《计算机操作系统》考试大纲.doc

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1、操作系统原理考试大纲适用对象: 适用于网络教育、成人教育学生操作系统是计算机系统的基本组成部分，是整个计算机系统的基础和核心。操作系统原理课程是理论性和实践性都较强的课程，具有概念多、较抽象、涉及面广、其整体实现思想和技术又往往难于理解等特点。为帮助大家复习操作系统课程，下面按照教学大纲要求，对各章的重点、难点进行归纳、总结，给出解答问题的指导，最后给出模拟试题和参考答案，供大家复习时参考。对于操作系统的基本概念应掌握其实质是什么，是针对什么事物的，记住其表述要点。对于基本功能应掌握其是解决什么问题的，性能如何。对于基本方法和技术应理解其如何解决问题。一、 学习重点和考试要求第一章 操作系统概

2、论（一般掌握）1. 学习及考试重点(1) 计算机系统的资源类型和作用(2) 什么是操作系统；(3) 操作系统的主要功能；(4) 操作系统的基本特征；(5) 操作系统的主要类型； (6) 单（多）道批处理系统、分时系统、多道程序设计技术；2. 教学要求(1) 牢固掌握操作系统的定义：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。记忆要点： 操作系统是什么是核心系统软件；操作系统管什么控制和管理系统内各种资源；操作系统有何用扩充硬件功能，方便用户使用。(2) 牢固掌握操作系统的五大主要功能：存储器管理、处理机管理、设备

3、管理、文件管理、用户接口管理。(3) 清楚地了解操作系统所处的地位：是裸机之上的第一层软件，是建立其他所有软件的基础。(4) 记住操作系统的基本特征：任务共行（单处理机-并发，多处理机-并行）、资源共享。(5) 记住并理解操作系统的主要类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络系统和分布式系统。(6)了解现代操作系统为用户提供的三种使用界面：命令界面、图形界面和系统调用界面。第二章 进程管理1.学习及考试重点（1）什么是进程，进程与程序的区别和联系；（2）进程的基本状态及其变化（进程状态转换模型，包括转换原因）；（3）进程的组成结构，进程控制块的作用；（4）什么是进程的同步与互

4、斥；（5）多道程序设计概念，及其引出的主要问题；（6）什么是临界资源、临界区；（7）实现进程同步与互斥的基本方法有哪些；（8）何谓实现进程同步与互斥的软件方法？有何问题？（9）何谓实现进程同步与互斥的硬件方法？有何问题？（10）什么是信号量，其物理含义是什么。wait,signal操作的含义与伪代码描述，如何利用信号量实现进程间的同步与互斥。（11）进程间如何进行通信，如何利用消息传递实现进程间的同步与互斥(12) 调度的目标、原则和方式，调度的含义、类型和功能； (13) 进程调度算法：先来先服务、时间片轮转法、基于优先级的调度法（短进程优先、剩余时间最短者优先、响应比高者优先）；(14)

5、评价调度算法的指标：吞吐量、周转时间、响应时间、截止时间；(15) 什么是进程死锁；(16) 产生死锁的必要条件；(17) 死锁预防的基本思想和可行的解决办法；(18) 什么是进程的安全序列，死锁与安全序列的关系；(19) 死锁的避免与银行家算法。（20） 区别进程与线程的概念与优缺点，线程的类型2. 教学要求(1) 理解多道程序设计概念及其优点；(2) 牢固掌握进程的概念程序在并发环境中的执行过程。(3) 深入理解进程最基本的属性是动态性和并发性。(4) 掌握进程与程序的主要区别。(5) 掌握进程的基本状态:执行、就绪、阻塞。什么条件下发生状态转换？(7) 理解进程的一般组成，应深入理解进程

6、控制块的作用。每个进程有惟一的进程控制块。(8) 理解多道程序设计技术的好处与带来的问题。(9) 掌握进程同步与互斥的概念。简单理解：同步是伙伴，互斥是竞争。(10) 掌握进程临界资源和临界区的概念，理解进入临界区的原则。(11) 掌握如何实现进程同步与互斥，常用的几种解决方法。(12) 比较软件解决方法、硬件解决方法、信号量方法与消息传递方法实现进程同步与互斥的优缺点。(13) 重点理解信号量概念、类型，以及wait,signal操作执行的动作。(14) 能用信号量实现简单的进程互斥或同步。(15) 理解调度的目标、原则和方式，调度的含义、类型和功能；(16) 掌握作业调度和进程调度的功能。

7、理解中程调度的概念及其发生的原因。(17) 掌握常用调度算法的评价指标：吞吐量、周转时间、响应时间、截止时间、平均周转时间。(18) 掌握常用调度算法的实现思想，并能进行评价指标的计算。(19) 掌握死锁的概念和产生死锁的根本原因。(20) 理解产生死锁的必要条件：互斥、保持并等待、不剥夺、环路等待。(21) 记住解决死锁的一般方法，掌握死锁的预防和死锁的避免二者的基本思想。(22) 掌握死锁的预防策略中资源有序分配策略。(23) 理解进程安全序列的概念，理解死锁与安全序列的关系。(24) 了解银行家算法。能利用银行家算法计算系统当前的安全序列，能在系统安全的前提下，进行资源分配。(25) 了

8、解死锁的检测及恢复的思想。第三章 存储器管理1.学习与考试重点(1) 用户程序的主要处理阶段；(2) 存储器管理的任务和功能；(3) 有关地址、重定位、虚拟存储器、分页、分段等概念；(4) 分页存储管理技术的实现思想；(5) 分段存储管理技术的实现思想；(6) 页面置换算法。2.教学要求(1) 理解三级存储器结构：高速缓存、内存、外存。(2) 记住用户程序的主要处理阶段：编辑、编译、连接、装入、运行。(3) 理解存储器管理的功能：内存划分与分配、地址映射、内存保护、内存扩充。(4) 牢固掌握以下概念：逻辑地址、物理地址、可重定位地址、重定位、静态重定位、动态重定位、内零头、外零头、快表、虚拟存

9、储器、抖动。(5) 理解局部性原理：时间局部性与空间局部性。(6) 理解虚拟存储器的基本特征：虚拟扩充、部分装入、离散分配、多次对换。(7) 掌握分页和分段概念，二者的主要区别。(8) 掌握分页存储管理技术的实现思想，如何实现从逻辑地址到物理地址的转换。(9) 理解分段存储管理技术的实现思想。(10) 理解对换技术的实现思想。(11) 理解虚拟存储技术的软件策略：驻留集、页面放置、页面获取、页面置换、页面清除和负载控制。(12) 重点理解页面置换算法：先进先出、最佳置换（OPT）、最近最少使用置换（LRU）和时钟置换算法（Clock）。第四章设备管理1.学习与考试重点(1) 设备管理功能；(2

10、) 常用设备分配技术；(3) 使用缓冲技术的目的；(4) 磁盘工作原理；(5) 磁盘调度算法；(6) 磁盘阵列RAID技术。2. 教学要求(1) 了解设备的一般分类：存储设备（块设备），输入/输出设备（字符设备）。(2) 理解使用缓冲技术的目的和缓冲区的设置方式。(3) 掌握设备管理功能：监视设备状态 ，进行设备分配，完成I/O操作，缓冲管理与地址转换。(4) 掌握常用设备分配技术：独占分配，共享分配，虚拟分配。(5) 了解SPOOLing系统的功能和实现思想。(6) 了解处理I/O请求的步骤。(7) 理解磁盘工作原理和过程。(8) 掌握磁盘调度原理和调度算法。(9) 了解磁盘RAID技术。第

11、五章 文件系统1. 学习与考试重点(1) 文件、文件系统、数据库管理系统的概念；(2) 文件的逻辑组织和物理组织的概念；(3) 目录和目录结构；(4) 文件的逻辑结构与记录组块方式；(5) 文件存储空间的管理及空白空间的组织方式；(6) 文件的共享与存取控制；(7) 对文件和目录的主要操作；(8) 文件保护与安全性管理；(9) 文件的可靠性保证：系统备份，保持文件系统数据的一致性。2. 教学要求(1) 牢固掌握文件、文件系统、目录概念。(2) 了解文件系统的功能。(3) 掌握文件的逻辑组织和物理组织的概念，以及相应的组织形式。(4) 掌握目录的基本组织方式。(5) 了解文件存储空间的管理及空白

12、空间的组织方式。(6) 理解文件的共享与存取控制。(7) 了解对文件和目录的主要操作。(8) 理解文件保护与安全性管理。(9) 理解文件的可靠性保证：系统备份，保持文件系统数据的一致性。二. 本课程复习方法和考试形式1.复习方法(1) 抓住重点，掌握基本概念和基本方法，注意知识的前后连贯在复习时围绕“操作系统是什么、干什么、如何干”这一主线，分层次进行总结。操作系统中概念很多，要突出掌握重点概念，如：操作系统定义，进程、重定位、死锁等概念。要结合教材和本复习指导中给出的学习重点及教学要求，首先弄清楚每一章讲的主要问题是什么。然后，总结：针对该问题引入什么概念，该概念用来解决什么基本问题，采用什

13、么基本方法予以解决。如果能把各章知识连贯起来、并结合上机体会进行复习，效果会更好。对于基本概念，在理解其所指对象的基础上，记住其定义的表述。如：进程，是针对多道程序交替执行时出现的问题而引入的，记住其定义表述。然后，进程与程序有何区别？有什么基本特征呢？如何体现其动态性呢？进程在活动中彼此会发生什么关系呢？怎么解决呢？通过由表及里地分析，就便于掌握知识要点，尽量避免因概念多而无从下手等问题的出现。(2) 注重上机实验和平时作业操作系统的上机实验很重要，它不仅可以加深对课本知识的理解，而且可以学到很多实际工作的经验，这对于增强动手技能和分析解决实际问题的能力、提高专业素质很有帮助。应尽可能高质量

14、地完成实验。实验前要进行预习：准备做什么，用到哪些知识，大致会出现什么结果，心中应有数。实验时应注意出现的结果，并分析原因，特别是不正常的情况，对现象、解决办法、原因都最好记下来。解决一个问题，就增长一份才干。平时应认真、独立地完成作业，正确地使用答案。复习时，应把作业复习一遍，掌握做题的规律和技巧，特别对重点要求的内容和解题出现过错误的地方应格外注意。根据教学大纲要求，考试难度不会超出规定范围。对基本内容应牢固掌握，并能进行适当地灵活应用。2. 考试形式 操作系统期末考试是闭卷考试，实行百分制。试题将覆盖全部所学的内容。在题目安排上，以需要“掌握”和“理解”的内容为主，一般“了解”的内容为辅

15、，但所占比例很小。教学大纲中没有要求的内容不考试。试题类型包括：选择题（20分），判断题（10分），填空题（30分），解答题（25分），应用题（15分）。三. 模拟试题（一）选择题（每空2分，共 20 分）1.在计算机系统中，操作系统是（ ）。A 一般应用软件； B.核心系统软件； C.用户应用软件； D.系统支撑软件。2.UNIX操作系统是著名的（ ）。A多道批处理系统； B分时系统； C实时系统； D分布式系统。3. 在现代操作系统中采用缓冲技术的主要目的是（ ）。A改善用户编程环境； B.提高CPU的处理速度；C.提高CPU和设备之间的并行程度； D. 实现与设备无关性。4. 进程和程序

16、的主要区别之一是（ ）。A前者为动态的，后者为静态的； B前者存储在内存，后者存储在外存；C前者在一个文件中，后者在多个文件中；D前者分时使用CPU,后者独占CPU。5. 某进程在运行过程中需要等待从磁盘上读入数据，此时该进程的状态将（ ）。A 从就绪变为运行； B从运行变为就绪；C从运行变为阻塞； D从阻塞变为就绪6.进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构，一个进程（ ）。A 可以有多个进程控制块； B可以和其他进程共用一个进程控制块；C 可以没有进程控制块； D只能有惟一的进程控制块。7. 在一般操作系统中必不可少的调度是（ ）。A高级调度； B中级调度； C作业调度； D进程调度。8.

17、把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作（ ）。A编译； B连接； C运行； D重定位。9.在UNIX系统中，目录结构采用（ ）。A 单级目录结构； B二级目录结构； C单纯树形目录结构； D带链接树形目录结构。10.避免死锁的一个著名的算法是（ ）。A先入先出法； B银行家算法； C优先级算法； D资源按序分配法。（二）判断题（每题2分，共10分）从下列叙述中选择正确的叙述，在题号前划上对勾；对于你认为是错误的叙述要划上叉，并予以改正（但要符合原义，改动应少）。1.操作系统是系统软件中的一种，在进行系统安装时可以先安装其它软件，然后再装操作系统。2.程序在运行时需要很多系统资源，如内存、文件

18、、设备等，因此操作系统以程序为单位分配系统资源。3.SPOOLing系统实现设备管理的虚拟技术，即：将独占设备改造为共享设备，它由专门负责I/O的常驻内存的进程以及输入、输出井组成。4.在采用树型目录结构的文件系统中，各用户的文件名必须互不相同。5.虚拟存储器是利用操作系统产生的一个假想的特大存储器，是逻辑上扩充了内存容量，而物理内存的容量并未增加。（三） 填空题（每空1分，共30分）1.操作系统的主要功能是_、_、_、_、_。2.进程的基本状态有_、_、_。3.在存储器管理中，页面是信息的_单位，分段是信息的_单位。页面大小由_确定，分段大小由_确定。4.调度的基本类型有_、_、_。5.在一

19、般操作系统中，设备管理的主要功能包括_、_、_、_。常用的设备分配技术有_、_、_。6.产生死锁的必要条件是_、_、_、_。7.通常，线程的定义是_。在现代操作系统中，资源的分配单位是_,而处理机的调度单位是_ ，一个进程可以有_线程。（四） 解答题（共25分）1.什么是操作系统？它有什么基本特征？（6分）2.什么是抖动？减少抖动现象的关键是什么？（5分）3.作业调度和进程调度各自的主要功能是什么？（8分）4.虚拟存储器的基本特征是什么？虚拟存储器的容量主要受到哪两方面的限制？（6分）（五） 应用题（共15分）1.（共8分）有两个用户进程A和B，在运行过程中都要使用系统中的一台打印机输出计算结

20、果。(1) 试说明A、B两进程之间存在什么样的制约关系？(2) 为保证这两个进程能正确地打印出各自的结果，请用信号量和wait、signal操作写出各自的有关申请、使用打印机的代码。要求给出信号量的含义和初值。2.（共7分）设系统中仅有一类数量为M的独占型资源，系统中N个进程竞争该类资源，其中各进程对该类资源的最大需求量为W。当M、N、W分别取下列值时，试判断哪些情形可能会发生死锁？为什么？ M=2，N=2，W=1； M=3，N=2，W=2； M=3，N=2，W=3； M=5，N=3，W=2；四.模拟试题答案及评分标准（一）选择题（每空2分，共 20 分）1.B（核心系统软件） 2. B (分

21、时系统) 3. C (提高CPU和设备之间的并行程度) 4. A (前者为动态的，后者为静态的)5. C (从运行变为阻塞) 6. D (只能有惟一的进程控制块) 7. D (进程调度) 8. D (重定位) 9. D (带链接树形目录结构) 10. B (银行家算法)（二）判断题（每题2分，共10分）1. 改正：操作系统是系统软件中的一种，在进行系统安装时必须先安装操作系统，然后再装其它软件。2.程序（或者进程）在运行时需要很多系统资源，如内存、文件、设备等，因此操作系统以进程为单位分配系统资源。3.4.在采用树型目录结构的文件系统中，各用户的文件名可以相同。5.（三）填空题（每空1分，共3

22、0分）1.存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理、用户接口管理。2.运行态、就绪态、阻塞态。3.物理，逻辑。系统（或硬件），用户程序。4.作业（高级、长程）调度、进程（低级、短程）调度、中级（中程）调度。5.监视设备状态 ，进行设备分配，完成I/O操作，缓冲管理与地址转换。独占分配，共享分配，虚拟分配。6.互斥条件，不可抢占条件，占有且申请条件，循环等待条件。7.是进程中执行运算的最小单位，或者：执行处理机调度的基本单位。进程，线程，多个。（四）解答题（共25分）1.操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口

23、。（3分）操作系统的基本特征是：任务共行（单处理机-并发、多处理机-并行）、资源共享。（3分）2.所谓抖动是指，在支持虚拟存储技术的系统中，处理机花费大量时间换进、换出页面，使系统的吞吐量很低的一种现象。（1分）导致抖动出现的关键因素是，系统采用的页面置换算法不佳，致使刚换出去的页面很快有需要换进内存，而此时内存空间不足，有需要换出某个页面。性能不好的页面置换算法可能总将很快需要引用的页面换出取。因此，改进页面置换算法是减少抖动现象的关键。（4分）3.作业调度的主要功能是：记录系统中各个作业的情况；按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业；为选中的作业分配内存和外设等资源；为选中的作业建立相应

24、的进程；作业结束后进行善后处理工作。（5分） 进程调度的主要功能是：保存当前运行进程的现场；从就绪队列中挑选一个合适进程；为选中的进程恢复现场。(3分)4.虚拟存储器的基本特征是：虚拟扩充，即不是物理上而是逻辑上扩充了内存容量；部分装入，即每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分；离散分配，即不必占用连续的内存空间，而是“见缝插针”； 多次对换，即所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。（4分）虚拟存储器的容量主要受到指令中表示地址的字长和外存的容量的限制。（2分）（五）应用题（共15分）1.（共8分） (1) A、B两进程之间存在互斥的制约关系。因为打印机属于临界资源，必须一个进程

25、使用完之后另一个进程才能使用。(2分)（2）mutex：用于互斥的信号量，初值为1。（2分） 进程A 进程B . . . . P(mutex) P(mutex) 申请打印机 申请打印机 使用打印机 使用打印机 V(mutex) V(mutex) （4分）2.（共7分） 不会发生死锁。因为每一个进程都可以获得自己所需要的那一份独占型资源。 不会发生死锁。因为总有一个进程可以获得自己所需要的那两份独占型资源。 会发生死锁。比如：一个进程已获得一份独占型资源，另一个进程已获得两份独占型资源；此时，系统已经没有空闲的独占型资源，而每一个进程都不能运行完毕。 不会发生死锁。因为至少有一个进程可以获得自己所需要的那两份独占型资源。蒲晓容 编2003年10月