计算机系统基础知识二

中间件

中间件处在操作系统、网络和数据库之上，网络、数据库应用软件的下层。

中间件分类：

• • 通信处理中间件
• • 事物处理中间件
• • 数据存储管理中间件
• • web服务器中间件
• • 安全中间件
• • 跨平台和架构的中间件
• • 专用平台中间件
• • 网络中间件

软件构件

构件又称为组件，是一个自包容、可复用的程序集。可能会以各种方式体现，例如源程序或二进制代码。

构件是独立的、自包容的，构件之间通过接口协作。

构件开发过程：设计构件组装-》建立构件库-》构建应用软件-》测试与发布

优点：独立、自包容；缺点：需要一个成熟的架构师，考虑其重用度、安全性能等。

商用构件标准规范：

1. 1. 公共对象请求代理架构CORBA：从下到上分为3个层次，对象请求代理、公共对象服务和公共设施。最底层的对象请求代理ORB是分布对象系统中的“软总线”；最上层的公共设施定义了构件框架。

CORBA CCM构建模型是OMG组织制定的分布式应用服务器端构件模型规范，主要包括3个内容：

• • 抽象构件模型：描述服务器端构件结构及构件间的结构。
• • 构件容器结构：提供通用的构件运行和管理环境。
• • 构件的配置和打包规范：CCM使用打包技术来管理构件的二进制的代码和配置信息。

1. 2. J2EE：

嵌入式系统及软件

1. 1. 嵌入式系统组成：嵌入式处理器、相关支持硬件、嵌入式操作系统、支撑软件、应用软件。
2. 2. 嵌入式系统特点：

• • 专用性强：面向特定应用需求；
• • 技术融合
• • 软硬一体软件为主
• • 比通用计算机资源少
• • 程序diamagnetic固化在非易失存储器中
• • 需专门开发工具和环境
• • 体积小、价格低、工艺先进、性价比高、系统配置要求低、实时性强
• • 对安全性和可靠性的要求高

1. 3. 嵌入式系统分类：

根据不同用途将嵌入式系统划分为：

• • 嵌入式实时系统：指能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和外部或内部、同步或异步时间做出相应的系统。
• • 强实时
• • 弱实时
• • 嵌入式非实时系统

根据安全性要求将嵌入式系统划分为：

• • 安全攸关系统：指其不正确的功能或者失效会导致人员伤亡、财产损失等严重后果的计算机系统。
• • 非安全攸关系统

1. 4. 嵌入式软件组成

将嵌入式系统从下到上分为：

• • 硬件层：为嵌入式系统提供运行支撑的硬件环境，核心是微处理器、存储器、IO接口、通用设备以及总线、电源、时钟等。
• • 抽象层：主要实现对硬件层的抽象，屏蔽不同硬件的差异。板级支持包BSP是一种硬件驱动软件，它是面向硬件层的硬件芯片或电路进行驱动，为上层操作系统提供对硬件管理的支持。
• • 操作系统层
• • 中间件层
• • 应用层

1. 5. 嵌入式软件的主要特点：

• • 可裁剪性
• • 可配置性
• • 强实时性
• • 安全性
• • 可靠性
• • 高确定性

1. 6. 安全攸关软件：一个系统中，可能导致不可接受的风险的软件。

有三个要素：

• • 目标：分为5个级别：A-无法飞行、B-严重、C-显著降低、D-轻微降低、E-不会影响
• • 过程：将软件生命周期分为“软件计划过程”、“软件开发过程”、“软件综合过程”。（开发过程分为软件需求过程、软件设计过程、软件编码过程、集成过程）。（综合过程分为软件验证过程、软件配置管理过程、软件质量保证过程、审定联络过程）。
• • 数据：建设软件时产生的文档、代码、报表等

计算机网络

1. 1. 计算机网络功能：数据通信、资源共享、集中管理化、实现分布式处理、负载均衡
2. 2. 网络有关指标：

性能指标：

• • 速率
• • 带宽
• • 吞吐量
• • 时延：发送时延、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
• • 易管理和可维护性

1. 3. 发信机与收信机

发信机进行的信号处理包括：信源编码、信道编码、交织、脉冲成形、调制。
收信机进行的信号处理包括：解调、采样判决、采样裁决、去交织、信道译码、信源译码。

• • 信源编码：将信号进行模数转换，再进行压缩编码，最后形成数字信号。
• • 信道编码：信道编码通过增加冗余信息以便在接收端进行检错和纠错，解决信道、噪声和干扰导致的误码问题。
• • 交织：为了解决连续误码导致的信道译码出错问题。
• • 脉冲成形：为了减小带宽需求，需要将发送数据转换成合适的波形。
• • 调制：将信息承载到满足信号要求的高频载波信号的过程。

1. 4. 复用技术：在一条信道上同时传输多路数据的技术。有TDM时分复用、FDM频分复用、CDM码分复用。
2. 5. 多址技术：在一条线上同时传输多个用户数据的技术。有TDMA时分多址、FDMA频分多址、CDMA码分多址。
3. 6. 网络分类：按照网络的覆盖范围和通信介质分为局域网、无线局域网、城域网、广域网、移动通信网。

拓扑结构：星型、树型、总线结构、环形结构、网状结构

1. 7. 网络技术：

以太网技术：是局域网组网技术，是IEEE802.3标准给出了以太网的技术标准。

最大帧长1518字节，最小帧长64字节。

结构：DMAC|SMAC|Length/Type|DATA/PAD|FCS

• • DMAC：目的MAC地址
• • SMAC：源MAC地址
• • Length/Type：帧长度/类型，该字段长度是2字节，若该字段值大于1500则代表类型；若该字段值小于1500则代表帧长度
• • DATA/PAD：具体数据
• • FCS：帧校验序列

无线局域网：以微波、激光与红外线等无线电波作为传输介质

广域网：由通信子网与资源子网组成。通信子网由通信节点设备和连接这些设备的链路组成。资源子网指网络资源设备。

特点：覆盖范围广、通信距离远、没有固定拓扑结构。

城域网：是DQDB分布式队列双总线

移动通信网：第一代-FSMA频分多址、第二代-TDMA时分多址、第三代-CDMA码分多址、第四代-TD-LTE和FDD-LTE、第五代-5G

5G 是具有高速率、低时延、大连接特点的新一代宽带移动通信技术。

三大应用场景：

• • 增强移动宽带eMBB
• • 超高可靠低时延通信uRLLC
• • 海量机器类通信mMTC

5G网络切片：

在同一物理网络基础设施上划分为多个逻辑独立的虚拟网络。每个网络切片都是一个独立的端到端网络，包含自己独特的延迟、吞吐量、安全性和带宽特性，可以灵活应对不同的需求和服务。

1. 8. 网络协议：

OSI七层模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

1. 9. 组网技术：

• • 集线器：物理层设备
• • 中继器：物理层设备，相当于信号放大器
• • 网桥：数据链路层设备
• • 交换机：二层交换机，数据链路层设备
• • 路由器：网络层设备
• • 防火墙：类似门卫角色

1. 10. TCP/IP协议：

TCP/IP模型：应用层、传输层、网络层、网络接口层

1. 11. 交换机

基本交换原理：

• • 转发路径学习
• • 数据转发
• • 数据泛洪
• • 链路地址更新

路由技术：

路由协议分类：内部网关协议、外部网关协议

内部网关协议：

• • 路由信息协议RIP-1、RIP-2，基于距离矢量算法
• • 内部网关路由协议IGRP，思科专有协议
• • 增强型IGRP EIGRP，拓扑结构变化时发送路由更新
• • 中间系统到中间系统IS-IS，基于链路状态路由协议
• • 开放式最短路径优先OSPF，链路状态路由协议

网络工程

3个环节：网络规划、网络设计、网络实施

计算机语言

3大类：机器语言、汇编语言、高级语言

• • 机器语言：二进制代码
• • 汇编语言：助记符
• • 高级语言：例如python、Java等