2023年网络工程师考试全考点总结内部版

年网络工程师考试全考点总结2023内部版计算机硬件基础

一、计算机的硬件组成计算机由运算器、控制器、存储器（指内存）、（）输入设备和输出设备五大部件组成运算器和控制器组成中央处理器CPU控制器负责依次访问程序指令，进行指令译码，并协调其他设备，通常由程序计数（）器PC、指令寄存器、指令译码器、状态/条件寄存器、时序发生器、微操作信号发生器组成I、程序计数器（PC）:存储程序指令的起始地址，用于存放下一条指令所在单元的地址，程序员可以访问）

2、指令寄存器（IR:存放当前从主存读出的正在执行的一条指令

3、指令译码器分析指令的操作码、以决定操作的性质和方法计算机要执行指令时处理器首先要从PC中取出指令在内存中的地址,通过地址总线寻址获取然后，把内存中取出的指令经数据总线送往指令寄存器中指令的操作码被送到指令译码器中译码，地址码则送到结构高速缓存存储器Cache主存储器、外存储器的解决存储容量、成本和速度之间的矛盾访问高速缓存和主存可以直接被CPU访问原理程序存储在外存上，CPU要执行程序，先把程序从外存调入内存，再调入高速缓存，最后被CPU执行命中率CPU在Cache中访问信息的概率，假如CPU对Cache的访问次数为N1,对主存的访问次数为N2,则命中率H=N1/N1+N2平均存取时间如果cache的命中率为H cache的访问周期为T1,主存的访问f周期为T2，则平均存取时间T=H*T1+1-H*T2,访问效率=T1/TCache淘汰算法是指当cache被占满后，调入新数据据时采用的替换机制，分为先进先出法FIFO最不经常使用法，近期最少使用法，随机替换法cache映射机制是指主存与cache的地址映射方式分为直接映射，全相联映射，组相联映射接口控制方式

1、直接程序控制方式也叫轮询方式，早期的计算机系统中没有中断机制，CPU需要定期对各个I/O设备的状态进行查询，判读外设是否准备好进行数据传送，直接程序控制方式又分为程序查询方式和立即程序传送方式

2、中断方式I/O接口设置有中断控制器，当I/O设备发出中断请求后，CPU暂停执行正在运行的程序，使用堆栈保护好程序的断点和中断向量（中断程序入口），转而去处理中断请求，处理完成后再返回来继续执行程序

3、DMA方式DMA方式采用专门的DMA控制器来管理内存与外设的数据传送，在不受CPU干预的情况下，控制I/O设备与系统主存（内存）之间的直接数据传输只有在数据传送完毕时，才会向CPU提出中断请求，报告传送结束，CPU利用率最高顺序存取特定线性顺序，代表磁带；直接存取可直接移至特定数据块，代表磁盘；随机存取随时访问一个存储单元，代表主存储器（内存）；相联存取中（属随机存取）根据内容而非地址为选择读写点代表Cache存储器带宽每钞能访问的位数通常存储器周期是纳秒级ns,lns=1*10的负9次方，计算公式是1得储器周期*每周期可访问的字节数例存储器周期200ns,每个周期可访问4B,则带宽二ls/200ns*4B*8=160Mbps数据传输率每秒输入/输出的数据位数对于随时存取而言，传输率R=1/存储器周器特指所有的主机，特指所有的路由器，指所有的OSPF路由器地址，的组播地址为OSPF所有设备的预留IP组播地址；的组播地址为OSPF DR/BDR的预留IP组播地址

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0.

0.9RIP用于组播指PIMV2路由器的地址另外从只能用于局域网中路由器是不会转发的，-

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255.

255.255是私有地址（与

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168.*.*功能一样），

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0.

1.0—

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255.

255.255可以用于Internet上（如果你的主机开启了IRDp Internet路由发现协议，使用组播功能）功能，那么你的主机路由表中应该会有这样的一条路由

二、计算机系统

1、进程和线程进程是指令的集合，是静态的代码进程是正在运行中的程度，是动态的进程是资源分配的最小单位,基本特征动态性、并发性、独立性，异步性线程进程在执行过程中的每一个任务就是线程进程由一个或多个线程组成，线程之间共享进程的资源线程是CPU调度的最小单位处理机管理三种状态L运行进程占有处理器正在运行；

2、就绪进程已经具备运行条件，等待系统分配处理器以便运行

3、阻塞指进程不具备运行条件，正在等待外设传输、等待人工干预信号量机制和PV操作信号量机制信号量是解决进程同步和互斥的工具信号量可分为两类一类是公用信号量，用于实现进程间的互斥，初值等于1或资源数量；另一类是私有信号量，用于实现进程间的同步，初值等于0或正整数信号量S=0时，表示某资源的可用数量当S=0时，表示阻塞队列中等待资源的进程数量PV操作PV操作是用来实现进程同步与互斥P操作表示申请一个资源，V操作是用来释放一个资源实现互斥的方法信号量设置为1,当进程使用资源进执行P操作，释放资源时执行V操作实现同步的方法将信号量S与消息关联，当S等于0时表示没有消息，当S不等于0表示有消息进程B调用P操作测试消息是否到达，进程A调用V操作通知消息已经准备好进程死锁当多个进程竞争使用资源时，可能每个进程要求的资源都已经被另一个进程占用，于是，也就没有任何一个进程能够继续运行，这种情况称为死锁产生死锁的情况主要有:进程推进顺序不当引起死锁、同类资源分配不当、PV操作使用不当死锁的预防方法:打破互斥条件、打破不可抢占条件、打破占有且申请条件保证至少有一个进程获取足够的资源不死锁公式:设M是资源数量，N是进程数量，W是每个进程需要的资源数量不死锁公式MnW-1+1例1:M=4,N=3,W=2,不死锁公式MNW-1+L代入公式432-1+1结果4=4,不死锁例2:M=4N=3W=3不死锁公式MNW-1+1,代入公式43f f3-1+1结果4=7,死锁进程调度算法

1、先来先服务算法进程按照进入就绪队列的顺序占用处理器的资源

2、优先数算法对每个进程设置一个优先数，优先数高的进程先使用处理器资源

3、时间片轮转算法进程使用一次处理器的最长时间称为“时间片，队列中进程按时间片轮流使用处理器资源

4、分级算法系统设置多个就绪队列，每个就绪队列中的进程时间片轮流占用处理器资源存储管理

1、计算寻址范围:，，例1若某计算机字长为32位内存容量为2GB，按字节编址则可寻址范围为公式容■/字长二2048M/32/8Byte=512M

2、计算内存存计容量公式二尾-头+1注意计算单位要统一地址数量=BFFFFH-80000H+1=40000H

3、计算芯片需求量例2地址编号从80000H到BFFFFH且按字节编址的内存容量为256kB,若用16K*4bit的存储芯片该内存，共需32片解析每个地址的容量为1个字节（8bit）

1、地址数量二BFFFFH-80000H+1=40000H

2、转为二进制1000000000000000000=256KB

3、芯片数量计算若用16K*4bit的芯片构成该内存，构成一个16kB存储器需要2片256/16*2=32存储方式分页存储原量进程的地址空间划分成大小相同的块，称为页面优点页表对程序员来说是透明的，地址变换快，调入操作简单缺点各页不是程序的独立模块，不便于实现程序和数据的保护分段存储原理进程的地址空间被划分为可变长的块，称为段优点消除了内存零头，易于实现存储保护，便于程序动态装配缺点调入操作复杂，地址变换速度慢于页式存储管理虚拟存储虚拟存储是解决主存容量和存取速度矛盾的一种方法原量是利用大容量的外存（通常是高速硬盘）来扩充内存，产生一个比物理内存空间大的多的逻辑内存空间，从而增强系统的处理能力DMA技术直接存储器访问MDA,是在外围设备和主存之间开辟直接的数据交换通路，数据交接不需要CPU干涉，只需要CPU在过程开启和过程结束时处理，实际操作由DMA硬件直接执行完成缓冲技术弓I入缓冲技术的目的是缓和CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾，提高它们之间的并行性，减少对CPU的中断次数，放宽CPU对中断响应的要求缓冲技术可以用硬件缓冲和软件缓冲两种，硬件缓冲是利用专门的硬件寄存器作为缓冲区；软件缓冲是在主存中划出一个或多个区域作为缓冲区spooling系统简称假脱机系统，可以将低速的独占设备改成一种可共享的设备，而且一台物量设备可以对应若干台虚拟的同类设备文件管理文件是信息的组织形式，是存储在外存上具有标识名的一组集合文件系统是操作系统中负责管理文件的一组系统软件目前常见的文件系统有FAT NTFS,EXT2-4,XFS和UFS等文件结构

1、文件的逻辑结构是指用户看到的文件组织形式，又可以分为无结构的字符流文件和有结构的记录文件

2、文件的物理结构是指文件在存储设备上的存储方法，常用的结构有连续结构，链接结构和索引结构信息系统开发软件生命周期软件产品从概念开始到该软件产品交付使用，直到最终停止使用的整个过程包括6个阶段:标和范围、系统的可行性和解决方案

1、计划阶段确定系统的总体计划、分析、设计、实现、测试、运维对资源和进度合理的估算

2、分析阶段整理并分析收集到的用户需求，建立分析模型确定软件的功能、性能、测试方法，数据要求等目标编写软件需求规格说明书需求分析确定要完成的功能及非功能性需求

3、设计阶段依据软件需求规格说明书，在概要设计阶段，将需求转化为软件的模块划分，确定模块之间的调用关系在详细设计阶段，将模块进行细化，得到详细的数据结构和算法

4、实现阶段根据详细设计结果，装饰每个模块编写成程序代码和相关文档，得到可以运行的程序地址形成部件，地址形成部件根据指令将地址码形成有效地址，取出数据参与操作寄存器组实现用于暂时存放寻址和计算过程中的信息CPU中的寄存器通常分为5大类存放数据，存放地址，存储控制信息，存储状态信息和其它寄存器状态寄存器（SR）也称标志寄存器，用于保存指令执行完成后产生的标志信息，（（））比如溢出标志V,奇偶标志位P另外还要保存中断和系统工作状态）地址寄存器（AR:用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址包括堆栈指示器，这址寄存器，段地址寄存器等（运算器负责完成算术、逻辑运算和移位操作、通常由ALU算术逻辑单元）、累（（（）））加器AC、通用寄存器GR、状态寄存器SR、数据缓冲寄存器，多路转换器、数据总线组成ALU（算术逻辑单元）执行算术或逻辑运算（）累加器AC:保存操作数和运算结果（通用寄存器GR）:用于存储操作数或地址，包括数据寄存器，指针寄存器等其作用是减少CPU访问存储器的次数，提高运算速度

5、测试阶段先进行单元测试，检查各个软件模块再进行集成测试，测试整个产品的功能和性能是否满足软件需求说明书

6、运行维护阶段是软件生命周期中持续时间最长的阶段，包括纠错和改进性维护两个方面软件开发模型瀑布模型将软件开发项目分为制订计划，需求分析，软件设计，程序编写，软件编写，软件测试和运行维护6个阶段,并确定了自上而下，相互衔接的固定次序优点是规范过程，有利于评审缺点缺乏灵活性，容易产生需求偏差原型化模型第一步是建造一个快速原型交付使用，客户对原型进行评价开发人员通过逐步调整原型确定客户的真正需求；第二步是在第一步的基础上，开发客户满意的软件产品优点为可以克服瀑布模型的缺点，减少开发风险；缺点是维护困难，不适合大型系统演化模型该模型首先开发软件的核心系统，然后根据用户在使用过程中提出的建议进行改进，产生新的版本,重复这一过程，使用用户最终获得满意的软件演化模型适用于软件需求不明确的情况下使用增量模型整个软件产品被分解成若干个构件，开发人员逐个构件的交付产品优点是适应变化，降低开发风险，适用于需要快速发布产品的市场环境螺旋模型综合了瀑布模型和演化模型的优点，增加了风险分析适用于大型复杂的系统开发优点是支持用户需求的动态变化，降低风险，缺点是增加开发的成本喷泉模型主要用于描述面向对象的开发过程，核心特点是迭代所有开发活动没有明显边界，允许各种开发活动交叉进行测试方法白盒测试白盒测试也称结构测试，根据程序的内部结构和程序逻辑来设计测试用例白盒测试用于软件的单元测试，主要是对程序的执行路径和执行过程进行测试和检验白盒测试常用技术是逻辑覆盖覆盖标准有语句，判定，条件，组盒覆盖，路径覆盖黑盒测试也称功能测试主要根据程序的功能来设计测试用例黑盒测试主要用于集成测试和确认测试,对软件已经实现的功能是否满足需求进行测试和验证

1、单元测试也称模块测试，用于发现编码和详细设计中产生的错误用来解决详细设计阶段可能出现的问题，通常用白盒测试

2、集成测试也称组装测试，用于对由各模块组装而成的程序进行测试，主要检查模块间的接口和通信集成测试主要发现设计阶段产生的错误，解决概要设计阶级的问题，通常采用黑盒测试

3、确认测试又称有效性测试，用于检查软件的功能，性能等特性是否与用户的需求一致用来解决需求分析阶段的问题，通常采用黑盒测试

4、系统测试把软件纳入实际运行环境中，与其他系统成分组合在一起进行测试，进一步解决需求分析阶段的问题，主要包括安全测试，强度测试，性能测试，可靠性测试和安装测试等

5、验收测试验收测试以用户为主，软件开发和质量保证人员都参加的测试一般使用实际应用数据进行测试，除了测试软件功能和性能外，还对软件可移植性，兼容性，可维护性，借误的恢复功能等进行确认

6、归测试，是指软件在发生修改之后，重新测试之前的测试，经常用于软件推出新版本时进行的测试,的在于验证之前出现过但已经修复好的缺陷不再重新出现，用天确保修改的正确性总线是CPU,内存、输入、输出设备传送信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连，外部设备通过相应的接口电路与总线相连，从而形成计算机硬件系统总线系统定义总线是一组用来连接计算机各个设备的公共信息传送线路按工作任务分类数据总线、地址总线、控制总线按数据传输方式并行总线，串行总线按物理结果分类单总线结构，双总线结构，三总线结构按工作任务分类）数据总线（DB用于传送数据信息，双方传输；（）地址总线AB专门用来传送地址，单向传输，地址总线的位数决定了寻址空间的大小，如果地址总线为n位，则地址总线的可寻址空间为（）控制总线CB传送控制信息和时序号，双向的；按数据传输方式并行总线:并行就是数据是一组一组的同时发送优点数据传输速度快,缺点是远距，离传输成本高常见的并行总线有内存PAPA硬盘,PCI STDIEEE488f f串行总线串行就是数据一位一位的顺序发送优点成本低，适用于长距离传输缺点传输速度慢，常见的串行总结有USB,SATA硬盘,PCI-E RS232f按物理结构分类单总线结构用一条系统总线将各个部件连接起来优点控制简单方便,扩充方便缺点是总线只能采用分时工作，即一时刻只能有两个设备可以传送数据，系统整体的数据传输效率和速度受到限制双总线结构在单总结的基础上，在CPU和主存之间专门架设一组高速存储总线优点是CPU可以通过存储总线访问主存，提高了信息传送的吞吐量缺点是外部设备与主存储器这间的信息交换必须通过CPU才能进行中转从而降低了CPU的工作效冢或增加了CPU的占用率）三总线结构在双总线结构的基础上增加了I/O总线，适用于大型计算机二.CPU特性指令周期取出并执行一条指令所需的时间;总线周期指CPU通过总线对存储器或I/O端口进行一次访问（存取一个字节）所需的时间，也称为主振周期；时钟周期也是振荡周期，是计算机中最基本的、最小的时间单位定义为时钟脉冲倒数它们之间的关系一个指令周期可以划分为一个或多个总线周期，指令不同，需要的总线周期也不同；一个总线周期又可分为几个时钟周期，通常为4个时钟周期

1、计算总线数据传输速率总线数据传输率=时钟频率/每个总线包含的时钟周期*每个总线周期传送的字节数如系统总线的一个总线周期包含3个时钟周期，每个总线周期可以传送32位数据若总线的时候频率为33MHZ,则总的带宽（即传输速度）应该是多少？根据上述公式得出33MZH/3*32b=llM*32b（=11M*4B=44MB/S

2、计算系统速度通常是指令/秒）计算每秒执行指令数的关健，在于找出平均每条指令需要多少个总线周期，然后将总线周期数（时钟频率/每个总线包含的时钟周期数）除以这个平均数，就可以计算出来但通常不同的指令要的总线周期数不同，这就需要有各种指令需要的总线周期数，以及指令的频度，通过计算得出每钞指令数二时钟频率/每个总线包含的时钟周期数/指令平均占用总线周期数三,指令系统基础

1.指令由操作码和地址码两个部分组成，操作码指出该指令完成什么操作，地址码提供原始的操作数或操作数地址

2.在指令系统中用来确定如何提供操作数或提供操作数地址的方式称为寻址方工和编址方式定长度和可变长度，一般为字节的整数倍

4.

3、指令系统的功能数据传输，算术逻辑操作，移位操作，控制操作操作数可以采用以下七种寻址方式指令长度分为立即寻址直接给出操作数而非地址（速度最快）直接寻址直接给出操作数地址或所在寄存器号（寄存器地址）间接寻址给出的是指向操作数地址的地址寄存器寻址操作数存放在某一寄存器中，指令中给出操作数的地址是寄存器编号寄存器间接寻址操作数存放在内存中，操作数所有内存地址放在某个寄存器中相对寻址指令中的地址码给出的是一个偏移量，操作数地址等于程序计数器PC中的地址加上指令中的偏移量变址寻址给出的地址需与特定的地址值累加从而得出操作数地址指令系统I、复杂指令集（CISC）:CISC和RISC是当前CPU的两种设计架构区别在CPU的设计理念和方法不同计算的CPU一般都是CISC工控机和手机一般都使用RISC）

2、精简指令集（RISC:CISC主要架构有X86X64和IA64指令集RISC主要架构有ARM、MIPS和RISC-V指令集RISC采用流水线技术和较少的通用寄存器

四、计算执行时间

1、流水线周期二执行时间最长的那个指令（例如，取指令3,分析指令）2,执行指令5ns）

2、流水线执行时间二（取指令t+分析指令+执行）+（总指令-1*流水线周期（快速计算公式二最长时间*指令数+其它时间）

3、流水线技术指标吞吐率=总指令数/流水线执行时间假定有某种类型的任务，可分成N个子任务，每个子任务需要时间t,则完成该任务需要的时间为N*t以传统方式，完成K个任务所需的时间是kNt.（）使用流水线技术，花费的时间是Nt+k-l t注意，如果每个子任务所需要的时f间不同，其时间取于执行顺序中最慢的那一个例若指令流水线把一个指令，分为取指令、分析和执行三部分，三部分的时间取指令3ns,分析2ns,执行1ns,最长的是3ns,因此100条指令全部执行完毕所需要的时间是（）（）3+2+1+100-1*3=303ns（）不采用流水线的时间3+2+1*100=600ns

1、流水线的吞吐率在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量TP=n/Tkn为任务数，Tk是处理完成n个任务所用的时间

2、加速度指不采用流水线的执行时间/采用流水线执行时间用来衡量并行系统或程序并行化的性能和效果例工中的加速比为600/303=

1.98ns存储器寄存器（容量最小、速度最快、价格最高）、Cache（高速缓存）、主存、辅存随机存储器RAM，分为用于制作内存的DRAM动态存储器和用于制作高速缓存的SRAM静态存储器存储体系层次结构层次大多数计算机都采用3层存储架构。