《系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師教程（第4版）》由希賽教育軟考學(xué)院組織編寫，用以作為計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格（水平）考試中的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師級別的考試輔導(dǎo)指定教材。內(nèi)容涵蓋了最新的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師考試大綱的所有知識點，對系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師所必須掌握的基礎(chǔ)理論知識做了詳細(xì)的介紹，重在培養(yǎng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師所必須具備的專業(yè)技能和方法。

《系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師教程（第4版）》內(nèi)容既是對系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師考試的總體綱領(lǐng)性的要求，也是系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師職業(yè)生涯的知識與技能體系。準(zhǔn)備參加考試的人員可通過閱讀《系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師教程（第4版）》掌握考試大綱規(guī)定的知識，把握考試重點和難點。

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目錄

第1章 計算機組成與體系結(jié)構(gòu) 1
1.1 計算機系統(tǒng)組成 1
1.1.1 計算機硬件的組成 1
1.1.2 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類 2
1.1.3 復(fù)雜指令集系統(tǒng)與精簡指令集系統(tǒng) 3
1.1.4 總線 5
1.2 存儲器系統(tǒng) 5
1.2.1 主存儲器 6
1.2.2 輔助存儲器 7
1.2.3 Cache存儲器 8
1.3 流水線 13
1.3.1 流水線周期 13
1.3.2 計算流水線執(zhí)行時間 13
1.3.3 流水線的吞吐率 14
1.3.4 流水線的加速比 14
第2章 操作系統(tǒng) 15
2.1 操作系統(tǒng)的類型與結(jié)構(gòu) 15
2.1.1 操作系統(tǒng)的定義 15
2.1.2 操作系統(tǒng)分類 16
2.2 操作系統(tǒng)基本原理 16
2.2.1 進程管理 16
2.2.2 存儲管理 23
2.2.3 設(shè)備管理 27
2.2.4 文件管理 28
2.2.5 作業(yè)管理 32
第3章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 34
3.1 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的類型 34
3.2 數(shù)據(jù)庫模式與范式 34
3.2.1 數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與模式 34
3.2.2 數(shù)據(jù)模型 37
3.2.3 關(guān)系代數(shù) 37
3.2.4 數(shù)據(jù)的規(guī)范化 40
3.2.5 反規(guī)范化 42
3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 43
3.3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方法 43
3.3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟 45
3.3.3 需求分析 46
3.3.4 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 47
3.3.5 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 51
3.3.6 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計 56
3.4 事務(wù)管理 56
3.4.1 并發(fā)控制 57
3.4.2 故障與恢復(fù) 58
3.5 備份與恢復(fù) 60
3.6 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 61
3.6.1 分布式數(shù)據(jù)庫的概念 61
3.6.2 分布式數(shù)據(jù)庫的架構(gòu) 64
3.7 數(shù)據(jù)倉庫 68
3.7.1 數(shù)據(jù)倉庫的概念 69
3.7.2 數(shù)據(jù)倉庫的結(jié)構(gòu) 70
3.7.3 數(shù)據(jù)倉庫的實現(xiàn)方法 72
3.8 數(shù)據(jù)挖掘 74
3.8.1 數(shù)據(jù)挖掘的概念 74
3.8.2 數(shù)據(jù)挖掘的功能 76
3.8.3 數(shù)據(jù)挖掘常用技術(shù) 76
3.8.4 數(shù)據(jù)挖掘的流程 78
3.9 NOSQL 79
3.10 大數(shù)據(jù) 81
第4章 計算機網(wǎng)絡(luò) 83
4.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與協(xié)議 83
4.1.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型 84
4.1.2 常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 85
4.1.3 IPv6 87
4.2 局域網(wǎng)與廣域網(wǎng) 89
4.2.1 局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識 89
4.2.2 無線局域網(wǎng) 91
4.2.3 廣域網(wǎng)技術(shù) 93
4.2.4 網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù) 93
4.3 網(wǎng)絡(luò)互連與常用設(shè)備 95
4.4 網(wǎng)絡(luò)工程 97
4.4.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 97
4.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 99
4.4.3 網(wǎng)絡(luò)實施 101
4.5 網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù) 102
4.6 綜合布線 104
第5章 系統(tǒng)性能評價 106
5.1 性能指標(biāo) 106
5.1.1 計算機 107
5.1.2 網(wǎng)絡(luò) 109
5.1.3 操作系統(tǒng) 110
5.1.4 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 110
5.1.5 Web服務(wù)器 111
5.2 性能計算 111
5.3 性能設(shè)計 112
5.3.1 阿姆達爾解決方案 112
5.3.2 負(fù)載均衡 113
5.4 性能評估 116
5.4.1 基準(zhǔn)測試程序 116
5.4.2 Web服務(wù)器的性能評估 117
5.4.3 系統(tǒng)監(jiān)視 118
第6章 開發(fā)方法 120
6.1 軟件生命周期 120
6.2 軟件開發(fā)模型 121
6.2.1 瀑布模型 121
6.2.2 演化模型 124
6.2.3 螺旋模型 124
6.2.4 增量模型 125
6.2.5 構(gòu)件組裝模型 125
6.3 統(tǒng)一過程 126
6.4 敏捷方法 129
6.4.1 極限編程 129
6.4.2 特征驅(qū)動開發(fā) 133
6.4.3 Scrum 135
6.4.4 水晶方法 138
6.4.5 其他敏捷方法 139
6.5 軟件重用 140
6.5.1 軟件重用 140
6.5.2 構(gòu)件技術(shù) 140
6.6 基于架構(gòu)的軟件設(shè)計 141
6.6.1 ABSD方法與生命周期 141
6.6.2 基于架構(gòu)的軟件開發(fā)模型 143
6.7 形式化方法 148
第7章 系統(tǒng)計劃 150
7.1 項目的提出與選擇 150
7.1.1 項目的立項目標(biāo)和動機 150
7.1.2 項目的選擇和確定 151
7.1.3 項目提出和選擇的結(jié)果 154
7.2 可行性研究與效益分析 155
7.2.1 可行性研究的內(nèi)容 156
7.2.2 成本效益分析 157
7.2.3 可行性分析報告 158
7.3 方案的制訂和改進 159
7.4 新舊系統(tǒng)的分析和比較 161
7.4.1 遺留系統(tǒng)的評價方法 162
7.4.2 遺留系統(tǒng)的演化策略 165
第8章 系統(tǒng)分析與設(shè)計方法 167
8.1 定義問題與歸結(jié)模型 167
8.1.1 問題分析 167
8.1.2 問題定義 170
8.2 需求分析與軟件設(shè)計 172
8.2.1 需求分析的任務(wù)與過程 172
8.2.2 如何進行系統(tǒng)設(shè)計 174
8.2.3 軟件設(shè)計的任務(wù)與活動 175
8.3 結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計 176
8.3.1 結(jié)構(gòu)化分析 176
8.3.2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計 180
8.3.3 模塊設(shè)計 182
8.4 面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計 184
8.4.1 面向?qū)ο蟮幕靖拍?184
8.4.2 面向?qū)ο蠓治?186
8.4.3 統(tǒng)一建模語言 188
8.5 用戶界面設(shè)計 199
8.5.1 用戶界面設(shè)計的原則 199
8.5.2 用戶界面設(shè)計過程 200
8.6 工作流設(shè)計 200
8.6.1 工作流設(shè)計概述 201
8.6.2 工作流管理系統(tǒng) 202
8.7 簡單分布式計算機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計 203
8.8 系統(tǒng)運行環(huán)境的集成與設(shè)計 204
8.9 系統(tǒng)過渡計劃 206
第9章 軟件架構(gòu)設(shè)計 208
9.1 軟件架構(gòu)概述 208
9.1.1 軟件架構(gòu)的定義 209
9.1.2 軟件架構(gòu)的重要性 210
9.1.3 架構(gòu)的模型 211
9.2 架構(gòu)需求與軟件質(zhì)量屬性 213
9.2.1 軟件質(zhì)量屬性 213
9.2.2 6個質(zhì)量屬性及實現(xiàn) 214
9.3 軟件架構(gòu)風(fēng)格 221
9.3.1 軟件架構(gòu)風(fēng)格分類 222
9.3.2 數(shù)據(jù)流風(fēng)格 222
9.3.3 調(diào)用/返回風(fēng)格 224
9.3.4 獨立構(gòu)件風(fēng)格 226
9.3.5 虛擬機風(fēng)格 227
9.3.6 倉庫風(fēng)格 228
9.4 層次系統(tǒng)架構(gòu)風(fēng)格 229
9.4.1 二層及三層C/S架構(gòu)風(fēng)格 229
9.4.2 B/S架構(gòu)風(fēng)格 230
9.4.3 MVC架構(gòu)風(fēng)格 231
9.4.4 MVP架構(gòu)風(fēng)格 233
9.5 面向服務(wù)的架構(gòu) 234
9.5.1 SOA概述 234
9.5.2 SOA的關(guān)鍵技術(shù) 236
9.5.3 SOA的實現(xiàn)方法 238
9.5.4 微服務(wù) 241
9.6 架構(gòu)設(shè)計 244
9.7 軟件架構(gòu)文檔化 246
9.8 軟件架構(gòu)評估 250
9.8.1 軟件架構(gòu)評估的方法 250
9.8.2 架構(gòu)的權(quán)衡分析法 250
9.8.3 成本效益分析法 252
9.9 構(gòu)件及其復(fù)用 253
9.9.1 商用構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 253
9.9.2 應(yīng)用系統(tǒng)簇與構(gòu)件系統(tǒng) 255
9.9.3 基于復(fù)用開發(fā)的組織結(jié)構(gòu) 255
9.10 產(chǎn)品線及系統(tǒng)演化 256
9.10.1 復(fù)用與產(chǎn)品線 256
9.10.2 基于產(chǎn)品線的架構(gòu) 257
9.10.3 產(chǎn)品線的開發(fā)模型 258
9.10.4 特定領(lǐng)域軟件架構(gòu) 258
9.10.5 架構(gòu)及系統(tǒng)演化 259
9.11 軟件架構(gòu)視圖 260
9.11.1 軟件視圖的分類 260
9.11.2 模塊視圖類型及其風(fēng)格 262
9.11.3 C&C視圖類型及其風(fēng)格 263
9.11.4 分配視圖類型及其風(fēng)格 265
9.11.5 各視圖類型間的映射關(guān)系 267
第10章 設(shè)計模式 268
10.1 設(shè)計模式概述 268
10.1.1 設(shè)計模式的概念 268
10.1.2 設(shè)計模式的組成 269
10.1.3 GoF設(shè)計模式 269
10.1.4 其他設(shè)計模式 271
10.1.5 設(shè)計模式與軟件架構(gòu) 272
10.1.6 設(shè)計模式分類 272
10.2 設(shè)計模式及實現(xiàn) 273
10.2.1 Abstract Factory模式 273
10.2.2 Singleton模式 276
10.2.3 Decorator模式 277
10.2.4 Facade/Session Facade模式 279
10.2.5 Mediator模式 281
10.2.6 Observer模式 282
10.2.7 Intercepting Filter模式 284
10.3 設(shè)計模式總結(jié) 286
第11章 測試評審方法 288
11.1 測試方法 288
11.1.1 軟件測試階段 288
11.1.2 白盒測試和黑盒測試 290
11.1.3 缺陷的分類和級別 292
11.1.4 調(diào)試 293
11.2 評審方法 294
11.3 驗證與確認(rèn) 295
11.4 測試自動化 297
11.5 面向?qū)ο蟮臏y試 297
第12章 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計 300
12.1 嵌入式系統(tǒng)概論 300
12.2 嵌入式系統(tǒng)的組成 301
12.2.1 硬件架構(gòu) 301
12.2.2 軟件架構(gòu) 306
12.3 嵌入式開發(fā)平臺與調(diào)試環(huán)境 307
12.3.1 嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺 307
12.3.2 嵌入式開發(fā)調(diào)試 309
12.4 嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 312
12.4.1 現(xiàn)場總線網(wǎng) 312
12.4.2 家庭信息網(wǎng) 313
11.4.3 無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 313
12.4.4 嵌入式Internet 314
12.5 嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 315
12.5.1 使用環(huán)境的特點 315
12.5.2 系統(tǒng)組成與關(guān)鍵技術(shù) 316
12.6 實時系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng) 319
12.6.1 嵌入式系統(tǒng)的實時概念 319
12.6.2 嵌入式操作系統(tǒng)概述 320
12.6.3 實時嵌入式操作系統(tǒng) 321
12.6.4 主流嵌入式操作系統(tǒng)介紹 324
12.7 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計 325
12.7.1 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計概述 325
12.7.2 開發(fā)模型與設(shè)計流程 327
12.7.3 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的核心技術(shù) 329
12.7.4 嵌入式開發(fā)設(shè)計環(huán)境 331
12.7.5 嵌入式軟件設(shè)計模型 332
12.7.6 需求分析 335
12.7.7 系統(tǒng)設(shè)計 337
12.7.8 系統(tǒng)集成與測試 342
第13章 開發(fā)管理 344
13.1 項目的范圍、時間與成本 344
13.1.1 項目范圍管理 345
13.1.2 項目成本管理 345
13.1.3 項目時間管理 346
13.2 配置管理與文檔管理 347
13.2.1 軟件配置管理的概念 347
13.2.2 軟件配置管理的解決方案 348
13.2.3 軟件文檔管理 351
13.3 軟件需求管理 355
13.3.1 需求變更 355
13.3.2 需求跟蹤 356
13.4 軟件開發(fā)的質(zhì)量與風(fēng)險 356
13.4.1 軟件質(zhì)量管理 356
13.4.2 項目風(fēng)險管理 359
13.5 人力資源管理 363
13.6 軟件的運行與評價 368
13.7 軟件過程改進 368
第14章 信息系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 371
14.1 信息系統(tǒng)概述 371
14.1.1 信息系統(tǒng)的組成 371
14.1.2 信息系統(tǒng)的生命周期 373
14.1.3 信息系統(tǒng)建設(shè)的原則 375
14.1.4 信息系統(tǒng)開發(fā)方法 376
14.2 信息系統(tǒng)工程 378
14.2.1 信息系統(tǒng)工程的概念 378
14.2.2 信息系統(tǒng)工程的內(nèi)容 380
14.2.3 信息系統(tǒng)工程的總體規(guī)劃 383
14.2.4 總體規(guī)劃的方法論 389
14.3 政府信息化與電子政務(wù) 394
14.3.1 我國政府信息化的歷程和策略 394
14.3.2 電子政務(wù)的內(nèi)容 398
14.3.3 電子政務(wù)建設(shè)的過程模式和技術(shù)模式 399
14.4 企業(yè)信息化與電子商務(wù) 403
14.4.1 企業(yè)信息化概述 403
14.4.2 企業(yè)資源規(guī)劃 406
14.4.3 客戶關(guān)系管理 410
14.4.4 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 413
14.4.5 企業(yè)門戶 416
14.4.6 企業(yè)應(yīng)用集成 418
14.4.7 供應(yīng)鏈管理 421
14.4.8 電子商務(wù)概述 423
14.6 知識管理與商業(yè)智能 425
14.6.1 知識管理 425
14.6.2 商業(yè)智能 427
14.7 業(yè)務(wù)流程重組 427
第15章 基于中間件的開發(fā) 431
15.1 中間件技術(shù) 431
15.1.1 中間件的概念 432
15.1.2 中間件的分類 433
15.1.3 中間件產(chǎn)品介紹 434
15.2 應(yīng)用服務(wù)器技術(shù) 435
15.2.1 應(yīng)用服務(wù)器的概念 436
15.2.2 主要的應(yīng)用服務(wù)器 438
15.3 J2EE 439
15.3.1 表示層 440
15.3.2 應(yīng)用服務(wù)層 441
15.4 .NET 443
15.4.1 .NET平臺 444
15.4.2 .NET框架 445
15.5 企業(yè)應(yīng)用集成 450
15.6 輕量級架構(gòu)和重量級架構(gòu) 453
15.6.1 Struts框架 453
15.6.2 Spring框架 454
15.6.3 Hibernate框架 455
15.6.4 基于Struts、Spring和Hibernate的輕量級架構(gòu) 456
15.6.5 輕量級架構(gòu)和重量級架構(gòu)的探討 457
第16章 安全性和保密性設(shè)計 459
16.1 加密和解密 459
16.1.1 對稱密鑰加密算法 460
16.1.2 不對稱密鑰加密算法 461
16.2 數(shù)字簽名與數(shù)字水印 463
16.2.1 數(shù)字簽名 463
16.2.2 數(shù)字信封 465
16.3 數(shù)字證書與密鑰管理 466
16.3.1 密鑰分配中心 466
16.3.2 數(shù)字證書和公開密鑰基礎(chǔ)設(shè)施 467
16.4 安全協(xié)議 470
16.4.1 IPSec協(xié)議簡述 471
16.4.2 SSL協(xié)議 474
16.4.3 PGP協(xié)議 477
16.5 計算機病毒與防治 480
16.5.1 計算機病毒概述 480
16.5.2 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的病毒發(fā)展新趨勢 482
16.5.3 計算機病毒的檢測與清除 483
16.5.4 計算機病毒的預(yù)防 485
16.6 身份認(rèn)證與訪問控制 486
16.6.1 身份認(rèn)證技術(shù) 486
16.6.2 訪問控制技術(shù) 492
16.7 網(wǎng)絡(luò)安全體系 494
16.7.1 OSI安全架構(gòu) 494
16.7.2 VPN在網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用 496
16.8 系統(tǒng)的安全性設(shè)計 499
16.8.1 物理安全問題與設(shè)計 499
16.8.2 防火墻及其在系統(tǒng)安全中的應(yīng)用 499
16.8.3 入侵檢測系統(tǒng) 501
16.9 安全性規(guī)章 503
16.9.1 安全管理制度 503
16.9.2 計算機犯罪與相關(guān)法規(guī) 505
第17章 系統(tǒng)的可靠性分析與設(shè)計 508
17.1 可靠性概述 508
17.2 系統(tǒng)故障模型 509
17.2.1 故障的來源以及表現(xiàn) 509
17.2.2 幾種常用的故障模型 510
17.3 系統(tǒng)配置方法 510
17.3.1 單機容錯技術(shù) 511
17.3.2 雙機熱備份技術(shù) 511
17.3.3 服務(wù)器集群技術(shù) 512
17.4 系統(tǒng)可靠性模型 513
17.4.1 時間模型 513
17.4.2 故障植入模型 513
17.4.3 數(shù)據(jù)模型 514
17.5 系統(tǒng)的可靠性分析和可靠度計算 515
17.5.1 組合模型 515
17.5.2 馬爾柯夫模型 517
17.6 提高系統(tǒng)可靠性的措施 519
17.6.1 硬件冗余 519
17.6.2 信息冗余 522
17.7 備份與恢復(fù) 523
第18章 軟件的知識產(chǎn)權(quán)保護 525
18.1 著作權(quán)法及實施條例 525
18.1.1 著作權(quán)法客體 525
18.1.2 著作權(quán)法的主體 526
18.1.3 著作權(quán) 527
18.2 計算機軟件保護條例 528
18.3 商標(biāo)法及實施條例 529
18.4 專利法及實施細(xì)則 530
18.5 反不正當(dāng)競爭法 532
第19章 標(biāo)準(zhǔn)化知識 534
19.1 標(biāo)準(zhǔn)化概論 534
19.2 標(biāo)準(zhǔn)分級與標(biāo)準(zhǔn)類型 534
19.2.1 標(biāo)準(zhǔn)分級 535
19.2.2 強制性標(biāo)準(zhǔn)與推薦性標(biāo)準(zhǔn) 536
第20章 應(yīng)用數(shù)學(xué) 538
20.1 運籌方法 538
20.1.1 網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù) 538
20.1.2 線性規(guī)劃 542
20.1.3 決策論 545
20.1.4 對策論 548
20.2 數(shù)學(xué)建模 549
第21章 虛擬化、云計算與物聯(lián)網(wǎng) 551
21.1 虛擬化 551
21.1.1 虛擬化技術(shù)的分類 551
21.1.2 虛擬化的模式 553
21.2 云計算 554
21.2.1 云計算的特點 555
21.2.2 云計算的類型 556
21.2.3 云計算的應(yīng)用 556
21.3 物聯(lián)網(wǎng) 557
21.3.1 物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu) 558
21.3.2 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)領(lǐng)域與技術(shù) 559
21.3.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 562