冯·诺依曼结构：硬件分运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 5 部分；现实中控制器+运算器集成为 CPU。专用处理器：GPU（数百上千内核，并行优化）、DSP（专用于实时数字信号处理，采用哈佛体系结构——真题）、FPGA。哈佛结构将程序与数据存储空间分开、两组总线独立编址，取指与执行可完全重叠，实现单周期 MAC 指令。
指令集：CISC 复杂指令集（Intel/AMD 的 x86）vs RISC 精简指令集（ARM、Power）；国产处理器：龙芯、飞腾、申威——常采用 RISC-V、MIPS、ARM 等精简指令集架构。
存储器 4 层次：按与处理器物理距离分片上缓存 → 片外缓存 → 主存（内存）→ 外存，访问速度依次降低、容量依次提高。存取速度排序：寄存器组 > Cache > 内存 > Flash（真题）。
总线：按位置分内总线、系统总线、外部总线。并行总线——多条双向数据线，有传输延迟、适合近距离（系统总线）；串行总线——一条双向或两条单向数据线，速率不高但适合长距离（通信总线）。接口：输入输出接口 HDMI、SATA、RS-232；网络接口 RJ45、FC；A/D 转换接口。
特征 4 个：并发性、共享性、虚拟性、不确定性。作用：管理程序与分配软硬件资源、提供友善人机界面、提供高效开发运行平台。
| 类型 | 关键特征（真题考点） |
|---|---|
| 批处理 | 分单道批处理与多道批处理；作业 = 用户程序 + 数据 + 作业说明书（作业控制语言） |
| 分时 | CPU 时间划分时间片轮流服务；4 特点：多路性、独立性、交互性、及时性 |
| 实时 | 快速处理、在允许时间内反应；可靠性要求高、不强制要求用户交互 |
| 网络 | 共享网络资源；硬件独立性、多用户支持 |
| 分布式 | 网络 OS 的更高级形式；透明性、可靠性、高性能 |
| 嵌入式 | 微型化、可定制、可靠性、易移植性；用 HAL 硬件抽象层 + BSP 板级支撑包提高易移植性；常见：VxWorks、μClinux、PalmOS、WindowsCE、μC/OS-II、eCos |
嵌入式 OS 特点真题："不需要支持多任务"是错误说法——嵌入式 OS 同样具备多任务调度、同步机制等基本功能。
文件系统：UNIX 文件分普通文件、目录文件、设备文件（特殊文件）；存取方法分顺序存取与随机存取；组织方法有连续结构、链接结构、索引结构、多重索引；磁盘分配表 3 种：空闲区表、位示图、空闲块链。
中间件 8 类选记：通信处理（消息）中间件 MQSeries；事务处理（交易）中间件 Tuxedo（协调顺序、监视调度、负载均衡）；Web 服务器中间件 Tomcat、JBOSS；数据存取管理、安全、跨平台架构、专用平台、网络中间件。
构件标准三大家：OMG CORBA（纯规范非产品；ORB 对象请求代理；IDL 定义接口）、SUN J2EE（EJB 是构件标准，Bean 分会话 Bean、实体 Bean、消息驱动 Bean）、Microsoft DNA 2000（DCOM/COM/COM+）。构件两大特性：自包容、可重用。
语言四代：机器语言（操作码+操作数）、汇编语言（伪指令 DB/DW/DD、SEGMENT、PROC——编译后不产生机器代码）、高级语言（C/C++/Java/Python）、建模语言 UML。形式化方法：Z 语言——"状态—操作"风格，基于集合论和数理逻辑。
UML 三要素：基本构造块（事物、关系）、图（规则）、公用机制。
| UML 组成 | 内容（必背） |
|---|---|
| 4 种事物 | 结构事物（名词/静态：类、接口、协作、用例、主动类、构件、制品、节点）、行为事物（动词：交互、状态机、活动）、分组事物（包）、注释事物（注解） |
| 4 种关系 | 依赖（使用关系，一个变化影响另一个）、关联（拥有关系；两特例：聚合=整体部分但部分可属多个整体、生命周期可不同；组合=部分只属一个整体、生命周期相同）、泛化（特殊/一般，子可替代父）、实现（接口与类/构件之间；用例与协作之间） |
| 14 种图（UML 2.0） | 类图、对象图、用例图、序列图、通信图、状态图、活动图、构件图、部署图、制品图、组合结构图、包图、交互概览图、计时图；交互图 = 序列图 + 通信图 + 交互概览图 + 计时图 |
| 5 种视图 | 用例视图、逻辑视图、进程视图、实现视图、部署视图——用例视图居于中心地位 |
多媒体 4 特征：多维化、集成性、交互性、实时性。关键技术：视音频技术（视频数字化+编码；音频数字化、语音处理、语音合成、语音识别）、通信技术、数据压缩技术（即时/非即时、数据/文件、无损/有损）、VR/AR。VR 虚拟现实=创建体验虚拟世界的仿真系统；AR 增强现实=模拟仿真后叠加到现实世界。VR/AR 分 4 种：桌面式、分布式、沉浸式、增强式。
| 考点 | 公式 |
|---|---|
| 流水线 | 执行时间 = (k + n − 1)·Δt（k 段流水线、n 条指令、每段 Δt）；吞吐率 = n/(k+n−1)Δt；加速比 = nkΔt/(k+n−1)Δt = nk/(k+n−1)；效率 = k·n·Δt/(k·(k+n−1)·Δt) |
| Cache | 平均访存时间 = h·tc + (1−h)·tm（h 命中率，t_c 缓存存取时间，t_m 主存存取时间） |
| 可靠性 | 串联 R = R₁×R₂×…×Rn；并联 R = 1−(1−R₁)(1−R₂)…(1−Rn)；N 模冗余按表决模型计算；MTBF = MTTF + MTTR；可用性 = MTTF/(MTTF+MTTR) |
| RAID | RAID0 条带无冗余（快但无容错）、RAID1 镜像、RAID5 分布式奇偶校验（坏 1 块可恢复）、RAID6 双校验（坏 2 块可恢复） |