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计算机系统概述

硬件/软件和网络构成的系统

计算机硬件※※※

硬件

处理器(CPU)

是运算和控制的核心部件

指令集按照复杂程度分类

复杂指令集(CISC)

以Intel ,AMD的x86cpu为代表

通常是不常用的指令

特点

数量多

使用频率相差很大

可变定长

多种寻址方式

周期长

执行速度慢

指令直接在主存处理

x86结构

精简指令集(RISC)

以ARM和Power为代表

80%的时间执行20%的指令(2,8定律),所有只保留20%的指令,复杂指令用精简指令组合

特点

数量少

使用频率相近

定长格式

大部分为单周期指令

寻址方式少

支持高级语言

常见的处理器

GPU-图形处理器

DSP-信号处理器

FPGA-现场可编辑逻辑门阵

存储器

利用半导体/磁/光等介质制成,用于存储数据的电子设备

根据存储器的硬件结构可分为

SRAM※

DRAM※

NVRAM

Flash

EPROM

Disk

存储器通常采用分层的体系结构

按照处理器的物理距离可分为:
(容量从上到下越来越大
速度从上到下越来越慢
成本从上到下越来越便宜)

片上缓存(寄存器)

在处理器核心中的缓存

片外缓存(Cache)

在处理器核心外的缓存

主存(内存):用DRAM结构

独立的部件

外存

可以是磁带/磁盘/光盘和各类Flash等介质器件

Cache

尽可能的利用cpu

解决cpu运算速度和内存访问速度不一致的问题

主存的部分数据由硬件映射到Cache

由局部性原理决定哪些数据存入Cache

时间局部性

访问过的数据不久后很可能再次访问

空间局部性

访问了的数据旁边的数据肯可能再次访问

平均访问时间

ta=h*t1+(1-h)*t2

t1为Cache的存取时间

t2为主存的访问时间

h代表Cache的命中率

总线

用特定协议交换数据的形式

按位置划分

内总线

各类芯片内部互联

系统总线

cpu/主存/(I/O)接口的总线

外部总线

计算机板和外部设备之间

分类

并行总线

主要包括PCI/PCIe fn ATA(IDE)

串行总线

除了并行总线之外的

接口

同一计算机不同功能层之间的通信规则

外部设备

键盘/鼠标/显示器

计算机软件

在计算机硬件系统的基础上运行的程序/文本/数据的集合

分类

系统软件

不依赖特定应用领域的通用软件

控制和管理软硬件资源

应用软件

解决某个特定问题而设计的软件

操作系统

组成

操作系统内核和其他许多附加的配套软件

内核指的

进程管理

存储管理

文件管理

设备管理

作用

管理计算机运行的程序和分配软硬件资源

为用户提供人机界面

为应用程序的开发和运行提供一个高效的平台

特征※

并发性

共享性

系统中的资源共享

虚拟性

通过技术手段将物理实体变成逻辑上的多个对应物

比如磁盘分区

或者将物理上的多个实体变成逻辑上的一个对应物

比如多个内存条

不确定性

分类※※

批处理操作系统

单道批处理

串行执行

多道批处理

3个特点

多道

宏观上并行运行

微观上串行运行

分时操作系统(通常是说它)

cpu的时间划分为很多小的时间片,这些时间片轮流为各个终端的用户服务

特点

多路线

独立性

交互性

及时性

例子:

UNIX

Linux

实时操作系统

时间敏感

足够快的速度处理,在被控对象允许的时间范围内做出快速反应

网络操作系统(※)

特征

硬件独立性

系统能在不同硬件平台运行

多用户支持

子主题

分布式操作系统

由多个分散的计算机,通过网络实现全局应用

分布式的,没用中心控制

有一定的自治能力,也可以通过网络实现资源共享

透明性

用户不用关注背后怎么实现的

可靠性

高性能

微型计算机操作系统

Windows

Mac OS

Linux

嵌入式操作系统(※)

运行在嵌入式智能设备环境中

特点

微型化

占用资源和系统代码量少

如内存少,字长短,运行速度有限,能源少

可定制性

根据特定需要定制

实时性

迅速响应

可靠性

易移植性

通常采用硬件抽象层和扳级支撑包

数据库

早期数据库种类

层次式

树形结构

网络式

关系型

现在常用的

关系型※

非关系型

键值对

列存储

文档

搜索引擎

文件系统

文件的统一管理

文件

具有符号名的,在逻辑上具有完整意义的一组相关信息集合

文件的类型

按文件的性质和用途

系统文件

库文件

用户文件

按信息保存期限

临时文件

档案文件

永久文件

按文件的保护方式

只读文件

读/写文件

可执行文件

不保护文件

UNIX系统将文件分为

普通文件

目录文件

设备文件

文件的结构和组织

文件的逻辑结构

有结构的文件

比如Excel

无结构的流式文件

由一串顺序字符流构成

文件的物理结构

连续结构※※

连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块上

链接结构※※

连续的文件信息存放在不连续的物理块上

索引结构※※

连续的文件信息存放在不连续的物理块上

通过索引表

多个物理块的索引表

索引表是在文件创建时由系统自动建立的

多重索引

直接索引

直接对应物理块

计算的时候索引数量乘以物理块大小

一级间接索引

会先对应一个索引块

计算的时候需要先计算有多少个索引块*索引数量*物理块大小

二级间接索引

比一级多一级

计算的时候和一级同理:索引块*一级索引数量*二级索引数量*物理块大小

文件存取的方法和存储空间管理

文件存取方法

通常有顺序存取和随机存取

文件存储空间的管理※

空闲区表

位示图※※

在外存上建立一张位示图(Bitmap)

字是一行

字长是指一行的长度

通常可以使用的公式: 64*n ~ 64*(n+1) -1

空闲块练

空闲物理块包含指向下一个空闲物理块的指针

成组链接法

UNIX系统常用方法,分成很多组空闲块,每组第一个空闲块会记录下一个空闲块的物理块号和空闲块总数

文件共享和保护※

文件共享是指不同用户进程使用同一文件

硬链接

符号链接

文件保护※

访问控制矩阵

按个人划分权限

访问控制表

按用户分类做权限控制

用户权限表

以用户或用户组为单位

密码

网络协议

常用的网络协议包括

局域网协议(LAN)

广域网协议(WAN)

无线网协议

移动网协议

中间件※※※

中间件处在操作系统/网络和数据库之上,应用软件之下

常见的中间件

通信处理(消息)中间件

确保在不同平台之间通信,实现分布式系统中可靠的/高效的/实时的跨平台数据传输

MQ

事务处理中间件

管理大量事务并行执行和负载均衡

ibm的websphere

数据存取管理中间件

提供数据访问的优化管理

Mybatis

web服务器中间件

提供web服务的功能,有负载均衡/缓存/安全性等

Tomcat/Nginx

安全中间件

提供安全功能:如加密/认证

OpenSSL

跨平台和架构的中间件

解决跨平台的问题

CORBA/J2EE

专用平台中间件

为特定应用设计的

网络中间件

管理网络

软件构件

构件又称为组件,是一个子包容/可复用的程序集,微服务就是一个典型的构件模型,每个服务都可以独立的部署运行

构件外部只能通过接口来访问构件

构件组装模型※※※

设计构件组装

建立构件库

构件应用软件

测试与发布

特点※※

自包容

可重用

优点

易于扩展

复用性可以降低成本

灵活性,可以将开发团队分成若干组,并行的独立开发

缺点

设计难度:需要经验丰富的架构师设计

性能下降

学习成本较高

第三方构件库的质量会最终影响软件质量

商用构件的标准

公共对象请求代理架构CORBA※※
实现不同语言不同平台的操作性

分为三层

最底层的对象请求代理ORB

负责对象之间的通信和互操作, 是分布对象系统中的"软总线"

在ORB之上定义了很多公共服务

可以提供并发服务/名字服务/事务服务/安全服务等

最上层的公共设施则定义了构件框架,提供可直接为业务对象使用的服务

包含

伺服对象

CORBA对象的真正实现,完成客户端的请求

对象适配器

用来屏蔽ORB内核的实现细节

对象请求代理

解释调用并负责查找实现该请求的对象

POA

是对象实现与ORB其它组件之间的中介,它将客户请求传送给伺服对象

CORBA CCM

构件模型是OMG组织制定的一个用于开发和配置分布式应用的服务器端构件模型规范

主要包括3项内容※

抽象构件模型

构件容器结构

构件的配置和打包规范

J2EE※※

分为三种类型※

Session Bean

维护一个短暂的会话

Entity Bean

维护一行持久稳定的数据

Message-Driven Bean

结合Session Bean和JMS ,允许异步接收消息

嵌入式系统

为特定应用专门构件的

比如智能手表/手持罚款机

组成※

嵌入式处理器

相关支持硬件

嵌入式操作系统

支持软件

应用软件

特点※※

专用性强

技术融合

软硬一体,软件为主

资源有限

程序代码固化在非易失存储器

需要专门的开发工具和环境

体积小,价格低

安全可靠性高

分类※※

嵌入式实时系统

强实时

若实时

嵌入式非实时系统

安全攸关系统

非安全攸关系统

嵌入式软件的组成※※

硬件层

抽象层

硬件抽象(HAL)

扳级支撑包(BSP)

操作系统层

中间件层

应用层

嵌入式软件的主要特点※※※

可剪裁性

可以根据系统需要定制,删除不需要的模块,使系统更紧凑

可配置性

强实时性

大多数都属于强实时性系统,要求任务必须在规定的时限(deadline)内完成

安全性

在规定条件和规定时间内不发生事故

可靠性

在规定的条件和规定的时间周期内程序执行所要求的功能的能力

高确定性

预先设计规划好的

嵌入式软件的开发※

宿主机上开发,目标机上运行

更强调软硬件协同工作的效率和稳定性

固化存储

专用工具测试

实时性要求更高

安全性和可靠性要求较高

要充分考虑代码规模

在安全攸关系统中,开发还应满足某些领域对设计和代码的审定

模块化设计,即将一个较大的程序按功能划分成若干程序模块

安全攸关软件的安全设计※※

美国电气和电子工程协会指定了DO-178B标准

三个因素※

目标

A级

灾难性的

B级

危害性的

C级

严重的

D级

不严重的

E级

没用影响的

过程

DO-178B标准把软件生命周期分为

软件计划过程

软件开发过程

软件需求过程

软件设计过程

软件编码过程

集成过程

软件综合过程

软件验证过程

软件配置管理过程

软件质量保证过程

审定联络过程

数据

DO-178B把生命周期中餐是的文档/代码/报表/记录等统称为软件生命周期的数据

计算机网络

网络的基本概念

计算机网络的功能

数据通信

资源共享

管理集中化

实现分布式处理

负载均衡

网络有关指标※※

性能指标

速率

网络传输的速率单位是b/s

带宽

信号的频带宽度.单位是赫兹

单位时间内从一个节点到另一个节点所能用过的最高速率,单位是b/s

吞吐量

单位时间内通过某个网络的数据量

受网络的带宽或网络额定速率限制

时延

发送时延

又叫传输时延

传播时延

处理时延

排队时延

往返时间

利用率

信道利用率

网络利用率

非性能指标

费用

质量

标准化

可靠性

可扩展性和可升级性

易管理和维护性

通信技术

物理信道

有线信道

局域网

无线信道

wifi

逻辑信道

指在数据发送端和接收端之间存在的一条虚拟线路

以物理信道为载体

香农公式

C=B*log2(1+S/N)

C代表信道容量,单位是b/s

B代表信号带宽,单位是Hz

S代表信号平均功率,单位是W

N代表噪声平均功率, 单位是W

S/N代表信噪比,单位是dB(分贝)

信号变换※※

信源编码

将模拟信号进行模数转换,再进行压缩编码(去除冗余信息), 最后形成数字信号(模拟信号转化为数字信号,然后压缩去除冗余信息)

信道编码

通过增加冗余信息,来提高信号再信道传输的抗干扰能力

交织

打乱数据的顺序,便于信道译码能有效的纠错

脉冲成型

将数据转换成合适的波形,减少带宽的需求

调制

信息加载到高频载波信号

复用技术※※

允许多路数据再一条信道上同时传输数据的技术

多址技术

允许多个用户同时使用一个通讯资源, 并在接收端做分离用户数据

5G通信网络

基于OFDM优化的波形和多址接入

实现可扩展的OFDM间隔参数配置

OFDM加窗提高多路传输效率

灵活框架设计

大规模MIMO

毫米波

频谱共享

先进的信道编码设计

网络技术

网络通常按照网络的覆盖区域和通信介质等特征来划分

局域网

指有限地理范围内将若干计算机通过传输介质互联成计算机组

网络拓扑※※

星型※

中心节点控制网络,通信速度块

缺点是可靠性低,容易单点故障

树型

网络成本低, 结构简单, 节点扩充方便/灵活, 方便寻查链路路径

缺点:非叶子节点或链路故障会影响整个网络

总线结构

各个节点设备和一根总线相连

缺点还是单点故障,总线故障,全部瘫痪

环形结构

一条首位相连的通信链路连接,形成一个闭合环形

网状结构

任何节点彼此之间均存在一条通信链路, 任何节点故障都不会影响其他节点

网络布线较复杂,成本高

以太网技术※※

是一种计算机局域网技术,IEEE制定的IEEE802.3标准给出了以太网技术标准

以太网的结构

最大帧长为1518字节

最大数据帧为1500字节

最小帧长为64字节

帧头设有32为用于进行CRC32校验

结构

DMAC

终端的mac地址

SMAC

源mac地址

Length/Type

字段长度是2字节,如果字段的值大于1500,则代表的数据帧的类型,现在通常都是类型,如果是类型比如IPV4的数据包,IPV6的数据包

DATA/PAD

代表具体的数据,以太网的帧最小长度必须不小于64字节,如果不足需要填充

FCS

是帧校验字段,用于判断帧是否出错

无限局域网※

以无线通信为传输方式, 以微波/激光/红外线等电波作为传输介质

在WLAN中,通常使用的拓扑结构主要有三种形式

点对点型

简单,远距离高速率链路

HUB型

中心控制HUB和外围节点, 星形结构

用户设备简单,维护费用低,网络管理单一

全分布型

无中心,每个节点仅拥有网络的部分拓扑信息

抗毁性能好,移动能力强,适合中小型网络

城域网※

单个城市范围内建立的计算机通信网

主要技术

DQDB(分布式队列双总线),即IEEE802.6

通常分为3个层次

核心层

主要提供高带宽的业务承载和传输

特征为宽带传输和高速调度

汇聚层

主要功能是给业务接入节点提供用户业务数据的汇聚和分发处理

接入层

利用多种接入技术进行带宽和业务分配,实现用户的接入

广域网※

比城域网更广,如一个城市,一个国家

组成

通信子网

资源子网

特点

覆盖范围广

通信距离远,

没用固定拓扑结构

由电信部门或公司负责管理

广域网技术

同步光网络(SONET)

使用光纤

数字数据网(DDN)

提供半永久性连接电路

帧中继(Frame Relay)

采用虚拟电路,适合突发性业务

异步传输模式(ATM)

以信元为基础,适合多种业务类型

分类※

公共传输网络

提供给任何部门和单位

专用传输网络

单个组织或团体

无线传输网络

移动无线网

移动通讯网

五个发展时期

第一代

第二代

第三代

第四代

第五代

5G通信※※

具有高速率,低延迟,海量设备连接,低功耗特点

特征

服务化架构:5G核心网引入SBA服务化架构,实现网络功能灵活定制和按需组合

包括控制面网元和用户面网元

网络切片※

可以在同一个物理网络基础设施上划分多个逻辑独立的虚拟网络

切片引入SPN技术

通过FlexE Channel技术对不同业务进行端到端的信道隔离

OSI/RM七层协议

采用协议堆栈的方式

七层

应用层

具体的应用功能

表示层

数据的格式与表示,加密,压缩

会话层

建立维持通话

传输层

端到端的连接,保证数据的传输质量

协议※

TCP

UDP

网络层

分组传输路由选择

包含设备

路由器

三层交换机

协议※

ARP

RARP

IP

ICMP

IGMP

数据链路层

建立/维持和释放网络实体间的数据链路

子层

MAC

LLC

包含设备

网桥

交换机

物理层

二进制传输单位bit

包含设备

中继器

集线器

TCP/IP和七层的关系

负责的问题分层,分而治之,但是分层太多会引起性能问题,所以通过合并一些功能

合并成四个抽象层

数据链路和物理层

合并为网络接口层

网络层

IP

传输层

TCP

应用层,表示层,会话层

合并为应用层

网络层和传输层没有合并,统称TCP/IP

组网技术

网络设备及工作层级

集线器

最简单的网络设备,物理层设备

转发数据,适合小型网络

中继器

信号放大器,延长信号的传输

网桥

工作在数据链路层

用于连接不同的网络分支,实现数据包转发

交换机

工作在数据链路层

提供多个端口,实现数据的智能转发和过滤

路由器※※

工作在网络层

实现数据包的转发和路由选择

路由协议分为两类※※

内部网关协议

外部网关协议

防火墙

网络的门户

基本功能

防外监内

多个层次

网络层防火墙

应用层防火墙

网络协议

掌握网络层和传输层

交换技术

交换机功能※※

集线功能

中继功能

桥接功能

隔离冲突域功能

交换原理※※

转发路径学习

数据转发

数据泛洪

如果数据帧中没用目的的MAC地址,不在MAC地址表中,通过广播帧转发

链路地址更新

交换机协议※※

生成树协议(STP)

防止网络中出现环路

802.3ad,链路协议

增强链路的可靠性和带宽

网络工程

分为三个环节

网络规划

需求分析

数据传输数量,安全性,可靠性

可行性分析

现有网络分析

网络设计

总体目标的确定和设备选型

要注意安全,成本等

网络实施

实施

网络验收

计算机语言

计算机语言分类

机器语言

是用二进制代码表示的

优点

计算机可以直接理解和执行

执行速度块

占用内存少

缺点

难于记忆

编程困难

可读性差

汇编语言

用助记符来表示各个基本操作的程序设计语言

优点

减少程序编写/阅读/修改方面的工作量

缺点

是一种面向机器的语言,计算机不能直接执行

通用性和可移植性差

需要程序员对计算机内部结构非常了解

不能直接执行,需要转化成机器语言

高级语言

接近自然语言和数学语言的语法/符号描述基本操作的程序设计语言

优点

简单易学

编程效率高

可移植性好

缺点

不能直接执行,需要转化为机器语言

建模语言※※※

UML(统一建模语言)

UML是面向对象设计的建模工具

3要素构成

基本构造块(事物,关系)

事务

结构事务(静态部分)

行为事物(动态部分,包括交互,状态机和活动)

分组事务(模型分解而成的组织单元)

注释事务(UML模型的解释部分)

关系(类之间的关系)

依赖

两个事物间的关系,其中一个事物发生变化会影响另一个事物

在图形上,把一个依赖画成一条可能有方向的虚线

关联

是一种结构关系,它描述了一组链,链是对象之间的连接

聚集

它描述了整体和部分的结构关系

图书馆是整体,书架是部分,图书馆里有很多书架就是聚集关系

泛化

是一种特殊/一般关系, 特殊元素的对象可替代一般元素(特殊元素继承了一般元素的所以特征)

一般也叫父类

子类继承父类的属性和方法,自己的属性和泛化

泛化关系画成一条带空心箭头的实线

实现

是类元之间的语义关系,其中一个类元指定了由另一个雷元保证执行的契约

可以理解为类实现接口

图(支配基本构造块)

UML2.0提供了13种图
(成为"标准"建模语言的原因之一与程序设计语言无关)

用例图

展示一组用例,参与者,以及他们之间的关系

用例图用于对系统的静态用例视图进行建模

关系(用例之间的关系)

包含

在执行一个用例之前必须执行另一个用例

强制依赖,

扩展

可选的用例

有条件扩展

泛化

对不同的人员所关注的内容不一样(关注点分离),可以分为5类视图※※※

用例视图

描述系统的功能需求

图形表示

用例图

关心人员

客户

分析者

设计者

开发者

测试者

逻辑视图

系统内容的功能

图形表示

类图

对象图

状态图

顺序图

合作图

活动图

关系人员

系统分析

设计人员

进程视图

描述的并发性

图形表示

状态图

顺序图

合作图

活动图

构件图

配置图

关系人员

设计者

开发者

测试者

实现视图

代码构件组织

图形表示

构件图

关注人员

设计者

开发者

测试者

部署视图

软硬件之间的拓扑结构

图形表示

配置图

关心人员

开发者

系统集成者

测试者

交互图

序列图

通信图

交互概览图

计时图

运用于整个语言的公用机制

形式化语言※

使用一些精确的形式化语言来进行描述分析系统的一些方法

形式化方法是把概念,判断,推理转化成特定的形式符号,用符号化的数学变换把需求分析准确表述出来,用于分析和验证应用程序

主要是为了确保软件的正确性

面向对象的形式化方法

Z语言※

特点

形式化语言

具有"状态-操作"风格

建立于集合论和数理逻辑的基础上

强类型系统

可以使用自然语言

VDM

B

Boject-c

多媒体

概述※※

媒体是承载信息的载体,如文字,声音,图像,动画,视频

感觉媒体

用户可以接触信息的感觉形式,直接作用于人的感官产生感觉(视,听,嗅,味,触觉)的媒体

表示媒体

指信息的表示形式,如图像,声音,视频

表现媒体

显示媒体,(输入输出)

存储媒体

存储表示媒体的物理介质(存储设备)

传输媒体

传输表示媒体的物理载体(传输介质)

多媒体技术※

视音频技术

视音频编码

目的是对视音频数据进行传输和存储

常见格式

.mpg

.avi

.mov

.mp4

.rm

.ogg

.tta

视音频压缩方法

无损压缩

解压后的数据与压缩前完全一致

常见格式

WAV

PCM

TTA

FLAC

AU

APE

TAK

WavPack(WV)

有损压缩

解压后的数据与压缩前不一致

常见格式

MP3

WMA

Ogg

Vorbis(OGG)

压缩技术

数据压缩分为

即时压缩和非即时压缩

即使压缩

传输过程种压缩,常用于影像,声音

非即时压缩

压缩后再传输

数据压缩和文件压缩

数据压缩专指具有时间性的数据,这些数据常常是即时采集,即时处理或传输的

文件压缩是指对将要保存再磁盘等物理介质的数据进行压缩

有损压缩和无损压缩

虚拟现实(VR)和增强现实(AR)

虚拟现实

创建和体验虚拟世界,虚拟的沉浸式的环境

用到的是传感设备

增强现实

把虚拟的信息叠加到现实中

依赖图形,图像,空间定位和人文智能等技术

多媒体-VR/AR技术※※

桌面式VR

利用计算机形成三位交互式场景

分布式VR

再同一个VR环境下,多个用户可以互动

沉浸式VR

借助各类设备,给予用户完成沉浸式的体验

增强式VR(AR)

将虚拟现实模拟放在的世界和现实世界叠加在一起

系统工程

概述※※

系统工程是为了最好的实现系统目的,对系统的组成要素,组织结构,信息流,控制机构等进行分析的科学方法

系统工程从整体出发,总体协调/综合应用自然科学,社会科学,对系统的结构,要素,信息,反馈等进行分析,以达到最优规划,最优设计,最优管理,最优控制

整体性

综合性

协调性

科学性

实践性

系统工程方法※※※

霍尔的三维结构

时间维

简单来说就是在做当前这件事的时候,同时要做下一件事的计划

按时间顺序

规划(调研)

拟定方案(提出具体计划方案)

研制(完成研制方案及生产计划)

生产(生产零部件及提出安装计划)

安装(安装完毕,完成系统的运行计划)

运行(系统按照预期的用途展开服务)

更新(改进原有系统,或消亡原有系统)

逻辑维

指每个阶段要遵循思维逻辑

子主题

知识维

专业科学知识

切克兰德方法

核心不是最优,而是较优

将工作过程分为7步

认识问题

根底定义

建立概念模型

比较及探寻

选择

设计与实施

评估与反馈

并行工程方法

强调制造过程和支持过程并行完成

综合集成法

把体统分为简单系统和巨系统两大类

根据以下内容区分一般和复杂

整理论原则

相互联系的原则

有序性原则

动态原则

WSR系统方法

联想（物是人非）

是物理-事理-人理方法论的简称

系统工程的生命周期※

生命周期阶段

探索性研究阶段

是识别利益攸关者的需求

概念阶段

细化需求

开发阶段

构建系统，验证并确认系统

生产阶段

生产系统并进行检验和验证

使用阶段

运行系统

保障阶段

提供持续的系统能力

退役阶段

存储、归档或退出

生命周期方法※※

计划驱动方法

传统的瀑布模型

按照顺序执行

渐进式迭代式开发

迭代功能

精益开发

聚焦于向客户交付最大价值并使浪费活动最小话

价值最大化

敏捷开发

目标在于灵活性

和迭代比更小，可以快速适应变化

基于模型的系统工程

概念

衍生于UML，SYSML,更深，分的更细

基于模型的系统工程MBSE：是建模的方法形式化的描述系统的活动（系统修、分析、设计、验证、确认）

系统工程过程的三个阶段分别产生三种图形※※

在需求分析阶段，产生需求、用例图、及包图

需用包

在功能分析与分配阶段，产生顺序图、活动图、状态机图

序壮活

在设计综合阶段，产生模块定义图、内部块图及参数图

定块参

MBSE的三大支柱※※

建模语言

建模工具

建模思路

系统性能※※

系统性能指标

计算机

运算速度

数据处理速率

网络

设备级新年指标

操作系统

系统的吞吐率，资源利用率

数据库管理系统

最大并发事务处理能力

最大连接数

web服务器

最大并发连接数

延迟和吞吐量

路由器

背靠背的帧数

丢包率

延时

交换机

支持的网络类型

最大ATM端口数

系统性能

性能计算

性能指标计算的主要方法

定义法

公式法

程序检测法

仪器检测法

性能调整※※※

当系统性能降到最基本的水平时，性能调整由查找和消除瓶颈组成

对数据库系统

CPU/内存的使用情况

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

对于应用系统

系统可用性

响应时间

并发用户数

在调整之前

识别约束

指定负载

设置性能目标

调整过程

重复迭代

阿姆达尔解决方案※※

数学问题

功能一的处理时间占整个运行时间的60%，如果加速5倍，就是占12%+其他处理时间40%，原来的时间是1 / 52% = 1.923

补充※※

时钟频率法

时钟频率越高，计算机的工作速度越快

指令执行速度

加法指令的运算速度衡量计算机的速度

等效指令速度法

通过各类指令在程序中所占的比例进行计算后得到计算机的运算速度

数据处理速率法

采用PDR的值来衡量，值越大，性能越好，主要对CPU和主存储器的速度进行衡量

综合理论性能法

计算出处理部件每个计算单元的有效计算率，最终计算整体性能

基准程序法

经典评估方法（上面的评估方法）主要针对CPU

程序用的最多，最频繁的那部分核心程序作为评估计算机性能的标准程序

基准测试程序※※

把应用程序中用的最多，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

以下4种评价程序，TM的评测准确程度一次递减

真实的程序

核心程序

小型基准程序

合成基准程序

基准测试程序有

整数测试程序

浮点测试程序

wetone基准测试程序

SPEC基准测试程序

TPC基准测试程序

web服务器的新年评估

最大并发连接数

响应延迟

吞吐量

系统监视

我们会用一些命令文件等方式对整个计算机系统进行监控

系统本身提供的命令

如W/ps/last/netstat

系统记录文件

集成命令、文件记录和可视化技术

perfmom应用程序