计算机复试 -- 计组、数据库

数据库

三个范式

即：属性唯一，记录唯一，表唯一

1、第一范式：每一列属性都是不可再分的属性值

2、第二范式：每一行数据只能与其中一列相关，只要数据列重复，就将表拆开来

3、第三范式：数据不存在传递关系

使用索引查询一定能提高查询的性能吗？为什么？

在数据之外，数据库系统还维护着满足特定查找算法的数据结构，这些数据结构以某种方式已很难用（指向）数据。这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法。这种数据结构，就是索引。

通常，通过索引查询数据比全表扫描要快，但是我们也必须注意到它的代价。索引需要空间来存储，也需要定期维护，每当有记录在表中增减或索引列被修改时，索引本身也会被修改。这就意味着每条记录的Insert、Delete、Update将为之付出4,5次的磁盘I/O。因为索引需要额外的存储空间和处理，那些不必要的索引反而会使查询反映时间变慢。使用索引查询不一定能提高查询的性能。

关系与关系模式、关系数据库的区别：

关系是关系模式在某一时刻的状态或内容。关系模式是静态的、稳定的，而关系是动态的，随时间不断变化的，因为关系操作在不断地更新着数据库中的数据。关系数据库是以关系模型为基础的数据库，它利用关系来描述现实世界，一个关系既可以用来描述一个实体及其属性，也可以用来描述实体间的联系。

数据库分类

关系型数据库：mysql、SqlServer、Oracle

非关系型数据库：Redis、MongoDB、hadoop、memcached

计算机组成、微机原理、通信原理

指令的执行过程

1、读取指令：将指令地址（在PC中）送到地址寄存器中；并进行读主存，读出内容（指令代码）送到指令寄存器中

2、分析指令：形成下一条指令的地址并送到PC中

3、执行指令：用一到几个执行步骤完成指令的运算操作，不同的指令操作步骤和具体的运算、功能不同

4、检查有无中断请求：无中断请求、进入下一条指令的执行过程

RAM和ROM的原理和区别

RAM随机通道存储器（random access memory）。是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存（内存）。它可以随时读写，而且速度快，通常作为操作系统或其他运行中的程序的临时数据存储媒介。当电源关闭时RAM不能保存数据。

ROM所存数据，read-only memory，只读存储器。一般用来存放固定的程序以及存放各种常数、函数表。一般是装入整机前事先写好的，整机工作过程中只能读出，而不像随机存储器（RAM）那样能快速地、方便的加以改写。ROM所存数据稳定，断电后所存数据不会改变。

FLASH存储器又称为闪存，结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除程序（EEPROM）的性能，还不会断点丢失数据同时可以快速读取数据，U盘和MP3里就是使用这种存储器

什么是芯片组

芯片组（Chipset）是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次，它就是“南桥”和“北桥”的统称，就是把以前复杂的电路和远见最大限度地集成在几颗芯片内的芯片组。芯片组是整个身体的神经，芯片组几乎决定了这块主板的功能。进而影响到整个电脑系统性能的发挥。

北桥芯片是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，负责与CPU的联系并控制内存。发热量也很大的，一般需要散热片盖住，有的还例外加风扇散热。

南桥芯片是主板芯片组的重要组成部分，负责I/O总线之间的通信。南桥芯片具有双芯片设计，集成网络，高品质音频，显卡工作总线等特点。

PC 机的端口是同步的还是异步的？什么是异步？
USB 好像是同步的。
PC 机的串口是异步的，即 UART，采用 RS-232 标准。
异步通信：接收方并不知道数据什么时候会到达，收发双方可以有各自自己的时钟。它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束来构成一帧。它的传输帧是由起始位、内容和停止位构成的。每个字符可能还包含有奇偶校验位。波特率一般在 50-9600 baud 。数据信号传输速率单位是 字符/秒 或 bps 。
同步通信：同步通信中双方使用频率一致的时钟，它的分组相比异步则大得多，称为一个数据帧，通过独特的bit串作为启停标识。为了提高速度，去掉异步通信中使用的起始位和停止位，而在数据块开始前使用一段同步字符指示通信开始，同步通信对整块数据进行传输，速度较快，通常为几十到几百 Kbaud。
 控制单元设计··分为组合逻辑和微程序··两者区别··优缺点·
电路的输出仅由该时刻电路的输入决定的电路，称为组合逻辑电路。
程序的特点是：为了达到一定目的，程序按照一定的逻辑关系一条一条地执行，程序执行的快慢取决于机器周期的快慢、 CPU 的性能以及软件算法的优劣等。
组合逻辑控制器：指产生控制信号即微命令的部件是用组合逻辑线路来实现的控制器。

   优点：速度快

   缺点：（1）设计较凌乱，效率较低，检查调试较困难。

            （2）不易修改与扩展。

微程序控制器：指将程序技术引入到CPU的构级，即采用微程序控制方式来产生微命令的控制器。

   优点：设计比较规整，易于修改补充。

   缺点：速度较组合逻辑控制器稍慢。

解释与编译

计算机不能直接理解高级语言，只能直接理解机器语言，所以必须要把高级语言翻译成机器语言，计算机才能执行高级语言编写的程序。

翻译的方式有两种，一个是编译，一个是解释。

编译型语言写的程序在执行之前，需要一个专门的编译过程，把程序编译成为机器语言的文件，比如exe文件，如果源程序不变以后要运行的话就不用重新翻译。

解释则不同，解释性语言的程序不需要编译，在运行程序的时候才翻译，翻译一句执行一句，不生成目标程序，这样解释性语言每执行一次就要翻译一次，效率比较低。

.java文件->编译->.class文件，编译成.class字节码,.class需要jvm解释，然后解释执行。

Java很特殊，Java程序需要编译但是没有直接编译成机器语言，即二进制语言，而是编译成字节码（.class）再用解释方式执行。java程序编译以后的class属于中间代码，并不是可执行程序exe，不是二进制文件，所以在执行的时候需要一个中介来解释中间代码，这就是所谓的java虚拟机（JVM），也叫JDK。

C语言编译过程分成四个步骤：

1， 由.c文件到.i文件，这个过程叫预处理

将#include包含的头文件直接拷贝到hell.c当中；将#define定义的宏进行替换，同时将代码中没用的注释部分删除等

2， 由.i文件到.s文件，这个过程叫编译

3， 由.s文件到.o文件，这个过程叫汇编

高级语言->汇编语言->机器语言

4， 由.o文件到可执行文件，这个过程叫链接

将翻译成的二进制与需要用到库绑定在一块

字长

机器字长：计算机能直接处理的二进制位数

指令字长：一个指令字中包含的二进制代码位数

存储字长：一个存储单元存储二进制代码长度

CPI：执行一条指令需要的时钟周期数

 

什么是指令，时钟，总线周期，有什么关系
CPU每取出一条指令并执行这条指令，都要完成一系列的操作，这一系列的操作所需要的时间称为指令周期

 

们把要求计算机执行的各种操作用命令的形式写下来，就是指令。

指令流水线的基本概念

(1)流水线基本原理

流水线技术是一种显著提高指令执行速度与效率的技术.

方法是：指令取指完成后,不等该指令执行完毕即可取下一条指令.

如果把一条指令的解释过程进一步细分,例如分成取指,译码, 访存，执行,和写回五个子过程,并用五个子部件分别处理这五个子过程.这样只需在上一指令的第一子过程处理完毕进入第二子过程处理时,在第一子部件中就开始对第二条指令的第一子过程进行处理.随着时间推移,这种重叠操作最后可达到五个子部件同时对五条指令的子过程进行操作.

(2)影响流水线性能的因素

1、结构相关是当多条同一时刻争用同一资源形成冲突

2、暂停一个时钟周期

单独设置数据存储器和指令存储器

1、数据相关是指令在流水线中重叠执行时,当后继指令需要用到前面指令的执行结果时发生的.

2、暂停时钟周期

3、数据旁路：把前一条指令的ALU计算结果直接输入到下一条指令

控制相关是当流水线遇到分支指令和其他改变PC值的指令时引起的.

RAID分类（磁盘阵列）

其原理是将并行处理原理引入磁盘系统.它采用低成本的小温盘,使多台磁盘构成同步化的磁盘阵列,数据展开存储在多台磁盘上,提高了数据传输的带宽,并利用冗余技术提高可靠性

 独立磁盘冗余阵列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方（因此，冗余地）的方法。通过把数据放在多个硬盘上，输入输出操作能以平衡的方式交叠，改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间（MTBF），储存冗余数据也增加了容错。

RAID-0级采用无冗余无校验，数据分布在多个物理磁盘.

RAID-1级采用磁盘镜像阵列技术.

RAID-2级采用海明纠错码的磁盘阵列,通过增加校验磁盘实现单纠错双检错功能.

RAID-3级是采用奇偶校验冗余的磁盘阵列,它也采用数据位交叉,阵列中只用一个校验盘.

RAID-4级是一种独立传送磁盘阵列,它采用数据块交叉,用一个校验盘.

RAID-5也是一种独立传送磁盘阵列,它采用数据块交叉和分布的冗余校验,将数据和校验位都分布在各磁盘中,没有专门的奇偶校验驱动器.

关于 IO 接口的，微机原理中的内容，要仔细看下。
接口： 接口是位于主机和外设之间的一种缓冲电路，包括了硬件电路和软件控制，现在接口通常为可编程的大规模集成电路芯片。
端口： 接口电路通常有三种寄存器：数据输入输出缓冲寄存器、控制寄存器、状态寄存器。这些寄存器称为（数据、控制、状态）端口。对 I/O 设备的访问，就是通过对端口访问实现的，每个端口赋予一个唯一的地址码，称为端口地址。
端口的编址： 独立编址和统一编址。统一编址是将端口当做存储器单元，与内存统一编址，内存和端口的操作指令是统一的，所以指令功能强，但是端口占用了存储器的地址空间，使存储器容量减少。

I/O方式

1. 程序查询方式

程序查询方式的核心问题是每时每刻需要不断查询I/O设备是否准备好。CPU不断地询问外设是否准备好:如果准备好,CPU执行IO操作;否则,CPU一直等待.如果CPU大部分时间处于等待状态,利用率不高.

2. 程序中断方式：中断处理过程

中断处理过程可分以下几个步骤:

1、中断源产生中断请求，CPU一般要先屏蔽该中断源的中断，防止错误的中断嵌套-->

2、CPU对现场进行保存，存储断点程序地址并将当前数据压入栈中-->

3、PC指向对应的中断入口，转入执行中断向量指向的中断服务程序-->

完成中断响应后，回复现场，程序回到断点处，将栈中的数据重新读出-->重新开中断。

请求中断→响应中断→关闭中断→保留断点→中断源识别→保护现场→中断服务子程序→恢复现场→中断返回

3. DMA方式

DMA是指外部设备不通过CPU而直接与系统内存交换数据的接口技术。

查询传输和中断传输，解释比较

指当出现需要时， CPU 暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。即在程序运行过程中，系统出现了一个必须由 CPU 立即处理的情况，此时， CPU 暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。
有些不可屏蔽中断是可以打断其它中断的。如掉电、复位等。