一阶段计划。 V模型是一种典型的测试模型。在V模型中测试过程被加在开发过程的后半部分，分别包括单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。

结构示意图

描述

把整个软件开发流程分成多个阶段，每一个阶段都由目标设定、风险分析、开发和有效性验证以及评审构成。

螺旋模型是一种演化软件开发过程模型，它在快速模型的基础上扩展而成。螺旋模型最大的特点在于引入了其他模型不具备的风险分析，使软件在无法排除重大风险时有机会停止，以减小损失。同时，在每个迭代阶段构建原型是螺旋模型用以减小风险的途径。螺旋模型更适合大型的昂贵的系统级的软件应用。

螺旋模型将整个软件开发过程分为多个阶段，每个阶段都由【目标设定、风险分析、开发和有效性验证以及评审】4个部分组成。

例题

把整个软件开发流程分成多个阶段，每一个阶段都由目标设定、风险分析、开发和有效性验证以及评审构成。

基于构件的模型（快速应用开发）

是什么

概

快速应用开发利用了基本构件开发方法的思想，大量采用现成的构件进行系统的开发，所以速度很快。但这种开发，要求系统模块化程度高，因为只有这样，才能更好利用现有的构件。

子主题

详细

快速应用开发（Rapid Application Development,RAD）是一种比传统生存周期法快得多的开发方法，它强调极短的开发周期。 RAD模型是瀑布模型的一个高速变种，通过使用基于构件的开发方法获得快速开发。如果需求理解得很好，且约束了项目范围，利用这种模型可以很快地开发出功能完善的信息系统。但是RAD 也具有以下局限性： ①并非所有应用都适合RAD。RAD对模块化要求比较高，如果有哪一项功能不能被模块化，那么RAD所需要的构建就会有问题；如果高性能是一个指标，且该指标必须通过调整接口使其适应系统构件才能获得，则RAD也有可能不能奏效。 ②开发者和客户必须在很短的时间完成一系列的需求分析，任何一方配合不当，都会导致RAD项目失败。 ③RAD只能用于管理信息系统的开发，不适合技术风险很高的情况。例如，当一个新系统要采用很多新技术，或当新系统与现有系统有较高的互操作性时，就不适合使用RAD。

在基于构件的软件开发中，逻辑构件模型用功能包描述系统的抽象设计，用接口描述每个服务集合，以及功能之间如何交互以满足用户需求，它作为系统的设计蓝图以保证系统提供适当的功能。物理构件模型用技术设施产品、硬件分布和拓扑结构，以及用于绑定的网络和通信协议描述系统的物理设计，这种架构用于了解系统的性能、吞吐率等许多非功能性属性。

基于构件的开发模型利用模块化方法将整个系统模块化，并在一定构件模型的支持下复用构件库中的一个或多个软件构件，通过组合手段高效率、高质量地构造应用软件系统的过程。基于构件的开发模型融合了螺旋模型的许多特征，本质上是演化形的，开发过程是迭代的。

基于构件的开发模型由软件的5个阶段组成

需求分析定义

体系结构设计

构件库建立

应用软件构建

测试和发布

在基于构件的软件开发中包含4个模型

逻辑构件模型

用功能包描述系统的抽象设计，用接口描述每个服务集合，以及功能之间如何交互以满足用户需求，它作为系统的设计蓝图以保证系统提供适当的功能。

物理构件模型

用技术设施产品、硬件分布和拓扑结构，以及用于绑定的网络和通信协议描述系统的物理设计，这种架构用于了解系统的性能、吞吐率等许多非功能性属性。

V模型

软件的生存周期

软件产品从形成概念开始，经过开发、使用和维护，直到最后退役的全过程成为软件生存周期。 一个完整的软件生存周期是以需求为出发点，从提出软件开发计划的那一刻开始，直到软件在实际应用中完全报废为止。软件生存周期的提出了是为了更好地管理、维护和升级软件，其中更大的意义在于管理软件开发的步骤和方法。

软件开发方法

是什么

软件开发方法是指软件开发过程所遵循的办法和步骤，从不同的角度可以对软件开发方法进行不同的分类。

分类

开放式源码（Open source）开发方法

开放式源码指的是开放源码界所用的一种运作方式。开放式源码项目有一个特别之处，就是程序开发人员在地域上分布很广。这使得它和其他敏捷方法不同，因为一般的敏捷方法都强调项目组成员在同一地点工作。

功用驱动开发方法（Feature DrivenDevelopment,FDD）

致力于短时的迭代，阶段和可见可用的功能。在FDD中，编程开发人员分成首席程序员和"类"程序员（class owner）两类

水晶系列（Crystal）开发方法

SCRUM开发方法

自适应软件开发（ASD）

极限编程（XP）开发方法

开放统一过程开发方法（OpenUP）

形式化方法

是什么

形式化方法是一种具有坚实数学基础的方法，从而允许对系统和开发过程做严格处理和论证，适用于那些系统安全级别要求极高的软件的开发。 形式化方法的主要优越性在于它能够数学地表述和研究应用问题及软件实现。但是它要求开发人员具备良好的数学基础。用形式化语言书写的大型应用问题的软件规格说明往往过于细节化，并且难于为用户和软件设计人员所理解。由于这些缺陷，形式化方法在目前的软件开发实践中并未得到普遍应用。

净室软件工程

净室软件工程（Cleanroom Software Engineering，CSE）是软件开发的一种形式化方法，可以开发较高质量的软件。它使用盒结构规约进行分析和建模，并且将正确性验证作为发现和排除错误的主要机制，使用统计测试来获取认证软件可靠性所需要的信息。CSE强调在规约和设计上的严格性，还强调统计质量控制技术，包括基于客户对软件的预期使用测试。

## 净室软件工程：追求零缺陷的软件开发方法 **净室软件工程** 是一种强调在软件开发过程中确保正确性的方法。不同于传统的软件开发方法，净室软件工程更注重在软件开发的早期阶段就建立起软件的正确性，而不是在后期通过大量的测试来发现并修复缺陷。 ### 净室软件工程的核心思想 * **早期验证：** 净室软件工程强调在软件开发的早期阶段就对软件进行形式化验证，以确保软件的设计是正确的。 * **增量开发：** 将软件系统分为多个增量部分，每个增量部分都经过严格的验证，然后再进行集成。 * **统计质量控制：** 通过统计方法来评估软件的可靠性，并根据统计结果来调整开发过程。 ### 净室软件工程的优势 * **高可靠性：** 通过严格的验证和统计质量控制，净室软件工程能够开发出高度可靠的软件。 * **减少后期维护成本：** 由于在早期阶段就发现了并修复了大部分缺陷，因此可以大大减少后期维护的成本。 * **提高软件质量：** 净室软件工程能够生产出高质量的软件产品。 ### 净室软件工程的缺点 * **成本较高：** 由于需要进行大量的形式化验证和统计分析，净室软件工程的成本相对较高。 * **开发周期较长：** 严格的验证过程会增加软件开发的周期。 * **需要高素质的开发人员：** 净室软件工程需要开发人员具备较高的数学和形式化方法知识。 ### 净室软件工程的应用场景 净室软件工程适用于对软件可靠性要求极高的领域，例如： * **航空航天：** 航空控制系统、卫星软件等 * **军事：** 武器系统控制软件 * **医疗：** 医疗设备控制软件 * **金融：** 交易系统 ### 总结 净室软件工程是一种追求软件零缺陷的开发方法，它通过严格的验证和统计质量控制来确保软件的可靠性。虽然净室软件工程的成本较高，开发周期较长，但对于那些对软件可靠性要求极高的领域来说，净室软件工程是一种非常有效的开发方法。 **如果您想了解更多关于净室软件工程的信息，可以参考以下关键词进行搜索：** * 净室软件工程 * 形式化验证 * 统计质量控制 * 软件可靠性 * 增量开发 **您还有其他关于净室软件工程的问题吗？** 欢迎提出。

结构化方法

结构化方法也称为生命周期法，是一种传统的信息系统开发方法，由结构化分析、结构化设计和结构化程序设计三部分组成，其精髓是自顶向下、逐步求精和模块化设计。结构化方法的主要特点是：开发目标清晰化、开发工作阶段化、开发文档规范化和设计方法结构化。结构化方法特别适合于数据处理领域的问题，但是不适应于规模较大、比较复杂的系统开发。结构化方法的缺点是开发周期长、难以适应需求的变化、很少考虑数据结构。 面向对象方法是目前比较主流的开发方法。面向对象方法是系统的描述及信息模型的表示与客观实体相对应，符合人们的思维习惯，有利于系统开发过程中用户与开发人员的交流和沟通，缩短开发周期，提高系统开发的正确性和效率。可以把结构化方法和面向对象方法结合起来进行系统开发。首先使用结构化方法进行自顶向下的整体划分；然后再自底向上地采用面向对象方法开发系统。 敏捷方法是从20世纪90年代开始逐渐引起广泛关注的一种新型软件开发方法，以应对快速变化的需求。敏捷方法是一种以人为核心、迭代、循序渐进的开发方法。敏捷方法强调，让客户满意和软件尽早增量发布：小而高度自主的项目团队；非正式g方法：最小化软件工程工作产品以及整体精简开发。与传统方法相比，敏捷开发方法比较适合需求变化较大或者开发前期需求不是很清晰的项目，以它的灵活性来适应需求的变化。 面向服务的方法以粗粒度、松散耦合和基于标准的服务为基础，增强了系统的灵活性、可复用性和可演化性。

软件开发流程

软件开发生命周期（SDLC）

1.需求分析（Requirement Analysis）： •识别和收集用户需求，明确系统要实现的功能和性能要求。输出文档为需求规格说明书（SRS）。 2.概要设计（High-Level Design）： •在需求分析后，概要设计确定系统的整体架构、主要模块及其相互关系。通常包括数据库设计、系统模块划分、接口定义等。 •输出文档为概要设计说明书（HLD）。 3.详细设计（Detailed Design）： •基于概要设计进行更细粒度的设计，明确每个模块的具体实现细节，如数据结构、算法、接口等。 •输出文档为详细设计说明书（LLD）。 4.编码（Coding/Implementation）： •根据详细设计文档编写源代码，使用适当的编程语言实现功能。 5.测试（Testing）： •分为单元测试、集成测试、系统测试等，目的是确保代码符合需求，系统稳定且无重大缺陷。 6.部署（Deployment）： •将测试通过的系统部署到实际的运行环境中，供用户使用。 7.维护（Maintenance）： •系统上线后，针对用户反馈和发现的错误进行修复和改进，还包括系统的功能升级。

软件开发的阶段

系统设计

分类1

例题

系统设计是软件开发的重要阶段，（外部设计）主要是按系统需求说明来确定此系统的软件结构，并设计出各个部分的功能和接口。

外部设计

外部设计处于软件设计的开始阶段，主要是按系统需求说明来确定此系统的软件结构和对应于系统需求说明，设计出各个功能部分的功能和接口。

内部设计

内部设计处于软件工程中的概要设计阶段，按照外部设计中确立的系统软件结构，来细化此系统各个功能部件以及各个部件接口的设计，并且详细给出各个功能部件详细的数据输入、输出设计。内部设计细化外部设计中的各种功能。

是什么

分类2

系统输入设计

如何验证输入数据的有效性

系统输入设计中，通常通过【内部控制的方式】验证输入数据的有效性。

4中检查方法

数据类型检查确保输入了正确的数据类型； 自检位用于对主关键字进行基于校验位的检查； 域检查用于验证数据是否位于合法的取值范围； 格式检查按照已知的数据格式对照检查输入数据的格式。

是什么

人的因素在系统输入设计中扮演了很重要的角色。

输入设计的原理包含

输入应该尽可能地简单，以降低错误发生的可能性，如对于范围可控的数据，使用选择的方式替代用户输入，只输入变化的数据等。 输入应该尽可能使用已有含义明确的设计，需要采用模仿的方式而非创新。 为了避免用户理解的二义性，应该对表格中输入的数据给出提示信息。

例题

152.系统输入设计中应尽可能考虑人的因素，以下关于输入设计的一般原理包含（）。 只让用户输入变化的数据 表格中各个数据项应有提示信息 尽可能使用选择而不是键盘输入的方式获取数据试 尽可能使用已有含义明确的设计，需要采用模仿的方式而非创新。

系统测试

是什么

例题

系统测试由若干个不同的测试类型组成，其中（强度测试）检查系统能力的最高实际限度，即软件在一些超负荷情况下的运行情况； （恢复测试）主要是检查系统的容错能力。

系统测试是将已经确认的软件、计算机硬件、外设和网络等其他因素结合在一起，进行信息系统的各种组装测试和确认测试，其目的是通过与系统的需求相比较，发现所开发的系统与用户需求不符或矛盾的地方。系统测试是根据系统方案说明书来设计测试例子的，常见的系统测试主要有以下内容： 1.恢复测试：恢复测试监测系统的容错能力。检测方法是采用各种方法让系统出现故障，检验系统是否按照要求能从故障中恢复过来，并在约定的时间内开始事务处理，而且不对系统造成任何伤害。如果系统的恢复是自动的（由系统自动完成），需要验证重新初始化、检查点、数据恢复等是否正确。如果恢复需要人工干预，就要对恢复的平均时间进行评估并判断它是否在允许的范围内。 2. 安全性测试：系统的安全性测试是检测系统的安全机制、保密措施是否完善，主要是为了检验系统的防范能力。测试的方法是测试人员模拟非法入侵者，采用各种方法冲破防线。系统安全性设计准则是使非法入侵者所花费的代价比进入系统后所得到的好处要大，此时非法入侵已无利可 图 3. 强度测试：是对系统在异常情况下的承受能力的测试，是检查系统在极限状态下运行时，性能下降的幅度是否在允许的范围内。因此，强度测试要求系统在非正常数量、频率或容量的情况下运行。强度测试主要是为了发现在有效的输入数据中可能引起不稳定或不正确的数据组合。例如，运行使系统处理超过设计能力的最大允许值的测试例子；使系统传输超过设计最大能力的数据，包括内存的写入和读出等。 C4）性能测试：检查系统是否满足系统设计方案说明书对性能的要求。性能测试覆盖了软件测试的各阶段，而不是等到系统的各部分都组装之后，才确定系统的真正性能。通常与强度测试结合起来进行，并同时对软件、硬件进行测试。软件方面主要从响应时间、处理速度、吞吐量、处理精度等方面来检测。 5. 可靠性测试：通常使用以下两个指标来衡量系统的可靠性：平均失效间隔时间MTBF（meantime between failures）是否超过了规定的时限，因故障而停机时间MTTR（mean time torepairs）在一年中不应超过多少时间。 6.安装测试：在安装软件系统时，会有多种选择。安装测试就是为了检测在安装过程中是否有误、是否容易操作等。主要监测系统的每一个部分是否齐全，硬件的配置是否合理，安装中需要产生的文件和数据库是否已产生，其内容是否正确等。

系统测试是将已经确认的软件、计算机硬件、外设和网络等其他因素结合在一起，进行信息系统的各种集成测试和确认测试，其目的是通过与系统的需求相比较，发现所开发的系统与用户需求不符或矛盾的地方。

包含哪些测试

系统测试是根据系统方案说明书来设计测试用例，常见的系统测试主要有

恢复测试 安全性测试 压力测试 性能测试 可靠性测试 可用性测试 可维护性测试 和安装测试。

用户文档

是什么

用户文档主要描述所交付系统的功能和使用方法，并不关心这些功能是怎样实现的。用户文档是了解系统的第一步，它可以让用户获得对系统准确的初步印象。 用户文档至少应该包括下述5方面的内容。 ①功能描述：说明系统能做什么。 ②安装文档：说明怎样安装这个系统以及怎样使系统适应特定的硬件配置。 ③使用手册：简要说明如何着手使用这个系统（通过丰富的例子说明.怎样使用常用的系统功能，并说明用户操作错误是怎样恢复和重新启动的）。 ④参考手册：详尽描述用户可以使用的所有系统设施以及它们的使用方法，并解释系统可能产生的各种出错信息的含义（对参考手册最主要的要求是完整，因此通常使用形式化的描述技术）。 ⑤操作员指南（如果需要有系统操作员的话）： 说明操作员应如何处理使用中出现的各种情況。 系统文档是从问题定义、需求说明到验收测试计 划这样一系列和系统实现有关的文档。描述系统设计、实现和测试的文档对于理解程序和维护程序来说是非常重要的。

软件开发环境

软件开发环境是支持软件产品开发的软件系统，它由软件工具集和环境集成机制构成。环境集成机制包括：提供统一的数据模式和数据接口规范的数据集成机制；支持各开发活动之间通信、切换、调度和协同的（控制集成机制）；为统一操作方式提供支持的（界面集成机制）。

集成机制

分类

集成机制根据功能的不同，可划分为环境信息库、过程控制与消息服务器、环境用户界面三个部分。

1.环境信息库。环境信息库是软件开发环境的核心，用以存储与系统开发有关的信息，并支持信息的交流与共享。环境信息库中主要存储两类信息，一类是开发过程中产生的有关被开发系统的信息，例如，分析文档、设计文档和测试报告等；另一类是环境提供的支持信息，例如，文档模板、系统配置、过程模型和可复用构件等。 2.过程控制与消息服务器。过程控制与消息服务器是实现过程集成和控制集成的基础。过程集成是按照具体软件开发过程的要求进行工具的选择与组合，控制集成使各工具之间进行并行通信和协同工作。 3.环境用户界面。环境用户界面包括环境总界面和由它实行统一控制的各环境部件及工具的界面。统一的、具有一致性的用户界面是软件开发环境的重要特征，是充分发挥环境的优越性、高效地使用工具并减轻用户的学习负担的保证。

例题

软件开发环境应支持多种集成机制。 根据功能不同，可以将集成机制分为三个部分： 1、（环境信息库），用以存储与系统开发有关的信息，并支持信息的交流与共享； 2、（过程控制和消息服务器），是实现过程集成和控制集成的基础； 3、（环境用户界面），它的统一性和一致性是软件开发环境的重要特征。

软件开发环境（Software DevelopmentEnvironment,SDE）是指支持软件的工程化开发和维护而使用的一组软件，由软件工具集和环境集成机制构成。 软件开发环境应支持多种集成机制，例如，平台集成、数据集成、界面集成、控制集成和过程集成等。软件开发环境应支持小组工作方式，并为其提供配置管理，环境的服务可用于支持各种软件开发活动，包括分析、设计、编程、调试和文档等。 较完善的软件开发环境通常具有多种功能，例如，软件开发的一致性与完整性维护，配置管理及版本控制，数据的多种表示形式及其在不同形式之间的自动转换，信息的自动检索与更新，项目控制和管理，以及对开发方法学的支持。软件开发环境具有集成性、开放性、可裁减性、数据格式一致性、风格统一的用户界面等特性，因而能大幅度提高软件生产率。

开发的各个阶段

描述程序的结构主要采用

项目选项所列举的图与开发阶段的对应关系为： 1、需求分析阶段：数据流图。（软件概要设计包括设计软件的结构、确定系统功能模块及其相互关系） 2、概要设计阶段：模块结构图、层次图和HIPO图。 3、详细设计阶段：程序流程图、伪代码、盒图。

软件设计

包括：软件设计包括了四个既独立又相互联系的活动：

体系结构设计

定义软件系统各主要部件之间的关系。

（体系结构设计）的主要目标是开发一个模块化的程序结构，并表示出模块间的控制关系；

数据设计

将模型转换成数据结构的定义。好的数据设计将改善程序结构和模块划分，降低过程 复杂性。

高质量的（数据设计）将改善程序结构和模块划分，降低过程复杂性；

接口设计（人机界面设计）

软件内部，软件和操作系统间以及软件和人之间如何通信。

（接口设计（人机界面设计））描述了软件与用户之间的交互关系。

过程设计

系统结构部件转换成软件的过程描述。

软件重用

分类

水平重用/横向重用

特点：各领域通用

水平式重用是指通用领域的重用，如标准函数库，任何软件都能用，所以是水平式重用。

例题

软件的横向重用是指重用不同应用领域中的软件元素。（标准函数库）是一种典型的、原始的横向重用机制。

垂直重用

特点：仅限某一垂直领域使用

垂直式重用是指局限于某一垂直领域的重用，如只在电力系统中用到的构件；

是什么

软件重用是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相似软件元素的过程。

软件元素

包括6种

需求分析文档、设计文档、设计过程、程序代码、测试用例、领域知识。

通常，可重用的元素也称作软构件，可重用的软构件越大，重用的粒度越大。

好处

使用软件重用技术可以减少软件开发活动中大量的重复性工作，这样就能提高软件生产率，降低开发成本，缩短开发周期。同时，由于软构件大都经过严格的质量认证，并在实际运行环境中得到校验，因此，重用软构件有助于改善软件质量。此外，大量使用软构件，软件的灵活性和标准化程度也可望得到提高。

EJB构件

是什么

EJB是企业级Java构件，用于开发和部署多层结构的、分布式的、面向对象的Java应用系统。

分为3种Bean

会话Bean

负责完成服务端与客户端的交互

会话Bean：用于实现业务逻辑，它可以是有状态的，也可以是无状态的。每当客户端请求时，容器就会选择一个会话Bean来为客户端服务。 会话Bean可以直接访问数据库，但更多时候，它会通过实体Bean实现数据访问。

实体Bean

用于数据持久化来简化数据库开发工作

实体Bean：用于实现O/R映射，负责将数据库中的表记录映射为内存中的实体对象，事实上，创建一个实体Bean对象相当于新建一条记录，删除一个实体Bean会同时从数据库中删除对应记录，修改一个实体Bean时，容器会自动将实体Bean的状态和数据库同步。

消息驱动 Bean，MDB（Message Driven Bean）

主要用来处理并发和异步访问操作

是什么

消息驱动Bean是EJB3.0中引入的新的企业Bean，它基于JMS消息，只能接收客户端发送的JMS消息然后处理。MDB实际上是一个异步的无状态会话Bean，客户端调用MDB后无需等待，立刻返回，MDB将异步处理客户请求。这适合于需要异步处理请求的场合，比如订单处理，这样就能避免客户端长时间的等待一个方法调用直到返回结果。

JMS（Java Message Service）消息

JMS 是一种消息传递机制

JMS 是 Java 平台中的一种消息传递机制，用于在不同应用之间异步发送消息。JMS 提供了一种标准的 API 来支持消息的创建、发送、接收和读取，允许应用程序通过消息进行通信，而不需要直接相互调用。它可以理解为是一种消息中间件，专门用于处理消息队列（Message Queue）或发布/订阅（Publish/Subscribe）模式。 •消息队列（Queue）模式：消息生产者发送消息到队列，消息消费者从队列中接收消息。消息只能被一个消费者消费，消费后消息即从队列中删除。 •发布/订阅（Topic）模式：消息生产者将消息发布到主题，所有订阅该主题的消费者都可以接收到消息，适用于广播类消息传递。

MDB

MDB 是处理这些消息的异步企业 Bean，主要用于需要异步处理的企业应用场景。

MDB 是 EJB（Enterprise JavaBeans）技术中的一种专门用于处理 JMS 消息的 Bean。MDB 的核心特性是异步处理，即它能够在后台自动监听消息队列或主题，当有消息到达时，自动触发其相应的方法进行处理，而客户端无需等待结果。 主要特性： •异步执行：MDB 是无状态的，会在接收到消息时执行任务，适合处理需要后台运行的任务，比如订单处理、日志记录、数据同步等。 •与 JMS 集成：MDB 只能用于处理 JMS 消息，负责接收 JMS 消息后进行处理。 •无状态：与无状态会话 Bean 类似，MDB 不会保存客户端的状态，每个消息到达时都会重新创建实例处理该消息。 使用场景： MDB 适合那些需要异步处理请求、并发量大且客户端不需要立刻等待结果的场景。例如： •订单处理系统：客户端提交订单后不必等待结果，后台系统异步处理订单。 •日志收集：系统将日志异步发送到消息队列，日志处理程序在后台处理这些日志。

分为三个构件（对应如上三种Bean）

会话型

实体型

消息驱动型

软件测试

分类

动态测试

动态测试是通过运行程序发现错误，包括黑盒测试（等价类划分、边界值分析法、错误推测法）与白盒测试（各种类型的覆盖测试）。

静态测试

静态测试是人工测试方式，采用人工和计算机辅助静态分析的手段对程序进行检测，包括桌前检查（桌面检查）、代码走查、代码审查。

桌面检查（Desk Checking）是一种静态测试方法，主要用于在软件开发过程中通过人工的方式对代码或设计进行审核和验证。桌面检查的重点是通过模拟代码的执行流程，手动分析代码逻辑，找出潜在的错误、漏洞或不合理之处。与动态测试不同，它不依赖程序的实际运行。

是什么

静态测试是指被测试程序不在机器上运行，而采用人工检测和计算机辅助静态分析的手段对程序进行检测。静态测试包括对文档的静态测试和对代码的静态测试。

静态分析通过解析程序文本从而识别出程序语句中可能存在的缺陷和异常之处；静态分析所包含的阶段中，（信息流分析）的主要工作是找出输入变量和输出变量之间的依赖关系

对代码的静态测试包括四种分析方法

控制流分析

①控制流分析。控制流分析是指使用控制流程图检查被测程序控制结构的过程。例如，可检查被测程序是否存在没有使用的语句或子程序、是否调用并不存在的子程序，以及是否存在无法达到的语句等。

数据流分析

②数据流分析。数据流分析是指使用控制流程图分析数据各种异常情况的过程，包括数据初始化、賦值或引用过程中的异常。例如，引用未定义的变量、对以前未使用的变量再次陆值等程序差错或异常情况。

接口分析

③接口分析。接口分析主要包括模块之间接口的一致性分析、模块与外部数据库及其他软件配置项之间的一致性分析、子程序和函数之间的接口一致性分析等。例如可以检查函数形参与实现的数量、顺序、类型和使用的一致性。

表达式分析

④表达式分析。表达式分析用于检查程序代码中的表达式错误。例如，括号不配对、数组引用越界、除数为零，以及浮点数变量比较时的误差等错误。

信息流分析

静态分析

静态分析通过解析程序文本从而识别出程序语句的各个部分，审查可能的缺陷和异常之处。

静态分析包括五个阶段：

控制流分析阶段找出并突出显示那些带有多重出口或入口的循环以及不可达到的代码段； 数据使用分析阶段突出程序中变量的使用情况； 接口分析阶段检查子程序和过程声明及它们使用的一致性； 信息流分析阶段找出输入变量和输出变量之间的依赖关系： 路径分析阶段找出程序中所有可能的路径并画出在此路径中执行的语句。

例题

 静态分析通过解析程序文本从而识别出程序语句中可能存在的缺陷和异常之处；静态分析所包含的阶段中，（信息流分析）的主要工作是找出输入变量和输出变量之间的依赖关系。

例题

问：在静态测试中，主要是对程序代码进行静态分析。“数据初始化、赋值或引用过程中的异常”属于静态分析中的（）。答：数据流分析

是什么

软件测试是为了发现错误而执行程序的过程。

确认测试

是什么

确认性测试也称为有效性测试，主要验证软件功能、性能及其它特性是否与用户需求一致

确认测试主要用于验证软件的功能、性能和其他特性是否与用户需求一致。根据用户的参与程度，通常包括以下4种类型。 ①内部确认测试。内部确认测试主要由软件开发组织内部按照软件需求规格说明书进行测试。 ②a测试和B测试。对于通用产品型的软件开发而言，a测试是指由用户在开发环境下进行测试，通过a测试以后的产品通常称为a版；B测试是指由用户在实际使用环境下进行测试，通过 B测试的产品通常称为B版。一般在通过B测试后，才能把产品发布或交付给用户。 ③验收测试。验收测试是指针对软件需求规格说明书，在交付前以用户为主进行的测试。其测试对象为完整的、集成的计算机系统。验收测试的目的是，在真实的用户工作环境下，检验软件系统是否满足开发技术合同或软件需求规格说明书。验收测试的结论是用户确定是否接收该软件的主要依据。 系统测试的目的是在真实系统工作环境下，验证完整的软件配置项能否和系统正确连接，并满足系统/子系统设计文档和软件开发合同规定的要求。系统测试的主要内容包括功能测试、健壮性测试、性能测试、用户界面测试、安全性测试、安装与反安装测试等。其中性能测试包括负载测试、压力测试、可靠性测试和并发测试。

在什么阶段完成

确认测试计划通常是在需求分析阶段完成的。

通常包括以下四种类型

内部确认测试（由软件开发组织内部按软件需求说明书进行测试） Alpha测试（由用户在开发环境下进行测试） Beta测试（由用户在实际使用环境下进行测试） 验收测试（针对软件需求说明书，在交付前以用户为主进行的测试）

集成测试

是什么

软件集成测试也称为组装测试、联合测试（对于子系统而言，则称为部件测试）。它将已通过单元测试的模块集成在一起，主要测试模块之间的协作性。

从组装策略而言，可以分为

一次性组装测试和增量式组装（包括自顶向下、自底向上及混合式）两种。

通常在哪一阶段完成

集成测试计划通常是在软件【概要设计阶段】完成的

通常采用什么样的测试方法

集成测试一般采用黑盒测试方法

单元测试

例题

在单元测试中，驱动模块用来调用被测模块，自顶向下的单元测试中不需要另外编写驱动模块。

详细

单元测试也称为模块测试，测试的对象是可独立编译或汇编的程序模块、软件构件或面向对象软件中的类（统称为模块），其目的是检查每个模块能否正确地实现设计说明中的功能、性能、接口和其他设计约束等条件，发现模块内可能存在的各种差错。单元测试的技术依据是软件详细设计说明书。 测试一个模块时，可能需要为该模块编写一个驱动模块和若干个粧模块。驱动模块用来凋用被测模块，它接收测试者提供的测试数据，并把这些数据传送给被测模块，然后从被测模块接收测试结果，并以某种可见的方式将测试结果返回给测试人员；桩模块用來模拟被测模块所调用的子模块，它接受被测模块的调用，检验调用参数，并以尽町能简单的操作模拟被调用的子程序模块功能，把结果送回被测模块。顶层模块测试时不需要驱动模块，底层模块测试时不要桩模块。 笮元测试策略主要包括自顶向下的单元测试、自底向上的单元测试、孤立测试和综合测试策略。 ①自顶向下的单元测试先测试上层模块，再测试下层模块。测试下层模块时由于它的上层模块已测试过，所以不必另外编写驱动模块。 ②自底向上的单元测试。自底向上的单元测试先测试下层模块，再测试上层模块。测试上层模块由于它的下层模块己经测试过，所以不必另外编写桩模块。 ③孤立测试不需要考虑每个模块与其他模块之间的关系，逐一完成所有模块的测试。由于各模块之间不存在依赖性，单元测试可以并行进行，但因为需要为每个模块单独设计驱动模块和桩模块，增加了额外的测试成本。 ④综合测试。上述三种单元测试策略各有利弊，实际测试时可以根据软件特点和进度安排情况，将几种测试方法混合使用。

白盒测试

语句覆盖要求设计足够多的测试用例， 使程序中每条语句至少被执行一次 与判定覆盖相比，条件覆盖增加对符合判定情况的测试，增加了测试路径

白盒测试也称为结构测试，主要用于软件单元测试阶段，测试人员按照程序内部逻辑结构设计测试用例，检测程序中的主要执行通路是否都能按预定要求正确工作。白盒测试方法主要有控制流测试、数据流测试和程序变异测试等。 控制流测试根据程序的内部逻辑结构设计测试用例，常用的技术是逻辑覆盖。主要的覆盖标准有语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、条件/判定覆盖、条件组合覆盖、修正的条件/判定覆盖和路径覆盖等。 语句覆盖是指选择足够多的测试用例，使得运行这些测试用例时，被测程序的每个语句至少执行一次。 判定覆盖也称为分支覆盖，它是指不仅每个语句至少执行一次，而且每个判定的每种可能的结果（分支）都至少执行一次。 条件覆盖是指不仅每个语句至少执行一次，而且使判定表达式中的每个条件都取得各种可能的结果。 条件/判定覆盖同时满足判定覆盖和条件覆盖。 它的含义是选取足够的测试用例，使得判定表达式中每个条件的所有可能结果至少出现一次，而且每个判定本身的所有可能结果也至少出现一次。 条件组合覆盖是指选取足够的测试用例，使得每个判定表达式中条件结果的所有可能组合至少出现一次。 修正的条件/判定覆盖。需要足够的测试用例来确定各个条件能够影响到包含的判定结果。 路径覆盖是指选取足够的测试用例，使得程序的每条可能执行到的路栏都至少经过一次（如果程序中有环路，则要求每条环路路径至少经过一次）。

黑盒测试

是什么

黑盒测试也称为功能测试，是根据规格说明所规定的功能来设计测试用例，它不考虑程序的内部结构和处理过程。

根据什么来设计测试用例

黑盒测试法主要根据【程序外部功能】来设计测试用例。

常用的黑盒测试技术

有等价类划分、边值分析、错误猜测和因果图等。

例题

154.软件测试是为了发现错误而执行程序的过程。黑盒测试法主要根据（）来设计测试用例。

黑盒测试也称为功能测试，主要用于集成测试，确认测试和系统测试阶段。黑盒测试根据软件需求规格说明所规定的功能来设计试用例，一般包括功能分解、等价类划分、边界值分析、判定表、因果图、状态图、随机测试、错误推测和正交试验法等。 在设计测试用例时，等价类划分是用得最多的一种黑盒测试方法。所谓等价类就是某个输入域的集合，对每一个输入条件确定若干个有效等价类和若干个无效等价类，分别设计覆盖有效等价类和无效等价类的测试用例。无效等价类是用来测试非正常的输入数据的，所以要为每个无效等价类设计一个测试用例。 边界值分析通过选择等价类边界作为测试用例，不仅重视输入条件边界，而且也必须考虑输出域边界。在实际测试工作中，将等价类划分法和边界值分析结合使用，能更有效地发现软件中的错误。 因果图方法是从用自然语言书写的程序规格说明的描述中找出因（输入条件）和果（输出或程序状态的改变），可以通过因果图转换为判定表。 正交试验设计法，就是使用已经造好了的正交表 格来安排试验并进行数据分析的一种方法，目的是用最少的测试用例达到最高的测试覆盖率。

详细

根据国家标准GB/T15532-2008，软件测试可分为单元测试、集成测试、配置项测试、系统测试、验收测试和回归测试等类别。 单元测试也称为模块测试，测试的对象是可独立编译或汇编的程序模块、软件构件或面向对象软件中的类（统称为模块），其目的是检查每个模块能否正确地实现设计说明中的功能、性能、接口和其他设计约束等条件，发现模块内可能存在的各种差错。单元测试的技术依据是软件详细设计说明书。 集成测试的目的是检查模块之间，以及模块和己集成的软件之间的接口关系，并验证已集成的软件是否符合设计要求。集成测试的技术依据是软件概要设计文档。 系统测试的对象是完整的、集成的计算机系统，系统测试的目的是在真实系统工作环境下，验证完整的软件配置项能否和系统正确连接，并满足系统/子系统设计文档和软件开发合同规定的要求。系统测试的技术依据是用户需求或开发合同。 配置项测试的对象是软件配置项，配置项测试的目的是检验软件配置项与软件需求规格说明的一致性。 确认测试主要验证软件的功能、性能和其他特性是否与用户需求一致。 验收测试是指针对软件需求规格说明，在交付前以用户为主进行的测试。 回归测试的目的是测试软件变更之后，变更部分的正确性和对变更需求的复合型，以及软件原有的、正确的功能、性能和其他规定的要求的不损害性。

系统体系结构

项目范围管理

范围定义的输入包括以下四项：

① 项目章程。（如果项目章程或初始的范围说明书没有在项目执行组织中使用，同样的信息需要进一步收集和开发，以产生详细的项目范围说书） ② 项目范围管理计划。 ③ 组织过程资产。 ④ 批准的变更申请。

如何进行，输出文档

编写范围说明书

是什么

在初步项目范围说明书中已文档化的主要的可交付物、假设和约束条件的基础上准备详细的项目范围说明书，是项目成功的关键。

有什么作用

详细的项目范围说明书是项目成功的关键

项目范围是为了达到项目目标，为了交付具有某种特制的产品和服务，项目所规定要做的。在信息系统项目中，产品范围是指信息系统产品或者服务所应该包含的功能，项目范围是指为了能够交付信息系统项目所必须做的工作。产品范围是项目范围的基础，产品的范围定义是信息系统要求的度量，而项目范围的定义是生产项目计划的基础。产品范围描述是项目范围说明书的重要组成部分。

在初步项目范围说明书中己文档化的主要的可交付物、假设和约束条件的基础上准备详细的项目范围说明书，是项目成功的关键。范围定义的输入包括以下内容： ①项目章程。如果项目章程或初始的范围说明书没有在项目执行组织中使用，同样的信息需要进一步收集和开发，以产生详细的项目范围说明 书 ②项目范围管理计划。 ③组织过程资产。 ④批准的变更申请。 所以项目文档管理方案不属于范围定义的输入。

项目配置管理

配置项主要有以下两大类： 1.属于产品组成部分的工作成果： 2.属于项目管理和机构支撑过程域产生的文档：

软件产品配置

是指

一个产品在其生命周期各个阶段所产生的各种形式和各种版本的文档、计算机程序、部件及数据的集合。

软件产品配置是指一个软件产品在生存周期各个阶段所产生的各种形式和各种版本的文档、计算机程序、部件及数据的集合。该集合的每一个元素称为该产品配置中的一个配置项。配置项主要有以下两大类。 属于产品组成部分的工作成果，如需求文档、设计文档、源代码和测试用例等。 属于项目管理和机构支撑过程域产生的文档，如工作计划、项目质量报、项目跟踪报告等。这些文档虽然不是产品的组成部分，但是值得保存。 在题目的选项中，CASE工具操作手册不属于上述两类，所以它不属于配置项。

配置项

配置项是构成产品配置的主要元素

分以下两大类

产品组成部分的工作成果

如需求文档、设计文档、源代码和测试用例等；

项目管理和即构支撑过程与产生的文档

如工作计划、项目质量报告和项目跟踪报告等。工作计划虽可充当配置项，但不属于产品组成部分工作成果的配置项。

所属范畴

版本控制的范畴

在配置管理中，所有的配置项都应列入【版本控制的范畴】。

配置项的状态通常有3种

草稿、正式发布和正在修改。

软件项目控制

软件项目控制的重要手段

软件质量保证

软件质量

是什么

软件质量是指反映软件系统或软件产品满足规定或隐含需求的能力的特征和特性全体。

如何管理

软件质量管理是指对软件开发过程进行的独立的检查活动，由质量保证、质量规划和质量控制三个主要活动构成。

如何保证质量

软件质量保证是指为保证软件系统或软件产品充分满足用户要求的质量而进行的有计划、有组织的活动，其目的是生产高质量的软件。

主要活动

软件评审

软件评审是软件质量保证的主要活动之一。

需求

理想情况下，每一项用户、业务需求和功能需求都应具备下列性质。 ①完整性：每一项需求都必须完整地描述即将交付使用的功能。 ②正确性：每一项需求都必须正确地描述将要开发的功能。 ③可行性：需求必须能够在系统及其运行环境的已知能力和约束条件内实现。 ④必要性：每一项需求记录的功能都必须是用户的真正需要。 ⑤无歧义：每一项需求声明对所有读者应该只有一种一致的解释。 ⑥可验证性：如果某项需求不可验证，那么判定其实现的正确与否就成了主观臆断。

理想情况下，每一项用户、业务需求和功能需求都应具备下列性质。 1、完整性。每一项需求都必须完整地描述即将交付使用的功能。它必须包含开发人员设计和实现这项功能需要的所有信息。 2、正确性。每一项需求都必须准确地描述将要开发的功能。判断正确性的参考是需求来源，如实际用户和高级的系统需求。如果一项软件需求与其相对应的系统需求发生冲突，这是不正确的。 3、可行性。需求必须能够在系统及其运行环境的已知能力和约束条件内实现。 4、必要性。每一项需求记录的功能都必须是用户的真正需要，或者是为符合外部系统需求或标准而必须具备的功能。每项需求都必须来源于有权定义需求的一方。对每项需求都必须追溯至特定的客户需求的来源，例如用例、业务规则或者其他来源。 有优先次序。为每一项功能需求、特性或用例指定一个实现优先级，以表明它在产品的某一版本中的重要程度。如果所有需求都被视为同等重要，项目经理就很难采取措施应对预算削减、进度拖后、人员流失或开发过程中需求增加等情况 5、无歧义。一项需求声明对所有读者应该只有一种一致的解释，编写需求时应该使用用户所在领域的、简洁明了的语言。应该在词汇表中列出所有专用的和可能让用户感到迷惑的术语。 6、可验证性。如果某项需求不可验证，那么判定其实现的正确与否就成了主观臆断，而不是客观分析。不完备、不一致、不可行或有歧义的需求也是不可验证的。

需求管理

是什么

需求管理是一个对系统需求变更、了解和控制的过程。需求管理过程与需求开发过程相互关联，当初始需求导出的同时就启动了需求管理计划，一旦形成了需求文档的初稿，需求管理活动就开始了。 关于需求管理过程域内的原则和策略，可以参考： ①需求管理的关键过程领域不涉及收集和分析项目需求，而是假定已收集了软件需求，或者已由更高一级的系统给定了需求。 ②开发人员在向客户以及有关部门承诺某些需求之前，应该确认需求和约束条件、风险、偶然因素、假定条件等。 ③关键处理领域同样建议通过版本控制和变更控制来管理需求文档。

需求变更管理过程

示意图

4个步骤

识别出问题

问题分析与变更描述

变更分析与成本计算

变更实现

自动化工具能够帮助变更控制过程更有效地运作，（记录每一个状态变更的日期及变更者）是这类工具应具有的特性之一。

在实际的项目开发中，人们总是希望使用自动工具来执行需求变更控制过程。

为什么要使用工具

变更确保不会丢失或疏忽。在实际中，人们总是希望使用自动工具来执行变更控制过程。有许多人使用商业问题跟踪工具来收集、存储、管理需求变更；可以使用工具对一系列最近提交的变更建议产生一个列表给变更控制委员会开会时做议程用。问题跟踪工具也可以随时按变更状态分类包裹变更请求的数目。

挑选工具时可以考虑以下几个方面： ①可以定义变更请求的数据项。 ②可以定义变更请求生存期的状态转换图。 ③可以加强状态转换图，使经授权的用户仅能做出所允许的状态变更。 ④记录每一种状态变更的数据，确认做出变更的人员。 ⑤可以定义在提交新请求或请求状态被更新后应该自动通知的设计人员。 ⑥可以根据需要生成标准的或定制的报告和图表。

需求变更策略

一个大型软件系统的需求通常是会发生变化的。 在进行需求变更时，可以参考以下的需求变更策略： 1. 所有需求变更必须遵循变更控制过程： 2.对于未获得批准的变更，不应该做设计和实现工作； 3. 变更应该由项目变更控制委员会决定实现哪些变更； 4. 项目风险承担者应该能够了解变更数据库的内容； 5. 决不能从数据库中删除或者修改变更请求的原始文档； 6. 每一个集成的需求变更必须能跟踪到一个经核准的变更请求。

需求跟踪

是什么

需求跟踪包括编制每个需求与系统元素之间的联系文档，这些元素包括别的需求、体系结构、其他设计部件、源代码模块、测试、帮助文件和文档等。跟踪能力信息使变更影响分析十分便利，有利于确认和评估实现某个建议的需求变更所必须的工作。

跟踪能力

如何提高跟踪能力

可以使用跟踪能力链

跟踪能力是优秀需求规格说明书的一个特征，为了实现跟踪能力，必须统一地标识出每一个需求，以便能明确地进行查阅。

需求跟踪能力链

需求向前追溯到软件需求。这样就能区分出开发过程中或者开发结束后，由于客户需求变更受到影响的软件需求，这也就可以确保软件需求规格说明包括了所有客户需求。 从软件需求回溯响应的客户需求。这也就是确认每个软件需求的源头。如果使用实例的形式来描述客户需求，那么客户需求与软件需求之间的跟踪情况就是使用实例和功能性需求。 从软件需求向前追溯到下一级工作产品。由于开发过程中系统需求转变为软件需求、设计、编码等，所以通过定义单个需求和特定的产品元素之间的（联系）链，可以从需求向前追溯到下一级工作产品。这种联系链告诉我们每个需求对应的产品部件，从而确保产品部件满足每个需求。 从产品部件回溯到软件需求。说明了每个部件存在的原因。如果不能把设计元素、代码段或测试回溯到一个需求，可能存在“画蛇添足”的程序。 然而，如果这些孤立的元素表明了一个正当的功能，则说明需求规格说明书漏掉了一项需求。

示意图

作用

利用需求跟踪能力链（traceabilitylink）可以跟踪一个需求使用的全过程，也就是从初始需求到实现的前后生存期。

需求定义

常用的两种需求定义方法

严格定义方法

例题

需求不能在系统开发前被完全准确地说明，不适合严格定义方法

原型方法

需求定义的过程也就是形成需求规格说明书的过程，通常有两种需求定义的方法：严格定义方法和原型方法。 严格定义方法也称为预先定义，需求的严格定义建立在以下基本假设之上： ①所有需求都能够被预先定义。这意味着在没有实际系统运行经验的情况下，全部的系统需求均可通过逻辑推断得到。但这种假设在许多场合是不能成立的。 ②开发人员与用户之间能够准确而清晰地交流。 ③采用图形（或文字）可以充分体现最终系统。 在使用严格定义需求的开发过程中，开发人员与用户之间交流与沟通的主要工具是定义报告，包括文字、图形、逻辑规则和数据字典等技术工具。 原型化的需求定义过程是一个开发人员与用户通力合作的反复过程。从一个能满足用户基本需求的原型系统开始，允许在开发过程中提出更好的要求，根据用户的要求不断地对系统进行完善，它实质上是一种迭代的循环型的开发方式。 采用原型方法时需注意一下几个问题： ①并非所有的需求都能在系统开发前被准确地说明。 ②项目干系人之间通常都存在交流上的困难。 ③需要实际的、可供用户参与的系统模型。 ④有合适的系统开发环境。 ⑤反复是完全需要和值得提倡的。需求一旦确定，就应该遵从严格定义的方法。

软件需求工程

是什么

软件需求工程是包括创建和维护软件需求文档所必须的一切活动的过程。

分为两大工作

分别是

需求开发

需求开发包括需求获取、需求分析、编写需求规格说明书（需求定义）和需求验证4个阶段。在需求开发阶段需要确定软件所期望的用户类型，获取各种用户类型的需求，了解实际的用户任务和目标，以及这些任务所支持的业务需求。

需求管理

需求管理是一个对系统需求变更、了解和控制的过程，通常包括定义需求基线、处理需求变更和需求跟踪方面的工作。需求管理强调：控制对需求基线的变动；保持项目计划与需求的一致；控制单个需求和需求文档的版本情况；管理需求和联系链，或者管理单个需求和其他项目可交付产品之间的依赖关系；跟踪基线中的需求状态。

例题

问：需求管理是CMM可重复级中的6个关键过程域之一，其主要目标是（对于软件需求，必须建立基线以进行|控制，软件计划、产品和活动必须与软件需求保持一致）。

关系

需求开发与需求管理是相辅相成的，需求开发是主线、目标；需求管理是支持、保障。

敏捷方法

是什么

敏捷方法以原型开发思想为基础，采用迭代增量式开发，发行版本小型化，比较适合需求变化较大或者开发前期对需求不是很清晰的项目。

敏捷方法是从20世纪90年代开始逐渐引起广泛关注的一些新型软件开发方法，以应对快速变化的需求。

敏捷方法是一类强调灵活性、快速响应变化的软件开发方法，包括 Scrum、Kanban、XP（极限编程）等。敏捷方法的核心是通过频繁交付小规模可运行的软件，并通过客户反馈进行持续调整和改进。

核心思想

敏捷方法的核心思想主要有以下三点。 ①敏捷方法是“适应性“而非“预设性”的。传统方法试图对一个软件开发项目在很长的时间跨度内做出详细的计划，然后依计划进行开发。这类方法在计划制定完成后拒绝变化。而敏捷方法则欢迎变化，其实它的目的就是成为适应变化的过程，甚至能允许改变自身来适应变化。 ②敏捷方法是以人为本，而不是以过程为本。传统方法以过程为本，强调充分发挥人的特性，不去限制它，并且软件开发在无过程控制和过于严格烦琐的过程控制中取得一种平衡，以保证软件的质量。 ③迭代增量式的开发过程。敏捷方法以原型开发思想为基础，采用迭代增量式开发，发行版本小型化。

特点

与RUP相比，敏捷方法的周期可能更短。敏捷方法在几周或者几个月的时间内完成相对较小的功能，强调的是能尽早将尽量小的可用的功能交付使用，并在整个项目周期中持续改善和增强，并且更加强调团队中的高度协作。

与RUP对比

**RUP（Rational Unified Process）** 是一种软件开发过程框架，由 IBM 的 Rational 公司开发。它是一种面向对象和以用例驱动的开发方法，强调通过迭代和增量方式进行开发，适合较大规模、复杂的项目。 **敏捷方法** 是一类强调灵活性、快速响应变化的软件开发方法，包括 Scrum、Kanban、XP（极限编程）等。敏捷方法的核心是通过频繁交付小规模可运行的软件，并通过客户反馈进行持续调整和改进。 ### RUP 与敏捷方法的区别 1. **开发过程结构化 vs. 灵活性**：    - **RUP**：是结构化的、面向文档的过程，分为多个阶段（例如：初始、细化、构建、移交），每个阶段都有明确的目标和产出物。    - **敏捷方法**：强调灵活性，开发团队根据实际情况调整计划，优先快速迭代和交付可工作的软件，而不是过度依赖文档。 2. **计划和需求的处理**：    - **RUP**：在早期阶段会有详细的需求和设计文档，基于这些需求制定长期计划，之后按计划执行。    - **敏捷方法**：依赖于灵活的需求变更，通常没有长期固定的计划，而是根据客户反馈和项目进展不断调整需求和优先级。 3. **迭代和增量开发**：    - **RUP**：虽然也是迭代开发，但每次迭代通常较长，且强调在每个阶段完成特定的开发任务，尤其重视前期的分析和设计。    - **敏捷方法**：更短周期的迭代（通常2-4周），每个迭代都产生可交付的功能性软件，团队通过频繁交付来快速获得反馈。 4. **团队结构与沟通**：    - **RUP**：通常适用于大规模、跨团队的开发项目，有更严格的角色分工，如系统架构师、分析师、开发人员、测试人员等，沟通相对正式。    - **敏捷方法**：强调自组织、跨职能的团队，团队成员之间紧密协作，依赖口头沟通和快速反馈，沟通更灵活且频繁。 ### RUP 的优缺点 **优点**： - **适合大型项目**：RUP 提供了详细的指导和阶段性目标，适合处理复杂的、需求明确的大型项目。 - **文档驱动**：文档和过程管理详细，适合那些需要长时间维护、扩展和修改的项目。 - **面向对象方法**：强调面向对象设计，结合了 UML 等标准化工具，有利于项目的设计和可维护性。 **缺点**： - **前期成本高**：RUP 强调前期的需求分析和设计，前期成本较高，难以快速响应需求的变更。 - **过于复杂**：RUP 的流程和文档可能过于复杂，导致项目管理和开发成本增加，尤其在小型项目中效率不高。 - **灵活性不足**：对于快速变化的需求，RUP 可能显得滞后，无法及时做出响应。 ### 敏捷方法的优缺点 **优点**： - **灵活应对需求变化**：敏捷方法允许不断调整需求和优先级，快速响应市场和客户的变化。 - **频繁交付**：敏捷方法每个迭代都交付可用的软件产品，减少了客户等待时间，帮助早期发现并解决问题。 - **客户参与度高**：敏捷方法强调与客户的紧密合作，通过频繁反馈确保项目进展符合客户期望。 **缺点**： - **缺少长期规划**：敏捷方法侧重短期目标和迭代，可能缺乏长期的规划，容易在大型项目中丧失全局视野。 - **对团队要求高**：敏捷方法要求团队高度自律和自组织，团队成员需要具备较强的沟通能力和适应能力，否则可能导致混乱。 - **文档不足**：敏捷倾向于减少文档工作，虽然提高了效率，但对于后期维护或新团队成员加入可能会产生障碍。 ### 总结 - **RUP** 适合大规模、结构化、需求明确的项目，强调文档和阶段性目标，但在灵活性和快速交付方面稍显不足。 - **敏捷方法** 适合需要频繁变化、快速交付的小到中型项目，灵活性强，但可能缺少长期规划和文档支持。

适合的场合

相对而言，敏捷方法主要适合于以下场合： ①项目团队的人数不能太多，适合于规模较小的项目。 ②项目经常发生变更。敏捷方法适用于需求萌动并且快速改变的情况，如果系统有比较高的关键性、可靠性、安全性方面的要求，则可能不完全适合。 ③尚风险项目的实施。 ④从组织结构的角度看，组织结构的文化、人员、沟通性决定了敏捷方法是否使用。

RUP

是什么

RUP（Rational Unified Process）是一种软件开发过程框架，由 IBM 的 Rational 公司开发。它是一种面向对象和以用例驱动的开发方法，强调通过迭代和增量方式进行开发，适合较大规模、复杂的项目。

RUP将项目管理、业务建模、分析与设计等统一起来，贯穿整个开发过程。RUP中的软件过程在时间上被分解为4个顺序的阶段，分别是初始阶段、细化阶段、构建阶段和移交阶段。每个阶段结束时都要安排一次技术评审，以确定这个阶段的目标是否已经满足。如果评审结果令人满意，就可以允许项目进入下一个阶段。可以看出，基于RUP的软件过程是一个迭代和增量的过程。 通过初始、细化、构建和移交4个阶段就是一个开发周期，每次经过这4个阶段就会产生一代软件。除非产品退役，否则通过重复同样的4个阶段，产品将演化为下一代产品，但每一次的侧重点都将放在不同的阶段上。这样做的好处是在软件开发的早期就可以对关键的、影响大的风险进行处理。

RUP软件开发生命周期是一个二维的软件开发模型，其中有9个核心工作流，分别为：业务建模、需求、分析与设计、实现、测试部署、配置与变更管理、项目管理以及环境。 RUP把软件开发生存周期划分为多个循环，每个循环生成产品的一个新的版本，每个循环依次由4个连续的阶段组成，每个阶段完成确定的任务。 这4个阶段分别为： 初始阶段：定义最终产品视图和业务模型，并确定系统范围。 细化阶段：设计及确定系统的体系结构，制定工作计划及资源要求。 构造阶段：构造产品并继续演进需求、体系结构、计划直至产品提交。 移交阶段：把产品提交给用户使用。 每个阶段都有一个或多个连续的迭代组成。迭代并不是重复地做相同的事，而是针对不同用例的细化和实现。每一个迭代都是一个完整的开发过程，它需要项目经理根据当前迭代所处的阶段以及上次迭代的结果，适当地对工作流中的行为进行裁剪。在每个阶段结束前有一个里程碑评估该阶段的工作。如果未能通过该里程碑的评估，则决策者应该做出决定，是取消该项目还是继续该阶段的工作。 与其他软件开发过程相比，RUP具有自己的特点，即RUP是用例驱动的、以体系结构为中心的、迭代和增量的软件开发过程。

RUP强调采用（迭代和增量）的方式来开发软件，这样做的好处是（在软件开发的早期就可以对关键的，影响大的风险进行处理）。

例题

基于RUP的软件过程是一个迭代过程。一个开发周期包括初始、细化、构建和移交四个阶段，每次通过这四个阶段就会产生一代软件，其中建立完善的架构是（细化）阶段的任务。采用迭代式开发，（在每一轮迭代中都要进行测试与集成）。

RUP是一个二维的软件开发模型，其核心特点之一是（用例驱动）。RUP将软件开发生存周期划分为多个循环（cycle），每个循环由4个连续的阶段组成，每个阶段完成确定的任务。设计及确定系统的体系结构，制定工作计划及资源要求是在（细化）阶段完成的。

特点

用例驱动

问：通常使用什么视图模型来描述软件系统的体系结构 答：在RUP中采用“4+1'视图模型来描述软件系统的体系结构。

4+1视图模型

是什么

“4+1'视图是对逻辑架构进行描述，最早由Philippe Kruchten提出，他在1995年的IEEESoftware上发表了题为The 4+1 View Model ofArchitecture 的论文，引起了业界的极大关注，并最终被RUP采纳，现在已经成为架构设计的结构标准。 “4+1"视图主要包括： ①逻辑视图（Logical View），设计的对象模型（使用面向对象的设计方法时）。 ②过程视图（Pmcess View），捕捉设计的并发和同步特征。 ③物理视图（Physical View），描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性。 ④开发视图（Development View），描述了在开发环境中软件的静态组织结构。 ⑤架构的描述，即所做的各种决定，可以围绕着这四个视图来组织，然后由一些用例（UseCases）或场景（Scenarios）来说明，从而形成了第五个视图。

“4+1"视图中的 “4”，指的是：逻辑视图、开发视图、进程视图、物理视图， “1”指的是场景视图。 场景视图又称为用例视图，显示外部参与者观察到的系统功能。 逻辑视图从系统的静态结构和动态行为角度显示系统内部如何实现系统的功能。 开发视图又称为实现视图，显示的是源代码以及实际执行代码的组织结构。 处理视图又称为进程视图，显示程序执行时并发的状态。 物理视图展示软件到硬件的映射。

共包括5中视图

分类

4指的是

逻辑视图

对应的角色

最终用户

最终用户关心的是系统的功能，因此会侧重于逻辑视图：

最终用户关心的是系统的功能，因此会侧重于逻辑视图：

用来做什么

设计的对象模型（使用面向对象的设计方法时），逻辑视图从系统的静态结构和动态行为角度显示系统内部如何实现系统的功能。

进程视图（处理视图）

对应的角色

系统集成人员

系统集成人员关心的是系统的性能、可伸缩性、吞吐率等问题，因此会侧重于进程视图；

系统集成人员关心的是系统的性能、可伸缩性、吞吐率等问题，因此会侧重于进程视图；

系统工程师关心的是系统的发布、安装、拓扑结构等问题，因此会侧重于部署视图。

用来做什么

显示程序执行时并发的状态。

捕捉设计的并发和同步特征，

部署视图（物理视图/构件视图）

对应的角色

系统工程师

系统工程师关心的是系统的发布、安装、拓扑结构等问题，因此会侧重于部署视图。

用来做什么

展示软件到硬件的映射。

描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性。

实现视图（开发视图）

对应的角色

程序员

程序员关心的是系统的配置、装配等问题，因此会侧重于实现视图：

用来做什么

描述了软件模块的组织和管理

其他说法

显示的是源代码以及实际执行代码的组织结构

描述了在开发环境中软件的静态组织结构。

1指的是

场景视图（用例视图/统一的场景）

分析人员和测试人员

分析人员和测试人员关心的是系统的行为，因此会侧重于用例视图；

用来做什么

即所做的各种决定，可以围绕着这四个视图来组织，然后由一些用例（UseCases）或场景（Scenarios）来说明，从而形成了第五个视图。

显示外部参与者观察到的系统功能

记忆方法

逻辑实现进程部署的场景

对应的角色

各自的作用

常用在哪里

在RUP中采用“4+1"视图模型来描述软件系统的体系结构。

例题

在RUP中采用“4+1"视图模型来描述软件系统的体系结构。在该模型中，最终用户侧重于（逻辑视图），系统工程师侧重于（部署视图）。

当采用面向对象的设计方法描述对象模型时，通常使用类图表达类的内部属性和行为，以及类集合之间的交互关系；采用状态图定义对象的内部行为。

其中（逻辑）视图用于描述对象模型，并说明系统应该为用户提供哪些服务。

包含哪些视图

视图对应的角色

软件系统工具

是什么

软件系统工具的种类繁多，通常可以按照软件过程活动将软件工具分为软件开发工具、软件维护工具、软件管理和软件支持工具。

通常可以按软件过程活动将软件工具分为 （软件系统工具的种类繁多，很难有统一的分类方法。）

软件开发工具

是什么

软件开发工具对应软件开发过程的各种活动

包含哪些工具

软件开发工具有需求分析工具、设计工具、编码与排错工具、测试工具等。

测试工具

测试工具根据工作原理不同可分为静态测试工具和动态测试工具。其中静态测试工具是对代码进行语法扫描，找到不符合编码规范的地方，根据某种质量模型评价代码的质量，生成系统的调用关系图等。它直接对代码进行分析，不需要运行代码，也不需要对代码编译链接和生成可执行文件，静态测试工具可用于对软件需求、结构设计、详细设计和代码进行评审、走审和审查，也可用于对软件的复杂度分析、数据流分析、控制流分析和接口分析提供支持；动态测试工具与静态测试工具不同，它需要运行被测试系统，并设置探针，向代码生成的可执行文件中插入检测代码，可用于软件的覆盖分析和性能分析，也可用于软件的模拟、建模、仿真测试和变异测试等。

软件维护工具

是什么

软件维护工具辅助软件维护过程中的活动，辅助维护人员对软件代码及其文档进行各种维护活动。软件管理和软件支持工具用来辅助管理人员和软件支持人员的管理活动和支持活动，以确保软件高质高效地完成。

版本控制工具、文档分析工具、开发信息库工具、逆向工程工具、再工程工具。

版本控制工具

版本控制软件用于跟踪和管理代码、文档等文件的变化，是软件开发和项目管理的基础工具之一。常见的版本控制软件分为**集中式版本控制**和**分布式版本控制**两大类。 ### 1. **集中式版本控制软件** 在集中式版本控制系统中，所有的版本数据都存储在中央服务器上，客户端从服务器检出文件并提交修改。常见的集中式版本控制软件有：     - **SVN（Subversion）**：   - 特点：SVN 是开源的集中式版本控制系统，易于管理、使用，支持大多数主流的开发环境。开发者从中央服务器检出代码，修改后再提交回中央仓库。   - 优点：适合小团队，管理简单，权限控制精细。   - 缺点：依赖中央服务器，服务器宕机或网络中断时，团队成员无法进行提交。 - **CVS（Concurrent Versions System）**：   - 特点：CVS 是较早的集中式版本控制系统，曾被广泛使用。   - 优点：简单易用，适用于基本的版本控制需求。   - 缺点：功能相对简单，缺乏一些现代化的特性，逐渐被 SVN 所取代。 ### 2. **分布式版本控制软件** 在分布式版本控制系统中，每个开发者的本地存储库都包含项目的完整历史记录，允许开发者在本地离线工作。开发者可以在本地提交、更改，之后再推送到远程仓库。常见的分布式版本控制软件有： - **Git**：   - 特点：Git 是目前最流行的分布式版本控制系统，广泛用于开源和商业项目。它由 Linus Torvalds 开发，具有极高的灵活性、效率和速度。   - 优点：支持离线工作，分支操作灵活，拥有丰富的社区和工具支持（如 GitHub、GitLab）。速度快、效率高，适合大型项目。   - 缺点：对于新手而言，Git 的操作命令和概念相对复杂，学习曲线较陡。 - **Mercurial**：   - 特点：Mercurial 是另一种分布式版本控制系统，设计上注重简洁和易用性。   - 优点：简单易用，性能强大，尤其适用于大规模代码库。与 Git 相比，命令较为直观，学习门槛较低。   - 缺点：社区和工具生态不如 Git 丰富，主流平台的支持度较低。 - **Bazaar**：   - 特点：Bazaar 是一个由 Canonical（Ubuntu 的开发商）开发的分布式版本控制系统。   - 优点：简洁易用，支持集中式和分布式模式，灵活性强。   - 缺点：相对于 Git 和 Mercurial，用户和社区较少，发展较慢。 ### 3. **托管平台** 很多版本控制软件托管平台整合了版本控制、代码管理和协作功能，常见的包括： - **GitHub**：一个广泛使用的 Git 代码托管平台，提供开源和私有仓库支持，还包含代码评审、项目管理等功能。 - **GitLab**：类似 GitHub，提供 CI/CD、问题跟踪、代码评审等功能，还支持自托管。 - **Bitbucket**：支持 Git 和 Mercurial，适合小团队项目管理，集成了 Jira 等工具，特别适合与 Atlassian 系统配合。 ### 总结 - **集中式版本控制系统**：SVN、CVS。 - **分布式版本控制系统**：Git、Mercurial、Bazaar。 - **托管平台**：GitHub、GitLab、Bitbucket。 在实际应用中，**Git** 是目前最流行的版本控制软件，尤其是与 GitHub、GitLab 等平台的结合，广泛用于现代开发项目。

属于哪种工具

版本控制工具属于 **软件开发工具** 和 **软件管理工具** 两者的范畴。 ### 1. **软件开发工具**：    版本控制工具在开发过程中帮助团队管理源代码的修改、合并、分支等工作，确保多人协作时不会相互覆盖彼此的代码修改。它是开发人员日常工作中不可或缺的一部分，支持代码的历史追溯、回滚、分支管理等功能，因此被归类为软件开发工具。 ### 2. **软件管理工具**：    版本控制工具同时也是一种**软件项目管理工具**，它能帮助项目经理或团队负责人管理不同版本的发布、开发周期中的不同阶段以及对不同模块的责任划分，尤其在大型团队中显得尤为重要。通过它可以控制代码的发布版本和开发进度，确保项目的有序推进。 因此，版本控制工具兼具**软件开发**和**项目管理**功能，既帮助开发人员编写和维护代码，也帮助团队管理代码版本和协作。

软件管理工具

项目管理工具、配置管理工具、软件评价工具、软件开发工具的评价和选择。

项目管理工具

项目管理工具用来辅助软件的项目管理活动。 通常项目管理活动包括项目的计划、调度、通信、成本估算、资源分配及质量控制等。一个项目管理工具通常把重点放在某一个或某几个特定的管理环节上，而不提供对管理活动包罗万象的支持。 项目管理工具具有以下特征： 1.覆盖整个软件生存周期； 2.为项目调度提供多种有效手段； 3. 利用估算模型对软件费用和工作量进行估算； 4.支持多个项目和子项目的管理； 5.确定关键路径，松弛时间，超前时间和滞后时间； 6. 对项目组成员和项目任务之间的通信给予辅助； 7. 自动进行资源平衡；. 8.跟踪资源的使用； 9.生成固定格式的报表和剪裁项目报告。 成本估算工具就是一种典型的项目管理工具。

软件支持工具

结构化程序设计

是什么

结构化程序设计采用自顶向下、逐步求精及模块化的程序设计方法，通过【顺序、分支和循环】【三种】基本的【控制结构】可以构造出任何单入口单出口的程序。

结构化分析方法

是什么

结构化分析方法是一种面向数据流的需求分析方法，其基本思想是自顶向下逐层分解。数据流图是进行结构化分析时所使用的模型，其基本成分包括数据流、加工、数据存储和外部实体。在进行结构化设计时，通过对数据流图进行变换分析和事务分析可以导出程序结构图。

结构化分析方法的基本思想是自顶向下，逐层分解，把一个大问题分解成若干个小问题，每个小问题再分解成若干个更小的问题。经过逐层分解，每个最低层的问题都是足够简单、容易解决的。

结构化方法分析模型

核心

数据字典

三层模型

分别是

数据模型

在实际工作中，一般使用什么图表示

E-R图表示数据模型，ER图（Entity-Relationship Diagram，实体关系图）

功能模型

用DFD表示功能模型，DFD图（Data Flow Diagram，数据流图）

行为模型（也称內状态模型）

用状态转换图表示行为模型，状态转换图（State Transition Diagram，状态转换图）

关系

这三个模型有着密切的关系，它们的建立不具有严格的时序性，而是一个迭代的过程。

表示三层模型的三种图详解

在**结构化分析方法**中，**ER图**、**DFD图**和**状态转换图**是三种常用的图形工具，它们用于描述系统的不同方面，帮助理解和设计复杂系统。以下是它们的定义和用途： ### 1. **ER图（Entity-Relationship Diagram，实体关系图）**    - **定义**：ER图是用来表示实体（Entity）、属性（Attribute）以及实体之间关系（Relationship）的一种图形工具。它主要用于数据建模，尤其在数据库设计中使用广泛。    - **用途**：ER图用于展示系统中的数据结构，明确实体、实体的属性，以及实体之间的相互关系。    - **组成元素**：      - **实体（Entity）**：表示现实世界中的对象，如用户、产品等，通常用矩形表示。      - **属性（Attribute）**：描述实体的特征，如用户名、产品价格等，用椭圆表示。      - **关系（Relationship）**：实体之间的相互作用或联系，用菱形表示。        **示例**：用户和订单之间的关系可以通过ER图来表示，展示"用户"实体和"订单"实体之间的"下单"关系。 ### 2. **DFD图（Data Flow Diagram，数据流图）**    - **定义**：DFD图是一种用于描述系统中的数据流动和处理的图形工具。它通过数据流、处理、存储和外部实体来描述系统的功能和数据传输过程。    - **用途**：DFD图用于分析系统的功能性需求，展示系统中信息的输入、输出、处理过程和存储方式。它帮助理解系统中不同组件如何协同工作。    - **组成元素**：      - **进程（Process）**：表示系统的某个处理功能，通常用圆或椭圆表示。      - **数据流（Data Flow）**：表示数据在系统中流动的路径，通常用箭头表示。      - **数据存储（Data Store）**：表示数据在系统中保存的地方，通常用双平行线表示。      - **外部实体（External Entity）**：表示系统外的交互对象（如用户、其他系统），通常用矩形表示。        **示例**：一个在线购物系统的DFD图可以展示用户如何提交订单数据，系统如何处理订单并将结果存储在数据库中。 ### 3. **状态转换图（State Transition Diagram，状态转换图）**    - **定义**：状态转换图是一种用来表示系统或对象在不同状态之间转换的图形工具。它描述了系统或对象在不同条件下如何从一个状态转换到另一个状态。    - **用途**：状态转换图主要用于展示系统或对象的行为，特别是在不同的输入或事件下系统的响应。它常用于描述实时系统或嵌入式系统的状态变化。    - **组成元素**：      - **状态（State）**：表示系统在某一时刻的状态，通常用圆或椭圆表示。      - **转换（Transition）**：表示系统从一个状态到另一个状态的变化，通常用箭头表示。      - **事件（Event）**：触发状态变化的条件或事件，通常标注在箭头上。        **示例**：一个登录系统的状态转换图可以描述用户从"未登录"状态到"已登录"状态的转变过程，包括用户输入密码、系统验证等步骤。 ### 总结： - **ER图**：用于表示数据模型，描述实体、属性及其关系，主要应用于数据库设计。 - **DFD图**：用于表示系统的功能性需求，描述数据流动、处理和存储过程，主要用于系统分析。 - **状态转换图**：用于表示系统或对象的行为，描述状态间的转换过程，特别适合描述实时或嵌入式系统。 这三种图形工具相辅相成，帮助开发人员和设计人员从不同角度理解和分析系统的结构和行为。

自顶向下的开发方法

自顶向下方法的优点是： •可为企业或机构的重要决策和任务实现提供信息。 •支持企业信息系统的整体性规划，并对系统的各子系统的协调和通信提供保证。 •方法的实践有利于提高企业人员整体观察问题的能力，从而有利于寻找到改进企业组织的途径。 自顶向下方法的缺点是： •对系统分析和设计人员的要求较高。 •开发周期长，系统复杂，一般属于一种高成本、大投资的工程。 •对于大系统而言，自上而下的规划对于下层系统的实施往往缺乏约束力， •从经济角度来看，很难说自顶向下的做法在经济上市合算的。

相对于自底向上方法，自顶向下方法可以更快地得到系统的演示原型

详细

自顶向下方法的优点是： • 可力企业或机构的重要决策和任务实现提供信息。 •支持企业信息系统的整体性规划，并对系统的各子系统的协调和通信提供保证。 •方法的实践有利于提高企业人员整体观察问题的能力，从而有利于寻找到改进企业组织的途 径 自顶向下方法的缺点是： •对系统分析和设计人员的要求较高。 •开发周期长，系统复杂，一般属于一种高成本、大投资的工程。 •对于大系统而言，自上而下的规划对于下层系统的实施往往缺乏约束力， •从经济角度来看，很难说自顶向下的做法在经济上市合算的。

自顶向下和自底向上的开发方法的区别

**自顶向下**和**自底向上**是两种常见的设计方法，分别代表了不同的设计和开发策略，尤其在软件开发、系统设计以及问题求解中广泛使用。它们的区别主要体现在设计流程、思维方式和实现步骤上。 ### 1. **自顶向下设计方法**（Top-Down Design） 自顶向下设计是一种从全局视角出发，逐步细化的设计方法。设计者从系统的高层抽象开始，逐步向下细化，直至每个具体的模块或功能。 #### 特点： - **整体到局部**：先确定系统的总体目标和结构，再逐步将其分解为小的、具体的部分。 - **分解和模块化**：将复杂问题或系统分解为多个子问题或子系统，每个子系统可以独立设计和实现。 - **抽象层次清晰**：设计从较高层次的抽象开始，逐步深入到具体实现层。 - **设计顺序**：系统的整体结构决定了各个部分的设计顺序，先定义大框架，再填充细节。 #### 优点： - **全局视野**：设计者在开始阶段就有对整个系统的全面把握，便于系统的协调和集成。 - **目标明确**：从整体到局部的设计思路让设计者始终保持对最终目标的关注，减少偏离方向的风险。 #### 缺点： - **实现不灵活**：早期的高层设计如果考虑不周，后期会很难灵活应对细节上的问题或变化。 - **复杂性**：对高度复杂的系统，早期定义的大框架可能无法准确预测实现中的难点，导致后期需要大量返工。 ### 2. **自底向上设计方法**（Bottom-Up Design） 自底向上设计是一种从具体的细节和组件出发，逐步组合形成更大结构的设计方法。设计者首先实现最底层的功能或模块，然后将这些模块逐步组合，构建更高层次的系统。 #### 特点： - **局部到整体**：设计从具体的、细小的部分开始，通过逐步组合构成系统的整体结构。 - **模块驱动**：首先设计和实现底层模块，这些模块可以被复用和组合，形成更复杂的系统。 - **灵活性强**：由于底层模块先行实现，系统设计可以随着需求的变化而调整。 #### 优点： - **高复用性**：底层模块可以被多个部分复用，减少重复开发，提高开发效率。 - **灵活应变**：如果需求发生变化，局部的修改不会影响整个系统的架构，可以迅速调整。 - **更快验证**：早期就可以对底层模块进行测试，较早发现潜在问题，减少后期风险。 #### 缺点： - **缺乏全局视野**：早期设计时容易缺乏对整个系统的全局理解，可能导致各模块之间的整合问题。 - **模块间协作难**：在底层模块完成后，如何组合这些模块形成有机的整体可能是个挑战，尤其在高层抽象不明确时。 ### 3. **主要区别** | **方面**              | **自顶向下设计**                                     | **自底向上设计**                                   | |-----------------------|----------------------------------------------------|----------------------------------------------------| | **设计方向**           | 从系统整体开始，逐步分解到细节                       | 从具体模块开始，逐步组合构建系统                   | | **全局与局部**         | 先有全局结构，后有具体实现                           | 先有具体模块，后逐步构建全局结构                   | | **抽象层次**           | 从高层次抽象开始，逐步细化                          | 从低层次实现开始，逐步提升抽象层次                 | | **灵活性**             | 设计初期灵活性较低，后期调整难度大                    | 模块组合灵活，适应需求变化能力强                   | | **复用性**             | 初期强调系统目标，复用性较低                          | 底层模块复用性高，设计较模块化                     | | **设计的复杂性**       | 早期较为复杂，要求较强的全局把控                      | 后期组合时复杂性增加，可能面临整合难度             | | **适用场景**           | 适用于明确的目标系统，如复杂的大型系统                  | 适用于模块化的系统，如工具库开发、组件开发         | ### 4. **综合应用** 在实际项目中，**自顶向下**与**自底向上**设计方法通常是**结合使用**的。许多项目会在整体框架的设计上采用自顶向下的策略，而在实现细节上使用自底向上的方法。这样的结合可以确保系统架构的清晰性和模块实现的灵活性。 ### 总结： - **自顶向下**方法提供了全局视角和明确的目标，但实现时灵活性较差。 - **自底向上**方法强调模块化和复用性，但可能缺乏对整体结构的把控。

面向对象设计

面向对象设计的基本任务是

把面向对象分析模型转换为设计模型。

好处

采用面向对象开发方法时，可以使用|状态图和活动图对系统的动态行为进行建模

面向对象的模型

分析模型

主要由三部分构成

顶层架构图

用例与用例图

用例

是什么

用例是在系统中执行的一系列动作，这些动作将生成特定参与者可见的价值结果。它确定了一个和系统参与者进行交互，并可由系统执行的动作序列。用例模型描述的是外部执行者（Actor）所理解的系统功能。用例模型用于需求分析阶段，它的建立是系统开发者和用户反复讨论的结果，表明了开发者和用户对需求规格达成的共 识 两个用例之间的关系主要有两种情况：一种是用于重用的包含关系，用构造型 include表示；另一种是用于分离出不同行为的扩展，用构造型extend表示。 ①包含关系：当可以从两个或两个以上的原始用例中提取公共行为，或者发现能够使用一个构件来实现某一个用例的部分功能是很重要的事时，应该使用包含关系来表示它们。 ②扩展关系：如果一个用例明显地混合了两种或两种以上的不同场景，即根据情况可能发生多种事情，可以断定将这个用例分为一个主用例和一个或多个辅用例描述可能更加清晰。

分类

用例之间的关系主要有

包含

①包含关系。当可以从两个或两个以上的用例中提取公共行为时，应该使用包含关系来表示它们。其中这个提取出来的公共用例称为抽象用例，而把原始用例称为基本用例或基础用例。

扩展

②扩展关系。如果一个用例明显地混合了两种或两种以上的不同场景，即根据情况可能发生多种分支，则可以将这个用例分为一个基本用例和一个或多个扩展用例，这样使描述可能更加清晰。

泛化

③泛化关系。当多个用例共同拥有一种类似的结构和行为的时候，可以将它们的共性抽象成为父用例，其他的用例作为泛化关系中的子用例。在用例的泛化关系中，子用例是父用例的一种特殊形式，子用例继承了父用例所有的结构、行为和关系。

例题

用例（usecase）用来描述系统对事件做出响应时所采取的行动。用例之间是具有相关性的。在一个“订单输入子系统”中，创建新订单和更新订单都需要核查用户账号是否正确。用例“创建新订单”、“更新订单”与用例“核查户账号”之间是（包含）关系。

领域概念模型

设计模型

包含

以包图表示的【软件体系结构图】

以交互图表示的【用例实现图】

完整精确的【类图】

针对复杂对象的【状态图】

描述流程化处理过程的【活动图】

例题

面向对象的设计模型包含以【包图】表示的软件体系结构图，以【交互图】表示的用例实现图，完整精确的类图，针对复杂对象的状态图和用以描述流程化处理的活动图等。

UML

是什么

详

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）是一种标准化的建模语言，主要用于软件系统的设计与建模。它提供了一套图形化的工具，帮助开发人员可视化系统结构、行为以及组件之间的关系。UML可以用于从系统的需求分析到最终实现的整个软件开发生命周期，促进团队成员之间的沟通，并帮助开发人员在设计阶段理清思路。 ### UML的主要图类型 UML包括多种类型的图，用于描述系统的不同方面，通常分为**结构图**和**行为图**两大类。 #### 1. **结构图（Structural Diagrams）** 结构图用于描述系统的静态结构，包括类、对象、组件等的关系。 - **类图（Class Diagram）**：   - 描述系统中的类及其属性、方法和类之间的关系（如继承、关联、依赖等）。   - 常用于面向对象系统的设计。   - **对象图（Object Diagram）**：   - 类图的实例，用于表示某一时刻系统中对象的状态和它们之间的关系。   - **组件图（Component Diagram）**：   - 描述系统中的物理组件和它们的相互依赖关系，主要用于表示软件系统的物理实现。 - **部署图（Deployment Diagram）**：   - 展示系统的硬件和软件的部署架构，说明各个软件组件部署在哪些硬件节点上。 - **包图（Package Diagram）**：   - 表示系统中各个包（package）之间的依赖关系，通常用于组织类图。 #### 2. **行为图（Behavioral Diagrams）** 行为图用于描述系统动态的行为和流程，包括系统如何响应事件或用户的交互。 - **用例图（Use Case Diagram）**：   - 描述系统的功能及用户（或其他系统）如何与系统进行交互，通常用于需求分析阶段。   - **顺序图（Sequence Diagram）**：   - 描述对象之间的交互过程及消息的传递顺序，用于详细展示一个用例或操作中的动态行为。 - **活动图（Activity Diagram）**：   - 用于描述系统的动态流程，展示活动的顺序和并发，用于业务流程建模或工作流的表示。 - **状态图（State Diagram）**：   - 描述系统中的某个对象在不同状态之间的转换情况，常用于表示对象的生命周期。 - **通信图（Communication Diagram）**：   - 展示对象之间的交互关系，类似于顺序图，但更强调对象之间的关系而非消息顺序。 - **时序图（Timing Diagram）**：   - 展示对象或系统在时间维度上发生的状态变化和交互。 - **交互概览图（Interaction Overview Diagram）**：   - 描述多个交互的组合，综合了活动图和顺序图的元素，用于复杂交互的建模。 ### UML的作用和使用场景 1. **系统设计**：UML能够帮助开发者在设计阶段可视化系统的结构和行为，使开发团队在开始编码之前能全面理解系统架构。     2. **需求分析**：通过用例图等工具，UML能够帮助分析人员和客户更好地沟通和理解系统的需求，确保系统按需实现。 3. **团队协作**：UML提供了标准化的符号和图形，帮助团队成员用统一的方式表达系统的设计思路，促进开发和维护过程中的沟通。 4. **文档化**：UML图可以作为系统文档的一部分，记录系统的设计决策和实现细节，便于后期维护和扩展。 ### 总结 UML作为一种强大的建模语言，能够帮助开发人员从不同角度描述系统的各个方面，通过使用各种结构图和行为图，让复杂的软件系统在设计和实现过程中更易于理解、沟通和维护。

UML是面向对象软件的标准化建模语言，其中状态图、活动图、顺序图和通信图可以用来对系统的动态行为进行建模。活动图展现了在系统内从一个活动到另一个活动的流程。活动图强调对象之间的控制流程。在活动图上可以表示分支和汇合。活动图与传统的程序流程图是不等价的。

基于UML的需求分析过程大致可分为以下步骤：

①利用用例及用例图表示需求。

从业务需求描述出发获取执行者和场景；对场景进行汇总、分类、抽象，形成用例；确定执行者与用例、用例与用例图之间的关系，生成用例图。

②利用包图和类图表示目标软件系统的总体框架结构。

根据领域知识、业务需求描述和既往经验设计目标软件系统的顶层架构；从业务需求描述中提取“关键概念”，形成领域概念模型；从概念模型和用例出发，研究系统中主要的类之间的关系，生成类图。

例题

 基于UML的需求分析过程的基本步骤为：利用（用例和用例图）表示需求；利用（包图和类图）表示目标软件系统的总体架构。

设计原则

分类

单一职责原则

开闭原则

里氏替换原则

里氏替换原则是面向对象设计原则之一，由Barbara liskov提出，其基本思想是，一个软件实体如果使用的是一个基类对象，那么一定适用于其子类对象，而且觉察不出基类对象和子类对象的区别，即把基类都替换成它的子类，程序的行为没有变化。反过来则不一定成立，如果一个软件实体使用的是一个子类对象，那么它不一定适用于基类对象。 在运用里氏替换原则时，尽量将一些需要扩展的类或者存在变化的类设计为抽象类或者接口，并将其作为基类，在程序中尽量使用基类对象进行编程。由于子类继承基类并实现其中的方法，程序运行时，子类对象可以替换基类对象，如果需要对类的行为进行修改，可以扩展基类，增加新的子类，而无需修改调用该基类对象的代码。

依赖倒置原则

（依赖倒置）原则是指抽象不应该依赖予细节，细节应该依赖于抽象，即应针对接口编程，而不是针对实现编程。

依赖倒置原则是指抽象不应该依赖于细节，细节应当依赖于抽象。换言之，要针对接口编程，而不是针对实现编程。在程序代码中传递参数时或在组合（或聚合）关系中，尽量引用层次高的抽象层类，即使用接口和抽象类进行变量类型声明、参数类型声明和方法返回类型声明，以及数据类型的转换等，而不要用具体类来做这些事情。为了确保该原则的应用，一个具体类应当只实现接口和抽象类中声明过的方法，而不要给出多余的方法，否则，将无法调用到在子类中增加的新方法。 实现开闭原则的关键是抽象化，并且从抽象化导出具体化实现，如果说开闭原则是0OD的目标的话，那么依赖倒置原则就是OOD的主要机制。有了抽象层，可以使得系统具有很好的灵活性，在程序中尽量使用抽象层进行编程，而将具体类写在配置文件中，这样，如果系统行为发生变化，则只需要扩展抽象层，并修改配置文件，而无须修改原有系统的源代码，在不修改的情况下来扩展系统功能，满足开闭原则的要求。依赖倒置原则是COM、CORBA、EJB、Spring等技术和框架背后的基本原则之一。

接口隔离原则

最少知识原则

迪米特法则

常用的面向对象设计原则包括开闭原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、组合/聚合复用原则、接口隔离原则和最少知识原则等。这些设计原则首先都是面向复用的原则，遵循这些设计原则可以有效地提高系统的复用性，同时提高系统的可维护性。 最少知识原则（也称为迪米特法则）是面向对象设计原则之一，指一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。这样，当一个实体被修改时，就会尽可能少地影响其他的实体。 最少知识原则主要用于控制信息的过载。在将最少知识原则运用到系统设计中时，要注意以下几点： ①在类的划分上，应当尽量创建松耦合的类，类之间的耦合度越低，就越有利于复用。一个处在松稱合中的类一旦被修改，不会对关联的类造成太大波动。 ②在类的结构设计上，每个类都应当尽量降低其属性和方法的访问权限。 ③在类的设计上，只要有可能，一个类型应当设计成不变类。 ④在对其他类的引用上，一个对象对其他对象的引用应当降到最低。

好处

这六大设计原则可以帮助开发人员设计出更灵活、可扩展、易维护的系统。它们共同的目标是减少耦合，增强代码的复用性和可维护性，使得系统在应对需求变化时更具适应性。

设计模式

是什么

设计模式可以被理解为一种可重用的设计模板，它总结了如何组织代码以应对特定的开发场景或设计需求。设计模式通过定义类、对象之间的交互，减少系统中组件的耦合性，从而让系统更加灵活和易于维护。

分类

创建型模式（Creational Patterns）

定义：创建型模式主要关注对象的创建过程，目的是使对象的创建独立于它们的使用，从而简化系统结构和提高系统的可扩展性。

常见的创建型模式： 1.单例模式（Singleton Pattern）：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。 2.工厂方法模式（Factory Method Pattern）：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。 3.抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）：提供一个创建相关或依赖对象的接口，而无需指定具体的类。 4.建造者模式（Builder Pattern）：将复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 5.原型模式（Prototype Pattern）：通过复制现有对象来创建新对象，避免对象创建的重复过程。

结构型模式（Structural Patterns）

定义：结构型模式主要关注类和对象的组合，目的是通过简化结构关系，使不同部分的系统能够协调工作，增强代码的可维护性和可扩展性。

常见的结构型模式： 1.适配器模式（Adapter Pattern）：将一个类的接口转换成客户端希望的另一个接口，使得原本不兼容的类可以协同工作。 2.桥接模式（Bridge Pattern）：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。 3.组合模式（Composite Pattern）：将对象组合成树形结构以表示”整体-部分”的层次结构，使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 4.装饰器模式（Decorator Pattern）：动态地给对象添加额外的职责，而不影响其他对象的使用。 5.外观模式（Facade Pattern）：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口，简化复杂系统的使用。 6.享元模式（Flyweight Pattern）：通过共享大量细粒度对象来减少内存占用，适用于大量相似对象的场景。 7.代理模式（Proxy Pattern）：为另一个对象提供一个替身或占位符，以控制对该对象的访问。

桥接（Bridge）

概

对组合关系进行二级抽象

目的

将抽象部分与实现部分分离，使它们都可以独立地变化。

例题

问：某广告公司的宣传产品有宣传册、文章、传单等多种形式，宣传产品的出版方式包括纸质方式、CD、DVD、在线发布等。现要求为该广告公司设计一个管理这些宣传产品的应用，采用（桥接）设计模式较为合适，该模式（将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化）。 答：题目所给出的应用中，不希望在不同的宣传产品与具体所采用的出版方式之间建立一个固定的绑定关系，以避免这两者之间的紧耦合关系。这种情形适合于采用Bridge（桥接）模式。

详解

桥接模式属于结构型设计模式的一种。结构型模式描述如何将类或对象合在一起形成更大的结构。桥接模式将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。 在以下情况可以使用Bridge模式： ①不希望在抽象以及抽象的实现部分之间有一个固定的绑定关系。例如这种情况可能是因为，在程序运行时刻可以选择或切换实现部分； ②类的抽象以及它的实现都应该可以通过生成子类的方法加以扩充，使用Bridge模式可以对不同的抽象接口和实现部分进行组合，并分别对它们进行扩充。 ③对一个抽象的实现部分的修改应该对用户不产生影响，即客户的代码不必重新编译。

结构

桥接模式将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。它是一种对象结构型模式，又称为柄体（Handle and Body）模式或接口（Interface）模式。桥接模式类似于多重继承方案，但是多重继承方案往往违背了类的单一职责原则，其复用性比较差，桥接模式是比多重继承方案更好的解决方法。 桥接模式的结构如下图所示，其中： 桥接模式的UML图为：如上图， •Abstraction定义抽象类的接口；维护一个指向 Implementor类型对象的指针。 •RefinedAbstraction扩充由Abstraction定义的接口。 • Implementor定义实现类的接口，该接口不一定要与Abstraction的接口完全一致；事实上这两个接口可以完全不同。一般来说，Implementor 接口仅提供基本操作，而Abstraction则定义了基于这些基本操作的较高层次的操作。 • ConcretelmplementorEFImplementorM* 定义它的具体实现。 图中与Bridge模式中的“Abstraction”角色相对应的类是Shape，与"Implementor”角色相对应的类是Drawing。

外观（Facade）

是什么

概括

封装子系统接口，对外提供统一高层接口

为子系统定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用

目的

降低系统的复杂度，提高代码的可维护性，增强系统的稳定性。

使用该模式提高了底层代码访问的一致性

例题

若系统中的某子模块需要为其他模块提供访问不同数据库系统的功能，这些数据库系统提供的访问接口有一定的差异，但访问过程却都是相同的，例如，先连接数据库，再打开数据库，最后对数据进行查询。针对上述需求，可以采用（外观模式）设计模式抽象出相同的数据库访问过程，该设计模式（为子系统定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用）

适配器（Adapter）

是什么

概括

将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起协作。

目的

主要用于解决接口不兼容的问题。

场景

主要解决在软件系统中，常常需要将一些“现存的对象”放到新的环境中，而新环境要求的接口是现对象不能满足的。通过适配器模式，可以将这些不兼容的接口转换成客户端所期望的接口，从而实现系统的集成和协作。

组合（Composite）

是什么

详细

组合（Composite）模式又称为整体-部分（Part-whole）模式，属于对象的结构模式。在组合模式中，通过组合多个对象形成树形结构以表示整体-部分的结构层次。组合模式对单个对象（即叶子对象）和组合对象（即容器对象）的使用具有一致性。Composite 模式的结构如下图所示。 •类Component为组合中的对象声明接口，在适当的情况下，实现所有类共有接口的缺省行为，声明一个接口用于访问和管理Component的子部件； •类Leaf在组合中表示叶结点对象，叶结点没有子结点；并在组合中定义图元对象的行为： •类Composite定义有子部件的那些部件的行为，存储子部件，并在Component接口中实现与子部件有关的操作； •类Client通过Component接口操纵组合部件的对象。 根据上述描述可知，与Composite模式中的“Component"角色相对应的类是Company，与“Composite" 角色相对应的类是 ConcreteCompany.

装饰模式

例题

某系统中的文本显示类（TextView）和图片显示类（PictureView）都继承了 组件类（Component），分别显示文本和图片内容，现需要构造带有滚动条或者带有黑色边框，或者既有滚动条又有黑色边框的文本显示控件和图片显示控件，但希望最多只增加3个类。那么采用设计模式（装饰模式）可实现该需求，其优点是（比继承具有更大的灵活性）。

特点

装饰模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，其最大的特点在于能够在不改变对象原有结构的情况下，动态地为对象添加新的功能。

主要目的和意图

在于动态地给一个对象添加一些额外的职责

行为型模式（Behavioral Patterns）

定义：行为型模式关注对象之间的通信和职责分配，目的是使对象之间的交互更加灵活和易于扩展。

常见的行为型模式： 1.责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）：使多个对象都有机会处理请求，避免请求发送者与接收者的耦合，将这些对象连成一条链，并沿着链传递请求，直到有对象处理它。 2.命令模式（Command Pattern）：将请求封装为对象，从而使不同的请求、队列或日志能够被参数化。 3.解释器模式（Interpreter Pattern）：为语言的语法定义一个解释器，以便解释和执行语言中的语句。 4.迭代器模式（Iterator Pattern）：提供一种方法顺序访问集合中的各个元素，而不暴露其内部表示。 5.中介者模式（Mediator Pattern）：通过一个中介对象来封装对象之间的交互，使得对象之间不直接引用，减少它们之间的依赖。 6.备忘录模式（Memento Pattern）：在不破坏封装的前提下，捕获并保存对象的内部状态，以便在未来恢复。 7.观察者模式（Observer Pattern）：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖它的对象都会自动收到通知并更新。 8.状态模式（State Pattern）：允许对象在其内部状态发生改变时改变其行为，使得对象看起来改变了类。 9.策略模式（Strategy Pattern）：定义一系列算法，将每个算法封装起来，并使它们可以互换。 10.模板方法模式（Template Method Pattern）：定义算法的框架，而将具体步骤的实现延迟到子类中。 11.访问者模式（Visitor Pattern）：将作用于某对象结构中的各元素的操作封装到访问者中，使得可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

中介者

例题

问：一组对象以定义良好但是复杂的方式进行通信，产生的相互依赖关系结构混乱且难以理解。采用（中介者(Mediator)）模式，用一个特定对象来封装一系列的对象交互，从而使各对象不需要显式地相互引用，使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

189.某软件公司正在设计一个通用的嵌入式数据处理平台，需要支持多种数据处理芯片之间的数据传递与交换。该平台的核心功能之一要求能够屏蔽芯片之间的数据交互，使其耦合松散，并且可以独立改变 芯片之间的交互过程。针对上述需求，采用（）最为合适。 答：中介者模式。 详解：根据题干描述，该系统需要能够支持不同芯片之间的数据交互，并能够独立改变芯片之间的数据交互过程。这种情况下，可以引入一个中介层，通过中介层屏蔽不同芯片之间的两两交互。根据上述分析，选项中列举的设计模式中，中介者模式最符合要求。

特点

屏蔽不同对象之间的两两交互。处理各对象之间复杂的两两依赖关系

命令模式

特点

用于实现撤销和重做操作

是什么

Command（命令）模式是设计模式中行为模式的一种，它将“请求"封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。Command模式也支持可撤销的操作。 Command模式的类图也如图所示：

状态模式

是什么

状态模式将每一个条件分支放入一个独立的类中，这样就可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象，这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化；

场景下使用

用于处理复杂的逻辑关系，多种状态变换

责任链

例题

问：某互联网公司正在设计一套网络聊天系统，为了限制用户在使用该系统时发表不恰当言论，需要对聊天内容进行特定敏感词的过滤。针对上述功能需求，采用（）能够灵活配置敏感词的过滤过程。 答：责任链。根据题干描述，系统需要对不同的敏感词进行过滤，针对每一个词需要对内容进行分析与过滤，而且需要支持敏感词处理的灵活添加。根据上述分析，选项中列举的设计模式中，责任链模式最符合要求。

灵活配置（添加、删除）权限，权限如职能、过滤条件、搜索等

一个接一个的处理

访问者模式

最大的特点

最大的特点在于能够将作用于某种数据结构中的各元素的操作分离出来，并封装成独立的类，使得这些操作可以在不改变数据结构的前提下被添加或修改

主要的目的

主要目的和意图在于将数据结构（容器对象）中元素的操作（处理）分离出来，并封装在访问者类中。这样做的主要目的是为了在不修改数据结构的前提下，能够增加作用于这些元素的新操作，同时保持元素的封装性

作用

设计模式的分类可以帮助开发人员在不同的场景下选择适合的模式解决问题。创建型模式主要处理对象创建，结构型模式处理对象和类之间的组合关系，行为型模式则专注于对象之间的交互与职责分配。通过使用这些模式，可以提高系统的灵活性、可扩展性和可维护性。

类

是什么

类封装了信息和行为，是面向对象的重要组成部分。

类封装了信息和行为，是面向对象的重要组成部分。设计类是面向对象设计过程中最重要的组成部分，也是最复杂和最耗时的部分。在面向对象设计过程中，类可以分为三种类型：实体类、边界类和控制类。 实体类映射需求中的每个实体。实体类保存需要存储在永久存储体中的信息。实体类是对用户来说最有意义的类，通常采用业务领域术语命名，一般来说是一个名词，在用例模型向领域模型的转化中，参与者一般对应于实体类。 控制类是用于控制用例工作的类，一般是由动宾结构的短语（“动词＋名词”或"名词+动词"）转化而来的名词。控制类用于对一个或几个用例所特有的控制行为进行建模，控制对象（控制类的实例）通常控制其他对象。因此它们的行为具有协调性。 边界类用于封装在用例内、外流动的信息或数据流。边界类是一种用于对系统外部环境与其内部运作之间的交互进行建模的类，用于实现目标软件系统与外部系统或外部设备之间的信息交流和互操作。

分类

在面向对象设计中，类可以分为三种类型：

实体类

①实体类映射需求中的每个实体，实体类保存需要存储在永久存储体中的信息。实体类是对用户来说最有意义的类，通常采用业务领域术语命名，一般来说是一个名词，在用例模型向领域模型转化中，一个参与者一般对应于实体类。

控制类

②控制类是用于控制用例工作的类，一般是由动宾结构的短语（“动词＋名词”或"名词+动词"）转化来的名词。控制类用于对一个或几个用例所特有的控制行为进行建模，控制对象通常控制其他对象，因此它们的行为具有协调性。

边界类

③边界类用于封装在用例内、外流动的信息或数据流。边界类是一种用于对系统外部环境与其内部运作之间的交互进行建模的类。边界对象将系统与其外部环境的变更隔离开，使这些变更不会对系统其他部分造成影响。

可以实现

实现目标软件系统与外部系统或外部设备之间的信息交流和互操作

例题

在面向对象设计中，用于描述目标软件与外部环境之间交互的类被称为（边界类），它可以（实现目标软件系统与外部系统或外部设备之间的信息交流和互操作）。

例题

问：在面向对象设计中，（边界类）可以实现界面控制、外部接口和环境隔离。（控制类）作为完成用例业务的责任承担者，协调、控制其他类共同完成用例规定的功能或行为。

工程项目管理

计算最少费用、最短工期

一般解法

1. **绘制网络图**：根据题目给出的数据，绘制一个AOE网络图。 2. **找出关键路径**：在网络图中找到最长的路径，即关键路径。 3. **计算关键路径上的总浮动时间**：总浮动时间是指关键路径上每个作业可以延迟的时间而不影响整个工程的工期。 4. **比较赶工费用和节省的间接费用**：对于关键路径上的作业，比较赶工增加的直接费用和由于工期缩短而节省的间接费用。如果节省的间接费用大于赶工增加的直接费用，则考虑赶工。 5. **调整工期**：根据比较结果，对关键路径上的作业进行调整，直到找到一个最优的工期安排，使得总费用最小。

例题

问：某工程包括A、B、C、D四个作业，其衔接关系、正常进度下所需天数和所需直接费用、赶工进度下所需的最少天数和每天需要增加的直接费用见下表。该工程的间接费用为每天5万元。据此，可以估算出完成该工程最少需要费用（106）万元，以此最低费用完成该工程需要（7）天。 解：

进度计划网络图

性能测试

测试系统性能

大多数情况下，为测试新系统的性能，用户必须依靠评价程序来评价机器的性能。

方法

基准测试程序（benchmark）

把应用程序用的最多、最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序，称为基准测试程序（benchmark）。

真实的程序、核心程序、小型基准程序和合成基准程序，其评测的准确程度依次递减。

测评准确程度：真实的程序>核心程序>小型基准程序>合成基准程序

web服务器性能

指标

web服务器性能指标主要有请求响应时间、事务响应时间、并发用户数、吞吐量、资源利用率、每秒钟系统能够处理的交易或者事务的数量等。

事务处理性能委员会 (Transaction Processing Performance Council, TPC）

是什么组织

是制定商务应用基准程序（Benchmark）标准规范、性能和价格度量，并管理测试结果发布的非营利组织

发布的基准程序有哪些

TPC-C是在线事务处理的基准程序

TPC-D是决策支持的基准程序

成本管理过程

包括

成本估算

成本估算是对完成项目活动所需资金进行近似的估算。

成本预算

成本预算的含义是将总的成本估算分配到各项活动和工作包上，来建立一个成本的基线。

成本控制

现代管理的方法

关键绩效指标（KPI）： KPI是用来衡量组织绩效的一组关键指标，它与KPA紧密相关。KPA关注的是过程，而KPI关注的是结果，两者相辅相成。 能力成熟度模型集成（CMMI）： CMMI是一个过程改进模型，它将KPA的概念融入到一个更完整的框架中，帮助组织评估和改进其过程能力。 平衡计分卡（BSC）： BSC是一种战略管理工具，它将企业的战略目标转化为可衡量的绩效指标，其中包括了与KPA相关的过程指标。 价值链分析：价值链分析是一种用来评估企业各环节创造价值能力的方法，它可以帮助企业识别核心竞争力，并找到改进的机会。 业务流程管理（BPM）： BPM关注的是对企业业务流程的建模、分析、优化和管理，它可以帮助企业提高效率和灵活性。 六西格玛：六西格玛是一种以数据为驱动的质量管理方法，它通过减少过程中的缺陷来提高产品和服务的质量。 精益生产：精益生产是一种以消除浪费为目标的生产方式，它可以帮助企业提高效率和降低成本。

过程能力成熟度模型（Capability Maturity Model,CMM）

能力成熟度模型（Capability Maturity Model，CMIM）描述了软件发展的演进过程，从毫无章法、不成熟的软件开发阶段到成熟软件开发阶段的过程。以CMM的架构而言，它涵盖了规划、软件工程、管理、软件开发及维护等技巧，若能确实遵守规定的关键技巧，可协助提升软件部门的软件设计能力，达到成本、时程、功能与品质的目标。CMM在软件开发机构中被广泛用来指导软件过程改进。

过程能力成熟度模型（CMM）在软件开发机构中被广泛用来指导软件过程改进。为了达到过程能力成熟度模型的第二级，组织机构必须具有6个关键过程域。故A选项错误。 需求的属性包括：创建需求的时间、需求的版本号、创建需求的作者、负责认可该软件需求的人员、需求状态、需求的原因和根据、需求涉及的子系统、需求涉及的产品版本号、使用的验证方法或者接受的测试标准、产品的优先级或者重要程度、需求的稳定性。故B选项错误 需求的变更遵循以下流程： 1. 问题分析和变更描述。这是识别和分析需求问题或者一份明确的变更提议，以检查它的有效性，从而产生一个更明确的需求变更提议。 2.变更分析和成本计算。使用可追溯性信息和系统需求的一般知识，对需求变更提议进行影响分析和评估。变更成本计算应该包括对需求文档的修改、系统修改的设计和实现的成本。一旦分析完成并且被确认，应该进行是否执行这一变更的决策 3.变更实现。这要求需求文档和系统设计以及实现都要同时修改。如果先对系统的程序做变更，然后再修改需求文档，这几乎不可避免地会出现需求文档和程序的不一致。

过程能力成熟度模型（Capability Maturity Model,CMM）在软件开发机构中被广泛用来指导软件过程改进。该模型描述了软件过程能力的5个成熟度级别，每一级都包含若干关键过程 t (Key Process Areas, КРА) » CMM的第二级为可重复级，它包括了6个关键过程域，分别是：需求管理、软件项目计划、软件项目跟踪和监督、软件分包合同管理、软件质量保证和软件配置管理。 需求管理的目标是为软件需求建立一个基线，提供给软件工程和管理使用：软件计划、产品和活动与软件需求保持一致。

软件系统的质量

质量属性（指标）

可修改性

记忆：维护、扩展、重组、移植

可修改性（modifiability）是指能够快速地以较高的性能价格比对系统进行变更的能力。通常以某些具体的变更为基准，通过考察这些变更的代价衡量可修改性。可修改性包含四个方面。 1.可维护性（maintainability）。这主要体现在问题的修复上：在错误发生后修复软件系统。为可维护性做好准备的软件体系结构往往能做局部性的修改并能使对其他构件的负面影响最小化。 2.可扩展性（extendibility）。这一点关注的是使用新特性来扩展软件系统，以及使用改进版本来替换构件并删除不需要或不必要的特性和构件。 为了实现可扩展性，软件系统需要松散耦合的构件。其目标是实现一种体系结构，它能使开发人员在不影响构件客户的情况下替换构件。支持把新构件集成到现有的体系结构中也是必要的。 3.结构重组（reassemble）。这一点处理的是重新组织软件系统的构件及构件间的关系，例如通过将构件移动到一个不同的子系统而改变它的位置。为了支持结构重组，软件系统需要精心设计构件之间的关系。理想情况下，它们允许开发人员在不影响实现的主体部分的情况下灵活地配置构件。 4.可移植性（portability）。可移植性使软件系统适用于多种硬件平台、用户界面、操作系统、编程语言或编译器。为了实现可移植，需要按照硬件无关的方式组织软件系统，其他软件系统和环境被提取出。可移植性是系统能够在不同计算环境下运行的能力。这些环境可能是硬件、软件，也可能是两者的结合。在关于某个特定计算环境的所有假设都集中在一个构件中时，系统是可移植的。如果移植到新的系统需要做些更改，则可移植性就是一种特殊的可修改性。

可扩展性

可扩展性强调的是在不影响现有系统的情况下增加新功能或改进现有功能的能力。

拓展

除了**可修改性（Modifiability）**之外，软件系统的**质量属性**还涵盖了许多其他关键方面，这些属性共同决定了系统的整体质量、性能和可持续性。以下是常见的**软件质量属性**： ### 1. **可用性（Availability）**：    - **定义**：系统在需要时可供使用的能力，通常以运行时间的百分比来衡量。    - **目标**：最大限度减少停机时间，确保系统在用户需要时能够正常运行。     ### 2. **可靠性（Reliability）**：    - **定义**：系统在特定时间内无故障运行的能力。    - **目标**：减少系统故障发生的频率，确保系统稳定运行，提供持续服务。 ### 3. **可伸缩性（Scalability）**：    - **定义**：系统在负载增加时能够有效扩展以满足需求的能力。    - **目标**：支持在资源扩展（如硬件、网络、存储等）的情况下保持性能稳定。 ### 4. **性能（Performance）**：    - **定义**：系统在给定资源条件下完成任务的效率，通常与响应时间、吞吐量和延迟有关。    - **目标**：提高系统的运行速度、响应时间和处理大量请求的能力。 ### 5. **安全性（Security）**：    - **定义**：系统防止未经授权访问、数据泄露、攻击等行为的能力。    - **目标**：保护数据的机密性、完整性和可用性，确保系统免受安全威胁。 ### 6. **可测试性（Testability）**：    - **定义**：系统被有效测试的难易程度。    - **目标**：通过模块化设计、清晰的接口和文档，确保系统能够快速、准确地进行测试和验证。 ### 7. **可维护性（Maintainability）**：    - **定义**：在系统出现问题时，修复或修改系统的难易程度。    - **目标**：提高修复效率，减少维护成本，确保系统可持续演进。 ### 8. **可扩展性（Extendibility）**：    - **定义**：系统在不破坏现有功能的前提下，增加新特性或改进现有功能的能力。    - **目标**：支持在未来轻松添加新功能或模块，保持系统的灵活性和可持续性。 ### 9. **可重用性（Reusability）**：    - **定义**：系统组件或模块在不同系统或场景下重复使用的能力。    - **目标**：通过模块化设计，实现代码或功能的重用，从而减少开发时间和成本。 ### 10. **可移植性（Portability）**：    - **定义**：系统在不同硬件平台、操作系统或环境下运行的能力。    - **目标**：确保系统的设计与平台无关，便于在多种环境下部署和运行。 ### 11. **易用性（Usability）**：    - **定义**：系统对用户的友好性和易学性，通常涉及用户界面和交互设计。    - **目标**：提高用户的满意度，减少使用系统的复杂度和学习曲线。 ### 12. **互操作性（Interoperability）**：    - **定义**：系统与其他系统或组件一起工作并共享信息的能力。    - **目标**：确保系统能够与其他系统或组件无缝协作，实现数据交换和功能集成。 ### 13. **结构重组（Reassembleability）**：    - **定义**：系统组件重新组织和配置的能力，通常涉及组件之间关系的灵活性。    - **目标**：允许开发人员在不影响主体功能的情况下重组或替换组件。 ### 14. **可配置性（Configurability）**：    - **定义**：系统通过修改配置参数来适应不同环境或需求的能力。    - **目标**：通过配置文件、选项或参数调整，方便地适应不同用户或使用场景。 ### 总结： 除了**可修改性**之外，软件质量属性涵盖了多个方面，例如可用性、可靠性、性能、安全性、可扩展性、可移植性等。这些属性在设计和开发软件时都非常重要，影响系统的整体运行效果、维护成本和用户体验。

项目时间管理

是什么

项目时间管理包括使项目按时完成所必须的管理过程。

时间管理的过程包括

1、活动定义

通常使用什么工具

工作分解结构WBS

为了得到工作分解结构（Work Break down Structure,WBS）中最底层的交付物，必须执行一系列的活动，对这些活动的识别以及归档的过程就叫做活动定义。

例题

项目时间管理包括使项目按时完成所必需的管理过程，活动定义是其中的一个重要过程。通常可以使用（工作分解结构WBS）来进行活动定义。

2、活动排序

通常使用什么工具

3、活动的资源估算

通常使用什么工具

4、活动历时估算

通常使用什么工具

5、制定计划

通常使用什么工具

6、进度控制

通常使用什么工具

软件维护

是什么

在系统交付使用后，改变系统的任何工作，都可以被称为维护。

根据维护的原因不同，可以将软件维护分为以下4种：

①改正性维护。为了识别和纠正软件错误、改正软件性能上的缺陷、排除实施中的误使用，应当进行的诊断和改正错误的过程称为改正性维护。

②适应性维护。在使用过程中，外部环境（新的硬、软件配置）、数据环境（数据库、数据格式、数据输入/输出方法、数据存储介质）可能发生变化。为使软件适应这种变化而修改软件的过程称为适用性维护。

③完善性维护。在软件的使用过程中，用户往往会对软件提出新的功能与性能要求。为了满足这些要求，需要修改或再开发软件，以扩充软件功能、增强软件性能、改进加工效率、提高软件的可维护性。这种情况下进行的维护活动成为完善性维护。

④预防性维护

采用的主要技术

逆向工程

是什么

所谓软件的逆向工程就是分析已有的程序，寻求比源代码更高级的抽象表现形式。一般认为，凡是在软件生命周期内将软件某种形式的描述转换成更为抽象形式的活动都可称为逆向工程。

指预先提高软件的可维护性、可靠性等，为以后进一步改进软件打下良好基础。采用先进的软件工程方法对需要维护的软件或软件中的某一部分（重新）进行设计、编码和测试

导出信息可以分为4个层次，分别是

①实现级：包括程序的抽象语法树、符号表等信息。 ②结构级：包括反映程序分量之间相互依赖关系的信息，例如调用图、结构图等。 ③功能级：包括反映程序段功能及程序段之间关系的信息。 ④领域级：包括反映程序分量或程序诸实体与应用领域概念之间对应关系的信息。

例题

逆向工程导出的信息可以分为实现级、结构级、功能级和领域级四个抽象层次。 程序的抽象语法树属于（实现级）；反映程序分量之间相互依赖关系的信息属于（结构级）。

逆向工程导出的信息可以分为4个抽象层次， 其中（实现级）可以抽象出程序的抽象语法树、符号表等信息； （功能级）可以抽象出反应程序段功能及程序段之间关系的信息。

各层次的关系

显然，上述信息的抽象级别越高，它与代码的距离就越远，通过逆向工程恢复的难 度亦越大，而自动工具支持的可能性相对变小，要求人参与判断和推理的工作增多。

重构工程

在系统运行过程中，软件需要维护的原因是多样的，根据维护的原因不同，可以将软件维护分为以下4种： ①正确性（改正性）维护。改正在系统开发阶段已发生而系统测试阶段尚未发现的错误。 ②适应性维护。在使用过程中，外部环境（新的硬、软件配置）、数据环境（数据库、数据格式、数据输入/输出方式、数据存储介质）可能发生变化。为使软件适应这种变化，而去修改软件的过程就称为适应性维护。 ③完善性维护。在软件的使用过程中，用户往往会对软件提出新的功能与性能要求。为了满足这些要求，需要修改或再开发软件，以扩充软件功能、增强软件性能、改进加工效率、提高软件的可维护性。这种情况下进行的维护活动称为完善性维护。 ④预防性维护。这是指为了适应未来的软硬件环境的变化，应主动增加预防性的新的功能，以使应用系统适应各类变化而不被淘汰。

例题

软件（正确性维护）是指改正产生于系统开发阶段而在系统测试阶段尚未发现的错误。

软件调试

软件测试的目的

找出存在的错误

软件调试的目的

定位并修正错误

软件调试和软件测试的区别

软件调试（排错）与成功的测试形影相随。测试成功的标志是发现了错误，根据错误迹象确定错误的原因和准确位置，并加以改正，主要依靠软件调试技术。 软件调试与软件测试区别主要体现在以下几个方面： ①测试的目的是找出存在的错误，而调试的目的是定位错误并修改程序以修正错误； ②调试是测试之后的活动，测试和调试在目标、方法和思路上都有所不同； ③测试从一个已知的条件开始，使用预先定义的过程，有预知的结果；调试从一个未知的条件开始，结束的过程不可预计； ④测试过程可以实现设计，进度可以实现确定； 而调试不能描述过程或持续时间。

可行性分析

是什么

可行性分析是所有项目投资、工程建设或重大改革在开始阶段必须进行的一项工作。项目的可行性分析是对多因素、多目标系统进行的分析、评价和决策的过程。可行性研究通常从经济可行性、技术可行性、法律可行性和用户使用可行性 4个方面来进行分析。 经济可行性也称为投资收益分析或成本效益分析，主要评价项目的建设成本、运行成本和项目建成后可能的经济收益。经济收益可以分为直接收益、间接收益、有形收益和无形收益等。 技术可行性也称为技术风险分析，研究的对象是信息系统需要实现的功能和性能，以及技术能力约束。 法律可行性也称为社会可行性，具有比较广泛的内容，它需要从政策、法律、道德、制度等社会因素来论证信息系统建设的现实性。 用户使用可行性也称为执行可行性，是从信息系统用户的角度来评估系统的可行性，包括企业的行政管理和工作制度、使用人员的素质和培训要求等

配置管理是PMBOK、IS09000和CMMI中的重要组成元素，它在产品开发的生命周期中，提供了结构化的、有序化的、产品化的管理方法，是项目管理的基础工作。配置管理是通过技术和行政手段对产品及其开发过程和生命周期进行控制、规范的一系列措施和过程。信息系统开发过程中的变更以及相应的返工会对产品的质量有很大的影响。产品配置是指一个产品在其生命周期各个阶段所产生的各种形式（机器可读或人工可读）和各种版本的文档、计算机程序、部件及数据的集合。该集合中的每一个元素称为该产品配置中的一个配置项（Configuration Item, CI），配置项主要有两大类：•属于产品组成部分的工作成果，如需求文档、设计文档、源代码、测试用例等。•属于项目管理和机构支撑过程域产生的文档，如工作计划、项目质量报告、项目跟踪报告等。这些文档虽然不是产品的组成部分，但是值得保存。软件系统的文档可以分为用户文档和系统文档两类。用户文档主要描述系统功能和使用方法，并不关心这些功能是怎样实现的；系统文档描述系统设计、实现和测试等各方面的内容。 •用户文档是用户了解系统的第一步，它可以让用户获得对系统的准确的初步印象。 用户文档至少应该包括下述5方面的内容： 1.功能描述：说明系统能做什么； 2.安装文档：说明怎样安装这个系统以及怎样使系统适应特定的硬件配置； 3.使用手册：简要说明如何着手使用这个系统（通过丰富的例子说明怎样使用常用的系统功能，并说明用户操作错误时怎样恢复和重新启动）； 4.参考手册：详尽描述用户可以使用的所有系统设施以及它们的使用方法，并解释系统可能产生的各种出错信息的含义（对参考手册最主要的要求是完整，因此通常使用形式化的描述技术）； 5.操作员指南（如果需要有系统操作员的话）：说明操作员应如何处理使用中出现的各种情况。•系统文档所谓系统文档指从问题定义、需求说明到验收测试计划这样一系列和系统实现有关的文档。描述系统设计、实现和测试的文档对于理解程序和维护程序来说是非常重要的。项目时间管理中的过程包括活动定义、活动排序、活动的资源估算、活动历时估算、制定进度计划以及进度控制项目时间管理中的过程包括活动定义、活动排序、活动的资源估算、活动历时估算、制定进度计划以及进度控制。

8、软件架构设计

系统构件组装

分为三个不同的层次

定制（Customization）、集成（Integration）、扩展（Extension）。

这三个层次对应于构件组装过程中的不同任务。

软件系统架构

是什么

软件系统架构是关于软件系统的结构、【行为】和属性的高级抽象。在描述阶段，主要描述直接构成系统的抽象组件以及各个组件之间的连接规则，特别是相对细致地描述组件的【交互关系】。在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件，比如具体类或者对象。软件系统架构不仅指定了软件系统的组织和【拓扑结构】，而且显示了系统需求和组件之间的对应关系，包括设计决策的基本方法和基本原理。

对象

特性

1.一个实例单元，具有唯一的标志。 2.可能具有状态，此状态外部可见。 3.封装了自己的状态和行为。

例题

软件构件是一个独立可部署的软件单元，与程序设计中的对象不同，构件（可以利用容器管理自身对外的可见状 态）。

接口

接口的标准化

是什么

接口标准化是【对消息的格式、模式和协议的标准化】。

与接口的格式化有什么区别

它不将接口格式化为参数化操作的集合，而是关注输入输出的消息的标准化，它强调当机器在网络中互连时，标准的消息模式、格式和协议的重要性。

构件

特性

1.独立部署单元； 2.作为第三方的组装单元； 3.没有（外部的）可见状态。一个构件可以包含多个类元素，但是一个类元素只能属于一个构件。将一个类拆分进行部署通常没什么意义。

CORBA服务端构件模型中

什么是CORBA对象的真正实现，负责完成客户端请求。

伺服对象servant

J2EE应用系统

支持五种不同类型的构件模型（即组件），分别是

Applet

Application Client

EJB

JSP

Servlet

J2EE 核心组成

组件

Applet、 Application Client、EJB、JSP、Servlet

容器

Applet Container, Application Container. Web Container, EJB Container 

服务

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）超文本传输协议 RMI-IIOP (Remote Method Invocation ober the Internet Inter-ORB Protocol）：远程方法调用，##Ã 7 Java RMI #ICORBA (Common Object Rrquest Broker Architecture 公共对象请求代理体系结构）在使用Application 或Web 端访问EJB 端组件时使用 Java IDL (Java Interface Definition Language）：Java 接口定义语言，主要用于访问外部的CORBA 服务 JTA（Java Transaction API）：用于进行事务处理操作的 API JDBC (Java Database Connectivity) 微数据库操作提供的一组API JMS（Java Massage Service）：用于发送点对点消息的服务 JavaMail：用于发送邮件 JAF (Java Activation Framework)：用于封装和传递邮件数据 JNDI (Java Naming and Directory Interface ) 和 JAXP (Java API for XML Parsing) : 专门用于XML解析操作的API JCA (JEE Connector Architecture ) :Java 连接器构架 JAAS (Java Authenticati on and Authorization Service) JSF (Java Server Faces) JSTL (JSP Standard Tag Library) SAAJ (SOAP with Attachments API for JAVA) JAXR (Java Apl for XML Registries)

既有系统进行集成

JavaEE（J2EE）平台提供了对于不同类型遗产系统的集成支持。

背景

在构建应用系统时，需要与不同时期采用不同技术开发的既有系统进行集成

JavaEE（J2EE）平台，如何对不同类型的遗产系统进行集成支持

对于关系型数据库系统可以采用JDBC（Java数据库连接）进行连接

对于非Java应用系统可以采用JCA（Java连接器架构）连接

对于基于COFJBA的应用系统可以采用Java IDL（Java接口定义语言）实现集成

例题

在一个典型的基于MVC（Model View Controller）的J2EE应用中，分发客户请求、有效组织其他构件为客户端提供服务的控制器由（Servlet）实现。

架构的核心质量属性

分类

性能

例题

“系统正常运行时，人员信息查询请求应该在2秒内返回结果”主要与性能质量属性相关，通常采用资源调度策略来实现

实现该属性的通常可采用哪些架构策略

增加计算资源

减少计算开销

引入并发机制

采用资源调度

队列调度

可修改性

例题

“对游戏系统进行二次开发的时间不超过3个月”属于可修改性属性。通常采用接口-实现分离的策略来实现

实现该属性的通常可采用哪些架构策略

接口-实现分离

信息隐藏

可用性

例题

举例：能够在15秒内自动切换至备用系统并恢复正常运行”主要与可用性质量属性相关。通常采用主动冗余策略来实现

实现该属性的通常可采用哪些架构策略

心跳

Ping/Echo 一种心跳检测机制

Ping/Echo和ping pong 不一样。Ping/Echo 是 ICMP 协议中用于测试网络连通性的工具，而 ping pong 则是一个更广泛的双向心跳检测机制的概念。

心跳检测机制有哪些

心跳检测机制是一种用于监控和确认系统、应用程序或网络连接状态的技术。它主要通过定期发送小型数据包（称为心跳包或心跳消息）来确认远程设备或连接仍然处于活动状态。如果一段时间内没有收到心跳响应，系统就会认为连接已断开或设备不再可用。心跳检测机制可以分为多个层面和类型，以下是主要的心跳检测机制： ### 一、TCP层面的心跳检测 * **TCP Keep-Alive机制**：这是TCP协议自带的一种心跳检测机制，通过TCP协议内置的保活计时器来实现。当TCP连接在一段时间内没有任何数据传输时，TCP会自动发送探测包给对方，以检查对方是否仍然可达。这种机制可以有效地发现“死连接”，即虽然连接状态仍然保持，但实际上已经无法正常通信的连接。 ### 二、协议层的心跳检测 * 主要存在于特定的长连接协议中，如SMPP（短消息点对点协议）等。这些协议会定义特定的心跳消息格式和发送规则，以确保连接双方能够定期交换心跳信息，从而监控连接的状态。 ### 三、应用层的心跳检测 * **应用层的心跳检测**：这是最灵活、最常用的一种方式。它允许业务产品通过自定义的方式定时向对方发送心跳消息，并接收对方的回应。这种方式可以根据实际需求调整心跳消息的发送频率、内容以及处理方式，非常适合于复杂的分布式系统或微服务架构。 在应用层心跳检测中，可以分为两种类型： 1. **Ping-Pong型心跳**：    - 由通信一方定时发送Ping消息，对方接收到Ping消息后，立即返回Pong应答消息。    - 这种方式属于请求-响应型心跳，可以确保双方都在线并且能够正常通信。 2. **Ping-Ping型心跳**：    - 不区分心跳请求和应答，由通信双方按照约定定时向对方发送心跳Ping消息。    - 这种方式属于双向心跳，可以减少一半的通信量，但可能无法立即发现对方是否收到心跳消息。 ### 四、心跳检测策略 无论采用哪种层面的心跳检测机制，都需要制定相应的检测策略来处理心跳超时或失败的情况。常见的策略包括： 1. **重试机制**：当心跳超时或失败时，重新发送心跳信号进行多次尝试。 2. **报警机制**：向管理员发送警报，提示可能存在的故障。 3. **自动修复**：尝试重启故障节点或切换到备用节点。 此外，还可以根据系统的具体需求引入更加智能的超时机制，如结合节点的历史响应时间、当前网络延迟等因素动态调整超时时间，以提高检测的准确性和效率。 心跳检测机制广泛应用于各种分布式系统、微服务架构、物联网（IoT）等场景中，是确保系统稳定性和高可用性的重要手段之一。

主动冗余

被动冗余

选举

安全性

例题

“系统应该能够抵挡恶意用户的入侵行为，并进行报警和记录”主要与安全性质量属性相关，通常采用追踪审计策略

实现该属性的通常可采用哪些架构策略

入侵检测

用户认证

用户授权

限制访问

追踪审计

CORBA标准

OMG接口定义语言IDL文件

包含六个不同的元素

模块定义

其中模块定义将被映射为Java语言中的包和C++语言中的命名空间。

类型定义

常量定义

接口描述

其中接口描述是一个IDL文件最核心的内容

值类型

异常

应用系统构建

可以采用多种不同的技术

逆向工程

逆向工程就是分析已有的程序，寻求比源代码更高级的抽象表现形式，在软件生命周期内将软件某种形式的描述转换成更为抽象形式的活动；

重构

重构是指在同一抽象级别上转换系统描述形式；

设计恢复

设计恢复是指借助工具从已有程序中抽象出有关数据设计、总体结构设计和过程设计的信息；

再工程

再工程是在逆向工程所获信息的基础上修改或重构已有的系统，产生系统的一个新版本。

系统移植

工作分五个阶段

计划阶段

计划阶段，在计划阶段，要进行现有系统的调查整理，从移植技术、系统内容（是否进行系统提炼等）、系统运行三个方面，探讨如何转换成新系统，决定移植方法，确立移植工作体制及移植日程。

准备阶段

准备阶段，在准备阶段要进行移植方面的研究，准备转换所需的资料。该阶段的作业质量将对以后的生产效率产生很大的影响。

转换阶段

转换阶段，这一阶段是将程序设计和数据转换成新机器能根据需要工作的阶段。提高转换工作的精度，减轻下一阶段的测试负担是提高移

测试阶段

验证阶段

基于软件架构的设计（Architecture Based Software Development, ABSD)

软件架构设计包括提出架构模型、产生架构设计和进行设计评审等活动，是一个迭代的过程。架构设计主要关注软件组件的【结构】、【属性】和【交互作用】，并通过多种【视图】全面描述特定系统的架构，

是什么

软件架构是降低成本、改进质量、按时和按需交付产品的关键因素，软件架构设计需要满足系统的质量属性，如性能、安全性和可修改性等，软件架构设计需要确定组件之间的依赖关系，支持项目计划和管理活动，软件架构能够指导设计人员和实现人员的工作。一般在设计软件架构之初，会根据用户需求，确定多个候选架构，从中选择一个较优的架构，并随着软件的开发，对这个架构进行微调，以达到最佳效果。

软件架构设计包括提出架构模型、产生架构设计和进行设计评审等活动，是一个迭代的过程，在建立软件架构的初期，一般需要选择一个合适的架构风格，将架构分析阶段已标识的构件映射到架构中，并分析这些构件之间的关系，一旦得到了详细的软件架构设计，需要邀请独立于系统开发的外部人员对系统进行评审。一般来说，软件架构设计活动将已标识构件集成到软件架构中，设计这些构件，但不予以实现。

基于软件架构的设计（Architecture Based SoftwareDevelopment,ABSD）强调由【商业、质量和功能需求的组合】驱动软件架构设计。 它强调采用【视角和视图】来描述软件架构，采用【用例和质量属性场景】来描述需求。

好处

软件架构设计是降低成本、改进质量、按时和按需交付产品的关键因素。软件架构设计能够满足系统的性能、安全性、可维护性等品质；软件架构设计能够帮助项目干系人（Stakeholder）更好地理解软件结构：软件架构设计能够有效地管理系统的复杂性，并降低系统维护费用；软件架构设计对系统开发具有指导性：软件架构设计为系统复用奠定的基础；软件架构设计能够支持冲突分析。需要注意的是，软件架构设计与系统需求是直交的，两者并无必然联系。

包含哪些视图

在软件架构设计中，为了全面描述特定系统的架构，通常会采用多种视图来展示系统的不同方面。这些视图各有其特定的作用，共同帮助开发人员、架构师以及其他相关人员理解、设计和维护软件系统。以下是几种常见的架构视图及其作用： ### 1. 逻辑视图（Logical View） **作用**： - 关注于系统的组件拆分、功能职责、输入输出和依赖关系的描述。 - 在需求分析和系统设计阶段起到指导作用，帮助开发团队确定系统的模块划分和组件之间的关系。 - 逻辑视图通过UML的组件图和类图来表示，描述了系统由哪些组件/服务组成，以及这些组件之间的关系和依赖。 ### 2. 运行视图（Runtime View） **作用**： - 描述了系统中各组件之间的协作方式，展示主要功能的执行顺序。 - 通过运行时序图展示组件之间的消息传递和交互步骤，对于理解系统的运行行为、优化性能和排查问题非常重要。 ### 3. 数据视图（Data View） **作用**： - 展示了系统中的数据存储结构和相关数据元素之间的联系。 - 在数据库设计和数据管理方面起到指导作用，帮助开发团队确定数据的存储方式和组织结构。 ### 4. 开发视图（Development View） **作用**： - 关注项目工程结构、包的划分和逻辑组件的存放位置。 - 在团队协作、代码管理和模块化开发中起到指导作用，帮助开发团队更好地组织和维护代码。 ### 5. 部署视图（Deployment View） **作用**： - 涵盖了系统的服务数量、节点配置、资源需求以及负载均衡和高可用性等方面。 - 在系统部署和运维中起到指导作用，帮助团队规划系统的部署架构和配置策略。 ### 6. 场景视图（Scenario View 或 Use Case View） **作用**： - 描述了系统的使用情景，包括用户、时间和功能的关系。 - 在用户体验设计和需求验证中起到指导作用，帮助开发团队理解用户需求和设计功能。 ### 综合作用 这些视图共同为软件系统提供了一个全面而系统的描述，使得开发团队能够从不同的角度理解和设计软件系统。它们不仅提高了系统的可维护性、可扩展性和可靠性，还促进了团队成员之间的沟通和协作。通过这些视图，开发团队可以更加清晰地理解系统的整体架构，从而更好地进行开发和维护工作。 总之，多种视图在软件架构设计中发挥着至关重要的作用，它们共同构成了软件系统的高级抽象和描述，为系统的开发、部署和维护提供了有力的支持。

需求

软件工程领域追求的目标

需求和架构设计转换与追踪

从本质上看，需求和软件架构设计面临的是不同的对象：一个是问题空间；另一个是解空间。保持两者的可追踪性和转换，一直是软件工程领域追求的目标。从软件需求模型向SA模型的转换主要关注两个问题：①如何根据需求模型构建软件架构模型；②如何保证模型转换的可追踪性。

复用

失配

失配是指在软件复用的过程中，由于待复用构件对最终系统的体系结构和环境的假设（assumption）与实际状况不同而导致的冲突。 在构件组装阶段失配问题主要包括： 1.田构件引起的失配，包括由于系统对构件基础设施、构件控制模型和构件数据模型的假设存在冲突引起的失配； 2.由连接子引起的失配，包括由于系统对构件交互协议、连接子数据模型的假设存在冲突引起的失配； 3.由于系统成分对全局体系结构的假设存在冲突引起的失配等。要解决失配问题，首先需要检测出失配问题，并在此基础上通过适当的手段消除检测出的失配问题。

110.在构件组装过程中需要检测并解决架构失配问题。其中（/）失配主要包括由于系统对构件基础设施、控制模型和数据模型的假设存在冲突引起的失配。（）失配包括由于系统对构件交互协议、构件连接时数据格式的假设存在冲突引起的失配。

例题

在构件组装过程中需要检测并解决架构失配问题。其中（构件）失配主要包括由于系统对构件基础设施、控制模型和数据模型的假设存在冲突引起的失配。 （连接子）失配包括由于系统对构件交互协议、构件连接时数据格式的假设存在冲突引起的失配。

设计模式

按照设计模式的目的进行划分，现有的设计模式可以分为三类

创建型模式

是什么

创建型模式通过采用抽象类所定义的接口，封装了系统中对象如何创建、组合等信息。

包含哪些

其代表有工厂方法模式（Factory Method Pattern）、抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）、建造者模式（Builder Pattern）、原型模式（PrototypePattern）、单例模式（Singleton Pattern）等。

双工一建一原一单共五个

结构型模式

是什么

结构型模式主要用于如何组合己有的类和对象以获得更大的结构，

包含哪些

其代表有适配器模式 （Adapter Pattern）、桥接模式（BridgePattern）、组合模式（Composite Pattern）、装饰者模式（Decorator Pattern）、外观模式（Facade Pattern）、享元模式（FlyweightPattern）、代理模式（Proxy Pattern）等。

行为型模式

是什么

行为型模式主要用于对象之间的职责及其提供服务的分配方式，

包含哪些

其代表有责任链模式（Chain ofResponsibility Pattern）、命令模式（Command Pattern）、解释器模式（Interpreter Pattern）、迭代器模式（Iterator Pattern）、中介者模式（Mediator Pattern）、备忘录模式（MementoPattern）、观察者模式（Observer Pattern）、状态模式（State Pattern）、策略模式（StrategyPattern）、模板方法模式（Template MethodPattern）、访问者模式（Visitor Pattern）等。

结构型模式主要用于如何组合己有的类和对象以获得更大的结构，其代表有适配器模式 （Adapter Pattern）、桥接模式（BridgePattern）、组合模式（Composite Pattern）、装饰者模式（Decorator Pattern）、外观模式（Facade Pattern）、享元模式（FlyweightPattern）、代理模式（Proxy Pattern）等。

面向构件的编程（Component-OrientedProgramming,COP）

是什么

关注于如何支持建立面向构件的解決方案。

基于一般OOP风格，面向构件的编程需要下列基本的支持：

多态性（可替代性）、模块封装性（高层次信息的隐藏）、后期的绑定和装载（部署独立性）和安全性（类型和模块安全性）。

现状

面向构件的编程仍然缺乏完善的方法学支持。现有的方法学只关注于单个构件本身，并没有充分考虑由于构件的复杂交互而带来的诸多困难，其中的一些问题可以在编程语言和编程方法的层次上进行解决。

构件模型

CORBA构件模型中

【伺服对象servant】是最终完成客户请求的服务对象实现。

【可移植的对象适配器】的作用是在底层传输平台与接收调用并返回结果的对象实现之间进行协调，

构件的部署

软件构件是部署、版本控制和替换的基本单位。 构件是一组通常需要同时部署的原子构件。 原子构件通常成组地部署，但是它也能够被单独部署。 构件与原子构件的区别在于，大多数原子构件永远都不会被单独部署，尽管它们可以被单独部署。 大多数原子构件都属于一个构件家族，一次部署往往涉及整个家族。一个模块是不带单独资源的原子构件。

面向服务系统的构建过程

面向服务系统构建过程中，（SOAP (Simple Object Access Protocol））用于实现web服务的远程调用，（BPEL (Business Process Execution Language For Web Services）：面向web 服务的业务流程执行语言）用来将分散的、功能单一的Web服务组织成一个复杂的有机应用。

包含哪些服务

UDDI (Universal Description, Discovery &Integration）：UDDI用于Web服务注册和服务查找；

WSDL (Web Service Description Language) ：WSDL用于描述Web服务的接口和操作功能；

SOAP (Simple Object Access Protocol)：,SOAP为建立Web服务和服务请求之间的通信提供支持。

BPEL (Business Process Execution Language For Web Services）：翻译成中文的意思是面向web 服务的业务流程执行语言，也有的文献简写成BPEL4WS，它是一种使用 Web 服务定义和执行业务流程的语言。使用BPEL，用户可以通过组合、编排和协调 Web 服务自上而下地实现面向服务的体系结构（SOA）。BPEL 提供了一种相对简单易懂的方法，可将多个 Web 服务组合到一个新的复合服务（称作业务流程）中。

处理流程设计

是什么

在处理流程设计过程中，为了更清晰地表达过程规则说明，陆续出现了一些用于表示处理流程的工具，这些工具包括三类：图形工具、表格工具和语言工具。其中常见的图形工具包括程序流程图、IPO图、盒图、问题分析图、判定树，表格工具包括判定表，语言工具包括过程设计语言等。 程序流程图（Program FLow Diagram，PFD）用一些图框表示各种操作，它独立于任何一种程序设计语言，比较直观、清晰，易于学习掌握。 流程图中只能包括5种基本控制结构：顺序型、选择型、WHILE循环型（当型循环）、UNTIL循环型（直到型循环）和多分支选择型。 IPO图是由IBM公司发起并逐步完善的一种流程描述工具，其主体是处理过程说明，可以采用流程图、判定树、判定表、盒图、问题分析图或过程设计语言来进行描述。IPO图中的输入、输出与功能模块、文件及系统外部项都需要通过数据字典来描述，同时需要为其中的某些元素添加注释。 N-S图与PFD类似，也包括5种控制结构，分别是顺序型、选择型、WHILE循环型（当型循环）、UNTIL循环型（直到型循环）和多分支选择型，任何一个N-S图都是这5种基本控制结构相互组合与嵌套的结果。在N-S图中，过程的作用域明确；它没有箭头，不能随意转移控制；而且容易表示嵌套关系和层次关系；并具有强烈的结构化特征。但是当问题很复杂时，N-S图可能很大。 问题分析图（Problem Analysis Diagram，PAD）是继PFD和N-S图之后，又一种描述详细设计的工具。PAD也包含5种基本控制结构，并允许递归使用。 过程设计语言（Process Design Language，PDL）也称为结构化语言或伪代码 （pseudocode），它是一种混合语言，采用自然语言的词汇和结构化程序设计语言的语法，用于描述处理过程怎么做，类似于编程语言。过程设计语言用于描述模块中算法和加工逻辑的具体细节，以便在开发人员之间比较精确地进行交流。 对于具有多个互相联系的条件和可能产生多种结果的问题，用结构化语言描述则显得不够直观和紧凑，这时可以用以清楚、简明为特征的判定表（Decision Table）来描述。判定表采用表格形式来表达逻辑判断问题，表格分成4个部分，左上部分为条件说明，左下部分为行动说明，右上部分为各种条件的组合说明，右下部分为各条件组合下相应的行动。 判定树（Decision Tree）也是用来表示逻辑判断问题的一种常用的图形工具，它用树来表达不同条件下的不同处理流程，比语言、表格的方式更为直观。判定树的左侧（称为树根）为加工名，中间是各种条件，所有的行动都列于最右侧。

建模语言

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）

是什么

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）是一种标准化的建模语言，用于对软件密集系统进行可视化建模。它支持从需求分析到系统设计、实现和测试的软件开发全过程。UML通过提供一组丰富的图形化建模元素和规则，帮助开发者更好地理解和沟通系统的结构、行为和设计。 UML的主要目的是促进开发者、系统分析师、测试人员、项目经理等不同角色之间的有效沟通，确保他们对系统有共同的理解。UML模型可以作为软件开发过程中不同阶段的文档，帮助团队成员理解和评估系统设计，并作为自动化工具生成代码的基础。 UML包括以下几种主要类型的图（Diagram）： 1. **用例图（Use Case Diagram）**：描述系统的功能需求，即系统应该为用户完成哪些任务。用例图由参与者（Actor）、用例（Use Case）和它们之间的关系组成。 2. **类图（Class Diagram）**：展示系统中的类以及它们之间的关系，如继承、实现、关联、依赖等。类图是面向对象设计中最重要的图之一。 3. **对象图（Object Diagram）**：是类图的一个实例，显示类的具体对象以及对象之间的关系。 4. **状态图（State Diagram）**：描述一个对象在其生命周期中的状态转换。它主要用于展示对象的行为。 5. **活动图（Activity Diagram）**：描述系统或业务流程中的活动流程。它显示了从开始到结束的一系列动作，以及这些动作之间的控制流和决策点。 6. **序列图（Sequence Diagram）**：显示对象之间交互的顺序。它按照时间顺序描述对象之间的消息传递。 7. **协作图（Collaboration Diagram）**：与序列图类似，但更侧重于对象之间的组织和交互。协作图强调对象之间的物理连接和消息传递。 8. **组件图（Component Diagram）**：描述软件系统的组件以及它们之间的依赖关系。组件是软件系统中可替换的物理部分，实现了特定的功能和接口。 9. **部署图（Deployment Diagram）**：描述软件系统的物理部署情况，包括硬件节点和节点之间的通信。 UML的广泛应用使得它成为软件开发领域中最受欢迎的建模语言之一。通过使用UML，开发团队可以更有效地进行需求分析、系统设计、实现和测试，从而提高软件开发的质量和效率。

UML对系统架构的定义是系统的组织结构，包括系统分解的组成部分，以及它们的关联性、交互机制和指导原则等提供系统设计的信息。 具体来说，就是指以下5个系统视图： ①逻辑视图。逻辑视图也称为设计视图，它表示了设计模型中在架构方面具有重要意义的部分，即类、子系统、包和用例实现的子集。 ②进程视图。进程视图是可执行线程和进程作为活动类的建模，它是逻辑视图的一次执行实例，描述了并发与同步结构。 ③实现视图。实现视图对组成基于系统的物理代码的文件和构件进行建模。 ④部署视图。部署视图把构件部署到一组物理节点上，表示软件到硬件的映射和分布结构。 ⑤用例视图。用例视图是最基本的需求分析模型

例题

在UML提供的系统视图中，（进程视图）是逻辑视图的一次执行实例，描述了并发与同步结构； （用例视图）是最基本的需求分析模型。

ADL 架构描述语言（Architecture DescriptionLanguage,ADL）

是什么

架构描述语言（Architecture DescriptionLanguage,ADL）是一种为明确说明软件系统的概念架构和对这些概念架构建模提供功能的语言。

ADL主要包括以下组成部分：

组件

组件接口

【连接件】

ADL对连接件的重视成为区分ADL和其他建模语言的重要特征之一

架构配置

拓展

ADL和UML的区别是什么？

ADL（Architecture Description Language，架构描述语言）和UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）在软件开发领域都扮演着重要的角色，但它们的目标和主要区别有所不同。 ### 一、目标 * **ADL的目标**：ADL的主要目标是提供一种标准化的方式来描述软件系统的概念架构，并对这些概念架构建模。它关注于系统的高层次结构和组件之间的关系，旨在帮助开发者、系统分析师、架构师等人员更好地理解和沟通系统的整体设计。ADL致力于描述和表达系统体系结构的语言或概念模型，从而确保系统的可理解性、可维护性和可扩展性。 * **UML的目标**：UML作为一种建模语言，其目标是提供一套标准的建模符号和表示法，以便对软件进行可视化建模、说明、构建和编写文档。UML不仅关注于系统的结构，还涵盖了系统的行为、动态特性等方面。它的目标是使软件开发过程更加规范化、标准化，提高软件开发的效率和质量。UML的目标是易于使用，表达能力强，进行可视化建模，并与具体实现无关，可应用于任何语言平台和工具平台。 ### 二、主要区别 1. **关注焦点**：    - ADL更侧重于系统架构的描述和建模，关注于系统的整体结构和组件之间的关系。    - UML则是一个更全面的建模语言，它不仅描述系统的结构，还涵盖了系统的行为、动态特性等多个方面。 2. **应用范围**：    - ADL通常用于系统架构设计阶段，帮助团队成员理解和沟通系统的整体设计。    - UML则广泛应用于软件开发的各个阶段，包括需求分析、设计、实现、测试等，为软件开发提供全面的支持。 3. **建模能力**：    - ADL主要关注于系统架构的建模，提供了描述系统架构所需的建模元素和规则。    - UML则具有更广泛的建模能力，它提供了丰富的建模元素和图形表示法，可以描述系统的各个方面，包括类、对象、接口、行为等。 4. **标准化程度**：    - ADL作为架构描述语言的一种，其标准化程度可能因不同的ADL而异。一些ADL可能已经被标准化为国际标准或行业标准。    - UML则是一种广泛接受的标准化建模语言，由对象管理组织（OMG）维护和发展，具有高度的标准化程度。 ### 三、最主要的区别 最主要的区别在于它们的**关注焦点和应用范围**。ADL更专注于系统架构的描述和建模，为系统架构设计提供标准化的语言和工具；而UML则是一个全面的建模语言，不仅关注系统架构，还涵盖了系统的行为、动态特性等多个方面，为软件开发的各个阶段提供全面的支持。因此，在选择使用ADL还是UML时，需要根据项目的具体需求和目标来确定。

RUP与UML的区别是什么

RUP（Rational Unified Process，统一软件开发过程）与UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）在软件开发领域有着紧密的联系，但它们的目标、关系以及区别如下所述： ### 一、目标 * **RUP的目标**：RUP旨在提供一个统一的软件开发过程框架，指导开发团队高效、准时地交付满足业务需求的软件产品。它强调迭代式开发和用例驱动的方法，以降低项目风险，提高软件质量。 * **UML的目标**：UML的目标是提供一种标准化的建模语言，以便对软件进行可视化建模、说明、构建和编写文档。它提供了一套丰富的建模元素和图形表示法，帮助开发人员理解和沟通软件的各个方面，包括结构、行为、动态特性等。 虽然RUP和UML的具体目标有所不同，但它们都致力于提高软件开发的效率和质量，促进团队成员之间的理解和沟通。 ### 二、关系 * RUP与UML之间构成了一种特定的软件开发方法学。UML作为一种可视化建模语言，给出了表达事物和事物之间关系的基本术语和多种模型的表达工具。而RUP则利用这些术语定义了软件开发过程中的各个阶段和核心工作流程，如需求获取、系统分析、设计、实现、测试等，并给出了实现各层模型之间映射的基本活动和相关指导。 * 可以说，UML是RUP在软件开发过程中进行建模和文档编写的工具之一。RUP通过迭代式开发和用例驱动的方法，指导开发团队在不同阶段使用UML进行建模，以逐步构建和完善软件系统。 ### 三、区别 * **关注点**：RUP更侧重于软件开发过程的整体框架和流程指导，而UML则更侧重于软件系统的建模和文档编写。 * **应用范围**：RUP是一个全面的软件开发过程框架，适用于整个软件开发生命周期；而UML则是一种建模语言，可以应用于软件开发的各个阶段，但通常与RUP等软件开发过程框架结合使用。 * **核心要素**：RUP包含了四个阶段（启动、精化、构建、产品化）和九个核心工作流程（如业务建模、需求分析、设计、实施等）；而UML则提供了丰富的建模元素和图形表示法（如类图、用例图、时序图等），用于描述软件系统的各个方面。 ### 四、最主要的区别 最主要的区别在于它们的**关注点和应用范围**。RUP是一个全面的软件开发过程框架，关注于软件开发的整体流程和阶段划分；而UML则是一种建模语言，关注于软件系统的建模和文档编写。两者在软件开发过程中相辅相成，共同提高软件开发的效率和质量。RUP为UML的应用提供了指导框架和流程支持，而UML则为RUP中的各个阶段提供了具体的建模工具和表示方法。

架构

是什么

软件架构需求是指用户对目标软件系统在功能、行为、性能和设计约束等方面的期望。需求过程主要是获取用户需求，标识系统中所要用到的构件，并进行架构需求评审。其中标识构件又详细分为生成类图、对类图进行分组和将类打包成构件三步。

软件架构贯穿于软件的整个生命周期，但在不同的阶段对软件架构的关注力度并不相同。其中需求分析阶段主要关注问题域；设计阶段主要将需求转换为软件架构模型；软件实现阶段主要关注将架构设计转换为实际的代码；软件部署阶段主要通过组装软件组件提高系统的实现效率。其中设计与实现阶段在软件架构上的工作最多，也最重要，因此关注力度最大。

【架构模式】是软件设计中的高层决策，例如C/S结构就属于架构模式，架构模式反映了开发软件系统过程中所作的基本设计决策；设计模式主要关注软件系统的设计，与具体的实现语言无关；【惯用法】则是实现时通过某种特定的程序设计语言来描述构件与构件之间的关系，例如引用-计数就是C++语言中的一种【惯用法】。

软件架构风格

是什么

软件架构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。反映了领域中众多系统所共有的（结构和语义）特征。 架构风格定义了一类架构所共有的特征，主要包括架构定义、架构词汇表和架构约束。 架构风格定义一个系统家族，即【一个体系结构定义】、【一个词汇表】和【一组约束】。 词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连接件组合起来的。 架构风格反映了领域中众多系统所共有的【结构】和【语义特性】，并指导如何将各个模块和子系统有效地组织成一个完整的系统。 强调对架构（设计）的重用

软件架构风格是一个广泛且多样化的领域，它定义了软件系统的组织方式和各个部分之间的交互模式。以下是几种常见的软件架构风格及其主要特征和经典应用场景： ### 1. 数据流风格 **主要特征**： - 强调数据在系统中的流动和转换。 - 包括批处理风格和管道-过滤器风格。 **经典应用场景**： - **批处理风格**：适用于大规模离线数据处理任务，如夜间批处理销售报告、更新库存等。 - **管道-过滤器风格**：适用于实时数据处理和低延迟应用，如文本处理工具（如Unix中的grep、sed、awk）和编译器（将源代码文件通过多个阶段如词法分析、语法分析、代码生成生成目标代码）。 ### 2. 调用/返回风格 **主要特征**： - 通过模块间的调用关系和数据传递来组织系统。 - 包括主程序/子程序、面向对象、层次结构、客户端/服务器等风格。 **经典应用场景**： - **主程序/子程序风格**：批量数据处理应用程序，如数据ETL（提取、转换、加载）过程。 - **面向对象风格**：图形用户界面（GUI）开发，如Java Swing或Qt框架中的界面元素设计。 - **层次结构风格**：网络协议栈（如TCP/IP协议栈）和企业应用程序（如MVC架构的应用）。 - **客户端/服务器风格**：互联网应用、分布式系统和企业级应用，如Web服务器和数据库服务器之间的交互。 ### 3. 独立构件风格 **主要特征**： - 强调软件系统的可重用性和模块化。 - 包括进程通信、事件驱动、发布-订阅等风格。 **经典应用场景**： - **进程通信风格**：操作系统内核中的不同进程（如进程调度器、文件系统管理器）之间的交互。 - **事件驱动风格**：电子游戏开发，如玩家的移动、敌人的行为等事件触发相应的游戏逻辑。 - **发布-订阅风格**：金融市场数据发布系统，多个客户端订阅感兴趣的数据流。 ### 4. 虚拟机风格 **主要特征**： - 引入虚拟机层来执行代码，实现软件的运行和隔离。 - 包括解释器和基于规则的系统。 **经典应用场景**： - **解释器风格**：Python解释器将Python源代码逐行解释和执行，实现跨平台运行。 - **基于规则的系统**：金融欺诈检测系统，根据预定义的规则和条件来评估交易是否异常。 ### 5. 仓库风格 **主要特征**： - 强调数据或信息的集中存储和管理。 - 包括数据库系统、黑板系统、超文本系统等。 **经典应用场景**： - **数据库系统**：各种业务系统的数据存储和检索，如电商平台的商品信息、用户数据等。 - **黑板系统**：语音识别、知识推理等领域，如基于先验知识的条件判断进行语音搜索。 这些软件架构风格各有特点，适用于不同的应用场景。在实际的软件开发中，选择合适的架构风格对于提高系统的可靠性、性能和可维护性至关重要。

例题

【架构风格】描述了一类软件架构的特征，它独立于实际问题，强调软件系统中通用的组织结构选择。垃圾回收机制是Java语言管理内存资源时常用的一种【设计模式】。

目的

软件架构是降低成本、改进质量、按时和按需交付产品的关键因素。软件架构设计需满足系统的质量属性，如性能、安全性和可修改性等，并能够指导设计人员和实现人员的工作。

分类

管道-过滤器架构风格

是什么

在管道和过滤器软件体系结构中，每个模块都有一组输入和一组输出。每个模块从它的输入端接收输入数据流，在其内部经过处理后，按照标准的顺序，将结果数据流送到输出端，以达到传递一组完整的计算结果实例的目的。它最典型的应用是在编译系统。一个普通的编译系统包括词法分析器，语法分析器，语义分析与中间代码生成器，优化器，目标代码生成器等一系列对源程序进行处理的过程。题干描述适合管道-过滤器模式。

对于因数据输入某个构件，经过内部处理，产生数据输出的系统，通常会采用（管道-过滤器）架构风格。

经典应用场景

编译系统

例题

某软件开发公司负责开发一个Web服务器服务端处理软件，其核心部分是对客户端请求消息的解析与处理，包括HTTP报头分离、SOAP报文解析等功能。该公司的架构师決定采用成熟的架构风格指导整个软件的设计，（管道-过滤器）架构风格，最适合该服务端处理软件。

最主要的特征

每个过滤器即每个模块，都一组输入和一组输出，数据流以单向方式从一个过滤器流向另一个过滤器。每个过滤器可并行执行。

数据在各处理模块之间并发执行

如何提高性能

对于采用管道-过滤器架构风格的系统，可以通过引入过滤器的数据并发处理可以有效提高系统性能。

与其他风格的区别

和顺序批处理的最大区别

最大区别：数据处理方式。 批处理：串行，数据每个环节全量处理。 管道过滤器：并发，数据每个环节分批处理。 顺序批处理强调数据的顺序性和整批处理。每个步骤必须等待前一个步骤完全处理完整批数据后才能开始处理，这导致了较高的处理延迟和较低的并发性。 管道过滤器则支持数据的并行处理和流式传输。数据可以在过滤器之间流动时同时被多个过滤器处理，这大大提高了数据处理效率和并发性。 综上所述，顺序批处理架构风格和管道过滤器架构风格在数据处理方式上存在显著区别，这也是它们之间最大的差异。顺序批处理更适合于那些需要逐步处理整批数据且对实时性要求不高的场景；而管道过滤器则更适合于需要高效并发处理数据的场景。

特点

在管道和过滤器软件体系结构中，管道-过滤器风格最主要的特点可以归纳如下： 1. 单向数据流 每个构件（过滤器）都有一组输入和输出，数据流以单向方式从一个过滤器流向另一个过滤器。 数据源源不断地产生，并在处理过程中逐步流向下一个过滤器。 2. 过滤器独立性 每个过滤器是一个独立的实体，它独立地完成对输入数据的处理，并产生输出数据。 过滤器之间不共享数据，且一个过滤器不知道其上游和下游的标识符或具体实现。 3. 高内聚低耦合 过滤器内部处理逻辑紧密相关，对外则通过标准接口进行数据交换，实现了高内聚低耦合的设计。 这种设计使得系统具有良好的隐蔽性，易于维护和扩展。 4. 支持复用和并行执行 管道-过滤器风格允许设计者将整个系统的输入/输出行为看作是多个过滤器的行为的简单合成，从而支持软件重用。 每个过滤器可以作为一个单独的任务完成，因此支持并行执行，提高了系统的处理效率。 5. 灵活性和可扩展性 系统允许随时添加新的过滤器或替换旧的过滤器，以适应新的业务需求或技术变化。 这种灵活性使得系统具有很强的可扩展性，能够轻松应对复杂多变的业务场景。 6. 批处理结构 尽管过滤器可以增量式地处理数据，但整个系统通常呈现为批处理结构。这是因为设计者需要将每个过滤器看作一个完整的从输入到输出的转换过程。 7. 性能考虑 在数据传输上没有通用的标准，每个过滤器都需要进行数据的解析和合成工作，这可能会降低系统性能并增加编写过滤器的复杂性。 系统可能包含缓冲机制以处理不同过滤器之间处理速度不一致的问题，防止数据丢失。 综上所述，管道-过滤器风格在软件体系结构中具有单向数据流、过滤器独立性、高内聚低耦合、支持复用和并行执行、灵活性和可扩展性等特点。然而，也需要注意其可能导致的批处理结构和在数据传输上的性能问题。

层次化架构风格

是什么

层次与性能质量属性的关系

对于采用层次化架构风格的系统，划分的层次越多，系统完成某项功能需要的中间调用操作越多，其性能越差

顺序批处理架构风格

特点

数据以整体的方式在不同的处理模块之间有序传递

事件驱动系统架构风格

经典场景

兴趣推荐系统

用户会注册自己的兴趣，然后系统也会把新闻按兴趣分类，如果某个新闻事件发生，可以通过事件来触发推送动作，将新闻推送给对其感兴趣的用户。这是典型的事件驱动系统应用场景。

例题

问：Windows操作系统在图形用户界面处理方面采用的核心架构风格是（事件驱动）风格。 答：Windows操作系统在图形用户界面处理方面采用的是典型的“事件驱动”的架构风格，首先注册事件处理的是回调函数，当某个界面事件发生时（例如键盘敲击、鼠标移动等），系统会查找并选择合适的回调函数处理该事件。

C2体系结构风格

经典场景

主要特征

C2风格是一种基于构件和消息的架构风格

C2体系结构风格可以概括为：通过连接件绑定在一起的按照一组规则运作的并行构件网络。 C2风格中的系统组织规则如下： ①系统中的构件和连接件都有一个顶部和一个底部； ②构件的顶部应连接到某连接件的底部，构件的底部则应连接到某连接件的顶部，而构件与构件之间的直接连接是不允许的； ③一个连接件可以和任意数目的其他构件和连接件连接； ④当两个连接件进行直接连接时，必须由其中一个的底部到另一个的顶部。

### C2体系结构风格 C2风格是一种基于构件和消息的架构风格，可用于创建灵活的、可伸缩的软件系统。其主要特点包括： 1. **构件和连接件**：C2风格中的系统由许多构件和连接件组成，这些构件和连接件按照一定的规则通过连接件连接在一起，形成一个层次网络。 2. **异步消息交换**：构件之间的通讯是通过以连接件为中介的异步消息交换机制来实现的，这有助于降低构件之间的耦合度。 3. **底层无关性**：C2风格强调构件的底层无关性，即构件可以在不同的环境中被重用，这提高了系统的可替代性和可重用性。 4. **事件转化**：C2风格引入了“事件转化”的概念，通过域解释器将构件的请求转化为接收方能够接收的特定形式，同时也把通知转化为该构件能够理解的形式。 C2风格适用于那些需要高度模块化、可重用性和可扩展性的软件系统，如信号处理、专家系统、模式识别等领域。 综上所述，C2体系结构风格和面向对象风格虽然都是软件架构的重要风格，但它们在构件组织、通讯机制、系统特性等方面存在显著差异。因此，C2体系结构风格并不是面向对象风格。

面向对象的风格

### 面向对象风格 面向对象风格则是一种设计方法论，它将程序结构视为“对象”的集合，这些对象通过交互来实现功能。面向对象编程强调将数据和操作数据的行为封装在一起，并通过对象之间的消息传递来实现功能的模块化。其主要特点包括： 1. **封装**：将数据和方法绑定在一起，限制了对对象内部状态的直接访问。 2. **继承**：允许新创建的类从已有类中继承属性和方法，增强代码复用性。 3. **多态**：同一操作作用于不同的对象，可以产生不同的结果，增强了灵活性。 4. **抽象**：通过抽象类和接口来定义基本的操作行为，降低系统复杂性。 面向对象风格通过将复杂的系统分解为简单的对象，有助于更好地理解和管理代码，提高开发效率。它适用于各种规模的软件系统开发，从小型项目到大型软件系统都能发挥其优势。

如何提高性能

对于采用面向对象架构风格的系统，可以通过减少功能调用层次提高系统性能。

虚拟机风格

解释器风格

特征

可拼装组合（规则、组件、模块、脚本等），使其灵活拓展

经典场景

python、javascript、lua等虚拟机(解释器)

例题

某企业内部现有的主要业务功能已封装成为Web服务。为了拓展业务范围，需要将现有的业务功能进行多种组合，形成新的业务功能。针对业务灵活组合这一要求，采用（D）架构风格最为合适。 A规则系统 B面向对象 C黑板 D解释器

针对某企业内部现有的主要业务功能已封装成为Web服务，并需要将这些业务功能进行多种组合以拓展业务范围的需求，选择合适的架构风格至关重要。在此场景下，我们逐一分析各个选项的适用性： A. **规则系统**： 规则系统主要适用于那些需要根据预定义规则进行决策或处理问题的系统。虽然它可以在一定程度上支持业务逻辑的灵活组合，但其核心并不在于业务功能的灵活组合与重用，而是规则的定义与执行。因此，规则系统可能不是最佳选择。 B. **面向对象**： 面向对象是一种编程范式，它强调将现实世界抽象为对象，并通过对象之间的交互来实现系统功能。虽然面向对象有助于提高系统的模块化和重用性，但它更多关注的是编程层面的实现，而不是在架构层面直接支持业务功能的灵活组合。因此，面向对象也不是最直接满足这一需求的架构风格。 C. **黑板**： 黑板模式是一种用于解决复杂问题的架构模式，它允许多个不同的知识源（或专家）通过共享的黑板进行交互和协同工作。虽然黑板模式在解决复杂问题方面表现出色，但它并不直接针对业务功能的灵活组合进行优化。因此，它也不是最佳选择。 D. **解释器**（或更广泛地，**虚拟机风格**）： 解释器架构风格（作为虚拟机风格的一种）特别适合于那些需要灵活组合和动态执行不同业务逻辑的场景。在这种架构下，业务功能被封装为可执行的单元（如Web服务），并可以通过解释器或类似机制进行动态调用和组合。这种架构风格能够很好地支持业务功能的灵活组合和重用，从而满足企业的业务需求。 综上所述，针对业务灵活组合这一要求，采用**解释器**（或虚拟机风格）架构风格最为合适。这种架构风格能够充分利用现有的Web服务资源，通过动态组合和调用这些服务来实现新的业务功能，从而拓展企业的业务范围。 因此，正确答案是D. 解释器。

问：Java语言宣传的“一次编写，到处运行”的特性，从架构风格上看符合（虚拟机）风格的特点。 解：Java语言是一种解释型语言，在Java虚拟机上运行，这从架构风格上看是典型的“虚拟机”风格，即通过虚拟机架构屏蔽不同的硬件环境。

规则系统架构风格

是什么

规则系统体系结构风格是一个使用模式匹配搜索来寻找规则并在正确的时候应用正确的逻辑知识的虚拟机，其支持把频繁变化的业务逻辑抽取出来，形成独立的规则库。这些规则可独立于软件系统而存在，可被随时地更新。它提供了一种将专家解决问题的知识与技巧进行编码的手段，将知识表示为“条件-行为”的规则，当满足条件时，触发相应的行为，而不是将这些规则直接写在程序源代码中，规则一般用类似于自然语言的形式书写，无法被系统直接执行，故而需要提供解释规则执行的“解释器”。 因此，本题中的扫地机器人系统适用于规则系统体系结构风格。

主要特征

条件-行为、解释器

应用场景

某公司拟开发一个扫地机器人。机器人的控制者首先定义清洁流程和流程中任务之间的关系，机器人接受任务后，需要响应外界环境中触发的一些突发事件，根据自身状态进行动态调整，最终自动完成任务。针对上述需求，该机器人应该采用（规则系统）架构风格最为合适。

根据题目中描述，VIP管理系统会根据不同商场活动，不定期更新VIP会员的审核标准和折扣标准，属于典型规则系统应用场景。

解释器风格

例题

某公司欲开发一个大型多人即时战略游戏，游戏设计的目标之一是能够支持玩家自行创建战役地图，定义游戏对象的行为和对象之间的关系。针对该需求，公司应该采用（解释器）架构风格最为合适。在架构设计阶段，公司的架构师识别出2个核心质量属性场景。其中，“在并发用户数量为 10000人时，用户的请求需要在1秒内得到响应"主要与（性能）质量属性相关；“对游戏系统进行二次开发的时间不超过3个月”主要与（可修改性）质量属性相关。 答：1、题目中提及“支持玩家自行创建战役地图“这说明系统要能应对“自定义”内容的解析，这需要用到解释器风格。 2、“并发用户数量10000人时用户请求要在1秒内得到响应"属于典型的性能属性。 3、“对游戏系统进行二次开发的时间不超过3个月”属于可修改性属性。

特点

如何判定是否是适合采用解释器风格

需要在软件架构层面提供一种运行时的系统行为定义与改变的能力

该软件系统特别强调用户定义系统中对象的关系和行为这一特性，这需要在软件架构层面提供一种运行时的系统行为定义与改变的能力，根据常见架构风格的特点和适用环境，可以知道最合适的架构设计风格应该是解释器风格。

过程控制架构风格

例题

某公司拟开发了个轿车巡航定速系统，系统需要持续测量车辆当前的实时速度，并根据设定的期望速度启动控制轿车的油门和刹车。针对上述需求，采用（过程控制）架构风格最为合适。 答：轿车巡航定速系统是一个十分典型的控制系统，因此对比4个候选项，过程控制特别适合求解这类问题。

某公司承接了一个开发家用空调自动调温器的任务，调温器测量外部空气温度，根据设定的期望温度控制空调的开关。根据该需求，公司应采用（）架构风格最为合适。 答：过程控制架构风格

特点

根据设置状态控制另一状态

其特点是不断采集系统当前状态，与系统中的设定状态进行对比，并通过将当前状态与设定状态进行对比从而进行控制。

过程调用的架构风格

对于采用过程调用架构风格的系统，将显式调用策略替换为隐式调用策略能够提高系统的灵活性，但会降低系统的性能。

数据共享风格

例题

编译器的主要工作过程是将以文本形式输入的代码逐步转化为各种形式，最终生成可执行代码。现代编译器主要关注编译过程和程序的中间表示，围绕程序的各种形态进行转化与处理。针对这种特征，现代编译器应该采用（）架构风格最为合适。

仓库风格

仓库风格中

有两种不同的构件

【中央数据结构】说明当前状态

【独立构件】在中央数据存储上执行

特点是

都是围绕同一份共享数据开展，强调数据或信息的集中存储和管理.

包含三种风格

黑板架构风格

特征

求解过程不确定，共享数据和知识，每次行为都经知识库处理判定行为

对于语音识别、知识推理等问题复杂、解空间很大、求解过程不确定的这一类软件系统，通常会采用（黑板架构风格）架构风格。

应用场景

黑板风格的传统应用是信号处理领域，如语音和模式识别。

场景

黑板体系结构风格主要由三部分组成。 知识源：知识源中包含独立的、与应用程序相关的知识，知识源之间不直接进行通信，它们之间的交互只通过黑板来完成； 黑板数据结构：黑板数据是按照与应用程序相关的层次来组织的解决问题的数据，知识源通过不断地改变黑板数据来解決问题； 控制：控制完全由黑板的状态驱动，黑板状态的改变决定使用的特定知识

例题

65.某公司拟开发一个语音搜索系统，其语音搜索系统的主要工作过程包括分割原始语音信号、识别音素、产生候选词、判定语法片断、提供搜索关键词等，【每个过程都需要进行基于先验知识的条件判断并进行相应的识别动作】。针对该系统的特点，采用（黑板）架构风格最为合适。

由于“每个过程都需要进行基于先验知识的条件判断并进行相应的识别动作”因此，该公司拟开发的语音识别系统应采用黑板体系结构风格最为合适。

根据题干描述，语音识别软件需要对用户的语音指令进行音节分割、重音判断、语法分析和语义分析，最终对用户的意图进行推断。由于语音识别具有不确定性，需要人工智能技术的支持和专家意见的汇总和决策，并且需要支持识别过程中的推理和决策。根据上述分析，选项中列举的架构风格中，黑板风格最符合要求。

数据库系统

超文本系统

软件架构评估

评估过程包含

识别

风险点

特点

可能引起风险的因素

是某个存在问题的架构设计决策，可能会导致问题：

非风险点

特点

功能优化点

与风险相对，是良好的架构设计决策；（不会导致问题，但是可优化的）

敏感点

特点是一种情况或者现状，可使设计入员或分析员明确在搞清楚如何实现质量目标时应注意什么。 比如：“系统需要支持的最大并发用户数量直接影响传输协议和数据格式"

特点

产生了什么影响

是一个或多个构件的特性；

敏感点是一个或多个构件（和/或构件之间的关系）的特性。

敏感点是实现一个特定质量属性的关键特征

权衡点

特点

描述中有多个属性点，多个属性点的权衡

是影响多个质量属性的特性，是多个质量属性的敏感点。

例题

根据上述定义，可以看出“改变业务数据编码方式会对系统的性能和安全性产生影响”是对权衡点的描述，“假设用户请求的频率为每秒 1个，业务处理时间小于30毫秒，则将请求响应时间设定为1秒钟是可以接受的”是对非风险的描述

架构评估方法

架构权衡（评估）分析方法（Architecture Tradeoff Analysis Method, ATAM)

是什么

是在基于场景的架构分析方法 (Scenarios-based Architecture Analysis Method,SAAM）基础之上发展起来的，

ATAM是软件体系结构评估中的一种方法，主要对软件体系结构的设计结果进行评估。评估是软件系统详细设计、实现和测试之前的阶段工作，因此评估不涉及系统的实现代码和测试，因为评估是考查软件体系结构是否能够合适地解决软件系统的需求，并不对软件需求自身是否准确进行核实，而软件需求是否准确是需求评审阶段的工作。

体系结构权衡分析方法（Architecture Trade offAnalysis Method,ATAM）是在SAAM的基础上发展起来的，是一种系统架构评估方法，主要在系统开发之前，针对性能、可用性、安全性和可修改性等质量属性进行评估和折中。主要针对性能、可用性、安全性和可修改性，在系统开发之前，对这些质量属性进行评价和折中。 （1）特定目标：ATAM的目标是在考虑多个相互影响的质量属性的情况下，从原则上提供一种理解软件体系结构的能力的方法。对于特定的软件体系结构，在系统开发之前，可以使用ATAM方法确定在多个质量属性之间折中的必要性。 （2）质量属性：ATAM方法分析多个相互竞争的质量属性。开始时考虑的是系统的可修改性、安全性、性能和可用性。 （3）风险承担者：在场景、需求收集有关的活动中，ATAM方法需要所有系统相关人员的参与。 （4）体系结构描述：体系结构空间受到历史遗留系统、互操作性和以前失败的项目约束。 在五个基本结构的基础上进行体系结构描述，这五个结构是从Kruchten的4+1视图派生而来的。 其中逻辑视图被分为功能结构和代码结构。这些结构加上它们之间适当的映射可以完整地描述一个体系结构。

架构权衡分析方法（Architecture Tradeoff Analysis Method,ATAM）是一种系统架构评估方法，主要在系统开发之前，针对性能、可用性、安全性和可修改性等质量属性进行评价和折中。ATAM可以分为4个主要的活动阶段，包括需求收集、架构视图描述、属性模型构造和分析、架构决策与折中，整个评估过程强调以属性作为架构评估的核心概念。题干描述中，“系统在进行文件保存操作时，应该与Windows系统的操作方式保持一致”，讨论的是针对使用系统的用户的习惯问题，这与易用性相关。“系统应该提供一个开放的API接口，支持远程对系统的行为进行控制与调试"这个描述与系统的可测试性相关。在识别出质量属性描述后，通常采用效用树对质量属性的描述进行刻画与排序。在评估过程中，权衡点是一个会影响多个质量属性的架构设计决策。

例题

该框架主要关注系统的（需求说明），针对性能、（可用性）、安全性和可修改性，在系统开发之前进行分析、评价与折中。

特色

ATAM方法要求在系统开发之前，首先对这些质量属性进行【评价】和【折中】。

ATAM并不是一种精确的评估方法，该方法表现的主要形式是评审会议。

主要包括4个阶段/分为四个阶段

场景和需求收集

架构视图和场景实现

属性模型构造和分析

属性模型折中

基于场景的架构（评估）分析方法(Scenarios-based Architecture AnalysisMethod, SAAM）

是什么

SAAM分析评估体系结构的过程包括五个步骤，即场景开发、体系结构描述、单个场景评估、场景交互和总体评估。SAAM的主要输入问题是问题描述、需求声明和体系构描述

主要输入是

问题描述

需求声明或需求说明

【体系结构描述】

过程包括五个步骤

场景开发

体系结构描述

单个场景评估

场景交互

总体评估

特定领域软件架构（Domain Specific Software Architecture,DSSA）模型

是什么

特定领域软件架构（Domain Specific SoftwareArchitecture,DSSA） 以一个特定问题领域为对象，形成由领域参考模型、参考需求、参考架构等组成的开发基础架构， 目标是支持一个特定领域中多个应用的生成。 DSSA的基本活动包括领域分析、领域设计和领域实现。

DSSA是在一个特定应用领域中为一组应用提供组织结构参考的软件体系结构，

特定领域软件架构（Domain Specific SoftwareArchitecture,DSSA）是在一个特定应用领域中，为一组应用提供组织结构参考的标准软件体系结构。

由三个要素组成了基础架构

组成的开发基础架构

领域参考模型

领域参考需求

领域参考架构

具有三个层次的系统模型

领域开发环境

领域特定应用开发环境

应用工程师主要在领域特定应用开发环境中工作。

应用执行环境

参与DSSA的人员可以划分为4种角色，包括

分类

领域专家

例题

领域专家的主要任务是提供关于领域中系统的需求规约和实现的知识。

领域分析人员

领域分析者的任务是控制整个领域分析过程，进行知识获取，将获取的知识组织到领域模型中；

领域设计人员

领域设计者的任务是根据领域模型和现有系统开发出DSSA，并对DSSA的准确性和一致性进行验证。

领域实现人员

记忆方法

一专家三人员

包括三个基本活动

领域分析

领域分析的主要目的是获得：模型（领域模型。）

领域分析的主要目的是获得领域模型，领域模型描述领域中系统之间共同的需求，即领域需求；

领域设计

领域设计的主要目标是获得：框架（DSSA 特定领域【软件架构】）

领域设计的主要目标是获得DSSA，DSSA描述领域模型中表示需求的解决方案；

领域实现

领域实现是为了：实现框架（开发和组织可重用信息，对基础软件架构进行实现。）

领域实现的主要目标是依据领域模型和DSSA开发和组织可重用信息，并对基础软件架构进行实现。

架构复审

什么节点进行复审

在对一个软件系统的架构进行设计与确认之后，需要进行架构复审。

目的

架构复审的目的是为了标识潜在的风险，及早发现架构设计中的缺陷和错误。

由谁决定架构是否满足需求、质量需求是否在设计中得到体现

用户代表

领域专家

优点

软件架构设计是降低成本、改进质量、按时和按需交付产品的关键因素。架构设计能够满足系统的性能、可维护性等品质；能够使得不同的利益相关人（stakeholders）达成一致的目标；能够支持项目计划和项目管理等活动；能够有效地管理复杂性；等等。然而系统架构的给出必须建立在需求明确的基础上。

软件设计

方法

基于架构的软件设计（Architecture-Based Software Design,ABSD）方法

是什么

基于架构的软件设计（ABSD）强调由商业、质量和功能需求的组合驱动软件架构设计。使用ABSD方法，设计活动可以从项目总体功能框架明确就开始，并且设计活动的开始并不意味着需求抽取和分析活动可以终止，而是应该与设计活动并行。ABSD方法有三个基础：第一个基础是功能分解，在功能分解中使用已有的基于模块的内聚和耦合技术。第二个基础是通过选择体系结构风格来实现质量和商业需求。第三个基础是软件模板的使用。ABSD方法是一个自顶向下，递归细化的过程，软件系统的架构通过该方法得到细化，直到能产生软件构件的类。

特点

递归细化的过程

三个基础：有三个基础操作，分别是对系统进行

功能分解

采用架构风格实现质量属性与商业需求

采用软件模板设计软件结构

6个主要活动

架构需求

架构复审

活动的目标是标识潜在的风险，及早发现架构设计中的缺陷和错误；

架构演化

针对用户的需求变化，修改应用架构，满足新的需求。

例题

根据定义，基于软件架构的开发（ArchitectureBasedS oftwareD evelopment, ABSD) 强调由【商业、质量和功能需求】的组合【驱动】软件架构设计。 它强调采用【视角和视图】来描述软件架构，采用【用例和质量属性场景】来描述需求。

子主题

基体系结构的于软件架构的设计

是什么

基体系结构的于软件架构的设计的定义，基于软件架构的设计（Architecture Based Software Development,ABSD）强调由商业、质量和功能需求的组合驱动软件架构设计。

采用什么来描述软件架构

视角和视图

采用什么来描述需求

用例和质量属性场景

进一步来说，用例描述的是功能需求，质量属性场景描述的是质量需求（或侧重于非功能需求）。

体系结构文档化

作用

体系结构文档化有助于辅助系统分析人员和程序员去实现体系结构。

输出哪些文档

体系结构规格说明

测试体系结构需求的质量设计说明书

架构文档化

架构文档化的主要输出结果是

架构规格说明书

架构质量说明书

原则

软件架构文档应该从使用者的角度进行书写， 针对不同背景的人员采用不同的书写方式，并将文档分发给相关人员。 架构文档要保持较新，但不要随时保证文档最新，要保持文档的稳定性。

软件架构文档是对软件架构的一种描述，帮助程序员使用特定的程序设计语言实现软件架构。软件架构文档的写作应该遵循一定的原则，这些原则包括：文档要从使用者的角度进行编写；必须分发给所有与系统有关的开发人员；应该保持架构文档的即时更新，但更新不要过于频繁；架构文档中描述应该尽量避免不必要的重复；每次架构文档修改都应该记录进行修改的原则。

中间件

中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。 软件中间件的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户开发和集成应用软件。它不仅仅要实现互连，还要实现应用之间的互操作。

软件标准

包含哪些

ANSI/IEEE 1471-2000

是什么

是对软件密集型系统的架构进行描述的标准。

在ANSI/IEEE 1471-2000标准中，系统是为了达成利益相关人（Stakeholder）的某些使命（Mission），在特定环境（Enviroment）中构建的。每一个系统都有一个架构（Architecture）。架构是对所有利益相关人的关注点（Concern）的响应和回答，通过架构描述（Architecture Description）来说明。每一个利益相关人都有各自的关注点。这些关注点是指对其重要的，与系统的开发、运营或其他方面相关的利益。架构描述（Architecture Description）本质上是多视图的。每一个视图（View）是从一个特定的视角（Viewpoint）来表述架构的某一个独立的方面。试图用一个单一的视图来覆盖所有的关注点当然是最好的，但实际上这种表述方式将很难理解。视角（Viewpoint）的选择，基于要解决哪些利益相关人的哪些关注点。它決定了用来创建视图的语言、符号和模型等，以及任何与创建视图相关的建模方法或者分析技术。一个视图（View）包括一个或者多个架。构模型（Model），一个模型也可能参与多个视图。模型较文本的表述的好处在于，可以更容易的可视化、检查、分析、管理和集成。

考题

在该标准中，（视图）这一概念主要用于描述软件架构模型。 在此基础上，通常采用（视角）描述某个利益相关人（Stakeholder）所关注架构模型的某一方面。 （模型）则是对所有利益相关人关注点的响应和回答。

软件开发方法

以架构为核心的软件开发方法

例题

采用以架构为核心的软件开发方法，在建立软件架构的初期，首要任务是选择一个合适的（架构风格），在此基础上，开发人员通过架构模型，可以获得关于（架构属性）的理解，为将来的架构实现与演化过程建立了目标。

是什么

在该方法中，架构用来激发和调整设计策略，不同的视图用来表达与质量目标有关的信息。架构设计是一个迭代过程，在建立软件架构的初期，选择一个合适的架构风格是首要的，在此基础上，开发人员通过架构模型，可以获得关于软件架构属性的理解，为将来的架构实现与演化过程建立了目标。

对象管理组织（OMG）

是什么

基于CORBA基础设施定义了4种构件标准。分别是

实体（Entity）构件需要长期持久化并主要用于事务性行为，由容器管理其持久化。

加工（Process）构件同样需要容器管理其持久化，但没有客户端可访问的主键。

会话（Session）构件不需要容器管理其持久化，其状态信息必须由构件自己管理。

服务（Service）构件是无状态的。

分布式系统开发

分布式系统开发分为5个逻辑计算层：

表示层：实现用户界面；

表示逻辑层：包括为了生成数据表示而必须进行的处理任务，如输入数据编辑等；

数据处理层：包括存储和访问数据库中的数据所需的应用逻辑和命令，如查询语句和存储过程等：数据层是数据库中实际存储的业务数据。

应用逻辑层：包括支持实际业务应用和规则所需的应用逻辑和处理过程，如信用检查、数据计算和分析等；

例题

在客户机/服务器系统开发中，采用（分布式数据结构）时，应将数据层和数据处理层放置于服务器，应用逻辑层、表示逻辑层和表示层放置于客户机。

网络架构DFD

应用架构建模中要绘制的第一个物理数据流图（PDFD）是网络架构DFD，需要显示的信息包括服务器及其物理位置；客户端及其物理位置；处理器说明；传输协议。（他们不显示单位时间的数据流量，）

闭环控制架构

例题

246. 某公司欲开发一种工业机器人，用来进行汽车零件的装配。公司的架构师经过分析与讨论，给出了该机器人控制软件的两种候选架构方案：闭环控制和分层结构。以下对于这两种候选架构的选择理田，错误的是（）。 答：能够进行替换与重用，但闭环结构通常适用于处理简单任务（如机器装配等），并不适用于复杂任务。分层结构的特点是通过引入抽象层，在较低层次不确定的实现细节在较高层次会变得确定，并能够组织层间构件的协作，系统结构更加清晰。

9、应用数学

数学模型

解决多数实际问题的关键是建立数学模型（包括数学方程、数学公式、图形描述、符号表示等）。数学建模是对现实世界的一种近似的、简化的、易于求解的抽象描述。数学模型常需要忽略某些次要因素，以便易于近似求解。过于简单的模型能准确性不足，为提高准确性，若建立过于复杂的模型，求解的难度就会增加。在简单性和准确性之间求得平衡是数学建模的一条原则。 对同一问题可以建立多种数学模型。数学模型也常带有一些可变的参数。选用哪个模型，或选择什么样的参数，更能近似地解決实际问题，符合实际要求，这需要反复多次试验，根据求解失败的教训或用户的反馈意见逐步对模型进行修正或改进，逐步完善模型，并求得使用户满意，符合实际情况的结果。对一般的问题，并没有统一的、普适的模型评价标准，没有最好，只有更好，实践是检验真理的唯一标准。

二元一次方程极小值计算

例题

子主题

动态规划模型

例题

问题，某公司有4百万元资金用于甲、乙、丙三厂追加投资。各厂获得不同投资款后的效益见下表。适当分配投资（以百万元为单位）可以获得的最大的总效益（）百万元。根据如下投资收益表求解最大总效益 求如何投资收益最大已知如下投资收益表 已知投资收益表    工厂投资和收益（百万元）    0 1 2 3 4 甲 3.8 4.1 4.8 6 6.6 乙 4 4.2 5 6 6.6 丙 4.8 6.4 6.8 7.8 7.8

解

好的！我会一步一步详细讲解代码的各个部分，帮助你更好地理解如何通过动态规划来解决这个投资收益最大化的问题。 ### 问题回顾 我们有三个工厂（甲、乙、丙），每个工厂根据不同的投资金额（0到4百万元）可以获得不同的收益。总的资金为4百万元，我们要找到如何分配这4百万元给三个工厂，使得总的收益最大化。 我们用动态规划的方法来解决这个问题，即通过逐步计算不同投资组合下的收益，并最终选择总收益最大化的投资方案。 ### 代码分解 #### 1. 投资收益数据 ```python # 投资收益数据 benefit = {     '甲': [3.8, 4.1, 4.8, 6.0, 6.6],     '乙': [4.0, 4.2, 5.0, 6.0, 6.6],     '丙': [4.8, 6.4, 6.8, 7.8, 7.8] } ``` 这个部分定义了三个工厂在每种投资金额下的收益数据： - `benefit['甲']` 表示甲厂在投资0到4百万元时的收益分别是 3.8, 4.1, 4.8, 6.0, 6.6 百万元。 - `benefit['乙']` 和 `benefit['丙']` 表示乙、丙工厂对应的投资收益。 #### 2. 定义总投资金额 ```python # 投资的总额 total_investment = 400 ``` 这里我们定义了总的资金为4百万元。 #### 3. 动态规划数组 `dp` ```python # 利用动态规划数组 dp = [[0] * (total_investment + 1) for _ in range(total_investment + 1)] ``` 这个部分创建了一个二维数组 `dp`，每个元素 `dp[i][j]` 用于记录当对工厂甲投资 `i` 百万元，对工厂乙投资 `j` 百万元时，分配到工厂丙剩余的资金后能获得的最大收益。 - `dp` 的大小是 `total_investment + 1`。虽然我们只有 0 到 4 百万元的实际投资额，但为了模拟完整的资金总额，动态规划数组的大小是根据总金额扩展的。 #### 4. 三重循环填充动态规划数组 ```python # 填充dp数组 for i in range(5):  # 甲的投资     for j in range(5):  # 乙的投资         for k in range(5):  # 丙的投资             current_investment = i + j + k             if current_investment <= total_investment:                 dp[i + j][k] = max(dp[i + j][k], benefit['甲'][i] + benefit['乙'][j] + benefit['丙'][k]) ``` 这里的三重循环分别遍历甲、乙、丙三家工厂的所有投资情况（从 0 到 4 百万元）。对于每一种组合 `i`、`j` 和 `k`： 1. **计算当前总投资**：`current_investment = i + j + k`    - `i` 表示投资甲厂的金额（0~4百万元）    - `j` 表示投资乙厂的金额（0~4百万元）    - `k` 表示投资丙厂的金额（0~4百万元）     2. **检查总投资是否超过4百万元**：`if current_investment <= total_investment`    - 如果三厂的投资总额不超过4百万元，则可以继续计算收益。     3. **更新动态规划表**：`dp[i + j][k] = max(dp[i + j][k], benefit['甲'][i] + benefit['乙'][j] + benefit['丙'][k])`    - 对于当前的投资组合，如果其总收益大于之前计算的值，则更新 `dp` 表，保留当前组合下的最大收益。    - 这里使用 `max` 函数是为了确保我们总是选取收益最大化的投资方案。 #### 5. 获取最大收益 ```python # 获取最大收益 max_benefit = 0 for i in range(total_investment + 1):     for j in range(total_investment + 1):         max_benefit = max(max_benefit, dp[i][j]) ``` 这一部分遍历 `dp` 数组，找到其中的最大值 `max_benefit`，即最大可能获得的总收益。`dp[i][j]` 记录了当对甲厂投资 `i` 百万元，对乙厂投资 `j` 百万元时，剩余的投资给丙厂所能获得的最大收益。 #### 6. 返回结果 最后输出 `max_benefit`，即在4百万元的资金限制下，最大化的总收益是多少。 --- ### 动态规划的核心思想 动态规划的核心思想是在计算每一步的最大收益时，记录先前计算过的最优结果，并基于此做进一步决策。通过这个过程，我们能避免暴力穷举所有可能的投资组合，从而高效地找到最大收益。 在这个问题中，我们通过遍历每一种投资组合，动态更新投资组合下的最优解，最终找到最大的总收益。 ### 可能的改进 目前的代码主要是针对投资额不超过4百万元的情况。如果你需要更多的投资选择或更复杂的收益表，代码的结构仍然是可扩展的。

路径

最短路径

例题

从1到7堵塞率最低的路径12357

最大流量

指派问题

例题

问：甲、乙、丙、丁4人加工A、B、C、D四种工件所需工时如下表所示。指派每人加工一种工件，四人加工四种工件其总工时最短的最优方案中，工件B应由（丁）加工。

答：指派问题：要求在4×4矩阵中找出四个元素，分别位于不同行，不同列，使其和达到最小值。 显然，任一行（或列）各元素都減（或加）一常数后，并不会影响最优解的位置，只是目标值（指派方案的各项总和）也减（或加）了这一常数。 我们可以利用这一性质使矩阵更多的元素变成0，其他元素保持正，以利于求解。

对该矩阵，并不存在全0指派。位于（1，3）、（2，1）、（3,4）、（4,2）的元素之和为1是最小的。因此，分配甲、乙、丙、丁分别加工C、A、D、B能达到最少的总工时28+1=29。 更进一步，再在第三行上都加1，在第2、4列上都减1，可得到更多的0元素： 本题也可用试验法解决，但比较烦琐，需要仔细，不要遗漏。

解题方法

矩阵归零法

投资收益

决策树分析法解决

例题

7. 生产某种产品有两个建厂方案：（1）建大厂，需要初期投资500万元。如果产品销路好，每年可以获利200万元；如果销路不好，每年会亏损20万元。（2）建小厂，需要初期投资200万元。如果产品销路好，每年可以获利100万元；如果销路不好，每年只能获利20万元。 市扬调研表明，未来2年这种产品销路好的概率为70%。如果这2年销路好，则后续 5年销路好的概率上升为80%；如果这2年销路不好，则后续5年销路好的概率仅为10%。为取得7年最大总收益，决策者应（B） 答： A 建大厂，总收益超500万元 B 建大厂，总收益略多于300万元 C 建小厂，总收益超500万元 D 建小厂，总收益略多于300万元 答：采用决策树分析方法解答如下： 先画决策树，从左至右逐步画出各个决策分支，并在各分支上标出概率值，再在最右端分别标出年获利值。然后，从右至左，计算并填写各节点处的期望收益。 在右面四个节点处依次按下列算式计算5年的期望值，并将结果分别写在节点处。 节点④：｛200*0.8+（-20） *0.2｝*5=780 节点⑤：｛200*0.1+（-20｝*0.9） *5=10 节点⑥：｛100*0.8+20*0.2｝*5=420 接点⑦：｛100*0.1+20*0.9｝*5=140 再在②、③节点处按如下算式计算2年的期望值（扣除投资额），并将结果（7年总收益）写在节点处。 节点②：｛200*0.7+（-20） *0.3｝ *2+｛780*0.7+10*0.3｝-500=317 节点③：｛100*0.7+20*0.3｝ *2+｛420*0.7+140*0.3｝-200=288 由于节点②处的总收益值大于节点③处的总收益值。因此决定建大厂。

每一个节点均由其子节点和概率计算获得

线性规划

是什么

线性规划（Linear Programming, LP）是一种数学方法，用于在给定的线性等式或不等式约束条件下，优化（最大化或最小化）一个线性目标函数。下面我将根据上面的例子，详细讲解线性规划求解的过程。

例题

问：某服装店有甲、乙、丙、丁四个缝制小组。甲组每天能缝制5件上衣或6条裤子；乙组每天能缝制6件上衣或7条裤子；丙组每天能缝制7件上衣或8条裤子；丁组每天能缝制8件上衣或9条裤子。每组每天要么缝制上衣，要么缝制裤子，不能弄混。订单要求上衣和裤子必须配套（每套衣服包括一件上衣和一条裤子）。求解该服装店15天最多能缝制多少套衣服？ 答：211 解题思路，效率比初始值得到生产最大数，不断调整生产率比较小的值得到均衡的值

求解https://blog.csdn.net/watfe/article/details/81906484

求解二

正确答案：D 根据题意，甲、乙、丙、丁四组做上衣和裤子的效率之比分别为5/6、6/7、7/8、8/9，并且依次增加。因此，丁组做上衣效率更高，甲组做裤子效率更高。为此，安排甲组15天全做裤子，丁组15天全做上衣。 设乙组用x天做上衣，15-x天做裤子；丙组用y天做上衣，15-y天做裤子，为使上衣和裤子配套，则有 0+6x+7y+8*15=6*15+7（15-x）+8 （15-y）+0 所以，13x+15y=13*15，y=13-13x/15 15天共做套数6x+7y+8*15=6×+7（13-13x/15） +120=211-×/15只有在×=0时，最多可做211套。 此时，y=13，即甲乙丙丁四组分别用0、0、13、15天做上衣，用15、15、2、0天做裤子。

线性规划 线性规划问题求解：以服装店生产问题为例 线性规划问题概述 线性规划问题是一类优化问题，其目标是在满足一系列线性约束条件下，使一个线性目标函数达到最大值或最小值。在现实生活中，线性规划问题应用广泛，如生产计划、资源分配、投资组合等。 服装店生产问题的线性规划模型 对于服装店生产问题，我们可以建立如下的线性规划模型： 决策变量： * x1：甲组生产裤子的天数 * x2：乙组生产裤子的天数 * x3：丙组生产裤子的天数 * x4：丁组生产上衣的天数 目标函数： * 最大化总生产套数：max Z = min(5x1+6x2+7x3, 6x1+7x2+8x3+9x4) 约束条件： * x1, x2, x3, x4 >= 0 (非负约束) * x1 + x2 + x3 + x4 = 15 (总天数限制) 目标函数解释： * min(5x1+6x2+7x3, 6x1+7x2+8x3+9x4)) 表示总生产的上衣和裤子中数量较少的那个，即能形成的成套数量。 求解方法 1. 图解法： * 适用于二维或三维的线性规划问题。 * 将约束条件画在坐标轴上，形成可行域。 * 在可行域内寻找目标函数取最大值或最小值的点。 2. 单纯形法： * 适用于多维的线性规划问题。 * 通过迭代的方式，从一个可行解出发，逐步寻找更好的解，直到找到最优解。 * 是一种经典且高效的算法。 3. 对偶理论： * 将原问题转化为对偶问题，有时对偶问题更容易求解。 * 可以提供更多的经济学解释。 4. 线性规划软件： * 如MATLAB、Python（使用SciPy、PuLP等库）、LINGO、CPLEX等。 * 这些软件提供了强大的求解功能，可以处理大规模的线性规划问题。 问题解答 对于服装店生产问题，由于涉及四个变量，图解法不太适用。我们可以使用单纯形法或线性规划软件来求解。 使用线性规划软件的步骤： 1. 建立模型：将上述的决策变量、目标函数和约束条件输入到软件中。 2. 求解：点击求解按钮，软件会自动给出最优解。 3. 分析结果：根据软件给出的结果，可以得到各组的生产天数以及最大生产套数。 需要注意： * 模型的准确性：建立的线性规划模型要准确反映问题的实际情况。 * 软件的选择：根据问题的规模和复杂度选择合适的软件。 * 结果的解释：对求解结果进行合理的解释，并结合实际情况进行分析。 拓展 * 整数规划：如果决策变量要求为整数，则问题变为整数规划问题。 * 非线性规划：如果目标函数或约束条件是非线性的，则问题变为非线性规划问题。 * 多目标规划：如果有多个目标函数需要同时考虑，则问题变为多目标规划问题。 总结：线性规划问题在生产管理、经济学、工程学等领域有着广泛的应用。通过建立数学模型并利用相应的求解方法，可以有效地解决这类问题，为决策提供科学依据。 如果您能提供更具体的问题或数据，我可以为您提供更详细的解答。 例如，您还可以提供以下信息： * 是否有其他限制条件，如原材料限制、机器时间限制等？ * 是否需要考虑不同产品的利润差异？ * 是否需要考虑生产过程中的不确定性？ 通过这些信息，我们可以建立更完善的线性规划模型，从而得到更准确的解。

疑问❓如何使用excel 、python 计算如上问题

https://deepinout.com/excel/excel-top-articles/1694589277_j_solver-in-excel.html#google_vignette

甘特图

任务顺序与时间

图片中的图表是一种典型的“甘特图”（Gantt Chart），用于表示项目计划和进度。甘特图以时间轴为基础，通过条形图表示任务的起止时间以及各任务的并行或顺序关系。 从图表来看，上半部分和下半部分的条形图展示了不同的任务（如设计、制造、检验）在不同时间段的安排，分别对应不同的执行顺序（如“丁、甲、乙、丙”与“丁、乙、甲、丙”），以此来对比不同任务顺序下所需的总天数。 这种图表有助于清晰地展示任务之间的依赖关系以及如何优化项目时间安排。

甘特图（Gantt Chart）是一种常用于项目管理的可视化工具，用来表示项目的计划和进度。它以横向条形图的方式展示项目的任务及其时间安排。通常，甘特图会包含以下元素： 1.时间轴（横轴）：表示项目的时间跨度，可以按天、周、月或年等不同单位显示。 2.任务列表（纵轴）：列出项目中的各个任务或活动。 3.任务条（条形图）：每个任务用一条横向的条形来表示任务的起始和结束时间。 4.依赖关系：有些甘特图还会显示任务之间的依赖关系，例如某个任务必须在另一个任务完成后才能开始。 甘特图的用途： •任务分配和进度跟踪：帮助项目经理和团队成员了解任务的时间安排、当前的进度以及是否有延期。 •资源优化：通过查看哪些任务是并行执行的，项目经理可以合理分配资源，以确保工作不重叠或延迟。 •风险管理：通过了解任务的依赖关系，甘特图能够提前识别出关键路径（即如果某个任务延迟会影响整个项目的进度）。 典型的甘特图示例： 1.任务的横条越长，表示所需的时间越长。 2.并行任务（同时进行的任务）在图上是相互平行的。 3.某些甘特图还可以显示任务的进度百分比，通过不同颜色或填充样式展示任务的完成情况。 甘特图是一种直观、简洁且易于理解的工具，广泛应用于项目管理中。

如何达到任务安排，完成时间最短，的解题思路

首个任务组首个任务和末尾任务组的末尾任务尽可能短

例题 答：

解

解决什么问题

生产四个产品（甲、乙、丙、丁）的生产流程优化问题

各种函数的图形展示

分类

幂函数

指数函数

对数函数

参考

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1746477493630715632&wfr=spider&for=pc

建模

在对实际应用问题建立数学模型并求得结果后，还需要根据建模的目的和要求，利用相关知识，结合研究对象的特点，进行模型分析。

模型分析

模型分析工作主要包括

模型的合理性分析

模型的误差分析

参数的灵敏性分析

模型检验

对实际应用问题建立了数学模型后，一般还需要对该模型进行检验。通过检验尽可能找出模型中的问题，以利于改进模型，有时还可能会否定该模型。检验模型的做法有多种，但一般会采用（）。 1、利用实际案例数据对模型进行检验 2、进行逻辑检验，分析该模型是否会出现矛盾 3、用计算机模拟实际问题来检验模型

盈亏平衡点计算

总成本计算

总成本=成本+每套产品的可变成本 * 产品数目

10、知识产权与标准化

软件著作权

保护期

自然人

自然人的软件著作权，保护期为自然人终生及其死亡后50年，截止于自然人死亡后第50年的12月31日； 软件是合作开发的，截止于最后死亡的自然人死亡后第50年的12月31日。

法人或者其他组织

法人或者其他组织的软件著作权，保护期为50年，截止于软件首次发表后第50年的12月31日，但软件自开发完成之日起50年内未发表的，不再受到法律保护

保护范围

著作权法只保护作品的表达，不保护作品的思想、原理、概念、方法、公式、算法等，对计算机软件来说，只有程序的作品性能得到著作权法的保护，而体现其功能性的程序构思、程序技巧等不受著作权保护。计算机软件保护条例第六条规定“本条例对软件著作权的保护不延及开发软件所用的思想、处理过程、操作方法或者数学概念等。”

委托他人开发著作权归属需书面约定，否则属于受委托开发方

《计算机软件保护条例》第十二条规定：“受他人委托开发的软件，其著作权的归属由委托者与受委托者签定书面协议约定，如无书面协议或者在协议中未作明确约定，其著作权属于受委托者”。根据该条的规定，软件公司应享有软件著作权。

产生的时间

自软件开发完成之日产生

三类不适用著作权法的作品

即时事新闻； 历法、通用数表、通用表格和公式； 法律、法规、国家机关的决议、决定、命令和其他具有立法、行政、司法性质的文件，及其官方正式译文。

我国著作权法在第10条对权利内容作了较为详尽而具体的规定，指明著作权的内容包括人身权利和财产权利。 著作人身权是指作者享有的与其作品有关的以人格利益为内容的权利，也称为精神权利，包括发表权、署名权、修改权和保护作品完整权。著作人身权与作者的身份紧密联系，永远属于作者本人，即使作者死亡，其他任何人不能再拥有它。

其中保护期不受限制的三个是

署名权 修改权 保护作品完整权

所以，我国著作权法第20条规定“”。

一次性使用的权利

发表权

发表权是属于人身权利，但发表权是一次性权利，即发表权行使一次后，不再享有发表权。发表权是指决定作品是否公之于众的权利，作品一经发表，就处于公知状态，对处于公知状态的作品，作者不再享有发表权，以后再次使用作品与发表权无关，而是行使作品的使用权。

软件相关的权利

分类

著作权

商标权

商业秘密权

软件技术秘密

软件静音秘密

详细

著作权从软件作品性的角度保护其表现形式，源代码（程序）、目标代码（程序）、软件文档是计算机软件的基本表达方式（表现形式），受著作权保护； 专利权从软件功能性的角度保护软件的思想内涵，即软件的技术构思、程序的逻辑和算法等的思想内涵，当计算机软件同硬件设备是一个整体，涉及计算机程序的发明专利，可以申请方法专利，取得专利权保护： 商标权是为商业化的软件从商品、商誉的角度为软件提供保护，利用商标权可以禁止他人使用相同或者近似的商标，生产（制作）或销售假冒软件产品，商标权受保护的力度大于其他知识产权，对软件的侵权行为更容易受到行政查处。 而商业秘密权是商业秘密的合法控制人采取了保密措施，依法对其经营信息和技术信息享有的专有使用权，我国《反不正当竞争法》中对商业秘密的定义为“不为公众所知悉、能为权利人带来经济利益、具有实用性并经权利人采取保密措施的技术信息和经营信息”。 软件技术秘密是指软件中适用的技术情报、数据或知识等，包括：程序、设计方法、技术方案、功能规划、开发情况、测试结果及使用方法的文字资料和图表，如程序设计说明书、流程图、用户手册等。 软件经营秘密指具有软件秘密性质的经营管理方法以及与经营管理方法密切相关的信息和情报，其中包括管理方法、经营方法、产销策略、客户情报（客户名单、客户需求）、以及对软件市场的分析、预测报告和未来的发展规划、招投标中的标底及标书内容等。

拓展

软件相关的权利通常包括以下几类： 1. 著作权（版权） •复制权：对软件的代码、文档等进行复制的权利。 •发行权：将软件公开或出售给公众的权利。 •修改权（衍生权）：对软件进行修改、更新、扩展或创建衍生作品的权利。 •公开传播权：通过网络等手段将软件传播给不特定多数人的权利。 •展示权：公开展示软件的权利，例如在展会或公开演示中。 2. 专利权 •软件专利：在某些国家或地区，软件中的技术创新可以申请专利。专利权人可以排除其他人在特定时间内使用、销售或制造基于该专利的产品。 3. 商标权 •商标：软件的名称、图标、标识等可以作为商标进行注册。商标权保护标识的使用，防止他人滥用或冒用品牌。 4. 商业秘密 •源代码保护：源代码作为企业的商业秘密，未经许可他人不能擅自获取、使用或披露。 •算法或技术细节：如果公司选择不公开软件的某些技术细节，可以通过商业秘密的形式保护其利益。 5. 许可权 •使用许可：软件开发者或所有者有权决定谁可以使用软件以及在什么条件下使用，包括免费、收费或限时使用。 •分发许可：决定谁可以分发软件副本以及分发的方式，例如开源、免费或专有。 •授权许可：软件所有者可以授权第三方在特定条件下使用软件的部分或全部功能。 6. 数据库权 •如果软件包含数据库或处理大量数据，数据库的组织和构成也可以受法律保护，特别是在欧盟地区，数据库可能会享有独立的权利保护。 这些权利共同构成了软件开发者、公司或组织对软件产品的法律保护，确保其在商业、技术和知识产权方面的权益。

商标注册

两企业同时注册的情况通过抽签确定

软件商标权的保护对象是指软件注册商标

软件版权

盗版软件

盗版软件持有者并不知道软件是盗版的，因此其不必承担侵权责任。

美术作品所有权转移

《著作权法》第十八条：美术等作品原件所有权的转移，不视內作品著作权的转移，但美术作品原件的展览权由原件所有人享有。

撰写学术论文

引用他人资料

条

国家标准代号

国家标准是由国务院标准化行政主管部门制定的标准。国家标准的编号由标准代号、标准发布顺序号和标准发布年代号构成。国家标准的代号由大写汉字拼音字母构成，强制性国家标准代号为 GB，推荐性国家标准的代号为GB/To例如，“GB 8567-1988软件产品开发文件编制指南”为强制性国家标准。 行业标准代号由国务院各有关行政主管部门提出其所管理的行业标准范围的申请报告，国务院标准化行政主管部门审查确定并正式公布该行业标准代号。已正式公布的行业代号：QJ（航天）、SJ（电子）、JB（机械）、JR（金融）、HB（航空）等等。行业标准代号由汉字拼音大写字母组成，再加上斜线T组成推荐性行业标准。行业标准的编号由行业标准代号、标准发布顺序及标准发布年代号组成。例如，“HB 6698-1993软件工具评价与选择的分类特性体系”为强制性行业标准编号。GJB为中华人民共和国国家军用标准代号。 地方标准是由省、自治区、直辖市标准化行政主管部门制定并报国务院标准化行政主管部门和国务院有关行业行政主管部门备案的标准。 地方标准代号由大写汉字拼音DB加上省、自治区、直辖市行政区划代码的前两位数子（北京市 11、天津市12），再加上斜线T组成推荐性地方标准（DBXX / T），不加斜线T为强制性地方标准（DBXX）。地方标准的编号由地方标准代号、发布顺序号、发布年三部分组成，即DBXX XXX一XXXXo 企业标准是由企业自行组织制定、作为组织生产依据的相应标准。企业标准一经制定颁布，即对整个企业具有约束性，是企业法规性文件，没有强制性企业标准和推荐企业标准之分。企业代号可用大写拼音字母或阿拉数字或两者兼用所组成（Q/XXX），按中央所属企业和地方企业分别由国务院有关行政主管部门或省、自治区、直辖市政府标准化行政主管部门会同同级有关行政主管部门加以规定。企业标准的编号由企业标准代号，发布顺序号和发布年代号组成，S/Q/XXXXXXX-XXXXo

强制性国家标准GB，比如GB 8567-88

我国国家标准的代号由大写汉字拼音字母构成，强制性国家标准代号为GB，推荐性国家标准的代号为GB/T。 强制性标准是国家技术法规，具有法律约束性。 其范围限制在国家安全、防止欺诈行为、保护人身健康与安全等方面。根据《标准化法》的规定，企业和有关部门对涉及其经营、生产、服务、管理有关的强制性标准都必须严格执行，任何单位和个人不得擅自更改或降低标准。对违反强制性标准而造成不良后果以至重大事故者，由法律、行政法规规定的行政主管部门依法根据情节轻重给予行政处罚，直至由司法机关追究刑事责任。 推荐性标准是自愿采用的标准。这类标准是指导性标准，不具有强制性，一般是为了通用或反复使用的目的，为产品或相关生产方法提供规则、指南或特性的文件。任何单位均有权決定是否来用，违反这类标准，不构成经济或法律方面的责任。由于推荐性标准是协调一致的文件，不受政

推荐性国家标准GB/T

商业秘密权

利用（商业秘密权）可以对软件的技术信息、经营信息提供保护。

11、系统配置与性能评价

系统性能调整

数据库系统

为了优化系统性能，有时需要对系统进行调整。对于数据库系统，性能调整主要包括

CPU/内存使用状况、 优化数据库设计、 优化数据库管理以及进程/线程状态、 硬盘剩余空间、 日志文件大小； 查询语句优化

应用系统

对于应用系统，性能调整主要包括

应用系统的可用性 响应时间 并发用户数 以及特定应用的系统资源占用等。

对计算机评价

主要性能指标有

时钟频率

运算精度

内存容量

数据处理速率

对数据库系统评价

的主要性能指标有

最大连接数

数据库所允许的索引数量

最大并发事务处理能力

软件架构风格与系统性能的关系

对于采用层次化架构风格的系统，划分的层次越多，系统的性能越差。

对于采用隐式调用架构风格的系统，可以通过处理函数的并发调用提高系统处理性能。

对于采用解释器架构风格的系统，可以通过部分解释代码预先编译的方式提高系统性能。

引入对象管理层不但不能提高性能，反而会降低系统性能。

基准测试程序评价法

把应用程序中应用最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序，称为基准测试程序。

负载均衡

负载均衡一般由服务端安装的附加软件来实现，通过采用负载均衡技术，系统的吞吐量会得到增加； 负载均衡可以在不同地理位置、不同网络结构的服务器集群之间进行； 采用负载均衡技术，用户可以仅通过IP地址或域名访问相应的服务器；

数据备份

分类

数据备份从备份量来分，可以分为

完全备份

完全备份：备份所有数据。即使两个备份时间点之间数据没有任何变动，所有数据还是会被备份下来。

增量备份

增量备份：跟完全备份不同，增量备份在做数据备份前会先判断数据的最后修改时间是否比上次备份的时间晚。如果不是，则表示该数据并没有被修改过，这次不需要备份。所以该备份方式，只记录上次备份之后的变动情况，而非完全备份

特点

增量备份可针对上次任何一种备份进行。

差异备份

差异备份：差异备份与增量备份一样，都只备份变动过的数据。但前者的备份是针对上次完整备份后，曾被更新过的。

多处理机最大性能CPU数目计算

例题

11.假设单个CPU的性能为1，则由个这种CPU组成的多处理机系统的性能P为：P = n/(1 + (n - 1)a) 。其中，a是一个表示开销的常数。例如，a=0.1，n=4时，P约为3。也就是说，由4个这种CPU组成的多机系统的性能约为3。该公式表明，多机系统的性能有一个上限，不管n如何增加，p都不会超过某个值。当a=0.1时，这个上限是（10）。

解答： 根据你提供的公式和图片内容，解释如下： 问题描述： 假设单个 CPU 的性能为 1，那么由多个这种 CPU 组成的多处理机系统的性能  P  可以用下面的公式表示： P = \frac{n}{1 + (n - 1)a} 其中： • n  表示 CPU 的数量。 • a  是一个表示开销的常数。 公式解读： •分子  n  表示系统中 CPU 的数量，因此理论上，随着 CPU 数量的增加，性能也应该增加。 •分母的  1  表示单个 CPU 的性能， (n - 1)a  表示随着多处理器系统中 CPU 数量增加，产生的并行处理开销，开销和  n  呈正相关（当  n  增大时，开销也增大）。 公式含义： 该公式揭示了在多处理器系统中，性能不会线性增加。由于并行处理需要一定的协调和同步开销（用  a  来表示），即使增加更多的 CPU，系统性能也会有一个上限。换句话说，随着 CPU 数量的增加，开销的影响会越来越明显，最终性能增益会趋于一个固定值。 上限分析： 当  n  无限增大时，即  n \to \inftyinfty ，此时公式趋于： 这说明性能  P  的上限为  \frac{1}{a} 。 例如，题目中给出了  a = 0.1 ，那么当  时，性能的上限为： 因此，当  a = 0.1  时，多处理器系统性能的上限为 10。 总结： •当 CPU 数量  n  增加时，性能  P  会逐渐接近一个上限值。 •上限值为  \frac{1}{a} ，当  a = 0.1  时，上限为 10。

系统性能

关于性能

常见Web服务器性能评估方法有

基准测试、压力测试和可靠性测试等

评价Web服务器的主要性能指标有

最大并发连接数、响应延迟和吞吐量等

当系统性能降到基本水平时，需要查找影响性能的瓶颈并消除该瓶颈

对运行系统进行评估的主要目的是

评价信息系统在性能方面的表现，找出系统可能存在的性能瓶颈。

测试性能

各种类型的计算机都具有自己的性能指标，计算机厂商当然希望自己研制的计算机有较高的性能。同样的计算机，如果采用不同的评价方法，所获得的性能指标也会不同。 基准测试：因此，用户希望能有一些公正的机构采用公认的评价方法来测试计算机的性能。这样的测试称为基准测试，基准测试采用的测试程序称为基准程序（Benchmark） 基准程序就是公认的标准程序，用它能测试多种计算机系统，比较和评价它们的性能，定期公布测试结果，供用户选购计算机时参考。 负载测试：对计算机进行负载测试就是运行某种诊断程序，加大负载，检查哪个设备会发生故障。 集成测试：在程序模块测试后进行的集成测试，主要测试各模块之间的接口是否正常起作用。 白盒测试：就是根据程序内部结构和内部逻辑，测试其功能是否正确。

12、专业英语

例题

译：（主数据库 master database）存储的核心信息对业务很重要，更具体地说，对应用程序而言，例如订单信息或客户邮件信息。（审核文件 audit file ）包含静态值，例如有效代码列表或城市名称。通常，该列表用于验证。数据库是以某种方式彼此相关的信息分组的集合。目前市场上存在许多不同类型的数据库。（旧数据库 legacy database）给予那些基于较旧的，有时过时的技术的数据库，这些技术很少用于开发新的应用程序。（分层数据库 hierarchical database）是通过指针彼此相关的记录集合在关系数据库中，（参照完整性 referential integrity）可用于确保通过主键和外键将表链接在一起的值是有效且正确同步的。

主数据库

master datatbase

审核文件

audit file

旧数据库

legacy database

分层数据库

hierarchical database

体系结构设计指定了将使用的总体架构和软件和硬件的位置。架构设计是一个非常复杂的过程，通常留给经验丰富的架构设计师和顾问。第一步是将（非功能需求 nonfunctional requirements）细化为更详细的需求，然后使用这些需求来帮助选择要使用的体系结构和将要放置在每个设备上的软件组件。在（客户端-服务器架构 client-server architecture），也决定是否使用双层、三层或多层结构。然后，需求和体系结构设计用于开发硬件和软件规范。有四种主要类型的非功能需求在设计架构中是很重要的。（运行需求 operational requirements）指定运行环境系统必须在何种情况下执行，以及这些情况如何随时间而改变。(性能需求 performance requirements) 关注非功能性需求问题，如响应时间、容量和可靠性。（安全需求 security requirements）是保护信息系统免受破坏和数据丢失的能力，无论这是由故意行为造成的。文化和政治要求是特定于使用该系统的国家的

非功能需求

nonfunctional requirements

客户端-服务器架构

client-server architecture

运行需求 operational requirements

性能需求 performance requirements

安全需求 security requirements

【架构设计（architecture design）】的目标是确定应用软件的哪些部分将被分配到何种硬件。识别出正在开发系统的主要软件构件并分配到系统将要运行的硬件构件。所有软件系统可分为四项基本功能。第一项是【数据存储（data storage）】。 大多数信息系统需要数据进行存储并检索，无论是一个小文件，比如一个字处理器产生的一个备忘录，还是一个大型数据库，比如存储一个企业会计记录的数据库。第二项功能是【数据访问逻辑（data access logic）】，处理过程需要访问数据，这通常是指用SQL进行数据库查询。第三项功能是应用【程序逻辑（application logic）】，这些逻辑通过数据流图，月例和功能需求来记录。第四项功能是表示逻辑，给用户显示信息并接收用户命令。一个系统的三类主要硬件构件是【客户机、服务器和网络（clients,servers,and network) 】。

架构设计 （architecture design）

数据存储（data storage）

数据访问逻辑（data access logic）

程序逻辑（application logic）

客户机、服务器和网络（clients,servers,and network)

解析错误

软件架构重构是一个解释性、交互式和反复迭代的过程，包括了多项活动。信息提取（Information extraction）通过分析系统现有设计和实现工件来构造它的模型。其结果用于在后续活动中构造系统的视图。数据库构建活动把模型中包含的元素和关系（elements and relations）转换为数据库中的标准存储格式。视图融合（view fusion）活动包括定义和操作数据库中存储的信息，理顺、加强并建立起元素之间的连接。重构由两个主要活动组成：可视化和交互（visualization and interaction）及模式定义和识别（pattern definition and recognition）。 前者提供了一种让用户操作架构元素的机制，后者则提供了用于架构重构的设施。

信息提取（Information extraction）

元素和关系（elements and relations）

视图融合（view fusion）

可视化和交互（visualization and interaction）

模式定义和识别（pattern definition and recognition）

系统架构是一个系统的一种表示，包含了功能（functionality）到软硬件构件的映射、软件架构（software architecture）到硬件架构的映射以及对于这些组件人机交互的关注。也就是说，系统架构关注于整个系统，包括硬件、软件和使用者。软件架构结构根据其所展示元素的广义性质，可以被分为三个主要类别。①模块结构（Module structures）将决策体现为一组需要被构建或采购的代码或数据单元。②构件连接器结构 (Component-and-connecter structures) 将决策体现为系统如何被结构化为一组具有运行时行为和交互的元素。③分配结构（Allocation structures）将决策体现为系统如何在其环境中关联到非软件结构，如CPU、文件系统、网络、开发团队等。

功能（functionality）

软件架构（software architecture）

模块结构（Module structures）

构件连接器结构 (Component-and-connecter structures)

分配结构（Allocation structures）

应用架构说明了实现一个或多个信息系统所使用的技术，它作为详细设计、构造和实现的一个大纲。给定了包括逻辑数据流图和实体联系图（logical DFDs and ERD）在内的模型和详细资料，我们可以分配数据和过程以创建应用架构的一个概要设计。概要设计通常会受到架构标准、项目目标和所使用技术可行性（the feasibilityof techniques）的制约。需要绘制的第一个物理数据流图是网络架构数据流图（network architecture DFD）。接下来是分配数据存储到不同的处理器。数据分区和复制（partition ingand replication）是大多数关系型数据库支持的两种分布式数据形式。有许多分配方法用于数据分布。在不同服务器上存储特定表（storing specific tables on different servers) 671#Я 下，我们应该将每个表记为物理数据流图中的一个数据存储，并将其连接到相应的服务器。

逻辑数据流图和实体联系图（logical DFDs and ERD）

技术可行性（the feasibility of techniques）

网络架构数据流图（network architecture DFD

数据分区和复制 data partitioning and replication

存储特定表（storing specific tables on different servers)

信息系统设计被定义为一些任务，它们主要关注一个详细的计算机解决方案的规格说明。通常来说，内部开发有四种系统设计任务。 1）第一项任务是确定一个应用程序架构（anapplication architecture），它以数据、过程、接口和网络组件的方式定义一个、多个或所有信息系统要使用的技术。完成这项任务需要分析最初创建于需求分析期间的数据模型和过程模型。 2）下一项系统设计任务是开发数据库设计规范（database design specifications）。该任务的目的是准备一个数据库技术设计规格说明，以适应将来的需求和扩展。 3）一旦建成了数据库原型，系统设计人员能够和系统用户密切合作开发输入、输出和对话框规格说明。必须指定内部控件（internalcontrols）来确保输出不会丢失、误传、滥用或不完整。 4）第四项设计任务包括把之前所有设计任务的规格说明打包为一套规格说明，将在系统开发方法的后续阶段中指导计算机程序员（computer programmer's）的活动。 最后，我们应该重新评估项目的可行性（reevaluate project feasibility）并相应地更新项目计划。主要交付成果将包括构建阶段应该遵循的一个详细计划。

应用程序架构（an application architecture）

数据库设计规范（database design specifications）

内部控件（internal controls）

计算机程序员（computer programmer's）

重新评估项目的可行性（reevaluate project feasibility）

软件架构是一组软件构件、子系统、关联关系、交互关系以及其中每个元素的特性和一组指导原则，这些共同构成一个软件系统或一组系统的基本特性和约束。架构模式（Architecturalpattern）定义了一组通用的元素类型及其交互关系。其中的例子包括管道-过滤器、MVC和Reflection。软件架构中的模型（model）是一种表现形式，用于从一个或多个方面理解或记录一个问题或解决方案。架构通常会与一些附属词结合起来使用。业务架构（business architecture）定义了企业的关键策略、组织、目标和相关过程。在企业层面，应用架构（application architecture）可能更多的是一组关于应该如何在整个企业一致地构建各种软件架构的指导原则。参考架构（reference architecture）描述了源自特定领域的应用涉及的高层元素集合及其交互关系，通常用于关注子系统的定义而不是应用过程级别定义。

架构模式（Architectural pattern）

模型（model）

业务架构（business architecture）

应用架构（application architecture）

参考架构（reference architecture）

一种架构风格以一种结构化组织模式（pattern）定义一组这样的系统。具体来说，一种架构风格定义了一个组件（components）及连接器类型的词汇表，以及一组关于它们如何能够被关联的约束（constraints）。对于许多风格来说，可能也存在一个或多个语义模型（semantic models），从系统部件的特性来确定系统的整体特性。许多架构风格已经发展了很多年，众所周知的管道-过滤器（pipe-and-filter）架构的例子就是用UNIX shell 编写的程序。

模式（pattern）

组件（components）

约束（constraints）

语义模型（semantic models）

管道-过滤器（pipe-and-filter）

大数据可以用四个特征来描述：大量、多样性、速度和真实性。大量是指生成和存储数据的数量 Volume 大量的 Variety 多样性 Velocity 速度 Veracity 真实性

物联网是将互联网连接扩展到物理设备和日常用品。这些设备嵌入了电子设备、internet连接和其他形式的硬件（如传感器），可以通过internet 与其他设备通信和交互，并且可以进行远程监控和控制 Cloud Computing 云计算 Internet of Things 物联网 Block Chain 区块链 Artificial Intelligence 人工智能

制定项目章程是一个制定文档的过程，该文档正式授权项目的存在，并向项目经理提供将组织资源应用于项目活动的权限。 Develop Project Charter 制定项目章程 Manage Project Knowledge 知识管理项目 Monitorand Control Project Work 监控项目工作 Close Project 关闭项目

定义范围是对项目和产品进行详细描述的过程。 Collect Requirements 收集需求 Define Scope定义范围 Validate Scope 确认范围 Control Scope 控制范围

控制成本是一个监视项目状态的过程，以更新项目成本并管理成本基线的更改。 Plan Cost Management 规划成本管理 Estimate Costs 估算成本 Determine Budget 制定预算 Control Costs 控制成本

13、其他基础

十进制转二进制

将十进制数 1111 转换为二进制数，可以按照以下步骤进行： 1. **找出最大位值**：    - 512 是 \(2^9\)，所以我们需要的位数最多为 10 位，因为 1111 小于 \(2^{10} = 1024\)。 2. **进行转换**：    - 将 1111 除以 2，记录余数和商，直到商为 0：      ```      1111 ÷ 2 = 555 余数 1      555 ÷ 2 = 277 余数 1      277 ÷ 2 = 138 余数 1      138 ÷ 2 = 69 余数 0      69 ÷ 2 = 34 余数 1      34 ÷ 2 = 17 余数 0      17 ÷ 2 = 8 余数 1      8 ÷ 2 = 4 余数 0      4 ÷ 2 = 2 余数 0      2 ÷ 2 = 1 余数 0      1 ÷ 2 = 0 余数 1      ``` ``` 1111/2=555 1 555/2=277 1 277/2=138 1 69 0 34 1 17 0 8 1 4 0 2 0 1 0 0 1 ```    - 反向排列所有余数，得到二进制数为 10001010111。 3. **补齐位数**（如果需要确定特定长度的二进制数）：    - 如果以 10 位表示，则补齐前导零：      - **1111（十进制）** = 10001010111（二进制）。 ### 二进制表示 十进制数 1111 的二进制表示是 **10001010111**。