09計算機考研專業(yè)課考試知識點分析：操作系統(tǒng)
作者：張友生
編者按：2009年是計算機專業(yè)考研專業(yè)基礎課首次實行全國統(tǒng)考，面對今年的改變，想報考計算機專業(yè)的考生可能對復習的準備有很多的疑問。為了幫助考生正確的做好準備工作，學賽網研究生院特訪問了我國著名的計算機教育專家、湖南師范大學計算機軟件與理論/計算機應用技術碩士點專業(yè)課試題命題人張友生博士，請張博士對考試大綱進行全面的解析。本文為大綱解析的第五篇：操作系統(tǒng)知識點分析。
從2009年起，計算機專業(yè)考研實行計算機學科專業(yè)基礎綜合課全國統(tǒng)考，考試內容涵蓋數(shù)據(jù)結構、計算機組成原理、操作系統(tǒng)和計算機網絡等學科專業(yè)基礎課程。試卷內容的結構是：數(shù)據(jù)結構45分(占30%)，計算機組成原理45分(占30%)，操作系統(tǒng)35分(占23%)，計算機網絡25分(占17%)。操作系統(tǒng)部分分值也占有不小的份額，要求考生以平等的心態(tài)去對待。而且，從所考查的4個學科來看，相對來說，操作系統(tǒng)的分數(shù)是最容易得到的。
一、考查目標
(1)了解操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的作用、地位、發(fā)展和特點。
(2)理解操作系統(tǒng)的基本概念、原理，掌握操作系統(tǒng)設計方法與實現(xiàn)技術。
(3)能夠運用所學的操作系統(tǒng)原理、方法與技術分析問題和解決問題。
二、知識點解析
操作系統(tǒng)學科是圍繞操作系統(tǒng)的功能來展開的，包括進程管理、存儲管理、文件管理、作業(yè)管理和設備管理(輸入/輸出管理)。
1、操作系統(tǒng)概述
在操作系統(tǒng)的基礎知識方面，我們要掌握操作系統(tǒng)的概念、特征、功能和提供的服務，操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類，以及操作系統(tǒng)的運行環(huán)境。
2、進程管理
進程管理是操作系統(tǒng)的核心功能，也是考試的重點，這部分的考試分數(shù)將在10分以上。對進程管理知識點的細化，可以包括4個考點，分別是進程與線程的基本概念、處理機調度、進程同步與互斥、死鎖。
在進程與線程的基本概念方面，我們要掌握進程的概念、進程的狀態(tài)與轉換(三態(tài)模型、五態(tài)模型)、進程控制、進程組織、進程通信(共享存儲系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)、管道通信)，以及線程的概念與多線程模型。
在處理機調度方面，我們要掌握調度的基本概念、調度時機、切換與過程、調度的基本準則、調度方式，特別是要掌握幾種典型的調度算法，包括先來先服務調度算法、短作業(yè)(短任務、短進程、短線程)優(yōu)先調度算法、時間片輪轉度算法、優(yōu)先級調度算法、高響應比優(yōu)先調度算法、多級反饋隊列調度算法等，搞清楚這些算法的基本原理和調度過程，以及每種調度算法的優(yōu)點和缺點。
進程同步與互斥是進程管理的重點，也是操作系統(tǒng)學科的一個難點。這個考點的知識，一般都會出現(xiàn)在考試試題中。具體包括進程同步的基本概念、實現(xiàn)臨界區(qū)互斥的基本方法(包括軟件實現(xiàn)方法、硬件實現(xiàn)方法)、信號量(PV操作)、管程、經典同步問題(包括生產者-消費者問題、讀者-寫者問題、哲學家進餐問題等)。我們一定要掌握PV操作的概念、流程，以及PV操作在同步問題、互斥問題中的應用。
如果進程調度算法不合適，或者進程同步與互斥處理機制不好，就會產生死鎖。死鎖是進程之間“互相等待、互相不放棄”的一種僵持狀態(tài)，我們要理解死鎖的概念，知道死鎖發(fā)生的根本原因和有關條件，死鎖處理策略和死鎖的預防、死鎖的避免(系統(tǒng)安全狀態(tài)、銀行家算法)，以及死鎖檢測和解除。在這個知識點中，特別是要掌握死鎖產生的條件，因為知道了條件，就知道了解決辦法。比較常考的內容是銀行家算法。
3、內存管理
這部分內容與計算機組成原理考試模塊有一定的交叉和重疊，主要考查內存管理基礎和虛擬內存管理。
在內存管理基礎知識點，需要我們掌握內存管理的基本概念(程序裝入與鏈接、邏輯地址與物理地址空間、內存保護)、交換與覆蓋，以及連續(xù)分配管理方式(單一連續(xù)分配、分區(qū)分配)和非連續(xù)分配管理方式(分頁管理方式、分段管理方式、段頁式管理方式)。理解這些管理方式的基本原理和工作過程，搞清楚它們之間的關系和區(qū)別，以及各種方式的優(yōu)點和缺點。
在虛擬內存管理方面，我們要掌握虛擬內存的基本概念、請求分頁管理方式和頁面置換算法，包括最佳置換算法(OPT)、先進先出置換算法(FIFO)、最近最少使用置換算法(LRU)、時鐘置換算法(CLOCK)。理解這些算法的基本工作原理和置換過程，所產生的缺頁次數(shù)(缺頁率)。與置換算法相關的是頁面分配策略，包括最佳適應、最差適應等策略。不管采用哪一種策略和算法，都要防止抖動現(xiàn)象的發(fā)生。與抖動相關的概念是工作集和程序局部性原理，這也是要掌握的內容。
另外，還要掌握請求分段管理方式、請求段頁式管理方式的基本概念、工作流程。
4、文件管理
首先，我們要掌握文件系統(tǒng)的基礎知識，包括文件的概念、文件結構(順序文件、索引文件、索引順序文件)、目錄結構(文件控制塊和索引節(jié)點、單級目錄結構和兩級目錄結構、樹形目錄結構、圖形目錄結構)、文件共享(共享動機、共享方式、共享語義)、文件保護(訪問類型、訪問控制)。
其次，我們要掌握操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的實現(xiàn)，包括文件系統(tǒng)層次結構、目錄實現(xiàn)和文件實現(xiàn)。
最后，我們要掌握磁盤的組織與管理，包括磁盤的結構、磁盤調度算法(先來先服務調度算法FCFS、最短尋道時間優(yōu)先調度算法SSTF、掃描算法SCAN等)、磁盤的管理等內容。
5、輸入輸出管理
輸入輸出管理(I/O)的功能是進行設備的分配和實現(xiàn)真正的I/O操作，在這個知識點，我們要理解和熟悉I/O設備、I/O管理目標、I/O管理功能、I/O應用接口和I/O控制方式等基本概念，要掌握I/O核心子系統(tǒng)的基本功能和工作原理，包括I/O調度的概念、高速緩存與緩沖區(qū)、設備分配與回收、假脫機技術(SPOOLing)、出錯處理等。這部分知識與計算機組成原理的考查知識點有一定的交叉。
三、復習方法
1、教材的選擇
對于操作系統(tǒng)的復習，建議考生選擇希賽教育推薦《計算機操作系統(tǒng)(第三版)》(西安電子科技大學出版社，湯小丹、梁紅兵、哲鳳屏、湯子瀛主編)，該教材適合于初學者，寫得比較簡單，也適合自學。同時，也配以《計算機操作系統(tǒng)學習指導與題解》(西安電子科技大學出版社，湯子瀛、梁紅兵、湯小丹主編)進行學習。
2、學習方法
在考試知識點上，操作系統(tǒng)模塊和計算機組成原理模塊的部分內容是相關甚至是重疊的，例如磁盤的組織和管理、虛擬存儲器、輸入輸出等，因此，在學習這部分內容時，我們可以對照計算機組成原理的教材一起進行學習，以加深理解。
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