第一部分計算機組成原理
一、浮點數(shù)
浮點表示法就是小數(shù)點在數(shù)中的位置是浮動的。在以數(shù)值計算為主要任務(wù)的計算機中，由于定點表示法所能表示的數(shù)的范圍太窄，不能滿足計算問題的需要，因此就要采用浮點表示法。在同樣字長的情況下，浮點表示法能表示的數(shù)的范圍擴大了。計算機中的浮點表示法包括兩個部分：一部分是階碼（表示指數(shù)，記作E）；另一部分是尾數(shù)（表示有效數(shù)字，記作M）。設(shè)任意一個數(shù)N 可以表示為N=M×其中，2 為基數(shù)；E 為階碼；M 為尾數(shù)。浮點數(shù)在機器中的表示方法如下：
階符E數(shù)符M
階碼部分 尾數(shù)部分
由尾數(shù)部分隱含的小數(shù)點位置可知，尾數(shù)總是小于1 的數(shù)字，它給出該浮點數(shù)的
有效數(shù)字。尾數(shù)部分的符號位確定該浮點數(shù)的正負。階碼給出的總是整數(shù)，它確定小數(shù)點浮動的位數(shù)。浮點數(shù)表示法對尾數(shù)有如下規(guī)定：
0.5 ≤M＜l即要求尾數(shù)中第一位數(shù)不為零，這樣的浮點數(shù)稱為規(guī)格化數(shù)。
在浮點數(shù)表示和運算中，當(dāng)一個數(shù)的階碼大于機器所能表示的最大階碼時，產(chǎn)生“上溢”，如圖2-1 所示。上溢時機器一般不再繼續(xù)運算而轉(zhuǎn)入“溢出”處理。當(dāng)一個數(shù)的階碼小于機器所能表示的最小階碼時，產(chǎn)生“下溢”，此時溢出的數(shù)絕對值很小，通常將尾數(shù)各位置為0，按機器零來處理，此時計算機可以繼續(xù)運行。
三、指令尋址
（一）立即尋址在取指令時，操作碼和操作數(shù)被同時取出，不必再次訪問存儲器，從而提高了指令的執(zhí)行速度，如圖1-2 所示。立即尋址的特點是操作數(shù)本身設(shè)在指令字內(nèi)，即形式地址A 不是操作數(shù)的地址，而是操作數(shù)本身，也稱立即數(shù)。由于操作數(shù)是指令的一部分，故立即數(shù)的大小將受到指令長度的限制。
（二）直接尋址
指令中地址碼字段給出的地址A 就是操作數(shù)的有效地址：EA=A，如圖1-3 所示。直接尋址的缺點在于A 的位數(shù)限制了操作數(shù)的尋址范圍，且必須修改A 的值，才能修改操作數(shù)的地址。
（三）間接尋址
指令中給出的地址A 不是操作數(shù)的地址，而是存放操作數(shù)地址的地址：EA=（A），如圖1-4 所示。間接尋址要比直接尋址靈活得多，它的主要優(yōu)點為：一是擴大了尋址范圍，可用指令的短地址訪問大的主存空間，二是可將主存單元作為程序的地址指針，用以指示操作數(shù)在主存中的位置。當(dāng)操作數(shù)的地址需要改變時，不必修改指令，只需修改存放有效地址的那個主存單元（間接地址單元）的內(nèi)容就可以了。
除去一級間接尋址外，還有多級間接尋址。多級間接尋址為取得操作數(shù)需要多次訪問主存，即使在找到操作數(shù)有效地址后，還需再訪問一次主存才可得到真正的操作數(shù)。若指令字長和存儲字長均為16 位，A 為8 位，則直接尋址范圍為28，一級間接尋址的尋址范圍可達216。當(dāng)多級間接尋址時，可用存儲字的首位來標志間接尋址是否結(jié)束。如圖3-3（b）中，當(dāng)存儲字首位為“l”時，標明還需繼續(xù)訪存尋址；當(dāng)存儲字首位為“0”時，標明該存儲字即為EA。由此可見，存儲字首位不能作為EA 的組成部分，因此，它的尋址范圍為215。
（四）寄存器尋址
指令中地址碼部分給出某一通用寄存器的編號，所指定的寄存器中存放著操作數(shù)，如圖1-5 所示。它有兩個明顯的優(yōu)點：一是從寄存器存取數(shù)據(jù)比主存快得多；二是由于寄存器的數(shù)量較少，其地址碼字段比主存單元地址字段短得多。
（五）寄存器間接尋址
指令中的地址碼給出某一通用寄存器的編號，被指定的寄存器中存放操作數(shù)的有效地址，而操作數(shù)則存放在主存單元中，如圖1-6 所示。這種尋址方式的指令較短，并且在取指后只需一次訪存便可得到操作數(shù)。
（六）隱含尋址
隱含尋址是指指令字中不明顯地給出操作數(shù)的地址，其操作數(shù)的地址隱含在操作碼或某個寄存器中。如一地址指令格式，只給出一個操作數(shù)的地址，另一個操作數(shù)隱含在累加器ACC 中，故累加器ACC 對一地址指令格式來說是隱含地址，如圖1-7 所示。
（七）堆棧尋址
在堆棧尋址的指令字中沒有形式地址碼字段，它是一種零地址指令。堆棧尋址要求計算機中設(shè)有堆棧。堆棧既可用寄存器組來實現(xiàn)，也可利用主存的一部分空間作堆棧，前者稱為硬堆棧，后者稱為軟堆棧。
第二部分計算機操作系統(tǒng)
一、線程和進程的比較
（一）調(diào)度
傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，作為擁有資源的基本單位和獨立調(diào)度、分派的基本單位都是
進程。引入線程的操作系統(tǒng)中，則把線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而進程作為資源擁有的基本單位，線程基本上不擁有資源。
（二）并發(fā)
在引入線程的操作系統(tǒng)中，不僅進程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進程中的多個線程之間也可并發(fā)執(zhí)行。
（三）資源
進程是系統(tǒng)中擁有資源的一個基本單位。一般線程自己不擁有系統(tǒng)資源（也有一點必不可少的資源），但它可以訪問其隸屬進程的資源，即一個進程的代碼段、數(shù)據(jù)段及所擁有的系統(tǒng)資源。
（四）系統(tǒng)開銷
在創(chuàng)建或撤消進程時，操作系統(tǒng)所付出的開銷明顯大于線程創(chuàng)建或撤消時的開銷。
二、死鎖
（一）死鎖產(chǎn)生的原因產(chǎn)生死鎖的原因可歸結(jié)為如下兩點：
1.競爭資源
當(dāng)系統(tǒng)中供多個進程共享的資源如打印機、公用隊列等，其數(shù)目不足以滿足諸進
程的需要時，會引起諸進程對資源的競爭而產(chǎn)生死鎖。
2.進程間推進順序非法
進程在運行過程中，請求和釋放資源的順序不當(dāng)，也同樣會導(dǎo)致產(chǎn)生進程死鎖。（二）死鎖產(chǎn)生的必要條件
死鎖的發(fā)生必須具備下列四個必要條件：
1.互斥條件
指進程對所分配到的資源進行排它性使用，即在一段時間內(nèi)某資源只由一個進程占用。如果此時還有其它進程請求該資源，則請求者只能等待，直至占有該資源的進程用畢釋放。
2.請求和保持條件
指進程已經(jīng)保持了至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源又已被其它進程占有，此時請求進程阻塞，但又對自己已獲得的其它資源保持不放。
3.不剝奪條件指進程已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪，只能在使用完時由自己釋放。
4.環(huán)路等待條件
指在發(fā)生死鎖時，必然存在一個進程——資源的環(huán)形鏈，即進程集合{P0，P1，P2，…，Pn}中的P0 正在等待一個P1 占用的資源；P1 正在等待P2 占用的資源，……，Pn 正在等待已被P0 占用的資源。
（三）死鎖的處理
為保證系統(tǒng)中各進程的正常運行，應(yīng)事先采取必要的措施，來預(yù)防發(fā)生死鎖。系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)死鎖后，則應(yīng)及時檢測到死鎖的發(fā)生，并采取適當(dāng)措施來解除死鎖。目前，處理死鎖的方法可歸結(jié)為以下四種：
1.預(yù)防死鎖
這是一種較簡單和直觀的事先預(yù)防的方法。該方法是通過設(shè)置某些限制條件，破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件中的一個或幾個條件，來預(yù)防發(fā)生死鎖。
2.避免死鎖
該方法同樣是屬于事先預(yù)防的策略，但它并不須事先采取各種限制措施去破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件，而是在資源的動態(tài)分配過程中，用某種方法去防止系統(tǒng)進入不安全狀態(tài)，從而避免發(fā)生死鎖。
3.檢測死鎖
這種方法并不須事先采取任何限制性措施，也不必檢查系統(tǒng)是否已經(jīng)進入不安全區(qū)，而是允許系統(tǒng)在運行過程中發(fā)生死鎖。但可通過系統(tǒng)所設(shè)置的檢測機制，及時地檢測出死鎖的發(fā)生，并精確地確定與死鎖有關(guān)的進程和資源；然后，采取適當(dāng)措施，從系統(tǒng)中將已發(fā)生的死鎖清除掉。
4.解除死鎖
這是與檢測死鎖相配套的一種措施。當(dāng)檢測到系統(tǒng)中已發(fā)生死鎖時，須將進程從死鎖狀態(tài)中解脫出來。常用的實施方法是撤銷或掛起一些進程，以便回收一些資源，再將這些資源分配給已處于阻塞狀態(tài)的進程，使之轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)，以繼續(xù)運行。
三、調(diào)度算法
（一）先來先服務(wù)調(diào)度算法先來先服務(wù)（First Come First Served，F(xiàn)CFS）調(diào)度算法總是把當(dāng)前處于就緒隊列之首的那個進程調(diào)度到運行狀態(tài)。
優(yōu)缺點：
有利于長作業(yè)（進程）而不利于短作業(yè)（進程）；
有利于CPU 繁忙型作業(yè)（進程）而不利于I/O 繁忙型作業(yè)（進程）。
（二）短作業(yè)/進程優(yōu)先調(diào)度算法
短進程優(yōu)先調(diào)度算法（Shortest Job/Process First，SJ/PF）中，每次選擇的是已進入系統(tǒng)的、要求服務(wù)時間最短的進程。是對FCFS 算法的改進，其目標是減少平均周轉(zhuǎn)時間。
優(yōu)點：
比FCFS 改善平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間，縮短作業(yè)的等待時間；提高系統(tǒng)的吞吐量；
缺點：
對長作業(yè)非常不利，可能長時間得不到執(zhí)行；未能依據(jù)作業(yè)的緊迫程度來劃分執(zhí)行的優(yōu)先級；難以準確估計作業(yè)（進程）的執(zhí)行時間，從而影響調(diào)度性能。
（三）高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法
優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法可分為：非搶占式優(yōu)先權(quán)算法、搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法。優(yōu)先權(quán)可分為：
靜態(tài)優(yōu)先權(quán)：在創(chuàng)建進程時確定，且在進程的整個運行期間保持不變。
動態(tài)優(yōu)先權(quán)：是指在創(chuàng)建進程時所賦予的優(yōu)先權(quán)，根據(jù)就緒進程等待CPU 的時間長短來決定。
動態(tài)優(yōu)先權(quán)的變化規(guī)律可描述為：
優(yōu)先權(quán)=（等待時間+要求服務(wù)時間）/要求服務(wù)時間
= 響應(yīng)時間/要求服務(wù)時間
= 響應(yīng)比
這種算法即為高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法（Highest Response-ratio Next，HRN），它既照顧了短作業(yè)，又考慮了作業(yè)到達的先后次序，不會使長作業(yè)長期得不到服務(wù)。因此實現(xiàn)了一種較好的折衷。
由于每次調(diào)度前要計算響應(yīng)比，系統(tǒng)開銷也要相應(yīng)增加。
四、基本的分頁存儲管理
在分頁存儲管理方式中，如果不具備頁面對換功能，則稱為基本的分頁存儲管理方式，它不具有支持實現(xiàn)虛擬存儲器的功能，它要求把每個作業(yè)全部裝入內(nèi)存后方能運行。
（一）頁面與頁表
基本的分頁存儲管理方式中，系統(tǒng)將一個進程的邏輯地址空間分成若干個大小相等的片，稱為頁面或頁。相應(yīng)地，將內(nèi)存空間分成若干個與頁面同樣大小的塊，稱為物理塊或頁框。內(nèi)存的分配以塊為單位，并允許將一個進程的若干頁分別裝入到多個不相鄰的物理塊中。
為了地址映射的方便，頁面的大小通常設(shè)置成2 的冪。如果頁面的大小為2k 字節(jié)，邏輯地址的長度為n 位，則分頁系統(tǒng)的地址結(jié)構(gòu)如圖2-1 所示，可將線性的邏輯地址分成兩部分：右邊的k 位為頁內(nèi)位移量（即頁內(nèi)地址）W，左邊的n-k 位為頁號P。
（二）地址變換機構(gòu)
頁式存儲管理系統(tǒng)中，邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換是在進程執(zhí)行的過程中，由硬件地址變換機構(gòu)借助于頁表自動進行的。
【例題】在一個頁式存儲管理系統(tǒng)中，頁表內(nèi)容如下所示：
若頁的大小為1K，則地址轉(zhuǎn)換機構(gòu)將邏輯地址100 轉(zhuǎn)換成的物理地址是多少。
【解析】頁的大小為4K，邏輯地址為100，易知所在頁號為0，頁內(nèi)偏移量為100，由頁表可知頁號0 所對應(yīng)的塊號為2，則其對應(yīng)的物理地址為4K×2+100=8292。
第三部分計算機網(wǎng)絡(luò)
一、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
（一）協(xié)議的定義簡稱為協(xié)議，是為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定。
（二）協(xié)議的三要素
語法：數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。
語義：需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。
同步：事件實現(xiàn)順序的詳細說明。
二、OSI 參考模型
（一）分層的好處
各層之間是獨立的、靈活性好、結(jié)構(gòu)上可分割開、易于實現(xiàn)和維護、能促進標準化工作。
（二）分層的原則
若層數(shù)太少，就會使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。
層數(shù)太多又會在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時遇到較多的困難。
（三）OSI 層次
1977 年，開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM（Open System Interconnection，OSI）。
表3-1
表3-1
三、IPV4 地址的特點
（一）唯一性在Internet 上的計算機所擁有的IP 地址是不同的，即網(wǎng)絡(luò)中不能有兩臺主機同時使用同一個IP 地址。
（二）固定長度
IPV4 地址是由 32 位二進制表示的，在 IPV4 地址中理論可以放232個 IP 地址，當(dāng)然去掉一部分特殊的IP 地址后，使得IP 地址的總數(shù)量會減少。
（三）點分十進制
由于32 位二進制不容易記憶和書寫，所以在書寫IP 地址的時候，需要用到點分十進制書寫，即把32 位二進制平均分成4 個字節(jié)，然后把二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制書寫，中間用點號隔開。轉(zhuǎn)化后十進制數(shù)值不大于255。
（四）可變性
當(dāng)計算機所在的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化后，其IP 地址也要跟著發(fā)生變化。注意這里的變化指的是網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化不是計算機的位置變化。
注意：邏輯（IP）地址可變，但是物理（MAC）地址不可變。
（五）組成
IP 地址由兩部分組成：{<網(wǎng)絡(luò)號>，<主機號>}
網(wǎng)絡(luò)號：表示計算機所在的網(wǎng)絡(luò)，路由器在進行路由選擇的時候使用的。
主機號：表示網(wǎng)絡(luò)中的某臺主機，是計算機在某個網(wǎng)絡(luò)中的唯一標識。
網(wǎng)絡(luò)號相同的計算機可以不經(jīng)過路由器的轉(zhuǎn)發(fā)就可以直接通信。
四、子網(wǎng)劃分
（一）劃分子網(wǎng)劃分的好處節(jié)約IP 地址，避免浪費，使得大網(wǎng)絡(luò)劃分成小的網(wǎng)絡(luò)，這樣可以分配給公司使用，能很好的解決IP 地址緊缺的問題。
限定廣播的傳播，可以把計算機網(wǎng)絡(luò)中的廣播限制在一個小的廣播域。
保證網(wǎng)絡(luò)的安全，有助于覆蓋大型地理區(qū)域。
（二）子網(wǎng)數(shù)量計算
形成子網(wǎng)的數(shù)量計算：從主機位借位當(dāng)網(wǎng)絡(luò)位來使用。
（三）子網(wǎng)劃分例題
C 類地址例子：網(wǎng)絡(luò)地址202.168.10.0；子網(wǎng)掩碼255.255.255.192 或26。第一步：子網(wǎng)數(shù)= 22 ? 4（原來 C 類默認是 24 位子網(wǎng)掩碼，現(xiàn)在有 26 位子網(wǎng)掩
碼，借了2 位）第二步：主機數(shù)= 26 =64（計算機網(wǎng)絡(luò)可用主機的數(shù)量是 64-2=62 個）
五、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
（一）中繼器REPEATER
中繼器是對信號進行再生和還原的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。物理層設(shè)備。
缺點：增加了延時。
（二）集線器
集線器的英文稱為“Hub”，擴大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，多端口中繼器。
工作在計算機物理層設(shè)備；多口網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；信號的放大再生功能；半雙工通信；廣播式數(shù)據(jù)傳輸；本身是一個沖突域；形成共享式以太網(wǎng)。物理層設(shè)備。
（三）網(wǎng)橋
網(wǎng)橋是用于連接兩個相同類型的局域網(wǎng)。數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。
（四）交換機
工作在計算機數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備；多口網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；信號的放大再生功能；全雙工通信；根據(jù)幀里數(shù)據(jù)的MAC 地址和緩存中的路由表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；隔絕廣播風(fēng)暴，形成交換式以太網(wǎng)。數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。
（五）網(wǎng)卡
網(wǎng)卡是工作在鏈路層的網(wǎng)絡(luò)組件，是局域網(wǎng)中連接計算機和傳輸介質(zhì)的接口。
（六）路由器
路由器（Router），是連接因特網(wǎng)中各局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的設(shè)備，它會根據(jù)信道的情況自動選擇和設(shè)定路由，以最佳路徑，按前后順序發(fā)送信號。
工作在網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備；用于連接局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的設(shè)備；連接不同類型和不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)；路徑選擇功能（知道從原點倒目的節(jié)點的完整路徑）；數(shù)據(jù)過濾功能（類是于防火墻）；網(wǎng)絡(luò)管理功能（子網(wǎng)劃分技術(shù)）；隔絕IP 地址引起的廣播風(fēng)暴。
第四部分計算機數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
一、棧
（一）棧的定義
1.棧的定義
棧是一種只能在一端進行插入或刪除操作的線性表。棧中的數(shù)據(jù)元素是線性關(guān)系。
棧頂：允許進行插入或刪除操作的一端。
棧底：不允許進行插入和刪除操作，固定不變的一端。
入棧：棧的插入操作。
出棧：棧的刪除操作。
2.棧的特點
先進后出（first in last out，簡稱FILO）、后進先出（last in first out，簡稱LIFO）。
例：若已知棧的輸入序列為1、2、3，則輸出序列應(yīng)該有多少種？
【答案】輸出序列共有5 種，分別是123、132、213、231、321。
3.棧的存儲結(jié)構(gòu)
（1）順序棧
使用順序存儲結(jié)構(gòu)存儲棧
（2）鏈式棧
使用鏈式存儲結(jié)構(gòu)存儲棧
（二）棧的順序存儲結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)
1.初始化棧
初始化一個棧S，只需將棧頂指針置為-1 即可，代碼如下：
void InitStack(Sqstack &S)
{
S.top = -1;
}
2.入棧
int Push(SqStack &S,int x) //變量x 內(nèi)存儲的是入棧的元素
{
if(S.top == MAXSIZE-1) //進棧時必須判斷是否棧滿,若棧滿，則不能進棧
return 0;
++(S.top); //移動指針
S.data[st.top] = x; //將元素入棧
return 1;
}
3.出棧
int Pop(SqStack &S,int &x) //取出的元素存入x
{
if(S.top==-1) //如果棧空，不能出棧
return 0;
x=S.data[S.top]; //取出元素
--(S.top); //移動棧頂指針
return 1; //出棧成功
}
二、隊列
（一）隊列的定義
1.隊列的定義
隊列是一種運算受限制的線性表，元素的添加在表的一端進行，而元素的刪除在表的另一端進行。
隊頭：允許刪除元素的一端
隊尾：允許添加元素的一端
入隊：向隊列添加元素
出隊：從隊列中刪除元素
2.隊列的特點
先進先出（FIFO）（先入隊的元素先出隊，后入隊的元素后出隊）。
3.存儲結(jié)構(gòu)
順序隊：使用順序存儲結(jié)構(gòu)的隊列
鏈隊：使用鏈式存儲結(jié)構(gòu)的隊列
（二）隊列的表示和實現(xiàn)
1.鏈隊列（隊列的鏈式表示）
（1）鏈隊列的結(jié)構(gòu)
鏈隊列一般需要兩個指針，分別是隊首指針和隊尾指針，其中隊首指針front 指向鏈表的表頭，隊尾指針rear 指向鏈表的表尾，如下圖所示：
（2）循環(huán)隊列空狀態(tài)和滿狀態(tài)的判別
①設(shè)一個標志用來標記隊列是空還是滿
比如，定義一個變量count 用來記錄隊列中元素個數(shù)，當(dāng)count==0 時隊列為空，當(dāng)count= MAXSIZE（MAXSIZE 為已定義的常量，用來表示隊滿時元素的個數(shù)）時隊列為滿。
②常用的判滿、判空條件
隊滿條件為：(s.rear+1) mod maxsize==s.front
隊空條件為：s.rear==s.front
三、時間復(fù)雜度總結(jié)
第五部分數(shù)據(jù)庫技術(shù)
一、關(guān)系模型
（一）關(guān)系
—個關(guān)系就是一張二維表，每個關(guān)系有一個關(guān)系名。Access 中，一個關(guān)系存儲為一個表，具有一個表名。
（二）域
屬性的取值范圍稱為該屬性的域。
（三）屬性
關(guān)系中的每一列即為一個屬性，每一個屬性起一個名稱即屬性名。
（四）候選碼
也稱為候選關(guān)鍵字，是指表中能夠唯一標識一個元祖的屬性或?qū)傩越M合。
（五）主碼
也稱主關(guān)鍵字、主鍵。若有一個表中有多個候選碼，可以指定其中一個為主碼。
（六）外碼
也稱外部關(guān)鍵字、外鍵。如果表中的某個屬性不是表的主碼，而是另一個表的主
碼，則該屬性稱作外碼。
（七）元組
關(guān)系中的一行數(shù)據(jù)總稱為一個元組。一個元組即為一個實體的所有屬性值的總稱。一個關(guān)系中不允許有兩個完全相同的元組。
（八）關(guān)系模式
1.描述
關(guān)系名（屬性1，屬性2，……，屬性n）
2.實例
學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系名，年級）
二、關(guān)系的完整性
（一）實體完整性
實體完整性規(guī)定，任一候選碼的任何屬性都不能為空，而不僅僅是候選碼整體不能為空。
（二）參照完整性
參照完整性是對關(guān)系之間引用數(shù)據(jù)的一種限制，要求關(guān)系中不允許引用不存在的實體。
（三）用戶定義的完整性
除上述兩類完整性約束外，任何數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都會有一些自己特殊的約束要求，例如年齡不能大于60，夫妻的性別不能相同等。
三、范式
（一）第一范式（1NF）
在關(guān)系R 中，要求每個屬性值都是不可再分的，則該關(guān)系滿足第一范式，記作：R∈1NF。
（二）第二范式（2NF）
如果某關(guān)系R 滿足第一范式，而且它的所有非關(guān)鍵字屬性都完全依賴于整個主關(guān)鍵字（不存在部分依賴），則該關(guān)系滿足第二范式，記作R∈2NF。
（三）第三范式（3NF）
如果某關(guān)系模式R 滿足第二范式，而且它的任何一個非主屬性都不傳遞依賴于任何關(guān)鍵字，則滿足第三范式，記作R∈3NF。
（四）BCNF
關(guān)系模式R∈1NF，若F 的任一函數(shù)依賴X→Y（Y ? X）中包含了R 的一個碼，則稱R∈BCNF。
（五）第四范式（4NF）
如果關(guān)系模式R∈1NF，對于R 的每個非平凡的多值依賴X→→Y（Y ? X），X 都含有碼，則稱R 是第四范式，即R∈4NF。第六部分信息新技術(shù)
一、大數(shù)據(jù)
（一）大數(shù)據(jù)的概念
最早提出“大數(shù)據(jù)”時代的是全球知名咨詢公司麥肯錫，麥肯錫全球研究所給出的定義是：大數(shù)據(jù)（Big Data）指的是大小超出常規(guī)的數(shù)據(jù)庫工具獲取、存儲、管理和分析能力的數(shù)據(jù)集。
大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理。
（二）大數(shù)據(jù)的特征
大數(shù)據(jù)帶給我們的三個顛覆性觀念轉(zhuǎn)變：是全部數(shù)據(jù)，而不是隨機采樣；是大體方向，而不是精確制導(dǎo)；是相關(guān)關(guān)系，而不是因果關(guān)系。大數(shù)據(jù)有5 個特征，分別是：
1.數(shù)據(jù)量大（Volume）
收集和分析的數(shù)據(jù)量非常大，從TB 級別，躍升到PB 級別。
2.數(shù)據(jù)類型繁多（Variety）
大數(shù)據(jù)來自多種數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)種類和格式日漸豐富，如網(wǎng)絡(luò)日志、視頻、圖片、地理位置信息等，多類型的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)的處理能力提出了更高的要求。
3.數(shù)據(jù)價值密度低（Value）
隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，信息感知無處不在，信息海量，但價值密度較低，如何通過強大的機器算法更迅速地完成數(shù)據(jù)的價值“提純”，是大數(shù)據(jù)時代亟待解決的難題。
4.數(shù)據(jù)處理速度快（Velocity）
這是大數(shù)據(jù)區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘的顯著特征，需要對數(shù)據(jù)進行實時的分析。
5.數(shù)據(jù)真實性（Veracity）
大數(shù)據(jù)中的內(nèi)容與真實世界中的發(fā)生的事件息息相關(guān)，研究大數(shù)據(jù)就是從龐大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中提取出能夠解釋和預(yù)測現(xiàn)實事件的過程。
（三）大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)類型
大數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)越來越成為數(shù)據(jù)的主要部分。據(jù)IDC（互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商）的調(diào)查報告顯示，企業(yè)中80%的數(shù)據(jù)都是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
1.結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
包括預(yù)定義的數(shù)據(jù)類型、格式和結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。如：關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。
2.半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
具有可識別的模式并可以解析的文本數(shù)據(jù)文件。如：XML 數(shù)據(jù)格式文件。
3.非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
沒有固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常用于保存不同類型的文件。如：圖片、音頻和視頻。
二、云計算
（一）云計算的特點
超大規(guī)模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴展性、按需服務(wù)、極其廉價、潛在的危險性。
（二）云計算的服務(wù)形式
1.基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）
將計算和存儲以授權(quán)服務(wù)形式提供，核心是將某一或某幾個數(shù)據(jù)中心的計算/存儲資源虛擬化，以靈活劃分資源。
2.平臺即服務(wù)（PaaS）
把開發(fā)環(huán)境作為服務(wù)來提供，使開發(fā)者不用關(guān)心后臺大規(guī)模服務(wù)器的工作細節(jié)，給開發(fā)者提供一個透明安全、功能強大的運行環(huán)境和開發(fā)環(huán)境。
3.軟件即服務(wù)（SaaS）
它是一種通過Internet 提供軟件的模式，用戶無需購買軟件，而是向提供商租用基于Web 的軟件，來管理企業(yè)經(jīng)營活動。
三、物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）將人類生存的物理世界網(wǎng)絡(luò)化、信息化，將分離的物理世界和信息空間有效互連，代表了未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢與方向，是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升。
物聯(lián)網(wǎng)的最終目的，是為人類提供更好的智能服務(wù)，滿足人們的各種需求，讓人們享受美好的生活。
物聯(lián)網(wǎng)包括物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層，
（1）感知層
數(shù)據(jù)采集與感知主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標識、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實時定位等技術(shù)。
（2）網(wǎng)絡(luò)層
實現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能，能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合。經(jīng)過十余年的快速發(fā)展，移動通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)已比較成熟，基本能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/div>
（3）應(yīng)用層
應(yīng)用層主要包含應(yīng)用支撐平臺子層和應(yīng)用服務(wù)子層。其中應(yīng)用支撐平臺子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。應(yīng)用服務(wù)子層包括智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流、智能電力等行業(yè)應(yīng)用。
（4）公共技術(shù)
公共技術(shù)不屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的某個特定層面，而是與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的三層都有關(guān)系，它包括標識與解析、安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理和服務(wù)質(zhì)量（QoS）管理。
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