先把声明放前头：这是我整理教材与公开备考资料后的复习笔记，我没有亲历这场考试，不会说"我考了多少分"。知识点我尽量核对到准确，但法条数字、标准编号这类"考试爱考又容易过期"的内容，我会明确标注哪些是我确认过的、哪些以官方为准。上篇讲了架构与软件工程，这一篇是综合知识的"杂货铺"：数据库、网络、安全、操作系统、嵌入式、新技术、标准与知识产权，最后是考试里常见的计算。杂，但每一块都有固定套路。
0. 先看考情与本篇地图
考试设置（三科各 75 分、各 45 分合格、综合知识 75 道单选、综合知识与案例连考 240 分钟）在我查到的多个来源里口径一致。分值分布方面，希赛网的综合知识分值分布表显示：系统安全性设计约占 3–7 题、系统可靠性分析 0–3 题、项目管理 1–4 题、专业英语约 5 题；另有个人整理的备考文章把数据库系统、计算机网络各估计在 8%–10% 左右，并指出近年数据库方向 NoSQL、CAP/BASE 出现得更多。这些是"大致区间"，我拿来定优先级，你也只需这样用。另外有培训机构文章提到 2025 年之后云原生、AI、安全架构分值上升，但我没有找到官方统计，属于无法核实的说法，只作为"新技术要多看两眼"的提示。教材依据方面，公开资料显示为《系统架构设计师教程（第 2 版）》与考试大纲（第 2 版），具体请以官方公告为准。
1. 数据库系统
1.1 关系模型与范式
关系数据库的三个要素：数据结构（关系）、操作（关系代数）、完整性约束（实体完整性、参照完整性、用户定义完整性）。设计的核心是函数依赖与范式。函数依赖 X→Y 表示 X 的值决定 Y 的值。Armstrong 公理三条：自反律（Y 包含于 X 则 X→Y）、增广律（X→Y 则 XZ→YZ）、传递律（X→Y 且 Y→Z 则 X→Z）；推出合并、分解、伪传递规则。
| 范式 | 要求 | 消除的问题 |
|---|---|---|
| 1NF | 每个属性都是不可再分的原子值 | 重复组、复合属性 |
| 2NF | 在 1NF 基础上，非主属性完全依赖于候选键（无部分依赖） | 部分函数依赖 |
| 3NF | 在 2NF 基础上，非主属性不传递依赖于候选键 | 传递依赖 |
| BCNF | 每个决定因素（函数依赖左部）都包含候选键 | 主属性对键的部分和传递依赖 |
| 4NF | 消除非平凡多值依赖 | 多值依赖 |
求候选键的套路：把属性按在函数依赖里的位置分四类——只出现在左边（L 类）、只出现在右边（R 类）、两边都有（LR 类）、都不出现（N 类）。L 类和 N 类必在候选键中，R 类必不在。先算 L+N 的属性闭包，如果覆盖所有属性就是唯一候选键，否则再逐个加 LR 类属性。
例：R(A,B,C,D,E)，F = {A→B, B→C, D→E}。A、D 只出现在左边，所以候选键必含 AD；(AD)+ = {A,B,C,D,E} 覆盖全集，所以候选键是 AD，且唯一。此时 B、C 对键 AD 是部分依赖（B 只依赖 A），所以只到 1NF。
模式分解要考虑两个性质：无损连接（分解后能自然连接还原）、保持函数依赖。3NF 分解总能同时做到二者，BCNF 分解可以无损但不一定保持依赖。这也是工程里常见的取舍：BCNF 太纯粹，性能和维护反而可能更差，实践里常在 3NF 处停下，再为查询性能做反规范化。
1.2 事务、并发与恢复
- ACID：原子性（要么全做要么全不做）、一致性（从一个一致状态到另一个）、隔离性（并发事务互不干扰）、持久性（提交后永久保存）。
- 并发异常：丢失修改、脏读（读到未提交数据）、不可重复读（同一事务两次读同一行结果不同）、幻读（同一查询两次读到的行数不同）。
| 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
|---|---|---|---|
| 读未提交 | 可能 | 可能 | 可能 |
| 读已提交 | 不会 | 可能 | 可能 |
| 可重复读 | 不会 | 不会 | 可能（标准定义；具体数据库实现有差异，如 MySQL InnoDB 通过多版本与间隙锁大幅减少幻读） |
| 串行化 | 不会 | 不会 | 不会 |
封锁：共享锁（S，读）、排他锁（X，写）。两段锁协议（加锁阶段、解锁阶段，解锁之后不能再加锁）能保证并发调度的可串行化，但不能避免死锁。死锁的处理：预防（一次封锁法、顺序封锁法）、检测（等待图有环）与解除（撤销代价最小的事务）、超时。恢复：事务故障、系统故障、介质故障，依靠日志（先写日志原则）、检查点、备份。
1.3 分布式数据库与 CAP/BASE
CAP：一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容错性（Partition tolerance）三者在出现网络分区时不能同时满足，分布式系统必须容忍分区，所以实际是在 C 与 A 之间取舍：CP（如 ZooKeeper、etcd 类强一致协调服务）与 AP（如 Cassandra、DynamoDB 风格系统）。BASE：基本可用、软状态、最终一致性，是对 ACID 的弱化，用于换取可用性与扩展性。
| 主题 | 要点 | 易错 |
|---|---|---|
| 分片 | 水平分片（按行，如按用户 ID 哈希/范围）；垂直分片（按列/按业务库） | 跨分片事务与 JOIN 是难点 |
| 复制 | 主从、多主、无主；同步复制强一致但延迟高，异步复制性能好但可能丢数据 | "读写分离"读到旧数据是主从延迟造成的 |
| 两阶段提交 2PC | 准备阶段 + 提交阶段，协调者单点，参与者会阻塞 | 把它叫成"强可用"；它保一致，牺牲可用性 |
| 柔性事务 | TCC、Saga、本地消息表、最大努力通知 | 补偿必须幂等 |
| 共识算法 | Paxos、Raft 保证多数派一致 | 多数派需超过半数节点存活 |
1.4 NoSQL 四大类
| 类型 | 代表 | 特点 | 适用 |
|---|---|---|---|
| 键值（KV） | Redis、Memcached | 读写极快，结构简单 | 缓存、会话、计数器 |
| 列族 | HBase、Cassandra | 按列族存储，高写入吞吐，水平扩展强 | 海量时序、日志 |
| 文档 | MongoDB | JSON/BSON 文档，模式灵活 | 内容管理、用户画像 |
| 图 | Neo4j | 节点与关系，遍历关系高效 | 社交、知识图谱、风控 |
1.5 数据仓库、数据湖与 OLAP
- OLTP：面向事务，短小频繁，当前数据；OLAP：面向分析，复杂查询，历史数据。
- 数据仓库（Inmon 定义）的四个特点：面向主题、集成的、相对稳定（非易失）、反映历史变化（随时间变化）。
- ETL：抽取、转换、加载；ELT 则先加载后在仓内转换。
- 多维模型：事实表 + 维度表；星型模式（维表不规范化，查询快）、雪花模式（维表规范化，节省空间但连接多）。OLAP 操作：钻取（上钻/下钻）、切片、切块、旋转。
- 数据湖：存放原始的、多格式数据，读时定义模式；湖仓一体试图兼得两者的能力。数据挖掘常见任务：分类、聚类、关联规则（支持度、置信度）、预测。
1.6 索引与优化速记
B+ 树是关系数据库最常见的索引结构：所有数据在叶子节点、叶子间有链表，范围查询好；哈希索引只支持等值。聚簇索引决定数据物理顺序，一张表只能有一个。索引失效常见于：对索引列做函数运算、隐式类型转换、最左前缀被破坏、以通配符开头的 LIKE。
1.7 高频考点与易错点
| 考点 | 易错点 |
|---|---|
| 范式判断 | 没算候选键就判范式；主属性、非主属性分不清 |
| 事务隔离 | 不可重复读（改）与幻读（增删）混淆 |
| 两段锁 | 以为两段锁能避免死锁 |
| CAP | 误以为可以"三选二"随便选，忽略分区不可避免 |
| NoSQL 选型 | 用 KV 做复杂关系查询、用图库做缓存 |
| 数据仓库 | 把"面向主题"写成"面向应用" |
一句话备忘：范式口诀"一原子，二完全，三不传递，BC 决定因素必含键"；事务 ACID 加四种异常，CAP 里分区必选、C 和 A 二选一；NoSQL 四类：键、列、文、图。
2. 计算机网络与通信
2.1 分层模型与协议对应
| OSI 七层 | TCP/IP 四层 | 典型协议/设备 | 数据单位 |
|---|---|---|---|
| 应用层、表示层、会话层 | 应用层 | HTTP、HTTPS、FTP、SMTP、POP3、DNS、DHCP、SNMP、Telnet、SSH | 报文 |
| 传输层 | 传输层 | TCP、UDP；四层负载均衡 | 段/数据报 |
| 网络层 | 网际层 | IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、RIP、BGP；路由器、三层交换机 | 包 |
| 数据链路层 | 网络接口层 | Ethernet、PPP、VLAN；交换机、网桥、网卡 | 帧 |
| 物理层 | 集线器、中继器、网线 | 比特 |
常见端口：HTTP 80、HTTPS 443、FTP 21（数据 20）、SSH 22、Telnet 23、SMTP 25、DNS 53、POP3 110、IMAP 143、MySQL 3306。注意：DNS 查询主要走 UDP 53，区域传送走 TCP；SNMP 使用 UDP。
2.2 TCP 与 UDP、三次握手与四次挥手
- TCP：面向连接、可靠、有序、流量控制（滑动窗口）、拥塞控制（慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复）；UDP：无连接、不可靠、开销小，适合实时音视频、DNS。
- 三次握手：SYN → SYN+ACK → ACK。为什么不是两次：防止已失效的连接请求突然到达造成资源浪费，并让双方都确认自己的收发能力。
- 四次挥手：FIN → ACK → FIN → ACK；因为 TCP 是全双工，每个方向要单独关闭。主动关闭方会进入 TIME_WAIT，等待 2MSL。
2.3 IP 地址与子网划分
IPv4 32 位，A 类 1–126（默认掩码 /8）、B 类 128–191（/16）、C 类 192–223（/24）。私有地址：10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16。子网计算的三个公式：子网数 = 2^借用位数；每子网地址数 = 2^主机位数；可用主机数 = 2^主机位数 − 2（去掉网络地址与广播地址）。
例：把 192.168.1.0/24 划分成 4 个等大子网。借 2 位，得到 /26，掩码 255.255.255.192，每子网 64 个地址、62 个可用主机；子网依次是 192.168.1.0、.64、.128、.192。IPv6 地址 128 位，用冒号分隔的十六进制表示，省略规则是连续的零可用 "::" 缩写一次；IPv6 取消了广播，用组播和任播替代。
2.4 路由、交换与常见协议
| 协议 | 类型 | 要点 |
|---|---|---|
| RIP | 距离矢量 | 以跳数为度量，最大 15 跳，16 表示不可达；适合小型网络 |
| OSPF | 链路状态 | 以开销为度量，区域划分，收敛快，适合大中型网络；基于 IP 协议号 89 |
| BGP | 路径矢量 | 自治系统之间的路由，基于 TCP 179，策略路由 |
| VLAN | 二层隔离 | 802.1Q 打标签，隔离广播域，VLAN 间通信需三层设备 |
| STP | 生成树 | 防止二层环路 |
| NAT | 地址转换 | 缓解 IPv4 地址不足；有静态、动态与 PAT（端口复用） |
| DHCP | 地址分配 | DORA：发现、提供、请求、确认 |
2.5 HTTP、HTTPS 与应用层
HTTP 状态码：2xx 成功、3xx 重定向（301 永久、302 临时、304 未修改）、4xx 客户端错误（400、401 未认证、403 禁止、404）、5xx 服务器错误（500、502 网关错误、503 服务不可用、504 网关超时）。HTTP/1.1 支持长连接和管道化，但仍有队头阻塞；HTTP/2 引入多路复用与头部压缩；HTTP/3 基于 QUIC（UDP），解决 TCP 层队头阻塞并加快建连。HTTPS = HTTP + TLS，握手中用非对称加密协商会话密钥，之后用对称加密传输数据。
2.6 网络架构设计要点
- 三层网络架构：核心层（高速转发、冗余）、汇聚层（策略、路由汇聚、VLAN 间路由）、接入层（终端接入）。中小规模可压缩成二层（核心汇聚合一）。
- 负载均衡：四层（基于 IP+端口，如 LVS）与七层（基于 HTTP 内容，如 Nginx）；算法有轮询、加权轮询、最少连接、源地址哈希。
- 高可用：双机热备、VRRP、链路聚合、多线接入；CDN 把内容缓存到边缘节点，降低时延与源站压力。
- 通信技术：光纤单模/多模；无线 Wi-Fi 常见标准 802.11 系列；5G 三大场景 eMBB、uRLLC、mMTC。
2.7 高频考点与易错点
| 考点 | 易错点 |
|---|---|
| 分层与设备 | 路由器在网络层、交换机在数据链路层，别写反；三层交换机既交换又路由 |
| 子网计算 | 忘记减 2；借位数与掩码位数混淆 |
| TCP/UDP | DNS 全走 UDP 的说法不严谨；TCP 握手不是"确认对方可靠" |
| 路由协议 | OSPF 度量用跳数（错，是开销）；RIP 最大 16 跳（错，最大 15 跳可达） |
| HTTPS | 把"用非对称加密传数据"当正确（实际是用来协商密钥） |
一句话备忘："应传网链物"从上往下背；主机数记 2^n−2；RIP 15 跳、OSPF 链路状态、BGP 跨 AS；HTTPS 是"非对称协商、对称传输"。
3. 信息安全
3.1 安全目标与基本概念
经典的 CIA 三要素：机密性、完整性、可用性；再加上真实性、不可否认性、可审计性、可控性。考试里最爱问"某个技术解决哪个目标"：加密解决机密性，摘要与签名解决完整性（签名还解决不可否认），冗余备份与抗 DDoS 解决可用性，认证解决真实性。
3.2 加密算法速查
| 类别 | 算法 | 关键参数 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 对称加密 | DES | 分组 64 位，密钥 56 位有效（含校验共 64 位） | 已不安全 |
| 3DES | 两个或三个密钥，有效密钥长 112 或 168 位 | 三次 DES，速度慢 | |
| AES | 分组 128 位，密钥 128/192/256 位 | 当前主流，取代 DES | |
| IDEA | 分组 64 位，密钥 128 位 | PGP 使用 | |
| RC4 | 流密码，密钥可变 | 已被发现存在弱点 | |
| 非对称加密 | RSA | 基于大整数分解，常用 2048 位以上 | 加密、签名均可 |
| ECC | 基于椭圆曲线离散对数，同等安全下密钥更短 | 适合移动/嵌入式 | |
| DH / ElGamal | DH 用于密钥交换；ElGamal 基于离散对数 | DH 本身不做加密 | |
| 摘要/散列 | MD5 | 输出 128 位 | 已可构造碰撞 |
| SHA-1 | 输出 160 位 | 已不推荐 | |
| SHA-256 等 | 输出 256 位 | SHA-2 系列 | |
| 国密 | SM2 / SM3 / SM4 | SM2 椭圆曲线公钥算法；SM3 摘要，输出 256 位；SM4 分组对称，分组与密钥均 128 位 | 国内合规要求场景常考 |
对称与非对称对比：对称加密速度快、适合大数据量，问题在密钥分发和管理，n 个人两两通信需要 n(n−1)/2 个密钥；非对称加密速度慢，但解决了密钥分发，n 个人只需 n 对密钥。实际系统采用混合加密：用非对称加密传递会话密钥，用对称加密传输数据——这就是数字信封的思路。
3.3 数字签名、数字信封与证书
- 数字签名：发送方对报文做摘要，用自己的私钥加密摘要得到签名；接收方用发送方的公钥解密并与自己计算的摘要比较。保证完整性、真实性、不可否认，不保证机密性。
- 数字信封：用对称密钥加密数据，再用接收方的公钥加密该对称密钥；接收方用自己的私钥解出对称密钥。保证机密性。
- 先签名后加密是常见组合：既有不可否认，又有机密性。
- 数字证书（X.509）：把公钥与身份绑定，由 CA 用自己的私钥签发。内容包括版本、序列号、签名算法、颁发者、有效期、主体、主体公钥、扩展项与 CA 签名。
记忆技巧：签名用私钥（我签的，别人验），加密用公钥（别人加，我解）。这是全篇最容易被出成"选公钥还是私钥"的一条。
3.4 PKI 与 TLS
PKI 由 CA（证书颁发）、RA（注册审核）、证书库、密钥管理、CRL/OCSP（证书撤销）等组成。证书验证是沿证书链回溯到受信任的根 CA。CRL 是周期性发布的撤销列表，OCSP 是在线实时查询。TLS 握手（简化）：客户端发起并列出支持的算法 → 服务端返回证书与选择的算法 → 客户端验证证书 → 双方协商出会话密钥（RSA 密钥交换或 ECDHE）→ 用会话密钥对称加密通信。现代推荐使用 ECDHE 以获得前向保密。
3.5 访问控制与安全模型
| 模型 | 核心思想 | 关键词 |
|---|---|---|
| DAC 自主访问控制 | 资源所有者决定谁能访问 | 访问控制列表 ACL、Unix 权限 |
| MAC 强制访问控制 | 系统按安全标签强制 | 军事、政务高安全环境 |
| RBAC 基于角色 | 权限赋予角色，角色赋予用户 | 企业最常用，便于管理与最小权限 |
| ABAC 基于属性 | 依据主体、客体、环境属性动态决策 | 细粒度、灵活 |
| Bell-LaPadula (BLP) | 保护机密性 | 不上读、不下写 |
| Biba | 保护完整性 | 不下读、不上写 |
| Clark-Wilson | 完整性，强调良构事务与职责分离 | 商业环境 |
| Chinese Wall（中国墙） | 防止利益冲突 | 咨询、金融 |
BLP 与 Biba 恰好相反，考试常放在一起考。我的记法：BLP 防泄密——低密级的人不能读高密级（不上读），高密级的人不能往低密级写（不下写）；Biba 防污染——高完整性的不能读低完整性（不下读），低完整性的不能写高完整性（不上写）。
3.6 常见攻击与防护
| 攻击 | 原理 | 防护 |
|---|---|---|
| SQL 注入 | 把恶意 SQL 拼进查询 | 预编译/参数化查询、输入校验、最小权限、WAF |
| XSS | 向页面注入脚本在用户浏览器执行 | 输出编码、CSP、HttpOnly Cookie |
| CSRF | 诱导已登录用户发起非本意请求 | CSRF Token、SameSite Cookie、校验 Referer |
| DDoS | 大量流量耗尽资源 | 流量清洗、CDN、限流、弹性扩容 |
| 中间人 MITM | 截获并篡改通信 | TLS 与证书校验、双向认证 |
| ARP 欺骗 | 伪造 IP-MAC 映射 | 静态绑定、动态 ARP 检测 |
| 缓冲区溢出 | 写入超出边界覆盖返回地址 | 边界检查、栈保护、ASLR、DEP |
| 重放攻击 | 重复发送截获的合法报文 | 时间戳、随机数（nonce）、序列号 |
| 钓鱼/社会工程 | 诱骗用户交出凭据 | 安全意识、多因素认证 |
安全设备速览：防火墙（包过滤、状态检测、应用代理、下一代防火墙）、IDS（入侵检测，旁路告警）、IPS（入侵防御，串联阻断）、WAF（Web 应用防火墙）、堡垒机（运维审计）、VPN（IPSec 有 AH 与 ESP 两种协议，传输模式与隧道模式；SSL VPN 基于应用层）。
3.7 安全架构与等级保护
- 纵深防御：多层防线，不依赖单点；最小权限、职责分离、默认拒绝、零信任（永不信任，持续验证，以身份为中心）。
- 等保（网络安全等级保护）：依据 GB/T 22239 等标准。定级五级，我记的是这五级的名称：第一级用户自主保护、第二级系统审计保护、第三级安全标记保护、第四级结构化保护、第五级访问验证保护（这是教材沿用的 GB 17859 的五级划分）。等保 2.0 自 2019 年 12 月起实施，把云计算、移动互联、物联网、工业控制、大数据纳入扩展要求，技术要求分安全物理环境、安全通信网络、安全区域边界、安全计算环境、安全管理中心，管理要求分安全管理制度、机构、人员、建设管理与运维管理。以上标准号与实施时间是我凭知识点记忆整理，未逐一核对官方原文，请以公安部与标准文本为准。
- 法律法规：《网络安全法》《数据安全法》《个人信息保护法》《密码法》是常见考点，理解各自关键词：网络运行安全与关键信息基础设施、数据分类分级、个人信息处理规则与同意、密码分核心/普通/商用。
3.8 高频考点与易错点
| 考点 | 易错点 |
|---|---|
| 算法参数 | AES 分组 128（不是 256）；SM3 输出 256；MD5 128、SHA-1 160 |
| 签名与加密 | 私钥签名、公钥验签；公钥加密、私钥解密，别混 |
| BLP 与 Biba | 方向相反，别背串 |
| 数字签名保证什么 | 它不保证机密性 |
| IDS 与 IPS | IDS 只检测告警，IPS 能阻断 |
| DH | DH 只做密钥协商，不直接加密数据 |
一句话备忘：签名私钥签、公钥验；加密公钥加、私钥解；摘要保完整；BLP 不上读不下写；等保五级"自审标结访"。
4. 操作系统要点
4.1 进程与线程、调度
进程是资源分配的基本单位，线程是 CPU 调度的基本单位，同一进程的线程共享地址空间。进程状态：新建、就绪、运行、阻塞、终止；运行→就绪（时间片用完或被抢占）、运行→阻塞（等待 I/O）、阻塞→就绪（事件完成）。调度算法：先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF，平均等待时间最短但可能饥饿）、时间片轮转（RR）、优先级调度、多级反馈队列。
4.2 同步互斥与死锁
- PV 操作：P 使信号量减 1，若结果小于 0 则阻塞；V 使信号量加 1，若结果小于等于 0 则唤醒一个进程。互斥信号量初值为 1；同步信号量初值按资源数或 0；P 操作的顺序不能乱，先 P 同步信号量再 P 互斥信号量，否则易死锁。经典问题：生产者-消费者、读者-写者、哲学家进餐。
- 死锁四个必要条件：互斥、占有并等待（请求与保持）、不可剥夺、循环等待。破坏其一即可预防；银行家算法属于死锁避免，在分配前判断系统是否仍处于安全状态。
- 死锁资源数计算：n 个进程各需 k 个同类资源，则系统资源总数至少为 n(k−1)+1 时不会发生死锁。例：3 个进程各需 3 个，最少 3×2+1 = 7 个不死锁。
4.3 存储管理
| 方式 | 特点 | 问题 |
|---|---|---|
| 分页 | 物理块等长，页表映射 | 页内碎片 |
| 分段 | 按逻辑单位分，便于共享与保护 | 外部碎片 |
| 段页式 | 先分段再分页 | 需要两次访问，开销大（配合快表 TLB） |
| 虚拟存储 | 请求调页，只装入需要的页 | 缺页中断、抖动 |
页面置换算法：最佳（OPT，理论最优，不可实现）、先进先出（FIFO，可能出现 Belady 异常——增加物理块反而缺页更多）、最近最久未使用（LRU，无 Belady 异常）、时钟（Clock）。经典例子：访问串 1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5，FIFO 在 3 个物理块时缺页 9 次，4 个物理块时缺页 10 次，这就是 Belady 异常。有效访问时间 = 命中率 × 内存访问时间 +（1 − 命中率）×（内存 + 缺页处理）的思路。
4.4 文件与设备管理
文件分配：连续、链接（隐式/显式，FAT 是显式链接）、索引（多级索引，如 Unix inode）。磁盘调度：FCFS、最短寻道时间优先（SSTF，可能饥饿）、SCAN（电梯）、C-SCAN（循环扫描，等待更均匀）。I/O 控制方式：程序查询、中断、DMA（数据块传输由 DMA 控制器完成，CPU 只在开始和结束时干预）、通道。
4.5 高频考点与易错点
| 考点 | 易错点 |
|---|---|
| PV 操作 | 信号量初值设错；P 的顺序反了 |
| 死锁 | 把"银行家算法"归到预防；它是避免 |
| 页面置换 | FIFO 也可能随内存增加而更差 |
| 分页与分段 | 分页有内部碎片，分段有外部碎片 |
一句话备忘：死锁四条件"互斥、占有等待、不剥夺、循环等"；防止死锁资源数 n(k−1)+1；FIFO 有 Belady，LRU 没有。
5. 嵌入式系统
5.1 组成与特点
嵌入式系统由嵌入式硬件（处理器、存储器、外设、总线）、嵌入式操作系统（可选）与应用软件组成，特点是专用性强、资源受限、实时性、可靠性高、低功耗、软硬件协同设计。处理器类别：MCU、MPU、DSP、SoC、FPGA。BSP（板级支持包）介于硬件与 OS 之间，屏蔽硬件差异。
5.2 实时操作系统与调度
实时性的核心是可预测而不是"快"：硬实时（错过截止时间会造成严重后果，如航空控制）、软实时（偶尔错过可容忍，如视频播放）。调度算法：速率单调调度（RMS）——周期越短优先级越高，静态优先级；最早截止时间优先（EDF）——动态优先级，截止时间越近优先级越高。RMS 的可调度性充分条件（Liu & Layland）：CPU 利用率 U ≤ n(2^(1/n) − 1)，n 很大时约 69.3%；EDF 在单处理器上利用率可达 100%。
优先级反转：高优先级任务因等待低优先级任务持有的资源而被中优先级任务间接阻塞。解决办法：优先级继承（低优先级任务临时继承高优先级）、优先级天花板（持锁任务优先级提升到该锁的最高优先级）。这是火星探路者事件闻名的教训。
5.3 总线、接口与可靠性设计
| 接口/总线 | 特点 | 常见用途 |
|---|---|---|
| UART | 异步串行，2 线（TX/RX） | 调试串口 |
| SPI | 同步串行，全双工，4 线 | Flash、传感器，速率高 |
| I2C | 同步串行，2 线（SDA/SCL），多主多从 | 低速传感器、EEPROM |
| CAN | 差分、多主、仲裁、抗干扰 | 汽车、工业控制 |
| USB / PCIe | 高速通用 | 外设、板卡 |
可靠性手段：看门狗（程序跑飞时复位）、冗余与容错、故障隔离、内存保护、低功耗设计（休眠模式、动态电压频率调节）。嵌入式软件架构常见：前后台系统（超循环）、基于 RTOS 的多任务、分层的驱动-中间件-应用结构。嵌入式与物联网、边缘计算的边界正在模糊，近年考试会把嵌入式与"边缘智能"一起考。
5.4 高频考点与易错点
| 考点 | 易错点 |
|---|---|
| 实时性 | 把实时理解成运行快；核心是在截止时间内可预测地完成 |
| 调度 | RMS 是静态优先级，EDF 是动态优先级 |
| 优先级反转 | 不是"低优先级抢占高优先级"，而是高优先级被间接阻塞 |
| 总线 | I2C 两线，SPI 四线，别背串 |
一句话备忘：实时看"可预测"；RMS 周期短者优先；反转用继承或天花板；SPI 快 4 线，I2C 慢 2 线。
6. 新技术：SOA、云原生、大数据、AI、物联网与区块链
6.1 SOA 与服务化
SOA（面向服务的架构）把功能封装为松耦合、可发现、可组合的服务。经典 Web Service 三件套：SOAP（消息格式，基于 XML）、WSDL（服务描述）、UDDI（服务注册与发现）。ESB 企业服务总线负责协议转换、路由、编排。REST 是基于 HTTP 的轻量风格：资源用 URI 标识，用 GET/POST/PUT/DELETE 表达操作，无状态。SOA 与微服务的区别：SOA 更强调企业级集成与共享总线，服务粒度较粗；微服务强调小而自治、独立部署、去中心化治理，"智能端点、哑管道"。
6.2 云计算与云原生
| 主题 | 要点 |
|---|---|
| 服务模式 | IaaS（基础设施，如虚拟机）、PaaS（平台，如数据库/中间件托管）、SaaS（软件，如在线办公）；责任共担：越靠近 SaaS，用户管得越少 |
| 部署模式 | 公有云、私有云、混合云、社区云；多云是使用多个云厂商 |
| 虚拟化与容器 | 虚拟机含完整 OS，隔离强，启动慢；容器共享宿主内核，轻量、启动快，隔离弱于虚拟机 |
| Kubernetes | 容器编排：Pod、Deployment、Service、Ingress、ConfigMap、HPA 自动扩缩容 |
| 服务网格 | Sidecar 代理承担服务发现、限流熔断、mTLS 与可观测，业务代码零侵入 |
| Serverless | FaaS + BaaS，按调用计费、自动扩缩，代价是冷启动与厂商绑定 |
| 云原生特征 | 容器化、微服务、DevOps、持续交付、声明式 API、不可变基础设施、可观测性 |
| 十二要素 | 配置放环境变量、无状态进程、日志当事件流、开发与生产环境一致等 |
云上高可用的常用套路：多可用区部署、无状态化 + 外置会话、限流降级熔断、灰度发布/蓝绿发布/金丝雀发布、混沌工程。蓝绿是两套环境整体切换，回滚快；金丝雀按比例逐步放量；滚动是分批替换实例。
6.3 大数据架构
- 5V 特征：体量（Volume）、速度（Velocity）、多样（Variety）、价值（Value）、真实性（Veracity）；常见教材写法为前四个 V，具体以教材为准。
- Hadoop 生态：HDFS 分布式文件系统、MapReduce 批处理模型、YARN 资源调度、Hive 数仓；Spark 基于内存的批处理，也有流处理；Flink 面向有状态的流处理，支持精确一次语义。
- Lambda 架构：批处理层 + 速度层 + 服务层，同时维护两套代码；Kappa 架构：只用流处理，通过重放日志实现重算，简化了维护。
- 消息队列：Kafka 高吞吐日志型，RabbitMQ 更偏业务消息与路由灵活。
6.4 人工智能与大模型
机器学习分监督、无监督、半监督、强化学习；深度学习基于多层神经网络（CNN 擅长图像，RNN/LSTM 处理序列，Transformer 是大语言模型的基础）。对架构师来说更重要的是工程架构：数据采集 → 特征/向量化 → 训练 → 评估 → 部署推理 → 监控回流的 MLOps 闭环；大模型应用的常见模式有提示工程、检索增强生成（RAG，用外部知识库缓解幻觉与知识过期）、微调、智能体（Agent，模型 + 工具调用 + 记忆）。需要注意的风险：幻觉、数据隐私与合规、提示注入、推理成本与时延。培训机构文章称近年 AI 驱动架构分值上升，这点我未能核实，但复习时建议对 RAG、向量数据库、模型服务化有基本概念。
6.5 物联网与边缘计算
物联网三层架构：感知层（传感器、RFID、二维码、执行器）、网络层（Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、LoRa、NB-IoT、5G；MQTT、CoAP 等应用协议）、应用层；有的分为感知、网络、平台、应用四层。MQTT 基于发布订阅、轻量、有三种 QoS（至多一次、至少一次、恰好一次）；CoAP 基于 UDP，面向受限设备。边缘计算把计算下沉到靠近数据源的位置，降低时延与带宽，形成"云-边-端"协同。数字孪生是物理实体在虚拟空间的实时映射。
6.6 区块链
- 结构：区块包含区块头（前一区块哈希、时间戳、Merkle 根、随机数等）与交易；区块通过哈希指针相连，篡改一个区块会使后续哈希全部失效。
- 特点：去中心化、不可篡改、可追溯、公开透明（联盟链/私有链可控）、智能合约自动执行。
- 共识：PoW（工作量证明，耗能）、PoS（权益证明）、PBFT（实用拜占庭容错，联盟链常用，可容忍不超过 1/3 的恶意节点）、Raft/Paxos（只容忍宕机，不容忍作恶）。
- 分类：公有链、联盟链、私有链。企业落地多为联盟链。
6.7 高频考点与易错点
| 考点 | 易错点 |
|---|---|
| SOA | SOAP/WSDL/UDDI 的职责对调 |
| 云服务模式 | 把数据库托管归到 IaaS；它通常是 PaaS |
| 容器 vs 虚拟机 | 说容器隔离比虚拟机更强（错） |
| Lambda/Kappa | Lambda 有批 + 流两层；Kappa 只有流 |
| 区块链共识 | PBFT 容忍拜占庭，Raft 只容忍故障节点 |
| 发布策略 | 蓝绿与金丝雀混淆 |
一句话备忘：云三层"基平软"；云原生"容器、微服务、DevOps、声明式"；Lambda 两套、Kappa 一套；区块链靠哈希链 + 共识。
7. 标准化与知识产权
7.1 标准化
- 标准分级：国际标准（ISO、IEC、ITU）、国家标准（GB 强制性、GB/T 推荐性、GB/Z 指导性技术文件）、行业标准（如 JR 金融、YD 通信；推荐性一般带 /T）、地方标准（DB）、团体标准、企业标准（Q）。
- 强制性标准必须执行；推荐性标准自愿采用，但被合同引用后即对当事人具有约束力。企业标准要求不低于相应国家标准或行业标准。
- 软件工程常见标准：软件生存周期过程（ISO/IEC/IEEE 12207）、系统与软件质量模型（ISO/IEC 25010）、架构描述（ISO/IEC/IEEE 42010）。
7.2 知识产权
| 类型 | 取得方式 | 保护期限（教材通行口径） | 要点 |
|---|---|---|---|
| 软件著作权 | 自动取得（创作完成即享有），登记非必需但利于举证 | 自然人：终身加死后 50 年；法人或其他组织：首次发表后 50 年 | 保护表达而非思想、算法；署名权、修改权、保护作品完整性的权利保护期不受限制 |
| 发明专利 | 申请、审查、授权 | 20 年 | 新颖性、创造性、实用性 |
| 实用新型 | 申请，初步审查 | 10 年 | 针对产品形状构造 |
| 外观设计 | 申请，初步审查 | 2021 年 6 月 1 日起修订的专利法规定为 15 年，此前为 10 年 | 老教材和老题可能仍写 10 年，遇到以题目所依据版本为准 |
| 商标 | 注册取得（先申请原则） | 10 年，可无限次续展 | 续展在期满前 12 个月内办理 |
| 商业秘密 | 自身采取保密措施即受保护 | 不设固定期限 | 一旦公开即丧失 |
软件相关的权属规则：职务作品——主要利用单位物质技术条件创作、由单位承担责任的软件，或法律法规规定、合同约定著作权归单位的，著作权由单位享有；委托开发——按合同约定，未约定或约定不明时，著作权归受托方；合作开发——共同享有，无合同约定可共同使用。专利与著作权的差别：专利需要审批授权，著作权自动产生；专利保护思想（技术方案），著作权保护表达。商标、专利遵循先申请原则，同样内容多人申请时，先申请者获得。上述期限我核对到的是教材和法条的通行表述，如遇最新修法调整，以现行法律为准。
7.3 高频考点与易错点
| 考点 | 易错点 |
|---|---|
| 标准代号 | GB 与 GB/T 的强制与推荐区分 |
| 著作权取得 | 以为必须登记才享有 |
| 委托开发 | 无约定时归受托方，不是委托方 |
| 保护期 | 专利与商标期限混淆；外观设计期限的新旧口径 |
| 保护对象 | 著作权不保护算法思想 |
一句话备忘：著作权自动取得、保护表达；专利"发二十、实新十、外观十五（新法）"；商标十年可续；委托开发无约定归受托方。
8. 数学与运筹：考试常涉及的计算
这一章是"送分题集中地"——每类都有固定公式，练会了几乎不失分。题目数量不多（通常 3–6 题），但耗时也不长，建议放在做完知识题之后集中处理。
8.1 关键路径与网络计划
活动依赖关系画成图，找出总工期最长的路径即关键路径，关键路径上的活动总时差为 0。术语：最早开始 ES、最早完成 EF = ES + 工期；最晚完成 LF、最晚开始 LS = LF − 工期；总时差 = LS − ES。
下面是一个小例子：A(3 天) 之后可并行做 B(4 天) 与 C(6 天)；D(5 天) 依赖 B 和 C；E(2 天) 依赖 C。
三条路径：A-B-D = 3+4+5 = 12；A-C-D = 3+6+5 = 14；A-C-E = 3+6+2 = 11。最长是 14，关键路径 A→C→D。B 的总时差 = 14 − 12 = 2；E 的总时差 = 14 − 11 = 3。对应项目管理的常见结论：缩短非关键路径上的活动不会缩短总工期；压缩工期要压缩关键路径（赶工），且压缩后要重新检查关键路径是否变化。
8.2 PERT 三点估算
公式：期望工期 E = (O + 4M + P) / 6，标准差 σ = (P − O) / 6。O 为乐观、M 为最可能、P 为悲观。例：O = 6、M = 9、P = 18，则 E = (6 + 36 + 18)/6 = 10 天，σ = 12/6 = 2 天。按正态分布，10 ± 2 天（一个标准差）的概率约 68.3%，10 ± 4 天（两个标准差）约 95.4%，10 ± 6 天约 99.7%。
8.3 可靠性计算
| 结构 | 公式 | 示例 |
|---|---|---|
| 串联 | R = R1 × R2 × … × Rn | 0.9 与 0.8 串联：0.72 |
| 并联 | R = 1 − (1 − R1)(1 − R2)…(1 − Rn) | 0.9 与 0.8 并联：1 − 0.1×0.2 = 0.98 |
| 混合 | 先算并联块，再与其他串联 | 两个 0.9 并联再串联 0.8：(1 − 0.01) × 0.8 = 0.792 |
| 三模冗余 TMR | R = 3R² − 2R³（假设表决器可靠，三个模块相同） | R = 0.9：3×0.81 − 2×0.729 = 0.972 |
| 可用性 | A = MTTF / (MTTF + MTTR) | MTTF 990h、MTTR 10h：A = 99% |
| MTBF | MTBF = MTTF + MTTR | 上例 MTBF = 1000h |
提醒：串联越串越差，并联越并越好；TMR 只有在模块可靠度大于 0.5 时才比单个模块更可靠（可以验证：R = 0.4 时 3×0.16 − 2×0.064 = 0.352 < 0.4）。
8.4 编码与校验
- 补码：n 位补码表示范围 −2^(n−1) ～ 2^(n−1) − 1，8 位是 −128 ～ 127；原码与反码 8 位范围是 −127 ～ 127，其中 0 有 +0 与 −0 两种表示；补码 0 唯一。
- 海明码：数据位 k，校验位 r 满足 2^r ≥ k + r + 1。k = 8 时，r = 4（16 ≥ 13）。海明码可以检 2 位错、纠 1 位错（码距 3 可纠 1 位）。
- CRC：循环冗余校验，用生成多项式做模 2 除法，检错能力强，只检错不纠错；奇偶校验只能检奇数位错。
- 码距：检错 e 位需码距 ≥ e + 1，纠错 t 位需码距 ≥ 2t + 1。
8.5 Cache、流水线与 Amdahl
- Cache 平均访问时间：t = h × t_c + (1 − h) × t_m。例：命中率 0.95，Cache 2ns，主存 100ns，则 t = 1.9 + 5 = 6.9ns。
- 流水线：k 段流水线执行 n 条指令，每段时间 Δt，总时间 = (k + n − 1) × Δt；吞吐率 = n / ((k + n − 1)Δt)，加速比 = nk / (k + n − 1)（与不用流水线相比）。例：5 段、100 条，总时间 = 104Δt，加速比 = 500/104 ≈ 4.8，趋近于段数 5。
- Amdahl 定律：加速比 = 1 / ((1 − p) + p / s)，p 为可优化比例，s 为该部分加速倍数。例：p = 0.8，s = 4，则 1/(0.2 + 0.2) = 2.5。结论：不可优化的部分决定了加速比上限，这也是"并行不是万能药"的数学解释。
8.6 决策与优化
- 决策树（期望值法）：方案 A 高需求（概率 0.6）收益 100 万，低需求（0.4）亏 20 万，期望 = 60 − 8 = 52 万；方案 B 高需求收益 60 万，低需求 30 万，期望 = 36 + 12 = 48 万，选 A。若题目要求"最大最小"（悲观）则要选 B（最坏 30 万优于 A 的 −20 万）。看清题目用的准则是期望值、乐观、悲观还是后悔值。
- 线性规划：约束围成凸多边形，最优解在顶点。例：max z = 3x + 2y，约束 x + y ≤ 4，x ≤ 3，x、y ≥ 0。顶点 (0,4)、(3,1)、(3,0)、(0,0) 对应 z 为 8、11、9、0，所以最优值 11，在 (3,1)。
- 图论：最短路径用 Dijkstra（边权非负）；最小生成树用 Prim 或 Kruskal；n 个顶点的生成树有 n − 1 条边；无向连通图有欧拉回路当且仅当所有顶点度数为偶数。
- 排队论与概率：常见只考基本概念，比如 M/M/1 的到达与服务过程；概率题多为条件概率、全概率与排列组合，做题时列表梳理。
8.7 高频考点与易错点
| 考点 | 易错点 |
|---|---|
| 关键路径 | 把"节点数最多"的当成关键路径；要按工期和 |
| PERT | 公式里 M 前面的系数是 4；标准差分母是 6，不是 2 |
| 并联可靠性 | 写成 R1 + R2；必须是 1 − 各自失效概率之积 |
| TMR | 忘了假设表决器可靠 |
| 流水线 | 总时间公式漏掉 k − 1 的填充时间 |
| 可用性 | 把分母写成 MTTF 或 MTBF 混用 |
一句话备忘：关键路径求最长；PERT "一四一除以六"；串联乘、并联一减乘；TMR 是 3R² − 2R³；流水线总时间 (k+n−1)Δt。
9. 一页速查：本篇必背清单
| 主题 | 必背项 |
|---|---|
| 数据库 | 范式 1–3NF+BCNF；ACID；四种并发异常；CAP/BASE；NoSQL 四类；数仓四特点 |
| 网络 | 七层与设备；RIP 15 跳；三次握手；子网主机数 2^n−2；HTTPS 混合加密 |
| 安全 | AES 128 分组；SM2/3/4；签名私钥签公钥验；BLP 与 Biba；等保五级 |
| 操作系统 | 死锁四条件；n(k−1)+1；Belady 异常；PV 操作 |
| 嵌入式 | 硬/软实时；RMS 与 EDF；优先级继承与天花板 |
| 新技术 | IaaS/PaaS/SaaS；容器与 K8s；Lambda 与 Kappa；RAG；PBFT |
| 标准与知产 | GB 与 GB/T；著作权自动取得；专利 20/10/(15)；商标 10 年 |
| 计算 | 关键路径；PERT；串并联；TMR；海明码；流水线；Amdahl |
10. 怎么把下篇用起来（整理后的建议，不是亲历）
- 先算后背：计算类（第 8 章）每一类自己算三遍，公式比记结论牢；
- 安全与数据库优先：这两块题目相对固定、易拿分，尤其是加密参数、签名与信封的密钥方向、范式与事务；
- 新技术做"概念对比表"：云原生、Serverless、服务网格、Lambda/Kappa 都是"谁和谁有什么区别"的考法，自己画一张表比背定义有效；
- 与案例、论文联动：CAP 取舍、缓存与一致性、高可用设计、安全架构，这些也是案例题和论文的常客，背知识点时想着"我能否写进论文里"，能一鱼多吃。
可信度说明：本篇技术知识点来自教材通行内容和我对公开资料的整理；等保标准号、法条期限这两处我已标注未逐条核对官方原文，新技术里"分值上升"的说法也未能核实；如果你发现哪里与官方最新版本有出入，欢迎留言指正，我会更新。
参考资料
- 希赛网：软考高级系统架构设计师《综合知识》分值分布表——综合知识各板块题数区间，考情部分参考。
- 希赛网：系统架构设计师考试题型及分值分布——三科题型、时长、45 分合格线。
- 个人博客：2026 年软考系统架构设计师备考注意事项——公开考生整理的各知识领域占比估计与备考建议（其中下半年考试日期与官方口径不一致，本文未采用）。
- 广州市人社局：2026 年度软考报考热点问答——2026 年上下半年考试日期与高级科目安排。
- GitHub：xxlllq/system_architect——备考资料仓库，说明教材为《系统架构设计师教程（第 2 版）》及考试大纲（第 2 版）。
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