《操作系统》考试大纲

《操作系统》考核大纲

课程名称：操作系统

课程编号：210301413

课程类型：专业基础课

所属教研室：软件教研室

学时及学分：总学时80、理论课学时72、实验课学时8

考核对象：软件技术专业

课程说明：操作系统是一门专业基础课程。本课程围绕“操作系统是什么，操作系统干什么，操作系统如何干”等基本问题，主要教学内容包括：操作系统定义和功能，进程概念和管理，作业与进程调度，存储管理技术，文件与文件系统机制，设备管理，现代操作系统发展等。目的使学生通过本课程的学习掌握操作系统的基本概念、基本功能、基本技术和基本方法，为进一步学习专业知识打下扎实基础。

课程教学目的及任务：

1．了解数据结构在计算机程序编写过程中的作用

2．理解数据结构和算法的概念的相关知识点

3．掌握数据组织存储和处理的常用方法

4．掌握常用的算法思想及在实际中的应用技巧

考试目的：

包括基本理论、基本知识、基本技能及实际应用能力；条件成熟时也可以考核学生的自学内容与思维、创新能力等。

教材和主要参考资料：

教材：

数据结构（C语言描述），国防科技大学出版社，方贤进主编，2015年5月

参考书：

[1] 数据结构，外语教学与研究出版社，苏仕华主编，2012

[2] 数据结构教程（C语言版），希望电子工业出版社，王庆瑞主编， 2004

考试内容及要求：

第1章绪论

考试内容：

一、考核说明

操作系统是中央电大计算机科学与技术专业（本科）的一门核心课程。本课程围绕“操作系统是什么，操作系统干什么，操作系统如何干”等基本问题，主要教学内容包括：操作系统定义和功能，shell应用知识，进程概念和管理，作业与进程调度，存储管理技术，文件与文件系统机制，设备管理，现代操作系统发展等。目的使学生通过本课程的学习掌握操作系统的基本概念、基本功能、基本技术和基本方法，学会Linux系统的基本应用技能，为进一步学习专业知识打下扎实基础。

现将有关考核的几个问题说明如下：

1.考核对象

计算机科学与技术专业（本科）学生。

2.考核依据

以“操作系统课程教学大纲”为依据编制，考核说明是本课程形成性考核和终结性考试命题的基本依据。

3.考核方式

采用形成性考核和终结性考试相结合的方式。

4.课程综合成绩的记分方法

课程综合成绩按百分制记分，其中形成性考核所占的比例为30%，终结性考试占70％，两项合成成绩达到60分及以上为合格，可以获得课程学分。

5.形成性考核的要求、形式及手段

●考核要求

课程共安排5个实验，每个20分，总计18学时。占课程综合成绩的30%。

●考核形式

实验要求完成课程实验报告。材料要保存3年，以备中央电大进行教学检查。

6.终结性考试的要求及方式

●考试要求

考试的重点是考察学生对操作系统的主要概念、理论和技术的掌握和理解程度，以及对Linux系统一般应用知识和技能的掌握和理解程度。

考试要求分为几个层次：了解、理解、掌握。了解是指对有关概念和方法能够给出正确的判断。理解是指能正确表达有关概念和方法的含义。掌握是指在理解的基础上加以灵活应用。

要求学生掌握操作系统的基本概念、基本知识、基本技术和方法。能运用一两个知识点进行简单的分析、判断和解答，以考察学生解决问题的基本能力。能综合运用多个知识点的内容进行比较复杂的分析和处理，以考察学生综合解决问题的能力。

●组卷原则

在考核说明所规定的内容和要求之内命题。在教学内容范围之内，按照理论联系实际原则，考察学生对所学知识应用能力的试题，不属于超纲。

试题的难易程度和题量适当，按难易程度分为四个层次：容易占30%，较易占30%，较难占25%，难占15%。题量安排以大多数考生能在规定的考试时间内做完并有一定时间检查为原则。

●试题类型

试题题型有选择题、判断题、简答题和应用题四种。

选择题：给出一些有关操作系统的基本概念，要求学生从题后给出的供选择的答案中选择合适的答案，补足这些叙述。这类题目主要考察学生对操作系统的基本概念的掌握程度。

判断题：给出一些有关操作系统基础知识的叙述，要求学生判断相应叙述的对错。这类题目主要考察学生对操作系统概念、名词术语的正确理解情况。

简答题：给出一些问题，如什么是操作系统，操作系统的主要功能，进程与程序的区别等基本概念，要求学生予以解答。目的在于考核学生对一些知识点的掌握程度。

应用题：考察学生综合运用所学知识的能力。如利用信号量和P、V操作设计进程的同步算法，给定作业或进程序列在不同调度算法下计算有关的周转时间、平均周转时间等。

●试卷结构

选择题：每小题2分，共30分

判断题：每小题2分，共10分

简答题：每小题5分，共40分

应用题：每小题10分，共20分

共100分。

●考试方式

采用一纸开卷考试，笔试。

答题时限

笔试考试时间为90分钟。

二、课程终结性考试内容和要求

第1章操作系统概述

[考核目的]

考核学生对操作系统的定义、主要功能、主要类型、操作系统的特征以及分时概念等内容的学习情况。

[考核知识点]

什么是操作系统

操作系统的主要功能

操作系统的主要类型

操作系统结构设计

[考核要求]

了解：操作系统的发展历程，分时和实时操作系统的特点，操作系统在计算机系统中的地位，操作系统结构设计，系统调用。

理解：操作系统的主要类型（批处理、分时、实时、网络、个人机、分布式、嵌入式），分时概念，操作系统的特征。

掌握：操作系统的定义，操作系统的主要功能。

第3章进程管理

[考核目的]

考核学生对进程定义、进程的状态及其转换、进程的组成、竞争条件和临界区、进程的同步与互斥、信号量和Ｐ、Ｖ操作及其一般应用、死锁的概念和产生死锁的必要条件等内容学习情况。

[考核知识点]

进程定义、进程的状态及其转换、进程的组成

进程管理和有关命令

进程间的关系、进程同步机制、信号量的一般应用和通信

死锁概念和产生死锁的必要条件

[考核要求]

了解：进程间的高级通信，Linux进程结构。

理解：多道程序设计概念，进程的组成，竞争条件和临界区，Linux进程管理的基本命令，死锁的概念，死锁的必要条件。

掌握：进程定义，进程的状态及其转换，进程的同步与互斥，信号量和Ｐ、Ｖ操作及其一般应用。

第4章处理机调度

[考核目的]

考核学生对作业状态、作业调度和进程调度的功能、性能评价标准、常用调度算法、Linux常用调度命令、中断处理过程、shell命令执行过程等内容的学习情况。

[考核知识点]

调度级别

作业调度

进程调度

调度性能的评价

常用调度算法

Linux系统中的进程调度

中断处理

[考核要求]

了解：调度级别，调度策略的选择，中断概念。

理解：作业状态，性能评价标准，Linux常用调度命令，中断处理过程，shell命令执行过程。

掌握：作业调度和进程调度的功能，常用调度算法（先来先服务、时间片轮转法、优先级法）。

第5章存储管理

[考核目的]

考核学生对重定位、分区法、分页的概念、虚拟存储概念、请求分页存储管理技术、常用页面置换算法、Linux中的存储管理技术以及抖动等内容的学习情况。

[考核知识点]

地址空间与重定位

分区管理技术

分页和请求分页技术

虚拟存储管理

常用页面置换算法

Linux系统的存储管理技术

[考核要求]

了解：用户程序的地址空间及相应概念，存储器层次。

理解：重定位，Linux中的存储管理技术，抖动。

掌握：分区法，分页的概念，虚拟存储概念，请求分页存储管理技术，常用页面置换算法（先进先出法、最佳置换法、最近最少使用置换法）。

第6章文件系统

[考核目的]

考核学生对文件的分类、文件系统的功能、文件的逻辑组织和物理组织、文件的目录结构、文件存储空间的管理、文件的存取控制等内容的学习情况。

[考核知识点]

文件系统概述

文件的逻辑组织和物理组织

目录文件

文件存储空间的管理

文件的共享和文件系统的安全性

Linux文件系统及主要操作命令

[考核要求]

了解：文件系统结构，文件链接，文件的备份和恢复，EXT2文件系统，虚拟文件系统，管道文件。

理解：文件的分类，文件的存取控制，Linux文件系统的主要操作。

掌握：文件系统的功能，文件的逻辑组织和物理组织，文件的目录结构，文件存储空间的管理。

第7章设备管理

[考核目的]

考核学生对设备管理功能、设备分配技术、缓冲技术、Spooling系统、设备驱动程序概念、磁盘调度和管理等内容的学习情况。

[考核知识点]

设备管理概述

设备分配技术

输入输出管理

磁盘调度和管理

Linux系统设备管理

[考核要求]

了解：设备分类和标识，处理I/O请求的步骤。

理解：缓冲技术，设备独立性，Spooling系统，Linux常用设备安装和管理。

掌握：设备管理功能，设备分配技术，设备驱动程序概念，磁盘调度算法（先来先服务法、最短寻道时间优先法、电梯法）和管理。

第8章现代操作系统发展

[考核目的]

考核学生对现代操作系统发展、嵌入式和分布式操作系统的一般知识的学习情况。[考核知识点]

现代操作系统发展概述

嵌入式操作系统

分布式操作系统

[考核要求]

了解：分布式和嵌入式操作系统的概念、功能和特性。

三、课程形成性考核内容和要求

第2章Linux 使用及shell程序设计

[考核目的]

考核学生对Linux命令格式和常用命令、shell脚本的建立和执行、shell变量和算术运算、shell特殊字符的应用、一般控制结构的应用、函数的定义和调用，以及shell内置命令等内容的学习情况。

[考核知识点]

Linux命令格式和常用命令应用

shell的特点和脚本的主要执行方式

shell特殊字符

shell变量和算术运算

程序控制结构

shell函数和内置命令

[考核要求]

了解：shell的特点和主要版本，C编译器的使用。

理解：shell特殊字符的应用，shell变量的种类和算术运算，函数的定义和调用，shell 内置命令。

掌握：Linux命令格式和常用命令，shell脚本的建立和执行，shell变量，一般控制结构的应用。

实验1 安装Linux系统

[考核目的]

1．学会在操作系统安装之前，根据硬件配置情况，制订安装计划。

2．学会在安装多操作系统前，利用硬盘分区工具为Linux准备分区。

3．学会Linux操作系统的安装步骤和简单配置方法。

4．学会Linux系统的启动、关闭步骤，初步熟悉Linux系统的用户界面。

[考核内容]

1．安装并使用硬盘分区工具，为Linux准备好分区。

2．安装Linux系统。

3．配置Linux系统运行环境。

4．正确地启动、关闭系统。

5．对图形界面进行一般操作。

[考核要求]

1．制订安装计划。

2．如果在机器上已安装了Windows系统，而且没有给Linux预备硬盘分区，则安装硬盘分区工具，运行它，为Linux划分出一块“未分配”分区。

3．在光驱中放入Linux系统安装盘，启动系统。按照屏幕提示，选择/输入相关参数，启动安装过程。

4．安装成功后，退出系统，取出安装盘。重新开机，登录Linux系统。

5．对Linux系统进行配置，如显示设备、打印机等。

6．利用鼠标对图形界面进行操作。

实验2 Linux 使用及shell编程

[考核目的]

1．掌握Linux一般命令格式和常用命令。

2．学会使用vi编辑器建立、编辑文本文件。

3．了解shell的作用和主要分类。

4．学会bash脚本的建立和执行方式。

5．理解bash的基本语法。

6．学会编写简单的shell脚本。

[考核内容]

1．正确地登录和退出系统。

2．熟悉使用date，cal等常用命令。

3．进入和退出vi。利用文本插入方式建立一个文件。

4．学会用gcc编译器编译C程序。

5．建立shell脚本并执行它。

6．学会使用shell变量和位置参数、环境变量。

7．学会使用bash的特殊字符和一般控制结构编写shell脚本。

[考核要求]

1．登录进入系统，修改个人密码。

2．使用简单命令：date，cal，who，echo，clear等，了解Linux命令格式。

3．进入vi。建立一个文件，如file.c。进入插入方式，输入一个C语言程序的各行内容，故意制造几处错误。最后，将该文件存盘。回到shell状态下。

4．运行gcc file.c -o myfile，编译该文件，会发现错误提示。理解其含义。

5．利用vi建立一个脚本文件，其中包括date，cal，pwd，ls等常用命令。然后以不

同方式执行该脚本。

6．对主教材第2章中的适当例题进行编辑，然后执行。从而体会通配符、引号、输入输出重定向符、成组命令的作用；能正确使用自定义变量、位置参数、环境变

量、输入/输出命令；能利用if语句、while语句、for语句和函数编写简单的脚本。

实验3 进程管理

[考核目的]

1．加深对进程概念的理解，明确它与程序的区别，突出理解其动态性特征。

2．学会使用ps命令观察进程的状态，并分析进程族系关系。

3．学会使用系统调用对进程进行控制。

[考核内容]

1．使用ps命令查看系统中运行进程的信息。

2．利用系统调用实现进程的创建、终止、等待、睡眠等操作。

[考核要求]

1．使用ps命令，列出与当前shell 有关进程的基本信息。

2．执行ps –ef命令，显示系统中所有进程的全面信息。

3．执行ps –la命令，显示系统中所有进程的全面信息，并分析进程族系关系。

4．编写一个C程序，使用系统调用fork( )创建子进程，利用getpid( )和getppid( ) 分别获得进程的PID和父进程PID，使用sleep( )将相关进程挂起给定时间。

5．编写一个C程序，完成父进程创建一个子进程，子进程运行中显示当前系统的记录时钟；父进程将数字1~100循环显示到标准输出上；另外，应控制子进程先运

行，然后父进程运行。

实验4 存储管理

[考核目的]

1．加深对分区存储管理技术有关概念的理解。

2．学会设计动态分区法分配内存所用的数据结构。

3．掌握分区分配的最先适应算法。

[考核内容]

1．设计动态分区法分配内存所用的数据结构，即空闲分区表。

2．编程实现最先适应算法。

[考核要求]

1．将系统中的1024KB内存区作为若干进程共同使用的内存空间；建立空闲分区表，其中每个表项包括分区序号、分区大小、分区始址以及分区状态等信息。

2．用C 语言编写程序，建立若干进程，给定其名称和所需内存大小。

3．按照主教材中给出的最先适应算法的提示，编程实现其功能。即：为各个进程分配内存空间，并显示内存分配情况；当进程结束时，回收其占用的内存空间，修改空闲分区表，显示内存分配情况；当没有空闲空间可以满足进程申请时，应给出提示信息，让该进程等待；所编制的程序应具有退出功能。

实验5 文件管理

[考核目的]

1．掌握Linux有关文件和目录操作的常用命令。

2．学会用系统调用和库函数进行编程，实现对文件的创建、打开、关闭、读和写。

[考核内容]

1．在用户主目录下对文件进行操作：复制一个文件、显示文件内容、查找指定内容、排序、文件比较、文件删除等。

2．对目录进行管理：创建和删除子目录、改变和显示工作目录、列出和更改文件权限、链接文件等。

3．使用系统调用对文件进行操作，编程实现对文件的创建、打开、关闭、读和写。[考核要求]

1．浏览文件系统：运行pwd命令，确定当前工作目录；运行ls -l命令，理解各字段含义；使用cd命令，改变工作目录；用mkdir建立一个子目录subdir，将工作目录改到subdir。

2．文件操作：验证当前工作目录在subdir；运行date > file1，然后运行cat file1，看到什么信息？运行cat subdir，会有什么结果？为什么？利用ls -l file1，了解链接计数是多少？运行cp file1 file2，然后ls -l，看到什么？运行mv file2 file3，然后ls -l，看到什么？运行rm file3，然后ls -l，结果如何？运行ls -l，理解各文件的权限是什么？用两种方式改变file1的权限。

3．利用系统调用编写一个C程序，完成对用户指定文件的内容进行拷贝。

4．利用系统调用和库函数进行编程，将用户输入的信息插入到已存文件的不同位置。

四、试题类型及规范解答举例

1. 选择题样例

在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是（）。

A．改善用户编程环境 B. 描述程序动态执行过程的性质

C. 使程序与计算过程一一对应

D. 提高程序的运行速度

答案：B

2. 判断题样例

从下列叙述中选择正确的叙述，正确的划上√；错误的划?。

处理机调度可分为三级：高级、中级和低级。在所有的系统中，都必须具备这三级调度。（）

答案：（?）

[分析] 在所有的系统中，都必须具备低级调度，即进程调度，但是并非都必须具备这三级调度。

3. 简答题样例

一般说来，文件系统应具备哪些功能？

答：一般说来，文件系统应具备以下功能：

（1）文件管理——能够按照用户要求创建新文件、删除旧文件，对指定的文件读、写等操作。

（2）目录管理——根据用户要求创建或删除目录文件，对用户指定的文件进行检索和权限验证、更改工作目录等。

（3）文件存储空间的管理——由文件系统对文件存储空间进行统一管理。

（4）文件的共享和保护——在系统控制下使一个用户可共享其他用户的文件。另外，文件系统应提供可靠的保护和保密措施。

（5）提供方便的接口——为用户提供统一的文件存取方式，从而实现―按名存取‖。

4. 应用题样例

判断下面的同步问题的算法是否正确？若有错，请指出错误原因并予以改正。

设A、B两进程共用一个缓冲区Q，A向Q写入信息，B则从Q读出信息，算法框图如图所示。注：信号量S的初值为0。

向Q

从

解：这个算法不对。

因为A、B两进程共用一个缓冲区Q，如果A先运行，且信息数量足够多，那么缓冲区Q 中的信息就会发生后面的冲掉前面的，造成信息丢失，B就不能从Q中读出完整的信息。

改正如下：

A、B两进程要同步使用缓冲区Q。为此，设立两个信号量：

empty表示缓冲区Q为空，初值为1；

full表示缓冲区Q为满，初值为0。

算法框图如下图所示。

A B

向Q从Q