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851计算机基础综合考试大纲

计算机基础综合包括数据结构、操作系统、计算机组成原理三部分内容，每部分内容各占1/3。

I 数据结构

课程基本要求

全面系统地掌握队列、堆、栈、树、图等基本数据结构，深刻理解和熟练掌握课程中的典型算法，为计算机学科的学习打下坚实基础。

考试内容

1. 链表、间接寻址和模拟指针

2.数组和矩阵

3.堆栈和队列及其应用

4.跳表和散列

5.二叉树和其他树

6.合并/搜索应用,堆和堆排序

7.左高树,霍夫曼编码和竞赛树

8.搜索树, AVL树或红黑树,直方图

9.图

10.图和贪婪算法

11.货箱装载,0/1背包,最短路径和生成树

12.分而治之算法

13.动态编程

14.回溯和分枝定界算法

参考书目

1 《数据结构，算法与应用》 ----C++语言描述

Data Structures,Algorithms,and Applications in C++

Sartaj Sahni 著 汪诗林，孙晓东 译

机械工业出版社 2000年出版 教材科，书店均有

2 《数据结构》 殷仁昆 著 清华大学出版社

II 操作系统

课程基本要求

操作系统是计算机类学科的一门核心专业基础课程，具有较强的理论性和实践性。该课程的主要包括进程管理、内存管理、存储管理(包括文件系统与输入/输出系统)、保护与安全等内容的相关概念、设计原理和实现方法。要求：

1. 了解操作系统在计算机系统中的作用、地位、发展和特点。

2. 理解操作系统的基本概念、主要功能、主要组成部分，掌握操作系统各个组成部分的设计方法和实现技术。

3. 能够运用所学的操作系统原理、方法和技术对相关问题进行分析和解决。

考试内容

一、导论

1. 操作系统的概念

2. 计算机系统的操作、存储结构、输入输出结构和计算机系统的体系结构

3. 操作系统的结构组成、操作系统的操作及各部分的功能、高速缓冲存储器CACHE

4. 操作系统的分类和运行环境

二、操作系统结构

1. 操作系统提供的服务类型

2. 操作系统的用户接口类型

3. 系统调用及类型

4. 操作系统的设计和实现方法

5. 操作系统的结构分类及优缺点

6. 虚拟机的基本概念和原理

三、进程

1. 进程的概念、组织、控制和状态转换

2. 进程调度的基本概念

3. 进程的操作，包括进程的生成、终止等

4. 进程通信

四、线程

1. 线程的概念与动机

2. 多线程模型

五、CPU调度

1. 调度的基本概念

2. 调度的时机、切换和过程

3. 调度的基本准则

4. 典型调度方法：先来先服务调度算法、最短作业优先调度算法、优先级调度算法、时间片轮转调度算法、多级队列调度算法、多级反馈队列调度算法

5. 线程调度

6. 调度算法的性能评估

六、进程同步

1. 进程同步的基本概念

2. 临界区访问的原则及实现临界区互斥的基本方法：软件实现方法和硬件实现方法

3. 信号量概念与基本机制

4. 经典同步问题：生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家就餐问题和理发师问题。

5. 管程的基本概念、原理和实现

七、死锁

1. 死锁的概念及条件

2. 死锁的处理策略

3. 死锁的预防及实现方法

4. 死锁的避免：系统安全状态、资源分配图算法、银行家算法

5. 死锁的检测方法和解除

八、主存

1. 内存管理的基本概念：程序的装入与链接、逻辑地址与物理地址、内存保护

2. 交换技术

3. 内存的分配管理方法：连续分配管理方法、分页管理方法、分段管理方法、段页式管理方法。

九、虚拟内存

1. 虚拟内存的基本概念

2. 请求分页管理方法

3. 页面置换算法：先进先出置换算法、最佳置换算法、最近最少使用(近似)置换算法、近似最近最少使用置换算法

4. 帧的分配策略

5. 抖动现象的原因及解决方法

6. 内核内存的分配方法

7. 虚拟内存中需要考虑的其他问题：预调页、页大小的影响、TLB的搜索能力、逆向页表等

十、文件系统接口

1. 文件的基本概念

2. 文件的结构：顺序文件、索引文件等

3. 文件的访问方法

4. 目录结构：文件的存储结构、单级目录结构、两级目录结构、树形目录结构、无环图目录结构、通用图目录结构

5. 文件共享

十一、文件系统实现

1. 文件系统的结构

2. 文件系统的实现

3. 目录的实现

4. 文件的磁盘空间分配方法：连续、链式、索引

5. 空闲空间的管理

十二、大容量存储

1. 磁盘的结构

2. 磁盘的调度方法：先到先服务调度算法、最短寻道时间调度算法、SCAN调度算法、C-SCAN调度算法、LOOK调度算法、C-LOOK调度算法

3. 磁盘管理：格式化、引导块、坏块的处理

4. RAID结构

十三、输入/输出系统

1. 输入/输出硬件

2. 输入/输出访问控制方式

3. 输入/输出应用接口

4. 内核输入/输出子系统：输入/输出调度、缓存、缓冲、假脱机与设备预留、错误处理、输入/输出保护、内核数据结构

5. 输入/输出从请求到硬件操作的转换过程

十四、保护

1. 保护的目标与原则

2. 保护域

3. 访问矩阵及实现方法：全局表、访问列表、能力表

十五、安全

1. 系统中存在的安全问题以及安全措施的级别

2. 程序的威胁：木马、后门、逻辑炸弹、栈与缓冲溢出、病毒

3. 系统与网络威胁：蠕虫、端口扫描、DoS

参考书目

1. Abraham Silberschatz / Peter Baer Galvin / Greg Gagne, Operating System Concepts (7th Edition), John Wiley & Sons, 2005.

2. (美)西尔伯查茨，高尔文，加根　著，操作系统概念(翻译版)，高等教育出版社，2007

III 计算机组成原理

课程基本要求

1. 理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念;

2. 理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法;

3. 能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。

考试内容

一、 计算机系统概述

(一) 计算机发展历程

(二) 计算机系统层次结构

1. 计算机硬件的基本组成

2. 计算机软件的分类

3. 计算机的工作过程

(三) 计算机性能指标

吞吐量、响应时间;CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间;MIPS、MFLOPS。

二、 数据的表示和运算

(一) 数制与编码

1. 进位计数制及其相互转换

2. 真值和机器数

3. BCD码

4. 字符与字符串

5. 校验码

(二) 定点数的表示和运算

1. 定点数的表示

无符号数的表示;有符号数的表示。

2. 定点数的运算

定点数的位移运算;原码定点数的加/减运算;补码定点数的加/减运算;定点数的乘/除运算;溢出概念和判别方法。

(三) 浮点数的表示和运算

1. 浮点数的表示

浮点数的表示范围

2. 浮点数的加/减运算

(四) 算术逻辑单元ALU

1. 串行加法器和并行加法器

2. 算术逻辑单元ALU的功能和机构

三、 存储器层次机构

(一) 存储器的分类

(二) 存储器的层次化结构

(三) 半导体随机存取存储器

1. SRAM存储器的工作原理

2. DRAM存储器的工作原理

3. 只读存储器

4. Flash存储器

(四) 主存储器与CPU的连接

(五) 双口RAM和多模块存储器

(六) 高速缓冲存储器(Cache)

1. 程序访问的局部

2. Cache的基本工作原理

3. Cache和主存之间的映射方式

4. Cache中主存块的替换算法

5. Cache写策略

四、 指令系统

(一) 指令格式

1. 指令的基本格式

2. 定长操作码指令格式

3. 扩展操作码指令格式

(二) 指令的寻址方式

1. 有效地址的概念

2. 数据寻址和指令寻址

3. 常见寻址方式

(三) CISC和RISC的基本概念

五、 中央处理器(CPU)

(一) CPU的功能和基本结构

(二) 指令执行过程

(三) 数据通路的功能和基本结构

(四) 控制器的功能和工作原理

1. 组合逻辑控制器

2. 微程序控制器

微程序、微指令和微命令;微指令的编码方式;微地址的形式方式。

(五) 指令流水线

1. 指令流水线的基本概念

2. 超标量和动态流水线的基本概念

六、 总线

(一) 总线概述

1. 总线的基本概念

2. 总线的分类

3. 总线的组成及性能指标

(二) 总线仲裁

1. 集中仲裁方式

2. 分布仲裁方式

(三) 总线操作和定时

1. 同步定时方式

2. 异步定时方式

(四) 总线标准

七、 输入输出(I/O)系统

(一) I/O系统基本概念

(二) 外部设备

1. 输入设备：键盘、鼠标

2. 输出设备：显示器、打印机

3. 外存储器：硬盘存储器、光盘存储器

(三) I/O接口(I/O控制器)

1. I/O接口的功能和基本结构

2. I/O端口及其编址

(四) I/O方式

1. 程序查询方式

2. 程序中断方式

中断的基本概念;中断响应过程;中断处理过程;多重中断和中断屏蔽的概念。

3. DMA方式

DMA控制器的组成;DMA传送过程。

4. 通道方式

参考书目

1. 高等教育出版社的《计算机组成原理》(唐朔飞编著，第2版)

2. 科学出版社的《计算机组成原理》(白中英、戴志涛主编，第5版立体化教材)

3. 清华大学出版社的《计算机组成原理》(蒋本珊编著，第2版)