小菜鸟

数据库设计

数据库设计分为四个阶段

• 需求分析阶段 了解用户需求确定系统边界，作为概念结构设计的依据，建立需求说明文档、数据字典、数据流图
• 概念设计阶段 对信息分析和定义，采用ER模型
• 逻辑设计阶段 将ER图转换为指定的数据模型、关系模式、确定完整性约束和确定用户视图
• 物理设计阶段 聚簇索引是在物理设计确定的

数据库设计

三级模式和两级映像

数据库是建立在三级模式和两级映像上的

三级模式结构

三级模式是指外模式、概念模式、内模式

• 外模式 也叫用户模式或子模式，是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。用户使用数据操纵语言对数据库进行操作，实际上是对外模式的外部记录进行操作。描述外模式的语言是“外模式DDL”。对应的是视图
• 概念模式/模式 是数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述，由若干个概念记录类型组成，反映的是数据库的结构及其联系。对应的是基本表
• 内模式 也叫存储模式，是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式，定义所有的内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节。如记录的存储方式是顺序存储，按照B树结构存储等。描述内模式的语言是“内模式DDL”。对应的是存储文件

三级模式

系统指标

系统可靠性分析

可靠性指标

• 平均无故障时间 MTTF = 1/λ，λ为失效率
• 平均故障修复时间 MTTR = 1/μ，μ为修复率
• 平均故障间隔时间 MTBF = MTTR+MTTF
• 系统可用性 MTTF/(MTTR+MTTF)*100%

可靠性为 MTTF/(1+MTTF) ， 可用性为 MTBF/(1+MTBF)，可维护性为 1/(1+MTTR)

一般MTTR很小，所以通常认为MTBF ≈ MTTF，也就是说可用性为 MTTF/(1+MTTF)

输入输出

输出传输控制方式

• 程序控制方式 分为无条件传送和程序查询两种方式。是在CPU与外设之间的，方法简单，硬件开销小，但IO能力不高，严重影响CPU的利用率

  • CPU和IO只能串行工作
  • 由CPU将数放入内存

• 程序中断方式 与程序控制方式相比，中断方式因为CPU无需等待而提高了传输请求的响应速度。

  (执行过程：CPU无需等待也不必查询IO状态，当IO系统准备好以后，会发出中断请求信号通知CPU，CPU接到中断请求后，保存现场(程序现场信息保存在堆栈中)，打断的程序当前位置即为断点，通过中断向量表转入IO中的服务程序的执行，完成IO系统的数据交换，然后恢复现场返回被打断的程序继续执行)

  • CPU和IO可并行工作

• DMA方式(直接主存存取，Direct Memory Access) DMA方式是为了在主存和外设之间实现高速、批量数据交换而设置的。DMA方式比程序控制方式和中断方式更高效。不需要CPU参与数据的交换。

  (执行过程：DMAC向总线裁决提出总线请求，CPU执行完当前总线周期即可释放总线控制权，此时DMA响应，通过DMAC通知IO接口开始DMA传输）每传送一个数据需要占用一个总线周期

  • CPU和IO可并行工作
  • 不需要CPU参与数据交换，只有开始和结束才需要CPU的干预
  • 由外设直接将数据存入内存

总线

一条总线同一时刻仅允许一个设备发送，但允许多个设备接收

分为

• 数据总线 Data Bus 在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据
• 地址总线 Address Bus 用来指定在RAM职中储存的数据的地址
• 控制总线 Control Bus 将微处理器控制单元的信号传送到周边设备

常见的总线

• PCI总线 目前微型机上广泛使用的内总线，采用并行传输方式
• SCSI总线 小型计算机系统接口时一条并行外总线，广泛用于连接软硬磁盘、光盘、扫描仪等。

存储系统

层次化存储结构

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从上到下速度越来越慢，容量越来越大
^   CPU 寄存器，单位是bit，32位、64位
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|   Cache  按内容存取，单位是M
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|   内存  单位是G，4G、8G、16G
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|   外存(辅存)  如硬盘、光盘、U盘等，512G、1T
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v
虚拟存储器 = 内存+外存
三级存储体系 = Cache+内存+外存

局部性原理是层次化存储结构的支撑

• 时间局部性 刚被访问的内容，立即又被访问(如循环体)
• 空间局部性 刚被访问的内容，临近的内容很快会被访问(顺序执行)