接口幂等性情况和设计方法
说明:
本文主要内容并非所原创,而是对网上已有文章的收集整理和自我
提炼总结,仅作学习笔记之用,如有冒犯,请联系本人删除。
1.幂等地定义
1.1数学定义
在数学里,幂等有两种主要的定义:
- 在某二元运算下,幂等元素是指被自己重复运算(或对于函数是为复合)的结果等于它自己的元素。如,乘法运算下,0和1符合的自乘运算符和幂等,即s*s=s
- 某一元运算为幂等的时,其作用在任一元素两次后会和其作用一次的结果相同。例如,高斯符号便是幂等的,即f(f(x))=f(x)
1.2 计算机中的幂等
在计算机中,表示对同一个过程应用相同的参数多次和应用一次产生的效果是一样,这样的过程即被称为满足幂等性
幂等:
update test_user set user_age = 25 where user_id = 2 ,这中情况无论执行多少次,结果都不受影响,所以是幂等的。
非幂等:
update test_user set user_times = user_times + 1 where user_id = 2, 这样的更新语句每执行一次,结果都会不一样,所以是非幂等的。
1.2.1Http规范定义
在HTTP/1.1规范中幂等性的定义是:
A request method is considered "idempotent" if the intended
effect on the server of multiple identical requests with that
method is the same as the effect for a single such request. Of
the request methods defined by this specification, PUT,
DELETE, and safe request methods are idempotent.
即:
一个请求方法,如果被请求多次和被请求一次效果相同,被认为是幂等的,比如PUT、DELETE和其他安全的请求方法都是幂等的。
1.2.2 微服务场景中幂等
由于微服务的普及,原有的单体应用,被设计成不同的功能模块作为服务,独立部署在不同的物理环境中。要完成一个完整的业务流程,就需要在多个微服务中间进行调用,而调用的过程当然是经由网络来完成的。
因此,网络通信的不确定性因素,比如网络的抖动,对端微服务的异常,可能会导致微服务间调用,产生超时的现象。为保证业务流程的顺利完成,调用过程必须建立重试机制。
然而,一旦建立了重试机制,那就可能会将同一个请求发送多次,导致接受方重复消费,多次执行相同操作,进而可能产生错误的数据。为避免这个问题,必须保证可能产生错误数据的接口(方法),请求一次和请求多次的效果相同,即幂等。
2.需要幂等的场景
可能会发生重复请求或消费的场景,在微服务架构中是随处可见的。以下是笔者梳理的几个常见场景:
网络波动:
因网络波动,可能会引起重复请求分布式消息消费:
任务发布后,使用分布式消息服务来进行消费,参考【消息总线真的能保证幂等?】用户重复操作:
用户在使用产品时,可能会误操作而触发多笔交易,或者因为长时间没有响应,而有意触发多笔交易。未关闭的重试机制:
技术人员人为的错误,因开发人员、测试人员或运维人员没有检查出来,而开启的重试机制(如Nginx重试、RPC通信重试或业务层重试等)
3.“天然”的幂等和需要“人工”的幂等
3.1CRUD分析
CRUD是指在做计算处理时的[增加](Create)、读取(Read)、更新(Update)和删除(Delete)几个单词的首字母简写。主要被用在描述软件系统中数据库或者持久层的基本操作功能。
所以CRUD角度分析幂等性,是从操作目的层面来看问题的:
操作 | 幂等性 |
---|---|
新增类请求(C) | 数据库自增主键,不具备幂等性 |
查询类动作(R) | 重复查询不会产生或变更新的数据,因此查询是天然具备幂等性 |
基于主键的计算式更新(U) | 不具备幂等性,即:UPDATE goods SET number=number-1 WHERE id=1 |
基于主键的非计算式更新(U) | 具备幂等性,即:UPDATE goods SET number=newNumber WHERE id=1 |
基于条件查询的更新(U) | 不一定具有幂等性(需要根据实际情况进行分析判断) |
基于主建的删除(D) | 具备幂等性 |
业务层面都是逻辑删除(即Update操作)(U) | 不具备幂等性 |
3.2 HTTP方法分析
按照restful规范定义的接口,使用http方法,应该严格遵循http方法语义:
方法 | 幂等性 | 对应CRUD操作 |
---|---|---|
POST | 不安全且不幂等 | C |
GET | 安全且幂等 | R |
PUT | 不安全但幂等 | U |
DELETE | 不安全但幂等 | D |
3.3 “天然”的幂等
GET,PUT,DELETE都是幂等操作,而POST不是,以下进行分析:
首先GET请求很好理解,对资源做查询多次,此实现的结果都是一样的。
PUT请求的幂等性可以这样理解,将A修改为B,它第一次请求值变为了B,再进行多次此操作,最终的结果还是B,与一次执行的结果是一样的,即属于CURD中所说的基于主键的非计算式更新,所以PUT是幂等操作。
同理可以理解DELETE操作,第一次将资源删除后,后面多次进行此删除请求,最终结果是一样的,将资源删除掉了。
3.4需要“人工”的幂等
POST不是幂等操作,因为一次请求添加一份新资源,二次请求则添加了两份新资源,多次请求会产生不同的结果,因此POST不是幂等操作。
如果需要在POST方法的接口实现幂等,需要人为加上幂等的机制。
下面我们来说说,幂等地实现方法。
4.幂等实现方法
4.1 全局唯一ID
如果使用全局唯一ID,就是根据业务的操作和内容生成一个全局ID,在执行操作前先根据这个全局唯一ID是否存在,来判断这个操作是否已经执行。如果不存在则把全局ID,存储到存储系统中,比如数据库、Redis等。如果存在则表示该方法已经执行。
使用全局唯一ID是一个通用方案,可以支持插入、更新、删除业务操作。但是这个方案看起来很美但是实现起来比较麻烦,下面的方案适用于特定的场景,但是实现起来比较简单。
4.2 去重表
这种方法适用于在业务中有唯一标的插入场景中,比如在以上的支付场景中,如果一个订单只会支付一次,所以订单ID可以作为唯一标识。这时,我们就可以建一张去重表,并且把唯一标识作为唯一索引,用以记录订单支付信息,在我们实现时,把创建支付单据和写入去去重表,放在一个事务中,如果重复创建,数据库会抛出唯一约束异常,操作就会回滚。这个方法其实也是用到唯一ID,与上面全局唯一ID不同的是,他是针对具体单个业务流程的,实现起来相对简单。
4.3 插入或更新
这种方法插入并且有唯一索引的情况,比如我们要关联商品品类,其中商品的ID和品类的ID可以构成唯一索引,并且在数据表中也增加了唯一索引。这时就可以使用InsertOrUpdate操作。在mysql数据库中如下:
insert into goods_category
(goods_id,category_id,create_time,update_time)
values(#{goodsId},#{categoryId},now(),now())
on DUPLICATE KEY UPDATE update_time=now()
4.4 多版本控制
这种方法适合在更新的场景中,比如我们要更新商品的名字,这时我们就可以在更新的接口中增加一个版本号,来做幂等:
boolean updateGoodsName(int id,String newName,int version);
在实现时可以如下:
update goods set name=#{newName},version=#{version} where
id=#{id} and version<${version}
4.5 状态机控制
这种方法适合在有状态机流转的情况下,比如就会订单的创建和付款,订单的付款肯定是在之前,这时我们可以通过在设计状态字段时,使用int类型,并且通过值类型的大小来做幂等,比如订单的创建为0,付款成功为100,付款失败为99。在做状态机更新时,我们就这可以这样控制:
update goods_order set status=#{status} where id=#{id} and
status<#{status}
以上就是保证接口幂等性的一些方法。
5.总结
幂等性设计不能脱离业务来讨论,一般情况下,去重表同时也是业务数据表,而针对分布式的去重ID,可以参考以下几种方式:
- UUID
- Snowflake
- 数据库自增ID
- 业务本身的唯一约束
- 业务字段+时间戳拼接
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FlippedNormals FlippedNormal 是一个提供计算机图形和 3D 资产的市场,您可以找到许多用于雕刻、建模、纹理、概念艺术、3D 模型、游戏资产或课程的高级资产! 使用说明:使用权限可能因型号而异。因此,在下载文件之前,请仔细检查每个下载页面上的许可证和使用权限。 32. NASA 3D NASA 3D网站是一个在线门户,提供与太空和各种NASA任务相关的大量三维模型和模拟。该网站是用户友好的,并提供有关每个型号的详细信息。该网站允许用户探索和下载几种不同格式的模型,包括 OBJ、STL 和 FBX,只需单击下载按钮即可。 使用说明: 要下载模型,只需单击模型页面上的下载按钮并选择所需的格式。 33. 3DAGOGO (Astroprint) 3DAGOGO 是一个提供广泛 3D 模型的网站,包括角色、车辆和建筑物。3DAGOGO 的独特功能之一是它专注于适合 3D 打印的模型,使其成为希望创建物理原型或模型的设计师的绝佳资源。要使用 3DAGOGO,设计师只需在网站上搜索他们正在寻找的模型类型,然后下载 STL 格式的文件。 使用说明: 要使用 3DAGOGO,只需搜索所需的 3D 模型类型并下载 STL 格式的文件。根据需要自定义模型,并确保在将其用于商业目的之前检查使用权限。 34. FreeCAD FreeCAD是一款了不起的3D建模软件,可让您在计算机上创建令人难以置信的3D设计。该软件可免费下载和使用,它提供了广泛的工具和功能,可用于创建用于各种目的的3D模型。 该网站易于浏览,您可以找到开始使用FreeCAD的所有必要信息。此外,该网站还提供一系列教程和指南,可帮助您了解 3D 建模的来龙去脉。 使用说明: 要下载模型,请访问网站并从库中选择所需的模型。该网站还提供了一系列使用该软件的教程和指南。 35. Pinshape Pinshape是一个提供一系列3D打印模型的网站。网站上提供的型号质量很高,因此您可以确保您的最终印刷产品看起来很棒。该网站提供了广泛的模型,包括从家居用品到小雕像和珠宝的所有物品。 但这还不是Pinshape所能提供的全部!该网站还允许用户上传和共享自己的3D模型。这意味着您不仅可以下载出色的模型,还可以通过分享自己的设计为社区做出贡献。此外,Pinshape 提供了一系列自定义选项,因此您可以调整和调整模型以满足您的特定需求。 使用说明: 要下载模型,请在网站上创建一个帐户,搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还为每种型号提供了一系列定制选项。 36.Yeggi Yeggi 提供了大量免费的 3D 模型,您可以下载各种格式的模型,例如 STL、OBJ 和 FBX。该网站易于使用,您可以按关键字、类别或特定网站搜索模型。 Yeggi 对于任何寻找 3D 模型的人来说都是一个很好的资源。它提供了大量的模型集合,从日常物品到复杂的机械,以及介于两者之间的一切。该网站的收藏量在不断增长,每天都有新的型号增加。 使用说明: 要下载模型,请在网站上搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还提供指向托管模型的原始网站的链接。 37. Open3DModel 来自开放3D模型的图像 Open3DModel具有各种类别的模型,包括建筑,车辆和角色。无论您需要建筑物,汽车还是人的3D模型,都可以在此网站上找到。 该网站易于浏览,您可以按类别或关键字搜索模型。每个模型都附带预览图像和详细信息,例如文件格式、大小和多边形数量。此信息可以帮助您选择适合您需求的模型。 使用说明: 要下载模型,请访问网站,从库中选择所需的模型,然后单击下载按钮。 使用最好的 3D 资产管理工具简化您的 3D 制作流程。立即试用它们,将您的 3D 项目提升到一个新的水平! 38. 3DExport 对于那些为其 3D 设计项目寻找 3D 模型、纹理和其他资源的人来说,该平台是一个很好的资源。该网站有大量模型可供选择,包括 3D 打印对象、游戏资产等。用户可以按类别、文件格式或价格范围浏览,以找到适合其项目的完美资源。此外,3DExport 还提供一系列教程和其他 3D 资源,以帮助用户提高技能并创建更令人印象深刻的设计。 使用说明: 要使用 3DExport,只需创建一个帐户并浏览可用型号。您可以按类别、格式和价格进行搜索,以找到所需的型号。找到喜欢的模型后,只需下载它并开始在您的项目中使用它。 39.Blend Swap Blend Swap是一个社区驱动的市场,提供与Blender软件兼容的各种免费3D模型。该平台允许用户共享和下载模型、纹理和其他资产,以便在他们的项目中使用。 使用说明: 创建免费帐户后,您可以浏览社区上传的大量3D模型。当您找到要使用的一个时,只需下载它并将其导入您选择的 3D 软件即可。 40. 3DShook 3DShook 是一个高级 3D 模型市场,提供一系列用于建筑、游戏等各个行业的高质量模型。该平台提供基于订阅的模型,具有不同的定价计划,允许用户访问一系列模型。 使用说明: 注册免费帐户后,只需浏览3D模型库,选择您喜欢的模型,然后以您需要的格式下载它们。 41. Smithsonian X 3D 史密森尼 X 3D 对于正在寻找历史文物和文物的高质量 3D 模型的设计师来说,这是一个独特的资源。该平台提供了大量3D模型,这些模型是根据史密森尼博物馆和研究中心中的真实物体扫描创建的。 使用说明:
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统计学习 04:假设检验(以 t 检验为例)和 P 值 - 要点 I. 假设检验的一般思路 假设检验 清楚你的问题是什么?期望得出什么结论? 例如,两种药物的疗效是否存在差异,自变量与因变量之间是否存在回归关系 .... 请始终牢记,假设检验回答的是是否存在某种关系的问题:它并不衡量这种关系有多大。 提出两种假设:零假设 (H0) 和备择假设 (H1) 零假设与备择假设相反,一般来说,研究的目的是证明原假设是错误的,即得出备择假设的结论。 例如,如果实验预期希望两种药物的疗效存在差异,那么 H0:μ1 - μ2 = 0;H1:μ1 - μ2 ≠ 0 H0:μ1-μ2 = 0 的一般形式称为双侧检验,而 >、<等零假设称为单侧检验。一般来说双侧检验更为常见,下面也主要介绍这种方法。 单尾或双尾测试 根据原始数据计算零假设概率分布的统计量(t 值、Z 值、F 值等)。 根据问题的性质选择合适的概率检验方法,从而计算出相应的统计量值;因此,不同情况的统计量值有不同的计算方法。 根据计算出的统计量值,利用统计软件,可以知道相应的 p 值是多少 也可以先确定一个合适的显著性水平(0.0.001....),并计算其临界值,再与我们计算出的统计量值进行比较,从而做出判断。 根据第四步的比较结果,如果 p 值小于预期的显著性水平(α,通常设定为 0.05),则认为该统计量远离原假设分布,属于小概率事件,则拒绝原假设,从而接受备择假设。 决定 要点 2:以 t 检验为例,演示上述假设检验思路。 t 检验基于 t 分布,常见的 t 检验有三种,如下图所示,但我认为第三种配对设计可能更常用(零假设:差异是否为零),下面介绍的例子就是一种配对设计 三次 t 检验 举例测量两组大鼠肝脏中维生素 A 的含量,比较两组大鼠维生素 A 含量是否有差异。数据如下 数据 (1) 预计两组大鼠的维生素 A 水平存在差异 (2) H0:μd=0,H1:μd≠0,α=0.05,双侧检验 (3) t 统计量的计算 配方 计算 上述程序计算的是*度为 7 的 t 分布情况下的 t 值。只需理解公式即可,不同的方法有不同的公式,这些交给统计软件即可。
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windows下进程间通信的(13种方法)-摘 要 本文讨论了进程间通信与应用程序间通信的含义及相应的实现技术,并对这些技术的原理、特性等进行了深入的分析和比较。 ---- 关键词 信号 管道 消息队列 共享存储段 信号灯 远程过程调用 Socket套接字 MQSeries 1 引言 ---- 进程间通信的主要目的是实现同一计算机系统内部的相互协作的进程之间的数据共享与信息交换,由于这些进程处于同一软件和硬件环境下,利用操作系统提供的的编程接口,用户可以方便地在程序中实现这种通信;应用程序间通信的主要目的是实现不同计算机系统中的相互协作的应用程序之间的数据共享与信息交换,由于应用程序分别运行在不同计算机系统中,它们之间要通过网络之间的协议才能实现数据共享与信息交换。进程间通信和应用程序间通信及相应的实现技术有许多相同之处,也各有自己的特色。即使是同一类型的通信也有多种的实现方法,以适应不同情况的需要。 ---- 为了充分认识和掌握这两种通信及相应的实现技术,本文将就以下几个方面对这两种通信进行深入的讨论:问题的由来、解决问题的策略和方法、每种方法的工作原理和实现、每种实现方法的特点和适用的范围等。 2 进程间的通信及其实现技术 ---- 用户提交给计算机的任务最终都是通过一个个的进程来完成的。在一组并发进程中的任何两个进程之间,如果都不存在公共变量,则称该组进程为不相交的。在不相交的进程组中,每个进程都独立于其它进程,它的运行环境与顺序程序一样,而且它的运行环境也不为别的进程所改变。运行的结果是确定的,不会发生与时间相关的错误。 ---- 但是,在实际中,并发进程的各个进程之间并不是完全互相独立的,它们之间往往存在着相互制约的关系。进程之间的相互制约关系表现为两种方式: ---- (1) 间接相互制约:共享CPU ---- (2) 直接相互制约:竞争和协作 ---- 竞争——进程对共享资源的竞争。为保证进程互斥地访问共享资源,各进程必须互斥地进入各自的临界段。 ---- 协作——进程之间交换数据。为完成一个共同任务而同时运行的一组进程称为同组进程,它们之间必须交换数据,以达到协作完成任务的目的,交换数据可以通知对方可以做某事或者委托对方做某事。 ---- 共享CPU问题由操作系统的进程调度来实现,进程间的竞争和协作由进程间的通信来完成。进程间的通信一般由操作系统提供编程接口,由程序员在程序中实现。UNIX在这个方面可以说最具特色,它提供了一整套进程间的数据共享与信息交换的处理方法——进程通信机制(IPC)。因此,我们就以UNIX为例来分析进程间通信的各种实现技术。 ---- 在UNIX中,文件(File)、信号(Signal)、无名管道(Unnamed Pipes)、有名管道(FIFOs)是传统IPC功能;新的IPC功能包括消息队列(Message queues)、共享存储段(Shared memory segment)和信号灯(Semapores)。 ---- (1) 信号 ---- 信号机制是UNIX为进程中断处理而设置的。它只是一组预定义的值,因此不能用于信息交换,仅用于进程中断控制。例如在发生浮点错、非法内存访问、执行无效指令、某些按键(如ctrl-c、del等)等都会产生一个信号,操作系统就会调用有关的系统调用或用户定义的处理过程来处理。 ---- 信号处理的系统调用是signal,调用形式是: ---- signal(signalno,action) ---- 其中,signalno是规定信号编号的值,action指明当特定的信号发生时所执行的动作。 ---- (2) 无名管道和有名管道 ---- 无名管道实际上是内存中的一个临时存储区,它由系统安全控制,并且独立于创建它的进程的内存区。管道对数据采用先进先出方式管理,并严格按顺序操作,例如不能对管道进行搜索,管道中的信息只能读一次。 ---- 无名管道只能用于两个相互协作的进程之间的通信,并且访问无名管道的进程必须有共同的祖先。 ---- 系统提供了许多标准管道库函数,如: pipe——打开一个可以读写的管道; close——关闭相应的管道; read——从管道中读取字符; write——向管道中写入字符; ---- 有名管道的操作和无名管道类似,不同的地方在于使用有名管道的进程不需要具有共同的祖先,其它进程,只要知道该管道的名字,就可以访问它。管道非常适合进程之间快速交换信息。 ---- (3) 消息队列(MQ) ---- 消息队列是内存中独立于生成它的进程的一段存储区,一旦创建消息队列,任何进程,只要具有正确的的访问权限,都可以访问消息队列,消息队列非常适合于在进程间交换短信息。 ---- 消息队列的每条消息由类型编号来分类,这样接收进程可以选择读取特定的消息类型——这一点与管道不同。消息队列在创建后将一直存在,直到使用msgctl系统调用或iqcrm -q命令删除它为止。 ---- 系统提供了许多有关创建、使用和管理消息队列的系统调用,如: ---- int msgget(key,flag)——创建一个具有flag权限的MQ及其相应的结构,并返回一个唯一的正整数msqid(MQ的标识符); ---- int msgsnd(msqid,msgp,msgsz,msgtyp,flag)——向队列中发送信息; ---- int msgrcv(msqid,cmd,buf)——从队列中接收信息; ---- int msgctl(msqid,cmd,buf)——对MQ的控制操作; ---- (4) 共享存储段(SM) ---- 共享存储段是主存的一部分,它由一个或多个独立的进程共享。各进程的数据段与共享存储段相关联,对每个进程来说,共享存储段有不同的虚拟地址。系统提供的有关SM的系统调用有: ---- int shmget(key,size,flag)——创建大小为size的SM段,其相应的数据结构名为key,并返回共享内存区的标识符shmid; ---- char shmat(shmid,address,flag)——将当前进程数据段的地址赋给shmget所返回的名为shmid的SM段; ---- int shmdr(address)——从进程地址空间删除SM段; ---- int shmctl (shmid,cmd,buf)——对SM的控制操作; ---- SM的大小只受主存限制,SM段的访问及进程间的信息交换可以通过同步读写来完成。同步通常由信号灯来实现。SM非常适合进程之间大量数据的共享。 ---- (5) 信号灯 ---- 在UNIX中,信号灯是一组进程共享的数据结构,当几个进程竞争同一资源时(文件、共享内存或消息队列等),它们的操作便由信号灯来同步,以防止互相干扰。 ---- 信号灯保证了某一时刻只有一个进程访问某一临界资源,所有请求该资源的其它进程都将被挂起,一旦该资源得到释放,系统才允许其它进程访问该资源。信号灯通常配对使用,以便实现资源的加锁和解锁。 ---- 进程间通信的实现技术的特点是:操作系统提供实现机制和编程接口,由用户在程序中实现,保证进程间可以进行快速的信息交换和大量数据的共享。但是,上述方式主要适合在同一台计算机系统内部的进程之间的通信。 3 应用程序间的通信及其实现技术 ---- 同进程之间的相互制约一样,不同的应用程序之间也存在竞争和协作的关系。UNIX操作系统也提供一些可用于应用程序之间实现数据共享与信息交换的编程接口,程序员可以通过自己编程来实现。如远程过程调用和基于TCP/IP协议的套接字(Socket)编程。但是,相对普通程序员来说,它们涉及的技术比较深,编程也比较复杂,实现起来困难较大。 ---- 于是,一种新的技术应运而生——通过将有关通信的细节完全掩盖在某个独立软件内部,即底层的通讯工作和相应的维护管理工作由该软件内部来实现,用户只需要将通信任务提交给该软件去完成,而不必理会它的具体工作过程——这就是所谓的中间件技术。 ---- 我们在这里分别讨论这三种常用的应用程序间通信的实现技术——远程过程调用、会话编程技术和MQSeries消息队列技术。其中远程过程调用和会话编程属于比较低级的方式,程序员参与的程度较深,而MQSeries消息队列则属于比较高级的方式,即中间件方式,程序员参与的程度较浅。 ---- 4.1 远程过程调用(RPC)
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快速掌握接口幂等性架构设计思路与实现方案
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Linux设备驱动开发详解——学习笔记-设备驱动来联系。在没有操作系统的情况下,工程师可以根据硬件设备的特点自行定义接口。而在有操作系统的情况下,驱动的架构则由相应的操作系统来定义。驱动存在的意义就是给上层应用提供便利。 驱动针对的对象是存储器和外设。Linux将存储器和外设分为 3 个基础大类:字符设备、块设备、网络设备。 字符设备和块设备都被 Linux 映射到文件系统的文件和目录中,通过文件系统的接口(open、read、write、close等)来访问。其中,块设备可以通过类似 dd 命令对应的原始块设备来访问,也可以通过建立文件系统,以文件路径来访问。 学习 Linux 设备驱动,要求非常好的硬件基础、非常好的软件基础、一定的 Linux 内核基础和非常好的多任务并发控制和同步的基础。学习 Linux 设备驱动要将学习的函数、数据结构等放到整体架构中去理解,才能理清驱动中各组成部分之间的关系。 驱动设计的硬件基础 驱动工程师需要掌握 处理器、存储器、接口和总线、可编程门电路、原理图、硬件时序、芯片手册、仪器使用 等方面的内容。 处理器