1048计算机操作系统.docx

《1048计算机操作系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1048计算机操作系统.docx（9页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：计算机操作系统课程代码：8014第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点1.课程性质计算机操作系统既是计算机科学与技术专业的一门极其重要的专业核心课 程，又是计算机专业的重要基础课程。该课程的学习，将直接影响到学生的分析问 题能力、设计能力和抽象思维能力的培养。2 课程特点计算机操作系统与计算机硬件和计算机的用户联系非常紧密，一方面它要管理 计算机的所有软件和硬件资源；另一方面，它要为用户提供使用计算机的方便的环 境和友好的界面。计算机操作系统课程是介绍这两个方面的理论与方法，所以, 计算机操作系统课程的特点是既包含理论，又包含应用方法。学习理论需要高 度的

2、抽象思维能力，才能真正理解和掌握计算机操作系统管理计算机的所有软件和 硬件资源的思维方法；同时，又要通过具体的实践，设计一些模拟实验，并上机调 试运行，才能理解和掌握其精神实质；另一方面，还要通过熟练使用一个操作系统, 才能掌握操作系统是如何为用户使用计算机提供方便的。二、课程目标与基本要求计算机操作系统课程的教学目标是让学生掌握操作系统的功能、操作系统 的作用、操作系统的组成原理、操作系统的设计思想、设计原理和设计方法，学会 分析现有操作系统的设计技术和实现技术，并学会运用操作系统中相关的数据和算 法解决有关的实际问题。计算机操作系统课程的基本要求是：要求学生结合一个操作系统实例（最 好是L

3、INUX或者UNIX）来学习操作系统原理，并尽可能地独立采用C或者其他高级 语言编写程序，完成一个或多个实验（最好是进程调度、内存分配等实验）；要求学 生通过这门课程的学习，培养自己的抽象思维能力和软件设计能力，以及发现问题、 分析问题和解决问题的能力。三、与本专业其他课程的关系计算机操作系统课程的前期课程有高级语言程序设计、汇编语言程序设计、 数据结构、离散数学、计算机组成原理等基础课程。同时，计算机操作系统课程 又是学习计算机网络、计算机体系结构、软件工程、计算机操作系统课程设计等 课程的基础。第二部分考核内容与考核目标第一章操作系统绪论一、学习目的与要求通过本章的学习，让学生初步了解和掌

4、握操作系统的基本概念、目的和在计算机系统中 的地位，了解在计算机的发展过程中出现的各种不同类型的操作系统以及它们的特点，了解 常用的操作系统以及这些操作系统的现状。本章作为了解内容，要求学生以自学为主。 二、考核知识点与考核目标（一）操作系统的概念，操作系统的主要功能和基本特征，操作系统的三大基本类型及其特点（重点）识记：1 .操作系统概念。2 .操作系统的主要功能：总体来看是两大重要功能，即管理计算机系统的四大资源和为 用户提供使用计算机系统的接口。具体而言包括处理机管理、存储器管理（即内部存储器管 理）、外部设备管理（即I/O管理）和文件系统（即计算机系统的软件资源的管理），以及为 用户使

5、用计算机系统提供方便（即提供接口功能）。操作系统在计算机系统中的地位；操作系 统的三大基本类型。3 .操作系统的三大基本特征：并发性、共享性和不确定性。理解：1 .批处理操作系统,包括:单道批处理系统（单道批处理过程、单道程序、常驻管理程序）； 多道批处理系统（多道批处理系统过程、多道程序、多道程序的优点、并行和并发）。2 .分时操作系统，包括分时系统的目的；时间片；分时系统的基本原。3 .实时操作系统，包括实时操作系统的特点及其与其他操作系统的区别。应用：.1.从多个不同的角度去理解什么是操作系统。2,清楚批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统三者的区别。（二）操作系统的发展历程，其他类

6、型的操作系统（次重点）识记：个人操作系统，网络操作系统，分布式操作系统，嵌入式操作系统等。理解：1 .网络操作系统和分布式操作系统的核心区别与联系。2 .操作系统的发展历程应用：会使用Windows操作系统。（三）常用操作系统介绍（一般）识记：Windows操作系统、UNIX操作系统、LINUX操作系统理解：理解上述三种常用操作系统的特点。应用：会使用Windows操作系统。在本课程的实验教学、考核过程中，根据考核点的实 际环境也可以考核UNIX操作系统或者LINUX操作系统的具体操作应用。第二章操作系统的逻辑结构简介一、学习目的与要求通过本章的学习，让学生初步了解和掌握操作系统的逻辑结构、操

7、作系统虚拟机的概念、 中断与中断响应过程。二、考核知识点与考核目标（-）操作系统的虚拟机概念、操作系统的逻辑结构、处理机的状态、中断与中断响应（重 点）识记：分层操作系统结构，处理机的核态、管态和用户态（目态）。理解：操作系统的层次结构，操作系统是对计算机硬件（裸机）的扩充，处理机的三种 状态极其作用，中断的5种类型、中断的进入、中断处理。应用：中断的进入（包括保护和恢复现场、程序状态字、中断响应和向量中断）、中断 处理（重点是程序性中断事件的处理、外部中断事件的处理和外部设备中断事件的处理）（二）（无次重点）（三）客户/服务器模型、存储器的组织（重点是多级存储器体系）、系统核与核外各层（一

8、般）识记：客户/服务器模型与系统核外各层（存储管理层、I/O处理层、文件存取层、调度和 资源分配）理解：主存储器的类型、存储器的组织（重点是多级存储器体系）、应用：（无）第三章操作系统的用户界面一、学习目的与要求通过本章的学习，让学生初步了解和掌握操作系统为用户提供的工作环境，包括操作系 统的生成与系统启动、操作系统为用户提供的几种用户界面。二、考核知识点与考核目标（-）操作系统为用户提供的几种用户界面（重点是系统调用）（重点）识记：操作系统为用户提供的几种用户界面。理解：系统调用的执行过程。应用：系统调用与机器的管态和目态之间的转换关系。（二）什么是作业、作业的四个作业步以及各个作业步之间的

9、关系（次重点）记解用 识理应:作业的概念、作业的四个作业步、每个作业步运行的结果。:各个作业步之间的关系。:操作系统提供的运行一个用户程序的全过程：编辑、编译、连接、执行等四个过 程。（三）操作系统的生成与启动（包括初始引导、核心初始化、系统初始化）（一般）识记：操作系统的生成与启动的基本概念，什么是系统初启（系统引导）。理解：系统引导的三个阶段：初始引导、核心初始化、系统初始化，以及它们之间的关 系。应用：（无）第四章并发处理与进程一、学习目的与要求通过本章的学习，让学生初步了解和掌握程序的并发活动和并发程序的概念与特点，进 程的基本概念以及进程控制块（PCB）等；掌握进程的基本状态以及转换

10、时机、进程控制、进 程调度方式、上下文切换的内容；掌握进程通信的方法等内容；了解不同操作系统的进程机 制和协同进程的通信方法。另外，还应该通过本章的学习，掌握线程的概念以及线程和进程 的区别；掌握用户线程和内核线程的定义、区别；掌握多线程模式下用户线程和内核线程的 关系。二、考核知识点与考核目标（-）并发程序的三大特点、进程的定义、进程的类型、进程的三种基本状态、进程控制块、 进程的互斥与同步。（重点）识记：并发程序的三大特点、进程的定义、进程的类型、进程的三种基本状态（就绪、 运行和等待），进程状态变迁图，进程控制块的主要内容，进程互斥的概念、临界资源和临界 区，信号灯，进程同步的概念。理解

11、：并发程序的三大特点（失去程序的封闭性、程序与计算不再一一对应、程序并发 执行的相互制约性）与程序顺序执行的关系、产生的原因、并发执行的实例等，以及进程的 定义等；进程与程序的区别和联系，进程与作业的区别和联系，进程的动态性、并行性、独 立性和进程的生命周期，进程的三种基本状态和三种基本状态的相互转换，引起进程状态变 迁的原因，进程的相互制约关系，理解产生进程互斥、临界资源和临界区的原因和作用，进 程同步的实例，以及什么是P操作、P操作的主要动作，什么是V操作、V操作的主要动作。应用：并发执行的实例分析，进程状态的相互转换以及引起进程状态变迁的原因，进程 互斥的实例及其实例分析，信号灯的取值范

12、围，如何利用P、V操作来解决进程的互斥与同步 问题，信号灯可以解决的两类进程同步问题：合作进程的执行顺序和共享缓冲区的合作进程 的同步，生产者/消费者实例。（二）进程与作业的区别与联系，进程控制与进程控制的作用，进程控制的四个基本原语，共享资源进入临界区应遵循的准则，线程的概念、线程的特点与状态、线程的状态与变迁（次重点）识记：什么是原语、进程控制的四大基本原语，共享资源进入临界区应遵循的准则，线 程的概念、特点和状态，线程的生命周期图。理解：进程与作业的区别与联系，进程控制块（包括PCB作用；PCB内容；PCB组织方 式），进程控制的作用、原语和进程控制的四大基本原语的作用，线程的状态及其状

13、态变迁（创 建、就绪、运行、等待和终止），进程与线程的区别与联系，进程与子进程的关系与联系，线 程与子线程的关系与联系。应用：共享资源进入临界区应遵循的准则，进程与子进程的关系和联系，线程与子线程 的关系和联系。（三）进程的延迟，资源共享的两种可能的方式，锁和上锁、开锁操作，用上锁原语和开锁 原语实现进程互斥，进程的通信（一般）识记：锁和上锁、开锁操作，进程通信：进程通信的概念，进程通信的发送原语和接收原 语。理解：进程的延迟过程，延迟唤醒进程，资源共享的两种可能的方式，消息缓冲通信的 作用。应用：用上锁原语和开锁原语实现进程互斥，消息缓冲通信的过程。第五章资源分配与调度一、学习目的与要求通过

14、本章的学习，让学生初步了解和掌握操作系统的资源分配与调度管理的目的、任务 和方法，资源分配的机制和策略，以及死锁的概念、引起死锁的原因、解决死锁问题的几种 策略，死锁的预防、避免、检测与恢复。二、考核知识点与考核目标（一）资源管理的目的和任务，资源分配策略，死锁的概念、引起死锁的原因、解决死锁的 几种策略，死锁的预防、避免、检测与恢复。（重点）识记：资源管理的目的和任务，死锁的概念、引起死锁的原因，产生死锁的四个必要条 件。理解：资源分配的儿种主要策略：先请求先服务策略、优先权调度策略，产生死锁的四 个必要条件，竞争与死锁的区别，解决死锁的几种策略。应用：产生死锁的四个必要条件分析与应用，死锁

15、的预防方法，死锁的避免方法（有序 资源法、银行算法），死锁的检测方法与死锁的恢复方法。（二）（无次重点）识记：理解：应用：（三）资源的分类方法，资源管理的机构和策略，资源描述器，资源信息块（一般）识记：资源的分类方法，资源管理的机构和策略，资源描述器和资源信息块基本内容。理解：资源描述器和资源信息块的作用。应用：资源描述器和资源信息块的实际应用。第六章CPU调度一、学习目的与要求通过本章的学习，让学生初步了解和掌握操作系统的处理机的多级调度思想与方法，为 什么要研究处理机调度，作业调度及其调度算法，进程调度和线程调度的方式、方法。二、考核知识点与考核目标（-）批处理系统中的处理机调度，多任务操

16、作系统中的处理机调度，多线程操作系统中处 理机调度，作业的状态及其状态的转换，作业调度的功能，调度性能的衡量指标，作业调度 算法，进程调度的功能，进程调度的方式，进程调度的进程状态变迁图，进程调度的几种算 法。（重点）识记：批处理系统中的处理机调度可分为作业调度和进程调度（即宏观调度、微观调度）; 多任务操作系统中的处理机调度，如分时系统和个人计算机操作系统中的多任务并发执行， 可以是进程调度、子进程调度和线程调度；多线程操作系统中处理机调度；作业的状态及其 状态的转换，作业调度四大功能，调度性能的两个衡量指标，作业的四种调度算法，进程调 度的三大功能，进程调度的时机，进程调度的两种方式，进程

17、调度的进程状态变迁图，进程 调度的几种算法。理解：作业的四种状态及其状态的转换，作业的四种状态与作业调度和进程状态的关系 （区别与联系），作业调度算法，进程调度的两种方式（抢占式调度和非抢占式调度），进程 调度的进程状态变迁图说明的进程调度算法，对进程调度的几种算法的分析与理解。应用：调度性能的衡量指标的应用（包括响应时间/平均响应时间；周转时间/平均周转 时间/带权周转时间；等待时间；开始时间/结束时间/到达时间/运行时间），作业调度的四种 算法的应用，进程调度时机应用，进程调度的两种方式的应用，进程调度的进程状态变迁图 的应用，进程优先数调度算法的应用，循环轮转调度算法的应用，多重时间片循

18、环调度算法 的应用。（二）线程调度（次重点）识记：线程调度的主要任务。理解：线程调度的算法。应用：无（三）作业控制块（一般）识记：作业控制块的作用和作业控制块的主要内容理解：无应用：无第七章主存管理一、学习目的与要求通过本章的学习，让学生了解和掌握操作系统的存储管理的三种主要的方法：分区分配、 分页和分段存储管理；理解存储管理中的基本概念，包括逻辑地址空间与物理地址空间、重 定位、碎片等；让学生掌握请求式分页系统的原理以及FIFO、OPTIMAL, LRU等页面置换 算法；掌握抖动的原因以及检测解决的方法；理解虚拟存储器的概念以及实现方法；理解提 高虚拟存储器效率的多种方法；了解段页式存储管理

19、以及覆盖等技术。二、考核知识点与考核目标（-）主存管理的功能，虚拟存储器的概念与基本思想，地址重定位，主存分配的主要任务 与策略，分区存储管理，页式存储管理，段式存储管理（重点）识记：.1 .主存管理的四大功能，虚拟存储器的概念与基本思想；2 .地址映射，地址重定位；3 .主存管理的三大策略：放置策略、调入策略和淘汰策略；4 .主存扩充，逻辑与物理地址空间（逻辑地址/虚地址、逻辑地址空间/程序空间、物理 地址/实地址、物理地址空间/内存地址空间）的概念；5 .分区存储管理的概念，什么是动态分区存储管理，分区分配的组织机构：主存资源信 息块、分区描述器、自由主存队列；分配主存块、回收主存块，三种

20、最基本的放置策略；6 ,什么是页式存储管理，实现页式系统需要解决的4个问题；什么是页表、虚地址结构、 页式地址变换，什么是联想存储器，什么是请调策略，请调策略需要解决的两个问题；完整 的页表结构，什么是页面淘汰策略、置换算法、颠簸；7.段式系统的特点，什么是段式地址变换，什么是段表，扩充功能的段表结构，分段地 址空间，段页式地址空间。理解：.1 .虚拟存储器的核心思想，地址重定位的思想与方法；2 .主存扩充，逻辑与物理地址空间（逻辑地址/虚地址、逻辑地址空间/程序空间、物理 地址/实地址、物理地址空间/内存地址空间）的基本思想；3 .动态分区存储管理的思想、方法；三种最基本的放置策略的思想、方

21、法和区别；4 .为什么需要页式存储管理，分页映像存储的思想与方法，页式地址变换过程，缺页中 断处理过程，四种最常用的置换算法及其区别；5 .段式地址变换过程；段页式存储管理中的段表、页表和主存的关系。应用：1 .动态地址重定位的实现过程与方法，2 .动态分区存储管理技术的应用：分区分配的组织机构（主存资源信息块、分区描述器、 自由主存队列）的应用；首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算的应用；3 .页式存储管理：分页映像存储技术的应用，页式地址变换过程的应用，请调策略对页 表的扩充，请求分页映像存储技术的应用，四种置换算法（最佳算法、先进先出算法、最久 未使用淘汰算法和最不经常使用淘汰算法）的

22、应用；4 .段式地址变换的应用；段页式存储管理的应用。（二）存储保护，页式系统的存储分配，分页原理（地址映射过程、页面大小的选择、空白 页面分配、内碎片）；页表结构（页表基地址寄存器、联想寄存器/快表、命中率、有效访问 时间、分页系统中的内存保护）；多级分页（次重点）识记：什么是存储保护，什么是上下界存储保护，分页原理。理解：静态地址映射，界限寄存器保护，分页原理技术中的地址映射过程、页面大小的 选择、空白页面分配、内碎片、外碎片。应用：静态地址重定位的实现过程与方法。（三）碎片问题，拼接技术（一般）识记：什么是碎片问题，什么是拼接技术理解：各种存储管理技术中碎片的区别。应用：拼接技术的应用；

23、各种存储管理技术中解决碎片的策略。第八章输入/输出管理一、学习目的与要求通过本章的学习，让学生初步了解和掌握现代操作系统的现代I/O系统的两个基本思想: 设备驱动和与设备无关性；掌握I/O系统的构、内核I/O子系统的功能以及I/O请求的过程; 理解I/O设备的分类、中断、DMA、通道等内容；了解块设备、字符设备和网络设备等的原 理和工作方式。二、考核知识点与考核目标（-）I/O管理的功能，缓冲技术，设备分配的原则，独享分配，共享分配，虚拟设备技术,I/O控制（重点）识记：I/O管理的四大功能；什么是设备的独立性，设备独立性的优点，如何实现设备 的独立性；什么是双缓冲、环型缓冲和缓冲池，独享分配

24、，共享分配，虚拟设备技术，通道 方式，DMA方式。理解：双缓冲、环型缓冲和缓冲池的区别，虚拟设备技术的实现，通道方式和DMA方式 的实现方法与技术。应用：双缓冲、环型缓冲和缓冲池的应用，虚拟设备技术的应用，通道方式和DMA方式 的应用。（二）I/O功能模块的设计目标，设备控制块,设备分配，设备控制（次重点）识记：I/O功能模块的设计目标，设备控制块的结构，静态分配和动态分配，设备分配 算法，循环测试I/O方式，I/O中断方式。理解：I/O控制的功能，I/O控制的接口程序，设备处理进程。应用：无（三）外部设备的分类，设备管理的两个目标（一般）识记：外部设备的分类，设备管理的两个目标，什么是设备转

25、换表理解：无应用：无第九章文件系统一、学习目的与要求通过本章的学习，让学生初步了解和掌握操作系统的文件的逻辑结构、物理结构和目录 结构，以及它们之间的关系；掌握文件存储器空闲区管理的方法以及文件系统的性能优化方 法；理解文件的概念、类型等内容，以及单级、两级目录的结构和优缺点；了解常用操作系 统的文件系统及其结构。二、考核知识点与考核目标（-）文件的物理结构；文件系统的组织；文件保护；文件存储器空闲区管理；（重点） 识记：1 .文件的物理结构：连续文件、串联文件、文件映照、随机文件；2 .文件存储器空闲区管理：位示图，空闲文件目录，空闲块链；理解：文件物理结构的比较应用：文件的物理结构的应用，

26、位示图、空闲文件目录和空闲块链的应用。（二）文件与文件系统的概念，文件的逻辑结构，文件目录结构；（次重点）识记：L文件概念（包括文件结构、文件属性、文件操作、文件类型）。3 .文件的逻辑结构：流式文件，记录式文件。4 .文件的存取方式：顺序存取、直接存取、索引存取。5 .文件目录结构：目录概念（按名存取、FCB和目录项、对目录的操作、目录的内容）; 单级目录，两级目录，树形结构目录；6 .文件的共享与安全保护；理解：文件的共享与安全保护；存取权限的类型及其验证方法。应用：存取权限的类型及其验证方法的应用。（三）文件的完整性，文件操作（一般）识记：文件的完整性，文件操作理解：文件的完整性与文件操

27、作的作用应用：文件使用第三部分 有关说明与实施要求一、考核的能力层次表述本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能 力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、 原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点 分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。二、自学方法指导1、在开始阅读指定教材

28、某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点 的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必 须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方 法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内 容，可以不断提高自学能力。4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决 问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所

29、要求的不同层 次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和 具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤） 分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。三、对社会助学的要求课时分配表章次内容学时1操作系统绪论22操作系统逻辑结构23用户界面24并发处理125资源分配与调度66CPU调度67存储管理88I/O系统69文件系统610复习2合计54四、教材与参考书教材：庞丽萍编著.操作系统原理.华中科技大学出版社，2003年3月第3版参考书：1张尧学编著.计算机操作系统教程.清华大学出版社，2002年5月第2版2 Willi

30、am Stallings著.操作系统一一内核与设计原理.电子工业出版社，2001年6 月第4版3尤晋元主编，UNIX操作系统教程，西安：西北电讯工程学院出版社，1998年版。4汤子瀛编，计算机操作系统，西安电子科技大学出版社，1996年5月（第一版）。5谭耀铭，操作系统，中国人民大学出版社，1999年第一版。6任满杰等编，操作系统原理实用教程，电子工业出版社，2006年。五、关于命题考试的若干规定1 .本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试的内容。试题覆盖到章，适当突出重点 章节，加大重点内容的覆盖密度。2 .试卷中：“识记”为30%,理解为40%,应用为30%。3,试题难易程度应合理：易、

31、较易、较难、难比例为2:3:3:2。4 .每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%,次重点占25%, 一般占10%。5 .题型一般可分为：单项选题、多项选题、简答题、名词解释题、分析与计 算题等。6 .考试方式为闭卷、笔试，考试时间为150分钟。采用百分制，60分为及格。六、样题一、单项选择题.1 .在计算机系统中，操作系统是（）oA） 一般应用系统B）核心系统软件C）用户应用软件D）系统支持软件二、多项选择题1 .多道程序系统的主要特征包括（）A）资源共享 B）临界段互斥C）程序并发 D）多级中断处理三、名词解释1 .死锁：四、简答题1、在操作系统中，P操作和V操作各自的动作是如何定义的？五、计算题1、有三个用户进程A、B和C,在运行过程中都要使用系统中的一台打印机输出计算结 果。（1）试说明A、B、C进程之间存在什么样的制约关系？（2）为保证这三个进程能正确地打印出各自的结果，请用信号量和P、V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处值。