16-17-2-操作系统-考试大纲

Chapter 1 Introduction （5%左右）
1.1 What is an operating system?
操作系统的两个基本功能(function)及其含义
1.1.1 The Operating System as an Extended Machine(扩展机器)
1.1.2 The Operating System as a Resource Manager（资源管理者）
1.2 History of Operating Systems
操作系统发展历史各个阶段的特点
1.3 Computer Hardware Review
计算机硬件设备的基本知识：CPU，一些特殊寄存器的用途如PC、SP、PSW，CPU的两种设计pipeline与superscalar
重点：CPU工作的两种模式(two modes: user mode and kernel mode)
1.6 System Calls
重点：系统调用的含义和作用
重点：陷入(trap)和中断(interrupt)的区别

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Chapter 2 Processes and Threads（重点章节※※ 30%左右）
2.1 Processes
2.1.1 The Process Model
进程的概念；进程(process)与程序(program)的主要区别
2.1.2 Process Creation
引起进程创建(creation)的4个基本事件(principal events)
2.1.3 Process Termination
引起进程终止(termination)的4个基本事件
2.1.5 Process states
进程的3种状态(state)及其含义，进程状态之间的转换(transition)关系
2.1.6 Implementation of Processes
进程表(process table)，进程控制块(PCB)
2.2 Threads
2.2.1 Thread Usage
引入线程的主要原因(reasons)
2.2.2 The Classical Thread Model
进程与线程在资源分配、调度上的关系
2.2.4 Implementing Threads in User Space
2.2.5 Implementing Threads in the Kernel
实现线程的三种方式；了解：用户级线程(user-level)与核心级线程(kernel-level)的特点。
2.3 InterProcess Communication
2.3.1 Race Conditions
竞争条件(race conditions)的概念
2.3.2 Critical Regions
理解：互斥的含义
掌握：临界区(critical section/ critical region)的概念，临界区使用的规则
了解：典型的需要互斥使用的资源
2.3.5 Semaphores
难点：信号量(semaphores)的含义及用处，P/V（或者DOWN/UP）操作的内部操作步骤及使用；二元信号量(binary semaphores)的含义及使用，同步(synchronization semaphores)的含义及使用；使用信号量来解决竞争问题
2.4 Scheduling
2.4.1 Introduction to Scheduling
基本概念：调度算法(scheduling algorithm)，调度程序(scheduler)；什么是CPU密集型(CPU-bound)进程，什么是I/O密集型(IO-bound)进程；何时调度(when to schedule)
调度的两种方式(modes)：non-preemptive scheduling, preemptive scheduling
调度算法的目标(scheduling algorithm goals)
2.4.2 Scheduling in Batch Systems
重点：先来先服务(first come first served)，最短作业优先(shortest job first)，最短剩余时间优先(shortest remaining time next)调度算法，并能根据调度算法计算周转时间(turn-around time)、平均周转时间(average turn-around time)。
2.4.3 Scheduling in Interactive Systems
重点：轮转法(round robin)，优先级调度(priority)，并能根据调度算法计算周转时间(turn-around time)、平均(average turn-around time)周转时间。
2.4.4 Scheduling in Real-time Systems
可调度(schedulable)的含义及其计算

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Chapter 3 Memory Management（※※ 30%左右）
3.2 A Memory Abstraction: Address Spaces
3.2.1 The Notion of An Address Space
地址空间(address space)的概念
3.2.2 Swapping
交换/对换(swapping)，虚拟存储器(virtual memory)的含义
3.2.3 Managing Free Memory
存储管理的方法：位图(bitmap)方式、链表(linked list)方式
能熟练使用最佳适配法(best fit)，下次适配法(next fit)，首次适配法(first fit)，最差适配法(worst fit)给进程分配空闲块
3.3 Virtual Memory
基本概念：页框(page frames)和页(pages)的含义；用分页式(paging)方法进行内存分配；虚拟地址(virtual addresses)，虚拟地址空间(virtual address space)；物理地址(physical address)，物理地址空间(physical address space)
重点：能够根据计算机的位数(bit count)计算虚拟地址空间的大小；给定页表及虚拟地址（十进制，二进制，十六进制）计算物理地址。
3.4 Page Replacement Algorithm (页面置换算法)
重点：最优页面置换算法(the optimal/OPT page replacement algorithm)、最近未使用页面置换算法(the not recently used page)、先来先服务页面置换算法(the first-in, first-out/FIFO page replacement algorithm)、第二次机会页面置换算法(the second chance page replacement algorithm)、最近最少使用页面置换算法(the least recently used/LRU page replacement algorithm)以上算法能够计算页面缺页次数(page faults)和置换次数(replacements)及缺页率(page fault rate)
3.7 Segmentation(段式管理)
段式管理的思想；分段(segmentation)与分页(paging)的比较

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Chapter 4 File systems（※ 10左右）
4.1 Files
Files文件的基本概念：文件命名(file naming)，文件类型(file types)，文件访问(file access)，文件属性(file attributes)，文件操作(file operations)
4.2 Directory
Directory目录的基本概念；相对路径(relative path)与绝对路径(absolute path)
4.3 File System Implementation
了解：文件系统的布局(MBR、Partition table、Disk partition在文件系统布局上的关系)
掌握：文件实现的几种方法，用连续分配(contiguous allocation)，链表分配(linked list allocation)，内存链表分配(linked list allocation using a table in memory)
重点：文件分配表(FAT)
4.4 File System Management and Optimization
4.4.1 Disk Space Management
理解：对磁盘空间进行管理的两种方法，位图法（bitmap）、链表法（linked list）
4.4.2 File System Backup
概念：物理转储（physical dump）和逻辑转储（logical dump）

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Chapter 5 INPUT/OUTPUT（※ 15左右）
5.1 Principles of I/O Hardware
概念：块(block)设备，字符(character)设备
理解：设备控制器(device controller/adapter)及其作用
5.2 Principles of I/O Software
概念：I/O软件的目标
5.3 I/O Software Layers
概念：中断处理程序(interrupt handlers)及其功能；设备驱动程序(device drivers)及其功能；与设备无关的I/O软件(device-independent I/O software)及其功能；用户级的I/O软件(user-space I/O software)及其功能
5.4 Disk
5.4.2 Disk Formatting
磁盘的低级格式化和高级格式化
5.4.3 Disk Arm Scheduling Algorithms
重点：三种磁盘调度算法(disk arm scheduling algorithms)—FCFS，SSF，ELEVATOR(给出初始方向)，并能根据不同的磁盘调度算法计算寻道时间(seek time)

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Chapter 6 Deadlocks（※ 10%左右）
6.1 Resources
概念：可抢占(preemptive)资源，不可抢占(non-preemptive)
理解：可抢占资源与不可抢占资源的区别；能够区分计算机中的常用硬件资源哪些是可抢占的，哪些是不可抢占的
6.2 Introduction to Deadlocks
概念：死锁
理解：死锁产生的四个必要条件(conditions for resource deadlocks)
6.4 Deadlock Detection and Recovery
6.4.1 Deadlock Detection with One Resource of Each Type
每类资源只有1个，会利用资源分配图检测死锁
6.4.2 Deadlock Detection with Multiple Resources of Each Type
每类资源有多个数量，检测是否有死锁
6.5 Deadlock Avoidance
重点：银行家算法(the banker’s algorithm)

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试卷要求：
一、题型:剔除名词解释、简答（或其他需要较多英语句子作答的题型）。
二、考试时间90分钟。