简介:这份《信息系统管理工程师 中级 精华知识点》面向备考软考中级信息系统管理工程师的考生,也可供需要梳理计算机组成与操作系统基础的在职人员复习使用。内容围绕计算机基本组成、并行性与流水线、SIMD与MIMD多处理机、RISC/CISC指令系统、存储系统层次、操作系统特征与功能、进程与死锁、分区与分页存储管理、虚拟存储器及外围设备管理等核心考点展开,以条目化笔记形式提炼高频概念与对比要点,便于考前快速回顾和查漏补缺。资源包共1个docx文件,约68KB,文档结构按章节编号组织,涵盖计算机组成、操作系统、存储管理、设备与文件管理等模块,适合打印或导入笔记软件反复翻阅。目前已有473人学习下载,可作为软考中级复习阶段的浓缩资料使用。
1. 信息系统管理工程师中级:一张知识地图先看清全局
信息系统管理工程师中级这门考试,知识点铺得很开,从计算机底层组成一路铺到IT服务管理、标准化、信息安全,很多人复习到一半就迷路了。我自己系统梳理下来的感受是:它其实是一条“从硬件到系统、从系统到网络、从网络到管理”的链路,前半段考的是计算机组成与操作系统,后半段考的是信息系统开发、项目管理与IT运维。整份笔记的核心价值在于把散落在五份复习笔记里的两百多个知识点串成一张可检索的地图,让你知道每个模块在考什么、重点在哪、容易翻车的地方在哪。如果你正在系统学这门课,或者考前想快速查漏补缺,这份梳理就是给你用的。
2. 计算机组成与体系结构:并行、流水线与RISC/CISC的复习重点
2.1 计算机基本组成与并行性概念
计算机的基本组成是运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分。这个知识点本身不难,但考试喜欢在“并行性”上做文章。并行性是指计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性,包括同时性与并发性。基本思想有三个:时间重叠、资源重叠、资源共享。
传统串行方式的优点是控制简单、节省设备,缺点是执行指令速度慢、功能部件利用率低。流水线处理机则相反,优点是程序执行时间短、功能部件利用率高,缺点是增加硬件、控制过程较复杂。梳理下来会发现,考试常把串行和流水线的优缺点做成对比选项,你只要记住“串行省设备但慢,流水线快但贵且复杂”这条主线就不会选错。
2.2 并行处理机与多处理机系统的区别
并行处理机(SIMD)的组成是一个控制器CU、N个处理单元PE、一个互连网络IN。它的主要特点包括:单指令流多数据流方式工作;采用资源重复方法引入空间因素;以某一类算法为背景的专用计算机;研究必须与并行算法研究密切结合;属于异构型多处理系统。
多处理机系统(MIMD)的组成是N个处理机加1个处理机存储器互联网络(PMIN)。两者的区别是高频考点,我用一张对比表来梳理:
| 对比维度 | 并行处理机(SIMD) | 多处理机(MIMD) |
|---|---|---|
| 结构灵活性 | 处理单元很多 | 通用性强,处理单元数量较少 |
| 程序并行性 | 操作级并行,并行存在于指令内部 | 并行存在于指令外部,需多种途径识别 |
| 并行任务派生 | 指令本身即可启动多个PE并行 | 由任务派生任务,多余任务排队等待 |
| 进程同步 | 自然同步 | 需要特殊的同步措施 |
| 资源分配和调度 | PE数固定,采用屏蔽手段改变PE数 | 存在资源分配和进程调度问题 |
补充记忆:SISD、SIMD(并行处理机)、MISD、MIMD(多处理机)。这个分类几乎每年都会以某种形式出现。
2.3 指令系统与RISC/CISC的取舍
使指令系统复杂的出发点有三个:使目标程序得到优化、给高级语言提供更好的支持、提供对操作系统的支持。RISC与CISC的比较是重点:
RISC的主要特点是指令数目较少,一般选用使用频度最高的一些简单指令;指令长度固定,指令格式种类少,寻址方式种类少;大多数指令可在一个机器周期内完成;通用寄存器数量多,只有存数/取数指令访问存储器,其余指令在寄存器之间进行操作。两者主要区别在于设计思想上。复习时不要死记条目,抓住“RISC做减法、CISC做加法”这个核心即可。
2.4 存储系统与性能指标
存储系统分类为高速缓冲存储器(Cache,双极半导体)、主存储器(MOS半导体,又称内存储器,包括高速缓存和主存)、辅助存储器。存储器的层次分为高速缓存-主存、主存-辅存两级。
主存的基本组成包括存储体、地址译码器、驱动器、I/O控制、片选控制、读/写控制。存储器的主要技术指标有存储容量、存取速度(访问时间、存储周期TM>TA)、读出时间TM>TW、写入时间、可靠性、MTBF平均故障间隔时间。
注意:TM>TA和TM>TW这两个不等式是易混点,存储周期TM一定大于访问时间TA,也大于写入时间TW,因为周期包含了恢复时间。
3. 操作系统与存储管理:进程、死锁与虚拟存储的复习重点
3.1 操作系统功能与类型
操作系统的重要作用有两个:通过资源管理提高计算机系统的效率;改善人机界面,向用户提供友好的工作环境。操作系统的特征是并发性、共享性、异步性。功能包括处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理、网络与通信管理。
操作系统的类型分三种:批处理操作系统的主要特征是用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周转时间长;分时操作系统的主要特征是同时性、独立性、及时性、交互性;实时操作系统的主要特征是数据采集、加工处理、操作控制、反馈处理。这三类系统的特征经常混在一起出选择题,建议按“批处理重吞吐、分时重交互、实时重响应”来区分。
3.2 进程管理与死锁
进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。进程的属性包括结构性、共享性、动态性、独立性、制约性、并发性。进程的组成包括进程程序块、进程数据块、系统/用户堆栈、进程控制块。进程控制块包括三类信息:标识信息、现场信息、控制信息。
死锁产生的条件有四个:互斥条件、占有和等待条件、不剥夺条件、循环等待条件。这四个条件是死锁的必要条件,缺一不可。考试中常问“以下哪个不是死锁产生的条件”,你只要记住这四个,其他的都是干扰项。
3.3 存储管理与虚拟存储器
存储管理的功能包括主存储空间的分配和回收、地址转换和存储保护、主存储空间的共享、主存储空间的扩充。计算机系统的存储器分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存(操作系统存储管理)、固定磁盘、可移动存储介质(设备管理)七个层次结构。
程序在执行和处理数据时存在顺序性、局部性、循环性和排他性。程序运行时必须把程序和数据的逻辑地址转换为物理地址,这一工作称为地址转换或重定位,包括静态重定位和动态重定位。
分区存储管理分固定分区管理和可变分区管理。可变分区管理的分配算法有三种:最先适用分配算法(大作业)、最优适应分配算法、最坏适应分配算法(中小作业)。分页式存储管理以段为单位进行存储分配,格式为段号:段内地址。
虚拟存储器是具有部分装入和分部对换功能,能从逻辑上对内存容量进行大幅度扩充,使用方便的一种存储系统。梳理下来会发现,虚拟存储器的核心就是“部分装入+对换”,抓住这两个关键词就能应对大部分题目。
3.4 设备管理与文件管理
计算机外围设备分存储型和输入输出型两大类。设备管理的功能包括外围设备中断处理、缓冲区管理、外围设备的分配、外围设备驱动调度。I/O设备可分为输出型外围设备、输入型外围设备、存储型外围设备。输入/输出控制方式分询问方式、中断方式、DMA方式、通道方式。
Spooling系统用一类物理设备模拟另一类物理设备的技术,使独占使用的设备变成多台虚拟设备,也是一种速度匹配技术。输入井中四种状态:输入、收容、执行、完成。磁盘调度分移臂调度和旋转调度。
文件是由文件名字标识的一组相关信息的集合,是一个抽象机制。文件存取分顺序存取、直接存取、索引存取。文件目录项包括有关文件存取控制的信息、有关文件结构的信息、有关文件管理的信息。一级目录结构的缺点是重名、难以实现文件共享;二级目录结构是主文件目录加用户文件目录,优点是检查访问者存取权限;树型目录结构能较好反映现实世界、不同文件可重名、便于文件保护保密共享。
文件逻辑结构分流式文件和记录式文件。文件物理结构中,顺序文件的优点是顺序存取较快,缺点是建立文件需要预先确定文件长度,修改插入增加文件记录有困难,对直接存储器作连续分配会造成空闲块浪费;连接文件和索引文件的优点是直接读写任意文件,便于文件增加删除修改,缺点是增加了索引表的空间开销和查找时间。
4. 网络与信息安全:从TCP/IP到防火墙的复习重点
4.1 计算机网络体系结构与协议
计算机网络涉及三个方面:至少2台计算机互联、通信设备与线路介质、网络软件、通信协议和NOS。计算机网络逻辑结构分为资源子网与负责数据转发的内层通信子网。用户子网由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等组成。通信子网分为点对点通信和广播式通信子网,主要有三种组织形式:结合型、专用型、公用型。
计算机网络体系结构分七层:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。TCP/IP协议包括远程登录协议(Telnet)、文件传输协议(FTP)、简单邮件传输协议(SMTP)。TCP是传输控制协议,IP为互连网络协议,POP协议负责将邮件通过SLIP/PPP协议连接传送到用户计算机上。
终端设备把数字信号转换成脉冲信号时,这个原始的电信号所固有的频带称为基本频带,简称基带。在信道中直接传送基带信号时,称为基带传输。采用模拟信号传输数据时,往往只占有有限的频谱,对应基带传输将其称为频带传输。
数据通信系统包括数据终端设备、通信控制器、通信信道、信号变换器。通信方式分单工通信、半双工通信、全双工通信。数据通信的主要技术指标有波特率、比特率、带宽、信道容量、误码率、信道延迟。数据通信编码一般采用基带方式和4B/5B编码。
主要的数据交换技术有线路交换、报文交换、分组交换、数字语音插空技术DSI、帧中继、异步传输模式(ATM)。差错控制编码有两类:循环冗余码(CRC)、奇偶校验码。流量控制三种方式:X-ON/X-OFF、DTE-DCE流控、滑动窗口协议。
4.2 局域网与网络管理
局域网的介质访问控制方式包括载波侦听多路访问/冲突检测法(CSMA/CD)、非坚持CSMA、P-坚持CSMA、1-坚持CSMA、令牌环访问控制方式、令牌总线访问控制方式。局域网组网技术包括以太网、快速以太网、令牌环网络IEEE802.2/IEEE802.5、FDDI光纤环网。
网络管理包含五部分:网络性能管理、网络设备和应用配置管理、网络利用和计费管理、网络设备和应用故障管理、安全管理。网络管理软件包括探测器Probe(代理)和控制台Console两部分。集中管理子网和分布式管理主网常见网管软件的应用程序主要有高级警报处理、网络仿真、策略管理、故障标记。
4.3 信息安全与密码技术
网络的安全层次分物理安全、控制安全、服务安全、TCP/IP协议安全。密码技术提供信息加密解密、信息来源鉴别、保证信息的完整和不可否认。
对称数字加密的优点是实现速度快、算法不用保密、大规模应用,缺点是密钥分发管理困难、不能电子签名。非对称数字加密的优点是分发管理简单、易实现电子签名,缺点是计算复杂、实现速度慢。
防火墙分类包括包过滤型、应用级、代理服务器、复合型。典型的防火墙包括过滤器、链路级网关、应用级网关或代理服务器。防火墙的局限包括绕过防火墙的攻击、来自内部变节者和不经心的用户带来的威胁、变节者或公司内部存在的间谍复制数据、传送感染病毒的软件或文件。
网络安全协议包括SSH、PKI(SET安全电子交易协议、SSL安全套接层协议)。服务质量QoS包括QoS识别和标志技术、单一网络单元中的QoS、QoS策略。
4.4 信息安全与访问控制
信息安全是对信息、系统以及使用、存储和传输信息的硬件的保护。信息的三个特性:机密性、完整性、可用性。鉴别的方法有用拥有的、用所知道的、用不可改变的特性、相信可靠的第三方建立的鉴别、环境。鉴别分为单向和双向。
内部控制和访问控制的共同目标是保护资产。实现访问控制的三种方法:要求用户输入一些保密信息、采用物理识别设备、采用生物统计学系统。访问控制的特性包括多个密码、一次性密码、基于时间的密码、智能卡、挑战反应系统。
对称密钥体制分为序列密码和分组密码。密钥管理八项内容包括产生、分发、输入和输出、更换、存储、保存和备份、密钥的寿命、销毁。
完整性是指数据不以未经授权的方式进行改变或毁损的特性,包括软件完整性和数据完整性。数据完整性的常见威胁有五类:人类、硬件故障、网络故障、灾难、逻辑故障。完整性机制保护数据免遭未授权篡改、创建、删除和复制,可采取的技术包括备份、镜像技术、归档、分级存储管理、转储、系统安全程序、奇偶校验和故障前兆分析。
5. 信息系统开发与项目管理:需求、设计与实施的复习重点
5.1 信息系统工程与开发方法
信息系统是输入输出类型明确(输入数据,输出信息)的系统,输出的信息必定是有用的。信息系统中处理意味转换或变换原始数据,也意味计算、比较、变换或为将来使用进行存储。反馈用于调整或改变输入或处理活动的输出,是进行有效控制的重要手段。计算机不是信息系统所固有的。
信息系统组成包括计算机硬件系统、计算机软件系统、数据及存储介质、通信系统、非计算机系统的信息收集处理设备、规章制度、工作人员。信息系统结构包括信息源、信息处理器、信息用户、信息管理者。信息系统分层为战略层、战术层、作业层。
信息系统的主要类型分三类:面向作业处理的系统包括办公自动化系统(OAS)、事务处理系统(TPS)、数据采集与监测系统(DAMS);面向管理控制的系统包括电子数据处理系统(EDPS)、知识工作支持系统(KWSS)、计算机集成制造系统(CIMS);面向决策计划的系统包括决策支持系统(DSS)、战略信息系统(SIS)、管理专家系统(MES)。
信息系统对企业的影响有四个:促使组织结构的扁平化、结构更加灵活有效、虚拟办公室、增加企业流程重组的成功率。信息系统工程的特点有三个:研究方法的整体性、技术应用上的综合性、管理上的科学化。信息系统工程的基本方法有三种:技术方法、行为方法、社会技术系统方法。
信息系统开发阶段分系统分析、系统设计、系统实施、系统运行维护。信息系统开发方法包括结构化系统分析与方法(SSA&D)、面向对象的开发方法(OO)、原型方法(Prototyping)。原型方法按运用方式分类为探索型、实验型、演化型。面向对象方法有四个要点:客观世界由各种对象组成;把所有对象划分成各种对象类;按照子类父类关系,若干对象组成层次结构的系统;对象彼此之间仅能通过传递消息互相联系。
5.2 系统分析与设计
系统分析的主要任务是了解用户需求、确定系统逻辑模型、形成系统分析报告。系统分析的基本任务是系统分析员和用户在一起,充分理解用户的要求,并把双方的理解用书面文档(系统规格说明书)表达出来。系统分析的主要困难有问题空间的理解、人与人之间的沟通、环境的不断变化。
结构化分析方法的主要工具包括数据流图、数据字典、实体关系图、结构化语言、判定表和判定树。数据流图基本成分有外部实体、数据流、数据存储、处理逻辑。数据字典的条目有六项:数据项(离散/边缘)、数据结构、数据流、数据存储、处理过程、外部实体。数据字典的作用包括按各种要求列表、相互参照便于系统修改、由描述内容检索名称、一致性检验和完整性检验。
实体联系图的基本成分是实体、联系、属性。结构化语言使用的语句类型只有三种:祈使语句、条件语句、循环语句。系统说明书的基本要求是全面、系统、准确、详实、清晰地表达系统开发的目标、任务和系统功能。
UML的特征是可视化、构造、文档化,目的是建模,建立的模型有三要素:事物、关系、图。UML中的事物分结构事务(类、接口、协作、用例、活动类、组件、结点)、行为事务(交互、状态机)、分组事务、注释事务。UML中有四种关系:依赖、关联、泛化、实现。UML中的图包括用例图、静态图、行为图、交互图(时间-顺序图、上下级关系-合作图)、实现图(依赖关系-组件图、物理体系结构-配置图)。
系统设计目标包括可靠性(系统硬件和软件的可靠性,平均故障间隔时间MTBF上升、平均维护时间MTTR下降)、较高的系统运行效率(体现在处理能力、处理速度、响应时间)、可变更性、经济性。系统设计的原则是系统性、简单性、开放性、管理可接受。系统设计内容包括总体设计(系统总体布局、系统模块化结构设计)和详细设计(代码设计、数据库设计、输入/输出设计、用户界面设计、处理过程设计)。
模块包括输入和输出、逻辑功能、内部数据、运行程序四部分,特点是抽象性、信息隐蔽性。结构图组成部分有模块、调用、数据、控制信息。深度是模块结构图的层数,反映系统大小;宽度是一个层次上的模块总数,反映系统的复杂程度。
5.3 系统实施与测试
系统实施阶段的特点是工作量大,投入人力、物力多。主要内容包括硬件配置、软件编制、人员培训、数据准备。系统实施的关键因素有进度安排、人员组织、任务分解、开发环境的构建。
程序设计的质量要求包括程序的正确性、源程序的可读性、较高的效率。程序的标准是正常工作、调试代价低、易于维护、易于修改、设计不复杂、运行效率高。程序设计语言的特性包括歧义性、简洁性、局部性与顺序性、传统性、源程序的可维护性。可维护性的两个主要因素是是否易于从设计变为源程序、语言本身的某些规定。
结构化程序设计的内容包括限制使用GOTO语句、逐步求精的设计方法、自顶向下的设计编码和调试、主程序员制的组织形式。对象的三个性质是封装性、继承性、多态性。
测试的目标是希望能以最少的人力和时间发现潜在的各种错误和缺陷。信息系统测试包括软件测试、硬件测试、网络测试。测试的类型分模块、联合、验收、系统。黑盒测试又称功能测试,白盒测试又称结构测试。单元测试从模块的五个特征进行检查:模块接口、局部数据结构、重要的执行路径、出错处理、边界条件。确认测试的内容包括有效性测试、软件配置审查、验收测试。系统测试内容包括恢复、安全性、强度、性能、可靠性、安装。调试的方法有试探法、回溯法、对分查找法、归纳法、演绎法。
新旧系统转换方式有直接转换(节省人员设备费用)、并行转换(安全可靠,费用工作量大)、分段转换(逐步转换/向导转换/试点过渡,保证了可靠性,费用也不至于太多,要求子系统之间有一定独立性)。
6. 易漏点与易错点:那些最容易翻车的地方
6.1 易漏点一:存储周期与访问时间的关系
易漏点:TM>TA和TM>TW这两个不等式。为什么漏:很多人只记了“存储周期”这个概念,没有区分它和访问时间、写入时间的关系。怎么补:记住存储周期TM一定大于访问时间TA,也大于写入时间TW,因为周期包含了恢复时间。考试中常把这三个指标放在一起让你排序。
6.2 易漏点二:并行处理机与多处理机的同步方式
易漏点:并行处理机是自然同步,多处理机需要特殊的同步措施。为什么漏:两者的区别条目多,复习时容易只记结构差异,忽略同步方式的差异。怎么补:把“SIMD自然同步、MIMD需要特殊同步”作为一条独立记忆点,和结构差异分开记。
6.3 易漏点三:文件物理结构的优缺点对应
易漏点:顺序文件的缺点是“建立文件需要预先确定文件长度,修改插入增加文件记录有困难”,连接文件和索引文件的缺点是“增加了索引表的空间开销和查找时间”。为什么漏:两种结构的优缺点容易记混,尤其是“顺序存取较快”这个优点容易被误记到索引文件上。怎么补:用“顺序文件快但死板,索引文件灵活但费空间”来区分。
6.4 易漏点四:对称与非对称加密的优缺点对应
易漏点:对称加密的缺点是“密钥分发管理困难,不能电子签名”,非对称加密的缺点是“计算复杂,实现速度慢”。为什么漏:两种加密方式的优缺点容易互换,尤其是“不能电子签名”这个点容易被误记到非对称加密上。怎么补:记住“对称快但难分发、非对称慢但能签名”这条主线。
6.5 易漏点五:系统设计目标的MTBF与MTTR方向
易漏点:可靠性目标中,MTBF要上升,MTTR要下降。为什么漏:两个指标都是“时间”,容易记反方向。怎么补:MTBF是平均故障间隔时间,越大越好;MTTR是平均维护时间,越小越好。用“间隔越大越可靠,维护越短越高效”来记。
7. 考前查漏补缺:一份可执行的复习清单
7.1 按模块过一遍知识地图
复习到最后阶段,不要再从头翻笔记,而是按模块快速过一遍知识地图。我的做法是把整份笔记拆成七个模块:计算机组成与体系结构、操作系统与存储管理、网络与信息安全、信息系统开发与项目管理、标准化与IT服务管理、易漏点与易错点、考前查漏补缺。每个模块用一张A4纸默写核心概念和对比表,写不出来的地方就是你的漏洞。
7.2 用对比表集中攻克易混点
这门考试最大的特点是“对比题”多,RISC与CISC、并行处理机与多处理机、对称与非对称加密、顺序文件与索引文件、批处理与分时与实时操作系统,这些都是高频对比点。建议你把所有对比点整理成一张大表,考前反复看。下面是一个示例格式:
| 对比项 | A方案 | B方案 | 记忆口诀 |
|---|---|---|---|
| RISC vs CISC | 指令少、长度固定、单周期 | 指令多、长度不固定、多周期 | RISC做减法 |
| 对称 vs 非对称加密 | 快、难分发、不能签名 | 慢、易分发、能签名 | 对称快难分 |
| 顺序 vs 索引文件 | 快但死板 | 灵活但费空间 | 顺序快索引活 |
7.3 用真题反查知识盲区
做真题的时候,不要只对答案,要把每道题对应的知识点在笔记里标出来。如果一道题做错了,说明这个知识点你没掌握;如果一道题做对了但你是蒙的,说明这个知识点你只是“眼熟”但没真正理解。这两种情况都要回到笔记里重新梳理。我自己的习惯是:每做错一道题,就在笔记对应位置画一个星号,考前只看星号最多的那几个知识点。
7.4 考前三天只做三件事
考前三天不要再学新东西,只做三件事:第一,把七张模块地图默写一遍;第二,把对比表从头到尾看三遍;第三,把易漏点与易错点那五条反复读,确保不会再翻车。从那以后我每次考前都强制走一遍这个流程,效果比盲目刷题好得多。希望帮到你。
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