时游大约 13 分钟

  1. 流水线计算：

    1. 理论公式：t1+t2+t3+...+tk+(n−1)Δtt1+t2+t3+...+tk+(n-1)\Delta t

      t1+t2+t3+...+tk为执行一次完整流程所需时间(流水线建立时间)，Δt\Delta t为流水线周期(最长步骤时间)，n为要执行的次数。

    2. 实践公式：k∗Δt+(n−1)Δtk*\Delta t + (n-1)\Delta t。

      k为流水线步骤数，n为要执行的次数。

  2. 流水线吞吐率：

    定义：单位时间内可以完成的指令数。 计算：吞吐率=指令条数执行时间吞吐率 = \frac{指令条数}{执行时间}。最大吞吐率=1Δt最大吞吐率 = \frac{1}{\Delta t}

  3. cache平均周期：

    公式：t3=h∗t1+(1−h)∗t2t_3 = h*t_1 + (1-h)*t_2h为cache命中率，t1为cache的周期时间，t2为主存储器周期时间，其中(1−h)被称为失效率。h为cache命中率，t_1为cache的周期时间，t_2为主存储器周期时间，其中(1-h)被称为失效率。

  4. 所需芯片数计算：

    1. 地址区间计算：例如A0000H～CFFFFH地址区间计算。
      1. CFFFFH+1−A0000H=D0000H−A0000H=30000HCFFFFH + 1 - A0000H = D0000H - A0000H = 30000H
      2. 30000H=3∗164B=3∗164210KB=3∗26KB=192KB30000H = 3*16^4B = \frac{3*16^4}{2^{10}}KB = 3*2^6KB = 192KB
    2. 套用公式：总芯片数=总容量每片芯片容量总芯片数 = \frac{总容量}{每片芯片容量}

  5. 可靠性计算（串并联系统）：

    串联系统：R=R1∗R2∗...∗RnR = R_1 * R_2 * ... * R_n 并联系统：R=1−(1−R1)∗(1−R2)∗...∗(1−Rn)R = 1 - (1 - R_1) * (1 - R_2) * ... * (1 - R_n)

  6. 输入输出技术

    CPU控制主存与外设之间数据交互的过程。

    1. 数据传输控制方式：
      1. 程序查询方式：分为无条件传送和程序查询方式两种。方法简单、硬件开销小，但是I/O能力不高。
      2. 程序中断方式：因为CPU无需等待而提高了请求的响应速度。
      3. DMA方式：为了在主存和外设时间实现高效、批量数据交互而设置的，最为高效。
      4. 通道方式
      5. I/O处理机
    2. 中断处理过程
      1. CPU无需等待也不必查询I/O状态。
      2. 当I/O设备准备好后，发出中断请求信号给CPU。
      3. CPU接收到中断信号后，保存正在执行程序的现场，即打断点。
      4. 转入I/O的服务程序执行，完成数据交换。
      5. 返回被打断程序继续执行。

  7. 段页式存储

    1. 页式存储：将程序和内存划分为同样大小的块，以页为单位将程序调入内存。

      1. 逻辑地址 = 页号 + 页内地址
      2. 无力地址 = 页帧号 + 页内地址
      3. 例题：在页式存储系统中，每页大小为4KB，逻辑地址为10110011011110 alt textalt text

    2. 断页式存储

    某些页码不在内存中，则称为断页式存储。将不在内存中的页调入内存中，采用以下规则淘汰旧页面：

    1. 访问位为0，优先淘汰访问位为0的页

    2. 若访问位为0有多个，则优先淘汰修改位为0的页

    3. 注意：状态位标识该页是否在内存中！

    4. 段式存储

    按用户作业中的自然段来划分逻辑空间，然后调入内存，段长可以不一致。

    1. 逻辑地址：(段号, 段内偏移量)，注意偏移量不得超过段长。

    2. 段页式存储

    段式和页式综合体，先分段，后分页。一个程序有若干个段，每个段内有若干个页，每个页大小相同，但是每个段长度不同。

    例题：段页式存储的地址结构如下图，则系统最多也多少个段？每个段最多有多少个页？每页大小为多少？

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    1. 最多有28=2562^8 = 256个段
    2. 每个段最多有211=20482^{11} = 2048个页
    3. 每页大小为213=8K2^{13} = 8K

  8. 子网掩码计算

    1. 类别

      • A类：8网络号，24主机号
      • B类：16网络号，16主机号
      • C类：24网络号，8主机号

    2. 计算

      例：将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网，其子网掩码多少？

      1. B类IP，其网络号16位
      2. 划分为27个子网，至少需要5位二进制数字(25=32>272^5 = 32 > 27)
      3. 子网掩码：原网络号(1111 1111 1111 1111) 子网所需(1111 1000) 主机号(0000 0000) = 255.255.248.0

      扩展：其能表示的主机个数为多少？

      1. 32 - 16 - 5 = 11;
      2. 主机数：211−22^{11} - 2：排除全0和全1的情况

      例题2:将B类IP地址168.195.0.0划分成若干个子网，每个子网内有主机700台，则子网掩码为多少？

      1. 主机有700台，210=1024>7002^{10} = 1024 > 700，则主机位需要10个。
      2. 子网号则有32 - 16 - 10 = 6位。
      3. 子网掩码：11111111 11111111 11111100 00000000 = 255.255.252.0

  9. 速度传输速率计算

    1. bps含义：比特/秒，bit/s
    2. 例如1MB/s = 8* 10610^6 bps

  10. 磁盘

    1. 有效区域：（外径 - 内径）/ 2
    2. 格式化容量：面数 * （磁道数 / 面）* 扇区数/道 * （字节/扇区）
    3. 非格式化容量：面数 * （磁道数/面） * 内圆周长 * 密度

  11. CPU组成：

  • 运算器
    • 算术逻辑单元ALU：执行算术运算(加减乘除)和逻辑运算(与或非)。
    • 累加寄存器AC：暂存ALU的运算结果和操作数。
    • 数据缓冲寄存器DR：数据中转站，用于在CPU与外设/存储器之间暂存正在读/写的数据，或暂存从内存取来的操作数。
    • 状态条件寄存器：保存运算结果的状态标志与条件码。
  • 控制器
    • 程序计数器PC：保存下一条要执行的指令的地址。
    • 指令寄存器IR：保存“当前正在执行/刚取到的指令”，为译码和执行阶段提供指令字段(操作码、寻址方式、寄存器编号等)。
    • 指令译码器：对IR中的操作码等字段进行解释编译。
    • 时序部件：负责协调CPU各部件的工作，确保指令按顺序执行。

  1. 浮点数运算步骤：

  2. 统一浮点数阶码，向高阶靠拢，例如1000和919，科学计数法后为1.000x103和0.119x103。

  3. 尾数相加，例如1.0 + 0.119 = 1.119。

  4. 结果格式化（确保小数点左边第一位不能为0且不能为一位以上的数字）：1.119 x 103。

  5. 校验码 功能：在原有数据上，添加一些冗余数据来校验这些数据的准确性和正确性。 码距：任意两个码字之间最少变化的位数。

    1. 奇偶校验（可检错，不可纠错）

      在若干个有效信息中，加一个校验位组成校验码。

      奇校验(整个校验码中1的个数为奇数) 偶校验(整个校验码中1的个数为偶数)。

    2. CRC循环冗余校验码（可检错，不可纠错）

      在k位信息码后拼接r位校验码，校验码由多项式P(x)生成，P(x)由接收方定义。

    接收方在收到数据后，使用约定的多项式P(x)对数据进行模二除法，若余数为0则表示正确，否则表示错误。不同位数出错其余数不同，余数和出错序号之间有唯一的对应关系。

    1. 海明校验码（可检错，可纠错）

      1. 海明校验位公式：2r >= m + r + 1，其中m为信息码位数，r为校验码位数。
      2. 海明码明确规定校验位的位置在信息码的第2n位，例如第20 = 1，第21 = 2，第22 = 4，... 海明码计算

  6. OSI七层模型：

    1. 应用层：实现具体应用

    2. 表示层：数据加密、压缩

    3. 会话层：建立、管理、终止会话

    4. 传输层：端到端传输

    5. 网络层：分组传输、路由选择，设备有交换器、路由器

    6. 数据链路层：以帧为单位传输，设备有网桥、交换机、网卡

    7. 物理层：二进制传输，设备有中断器、集线器

  7. TCP/IP 模型(4 层模型)：

    1. 应用层：对应 7 层模型中的应用层+表示层+会话层

      1. 主要协议 如图
      2. DNS：域名解析，将域名转为 IP 地址

    2. 传输层：对应 7 层模型中的传输层

      1. 主要协议：TCP、UDP

    3. 网络层(网际层)：对应 7 层模型中的网络层

      1. 主要协议：IP、ICMP、IGMP、ARP（ip 转 mac）、RARP（mac 转 ip）

    4. 网络接口层：对应 7 层模型中的数据链路层+物理层

      1. 主要协议：CSMA/CD、TokingRing
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  8. 高内聚低耦合：一个模块的内部功能高度相关，外部功能相对独立。

    1. 内聚划分（高 -> 低）：
      1. 功能内聚：各模块完成单一功能，互相协作
      2. 顺序内聚：各模块按顺序执行
      3. 通信内聚：处理元素集中在一个数据结构汇总
      4. 过程内聚：按特定次序执行
      5. 时间内聚：同一时间间隔内执行
      6. 逻辑内聚：一组逻辑相关
      7. 巧合(随机)内聚：无任何关联
    2. 耦合划分（低 -> 高）：
      1. 非直接耦合：无任何直接关系，通过主模块控制和调用
      2. 数据耦合：借助参数表传递简单数据
      3. 标记耦合：借助参数表传递数据结构
      4. 控制耦合：传递的信息用于控制内部逻辑
      5. 外部耦合：访问同一全局简单变量
      6. 公共耦合：访问同一公共数据环境
      7. 内容耦合：一个模块直接访问另一个模块的内部数据；一个模块不通过正常入口进入另一个模块内部；两个模块有代码重叠；一个模块有多个入口

  9. 加密算法

    1. 对称加密：DES、3DES、RC-5、IDEA
    2. 非对称算法：RSA、ECC

  10. 稳定排序：冒泡排序、插入排序、归并排序、基数排序、计数排序

  11. 线条关系：alt text

  12. 23种设计模式

    1. 创建型
      1. 抽象工厂（Abstract Factory）：提供一个接口，创建一系列相关或依赖的对象，无需指定具体的类
      2. 构建器模式（Builder）：表示和结构分离，使相同的构建过程得出不同的表示
      3. 工厂模式（Factory Method）：子类决定实例哪一个类
      4. 原型模式（Prototype）：用原型实例指定创建对象的类型，并clone方法来创建对象
      5. 单例模式（Single）：只有一个实例，并提供一个访问其全局的访问点
    2. 结构型
      1. 适配器模式（Adapter）：使不相容的得以协同工作
      2. 桥接模式（Bridge）：抽象与实现分离，使得可以独立变化
      3. 组合模式（Composite）：将对象组成树形结构
      4. 装饰模式（Decorator）：给对象添加额外的职能
      5. 外观模式（Facade）：定义高层接口，提供一个一致外观
      6. 享元模式（Fly weight）：提供大量对象共享的有效方法
      7. 代理模式（Proxy）：为其他对象提供代理，来控制这个对象访问
    3. 行为型
      1. 职责链模式（Chain of responsibility）：多个对象都有处理这个请求的机会，将其组成一条链，沿着其进行传递，直到有一个对象将其处理
      2. 命令模式（Command）：支持撤销
      3. 解释器模式（Interpreter）：根据文法表示来解释语言中的句子
      4. 迭代器模式（Interator）：顺序访问一个聚合对象的各个元素而不暴露对象的内部表示
      5. 中介者模式（Mediator）：用一个中介对象封装一系列对象交互，使得对象间无需显式调用，从而达到低耦合，还可独立改变对象间交互
      6. 备忘录模式（Memento）：恢复到原先保存的状态
      7. 观察者模式（Observer）：当一个对象改变时，所有依赖它的对象都会得到通知并更新
      8. 状态模式（State）：允许一个对象在其内部状态变化时改变其行为
      9. 策略模式（Strategy）：将一系列算法封装起来，使得它们之间可以互相替换，从而独立
      10. 模版方法模式（Template）：将一些步骤放到子类中实现
      11. 访问者模式（Visitor）：在不改变各元素前提下定义作用于这些元素的新操作

  13. 面向对象设计七大原则

    1. 单一职责原则：设计目的单一的类
    2. 开放-封闭原则(开闭原则)：对扩展开放、对修改封闭
    3. 李氏（Liskov）替换原则：子类可以替换父类
    4. 依赖倒置原则：要依赖于抽象，而不是具体实现；针对接口编程，不要针对实现编程
    5. 接口隔离原则：使用多个专门的接口比使用单一的总接口更好
    6. 组合重用原则：要尽量使用组合，而不是继承关系达到重用目的
    7. 迪米特原则（最少知识法则）：一个对象应当对其他对象尽可能少的了解

    其他原则：

    1. 重用发布等价原则：重用的粒度就是发布的粒度
    2. 共同封闭原则：包中所有类对于同一性质的变化应该是共同封闭的。一个变化若多一个包产生影响，则将该包中所有类产生影响，而对于其他的包不造成任何影响
    3. 共同重用原则：一个包里的所有类应该是共同重用的。如果重用了包中的一个类，那么就要重用包中的所有类
    4. 无环依赖原则：在包的依赖关系图中不允许存在环，即包之间的结构必须是一个直接的无环图形。
    5. 稳定依赖原则：朝着稳定的方向进行依赖
    6. 稳定抽象原则：包的抽象程度应该和其稳定程度一致

  14. UML图

    1. 静态图 1. 类图：一组对象、结构、协作和它们之间的关系 2. 对象图：一组对象以及它们之间的关系 3. 包图：描述类或其他UML如何组织成包，以及包之间的依赖关系 4. 组合结构图：分解类、组件或用例的内部结构 5. 构件图(组件图)：一组构件之间的组织和依赖，专注于系统的静态实现视图 6. 部署图：软硬件之间映射，运行处理结点以及构件的配置，给出体系结构的静态实施视图 7. 制品图
    2. 动态图 1. 用例图：系统与外部参与者的交互，描述用例、参与者以及它们之间的关系 2. 顺序图：强调按时间顺序 3. 通信图（协作图），强调收发消息的对象之间的组织结构 4. 定时图：关注对象在改变状态时的时间约束条件 5. 状态图：展现了一个状态机，由状态、转换、事件和活动组成。 6. 活动图：类似程序流程图，并行行为。专注于系统的动态视图，一个活动到另外一个活动到流程。 7. 交互概览图

  15. 泛化：将对象之间的共性进行抽象的过程叫做泛化，结果为生成一个父类，子类可继承（extends）父类中的属性和方法。

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