软件设计师(软设)软考

11 章 · 1002 题

软件设计师是中国计算机技术职业资格考试（软考）中的一个中级资格考试

章节目录

• 计算机系统基础 — 本章节涵盖：1) 计算机组成与体系结构——CPU组成（运算器、控制器）、指令系统与寻址方式、CISC与RISC、流水线技术（指令流水线、性能计算如吞吐率与加速比）；2) 数据表示与运算——数制及转换、机器数编码（原码、反码、补码、移码）、浮点数表示与运算（IEEE 754）、校验码（奇偶校验、海明码、CRC）；3) 存储系统——层次化存储结构、Cache的工作原理、映射方式（直接、全相联、组相联）与替换算法、主存储器编址、虚拟存储器的页式/段式/段页式管理、磁盘阵列（RAID 0~5等）等级与特性；4) 输入输出与总线——常见I/O控制方式（程序查询、中断、DMA、通道）、总线分类（数据/地址/控制，内/外/系统总线）与标准（PCI、USB等）、I/O端口编址方式；5) 系统可靠性与性能评价——可靠性指标与计算（MTTF/MTBF/MTTR）、串联与并联系统的可靠性模型、容错技术（冗余、表决）、系统性能指标（主频、MIPS、MFLOPS）。
• 操作系统基础 — 本章节涵盖：1) 操作系统类型与结构——操作系统的功能与特征（并发、共享、虚拟、异步）、批处理与分时及实时操作系统、嵌入式操作系统特点、内核态与用户态；2) 进程管理——进程概念与五态模型转换、进程控制块（PCB）、进程同步与互斥、信号量机制及PV操作、管程、进程通信（共享内存、消息传递、管道）；3) 死锁——死锁产生的原因与必要条件、死锁预防与避免（银行家算法）、死锁检测与解除、资源分配图；4) 线程——线程模型（用户级/内核级）、多线程的并发与同步、线程与进程的比较；5) 处理机调度——三级调度的层次、常见调度算法（FCFS、SJF/SPF、优先级、时间片轮转、多级反馈队列）；6) 存储管理——分区分配与内存碎片、分页与分段机制及段页式、虚拟存储器原理、页面置换算法（FIFO、LRU、OPT、CLOCK）、工作集模型与抖动消除；7) 设备管理——I/O软件层次、SPOOLing技术（假脱机）、磁盘调度算法（FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN）；8) 文件系统——文件逻辑结构与物理结构（连续、链接、索引）、目录结构、空闲空间管理（位图法、空闲链表）、文件共享与保护、权限控制。
• 数据库系统基础 — 本章节涵盖：1) 数据库系统基本概念——数据管理技术的发展、数据库系统的三级模式结构与两级映像、数据库管理系统（DBMS）功能、常见数据库模型（层次、网状、关系、面向对象）；2) 关系数据库理论——关系模型及其核心概念（域、元组、属性、键、实体/参照/用户定义完整性约束）、关系代数（选择、投影、连接、除等）与元组关系演算；3) SQL语言——数据定义语言（DDL：CREATE、ALTER、DROP）、数据操作语言（DML：INSERT、UPDATE、DELETE）、数据查询语言（SELECT及其各种子句、连接查询、子查询、聚合函数、集合操作）、视图与索引的定义与作用、触发器、权限管理（GRANT/REVOKE）；4) 关系数据库规范化——函数依赖、部分函数依赖、传递函数依赖、候选码与主属性，范式理论（1NF、2NF、3NF、BCNF）及其判定与分解，无损连接分解与保持函数依赖、Armstrong公理系统；5) 数据库设计——需求分析、概念结构设计（E-R模型、实体、联系、属性及E-R图绘制与集成）、逻辑结构设计（E-R图向关系模式的转换规则、关系模式优化）、物理设计；6) 事务管理——事务的ACID特性、并发控制带来的问题（丢失更新、不可重复读、读“脏”数据）、封锁协议（X锁、S锁、两段锁协议）与死锁处理、数据库恢复技术（日志、检查点、冗余）；7) 分布式数据库与数据仓库基本概念——分布式数据库透明性、分片与复制，数据仓库的特征与OLAP、OLTP对比、数据挖掘概念。
• 计算机网络与信息安全 — 本章节涵盖：1) 计算机网络体系结构——OSI参考模型与TCP/IP协议模型各层功能、协议与接口；2) 物理层与数据链路层——常见传输介质、信道复用技术（FDM/TDM/CDM）、差错控制（CRC校验、海明码）、HDLC与PPP协议、CSMA/CD协议及MAC地址、以太网帧结构；3) 网络层——IPv4协议与IP地址分类、子网划分与CIDR、IPv6简介、ARP与RARP、ICMP协议，路由协议（RIP、OSPF、BGP）及路由表构成；4) 传输层——TCP协议（三次握手与四次挥手、流量控制与拥塞控制）、UDP协议特点与应用场景、常见端口号；5) 应用层——DNS域名解析协议、HTTP与HTTPS协议、FTP、SMTP/POP3、DHCP、Telnet等常见应用协议；6) 网络设备与组网——中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关的工作原理与应用层次；7) 信息安全基础——信息安全要素（保密性、完整性、可用性）、对称加密与非对称加密体制（DES、AES、RSA等）、数字签名与数字证书、数字信封、认证协议（Kerberos、PKI）；8) 网络安全技术——防火墙技术与安全策略（包过滤/状态检测/应用网关）、入侵检测与防护系统（IDS/IPS）、VPN（IPSec/SSL）、常见网络攻击与防护措施（拒绝服务、SQL注入、跨站脚本、钓鱼等）。
• 程序设计语言与编译原理 — 本章节涵盖：1) 程序语言基本概念——语言分类（命令式、函数式、逻辑式、面向对象）、语言的主要成分（数据类型、控制结构、函数）、后缀表达式；2) 语言处理程序——汇编程序、编译程序与解释程序的工作原理与区别、编译过程各阶段概述；3) 编译原理基础——文法分类（0/1/2/3型文法）、词法分析（正规式、有限自动机NFA/DFA及转换）、语法分析（上下文无关文法、推导与规约、语法树、LR分析法）、语义分析、中间代码生成（三元式、四元式、逆波兰式）、代码优化与目标代码生成；4) 程序运行时环境——参数传递方式（值传递、引用传递、传名/传结果）、作用域规则（静态作用域与动态作用域）、存储管理（静态分配、栈分配、堆分配及垃圾回收）。
• 数据结构与算法 — 本章节涵盖：1) 线性结构——线性表顺序与链式存储、单链表、双链表、循环链表基本操作，栈与队列的定义、存储结构及应用（如表达式求值、循环队列），串的匹配算法（朴素匹配、KMP）；2) 数组与广义表——数组的存储地址计算、特殊矩阵压缩存储（对称、三角、三对角）、稀疏矩阵、广义表基本概念与操作；3) 树与二叉树——二叉树性质与存储、遍历方法（先序/中序/后序/层次）、线索二叉树、最优二叉树（哈夫曼树）及编码、树与森林的转换、平衡二叉树（AVL）、B树与B+树的基本概念及特性、红黑树概念；4) 图——图的邻接矩阵与邻接表存储、深度优先与广度优先遍历、最小生成树（Prim、Kruskal）、最短路径（Dijkstra、Floyd）、拓扑排序与关键路径（AOE网/AOV网）；5) 查找——顺序查找、二分查找、分块查找、二叉排序树与平衡二叉树查找、散列函数构造与冲突处理（开放定址法、链地址法）、查找性能分析（ASL）；6) 排序——插入排序（直接插入、希尔排序）、交换排序（冒泡、快速排序）、选择排序（简单选择、堆排序）、归并排序、基数排序的特点、时间复杂度与稳定性比较；7) 算法设计与分析——递归与分治策略、动态规划、贪心算法、回溯法、分支限界法，算法时间复杂度与空间复杂度分析，NP完全性概念。
• 软件工程与项目管理 — 本章节涵盖：1) 软件工程概述——软件危机及其原因、软件生命周期定义及各个阶段、过程模型（瀑布模型、V模型、增量模型、螺旋模型、喷泉模型、敏捷开发（Scrum、XP））、统一过程（RUP）；2) 需求工程——需求获取与分析技术、需求分类、需求规格说明书（SRS）的编写、需求验证与变更管理、需求追踪；3) 软件测试——测试目标与原则、白盒测试（逻辑覆盖准则、基本路径测试、循环测试）、黑盒测试（等价类划分、边界值分析、决策表、因果图）、测试策略（单元测试、集成测试、确认测试、系统测试、回归测试、验收测试）、自动化测试与性能测试概念；4) 软件维护——软件维护的分类（改正性、适应性、完善性、预防性）、维护过程与逆向工程与重构；5) 项目管理——项目估算方法（代码行LOC、功能点FP、COCOMO模型）、进度管理（Gantt图、关键路径法CPM、PERT图）、风险管理过程（识别、分析、响应、监控）、软件配置管理（版本控制、变更控制、基线、配置库）、质量管理（CMMI、ISO/IEC 90003、评审与审计）；6) 软件度量——软件质量模型（McCall、ISO/IEC 25010）、规模度量、复杂性度量（McCabe环路复杂度）。
• 软件分析与设计方法 — 本章节涵盖：1) 结构化分析方法——自顶向下、逐步求精思想，数据流图（DFD）的基本符号、层次化绘制（顶层图、0层图、子图）及父图与子图平衡原则，数据字典的构成，加工说明的描述工具（结构化语言、判定表、判定树）；2) 结构化设计方法——变换分析与事务分析方法将DFD映射为模块结构图，模块结构图的表示，高内聚低耦合设计原则；3) 详细设计工具——程序流程图、N-S盒图、PAD图、伪代码的表示与使用；4) 面向对象基本概念——对象、类、封装、消息、继承与多态（重载、覆盖）的含义与实现，面向对象与结构化方法的比较；5) UML建模——用例图（参与者、用例及关系）、类图（类、接口、抽象类、关联、聚合、组合、依赖、泛化）、对象图、顺序图与通信图（协作图）、状态图与活动图、构件图与部署图的基本表示与应用场景；6) 面向对象设计原则——单一职责原则、开闭原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、组合复用原则、迪米特法则；7) 设计模式——创建型模式（单例、工厂方法、抽象工厂、建造者、原型）、结构型模式（适配器、桥接、组合、装饰、外观、享元、代理）、行为型模式（职责链、命令、解释器、迭代器、中介者、备忘录、观察者、状态、策略、模板方法、访问者）的基本意图、适用场景与典型结构；8) 面向对象分析与设计过程——分析模型与设计模型构建，基于UML的软件设计流程；9) 数据流图综合分析——根据系统说明补充缺失的数据流、外部实体、处理逻辑或数据存储，检查数据流图中常见错误（黑洞、奇迹、命名不一致等）；10) 结构化方法中的数据库设计——结合结构化分析进行实体关系分析、初步E-R图绘制及向关系模式的转换。
• 多媒体基础 — 本章节涵盖：1) 多媒体基本概念——媒体分类（感觉、表示、显示、存储、传输媒体），多媒体技术特性（多样性、集成性、交互性、实时性）；2) 音频技术——声音信号数字化原理（采样、量化、编码）、奈奎斯特采样定理，常见音频文件格式（WAV、MP3、MIDI），语音合成与语音识别概念，音频数据量计算；3) 图形与图像——色彩空间（RGB/CMYK/YUV）、分辨率（屏幕、图像）、颜色深度与图像数据量计算、图像文件格式（BMP、GIF、PNG、JPEG），图像压缩标准（JPEG、JPEG2000）；4) 视频与动画——视频压缩标准（MPEG-1/2/4、H.264/AVC、H.265/HEVC），常见视频文件格式（AVI、MP4），动画原理与基本技术；5) 多媒体网络应用——流媒体技术基本原理、多媒体通信的QoS需求，超媒体与超文本概念。
• 标准化、知识产权与专业英语 — 本章节涵盖：1) 标准化基本知识——标准化的概念与分类（国际标准、国家标准、行业标准、企业标准），标准编号规则与常见标准化组织（ISO、IEC、ITU、IEEE、国家标准GB等）；2) 知识产权法律法规——著作权法与软件著作权（保护期限、侵权判定、职务作品归属）、专利法（专利权主体、客体、授权条件、期限）、商标法（注册商标与保护期）、商业秘密及其保护、计算机软件保护条例的核心内容、常见开源协议（GPL、LGPL、MIT等）；3) 专业英语——计算机与软件工程领域常见英文术语、缩写，简单英文技术文档阅读理解，英译中基本语句翻译。
• 软件设计综合实践 — 本章节涵盖：1) 数据流图综合分析与设计——根据功能描述补充完善分层数据流图中的缺失元素（外部实体、数据流、处理过程、数据存储），分析数据流图的一致性与完整性（平衡原则）；2) 数据库逻辑设计实践——根据业务需求绘制或完善实体-联系图（E-R图），将E-R图向关系模式转换，确定主键和外键，应用范式理论进行模式规范化，进行复杂SQL查询与操作设计；3) UML建模与设计模式应用——绘制或补全给定场景的用例图、类图、顺序图、状态图等UML图形，识别并说明场景中所应用的设计模式及其代码实现要点；4) 算法与数据结构编程——阅读并完善C/C++/Java语言实现的典型算法代码（填空），理解并说明算法的设计思想（如动态规划状态转移方程、贪心策略）、数据结构使用、运行过程及时间/空间复杂度；5) 面向对象程序设计——基于C++或Java语言的代码补充与调试，重点涵盖类与对象的定义、继承与多态的实现以及常用设计模式的代码实现，掌握常见语法错误的排查。

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