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851計算機基礎綜合考試大綱

計算機基礎綜合包括數據結構、操作系統、計算機組成原理三部分內容，每部分內容各占1/3。

I 數據結構

課程基本要求

全面系統地掌握隊列、堆、棧、樹、圖等基本數據結構，深刻理解和熟練掌握課程中的典型算法，為計算機學科的學習打下堅實基礎。

考試內容

1. 鏈表、間接尋址和模擬指針

2.數組和矩陣

3.堆棧和隊列及其應用

4.跳表和散列

5.二叉樹和其他樹

6.合并/搜索應用,堆和堆排序

7.左高樹,霍夫曼編碼和競賽樹

8.搜索樹, AVL樹或紅黑樹,直方圖

9.圖

10.圖和貪婪算法

11.貨箱裝載,0/1背包,最短路徑和生成樹

12.分而治之算法

13.動態編程

14.回溯和分枝定界算法

參考書目

1 《數據結構，算法與應用》 ----C++語言描述

Data Structures,Algorithms,and Applications in C++

Sartaj Sahni 著 汪詩林，孫曉東 譯

機械工業出版社 2000年出版 教材科，書店均有

2 《數據結構》 殷仁昆 著 清華大學出版社

II 操作系統

課程基本要求

操作系統是計算機類學科的一門核心專業基礎課程，具有較強的理論性和實踐性。該課程的主要包括進程管理、內存管理、存儲管理(包括文件系統與輸入/輸出系統)、保護與安全等內容的相關概念、設計原理和實現方法。要求：

1. 了解操作系統在計算機系統中的作用、地位、發展和特點。

2. 理解操作系統的基本概念、主要功能、主要組成部分，掌握操作系統各個組成部分的設計方法和實現技術。

3. 能夠運用所學的操作系統原理、方法和技術對相關問題進行分析和解決。

考試內容

一、導論

1. 操作系統的概念

2. 計算機系統的操作、存儲結構、輸入輸出結構和計算機系統的體系結構

3. 操作系統的結構組成、操作系統的操作及各部分的功能、高速緩沖存儲器CACHE

4. 操作系統的分類和運行環境

二、操作系統結構

1. 操作系統提供的服務類型

2. 操作系統的用戶接口類型

3. 系統調用及類型

4. 操作系統的設計和實現方法

5. 操作系統的結構分類及優缺點

6. 虛擬機的基本概念和原理

三、進程

1. 進程的概念、組織、控制和狀態轉換

2. 進程調度的基本概念

3. 進程的操作，包括進程的生成、終止等

4. 進程通信

四、線程

1. 線程的概念與動機

2. 多線程模型

五、CPU調度

1. 調度的基本概念

2. 調度的時機、切換和過程

3. 調度的基本準則

4. 典型調度方法：先來先服務調度算法、最短作業優先調度算法、優先級調度算法、時間片輪轉調度算法、多級隊列調度算法、多級反饋隊列調度算法

5. 線程調度

6. 調度算法的性能評估

六、進程同步

1. 進程同步的基本概念

2. 臨界區訪問的原則及實現臨界區互斥的基本方法：軟件實現方法和硬件實現方法

3. 信號量概念與基本機制

4. 經典同步問題：生產者-消費者問題、讀者-寫者問題、哲學家就餐問題和理發師問題。

5. 管程的基本概念、原理和實現

七、死鎖

1. 死鎖的概念及條件

2. 死鎖的處理策略

3. 死鎖的預防及實現方法

4. 死鎖的避免：系統安全狀態、資源分配圖算法、銀行家算法

5. 死鎖的檢測方法和解除

八、主存

1. 內存管理的基本概念：程序的裝入與鏈接、邏輯地址與物理地址、內存保護

2. 交換技術

3. 內存的分配管理方法：連續分配管理方法、分頁管理方法、分段管理方法、段頁式管理方法。

九、虛擬內存

1. 虛擬內存的基本概念

2. 請求分頁管理方法

3. 頁面置換算法：先進先出置換算法、最佳置換算法、最近最少使用(近似)置換算法、近似最近最少使用置換算法

4. 幀的分配策略

5. 抖動現象的原因及解決方法

6. 內核內存的分配方法

7. 虛擬內存中需要考慮的其他問題：預調頁、頁大小的影響、TLB的搜索能力、逆向頁表等

十、文件系統接口

1. 文件的基本概念

2. 文件的結構：順序文件、索引文件等

3. 文件的訪問方法

4. 目錄結構：文件的存儲結構、單級目錄結構、兩級目錄結構、樹形目錄結構、無環圖目錄結構、通用圖目錄結構

5. 文件共享

十一、文件系統實現

1. 文件系統的結構

2. 文件系統的實現

3. 目錄的實現

4. 文件的磁盤空間分配方法：連續、鏈式、索引

5. 空閑空間的管理

十二、大容量存儲

1. 磁盤的結構

2. 磁盤的調度方法：先到先服務調度算法、最短尋道時間調度算法、SCAN調度算法、C-SCAN調度算法、LOOK調度算法、C-LOOK調度算法

3. 磁盤管理：格式化、引導塊、壞塊的處理

4. RAID結構

十三、輸入/輸出系統

1. 輸入/輸出硬件

2. 輸入/輸出訪問控制方式

3. 輸入/輸出應用接口

4. 內核輸入/輸出子系統：輸入/輸出調度、緩存、緩沖、假脫機與設備預留、錯誤處理、輸入/輸出保護、內核數據結構

5. 輸入/輸出從請求到硬件操作的轉換過程

十四、保護

1. 保護的目標與原則

2. 保護域

3. 訪問矩陣及實現方法：全局表、訪問列表、能力表

十五、安全

1. 系統中存在的安全問題以及安全措施的級別

2. 程序的威脅：木馬、后門、邏輯炸彈、棧與緩沖溢出、病毒

3. 系統與網絡威脅：蠕蟲、端口掃描、DoS

參考書目

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

2. (美)西爾伯查茨，高爾文，加根　著，操作系統概念(翻譯版)，高等教育出版社，2007

III 計算機組成原理

課程基本要求

1. 理解單處理器計算機系統中各部件的內部工作原理、組成結構以及相互連接方式，具有完整的計算機系統的整機概念;

2. 理解計算機系統層次化結構概念，熟悉硬件與軟件之間的界面，掌握指令集體系結構的基本知識和基本實現方法;

3. 能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關計算機硬件系統中的理論和實際問題進行計算、分析，并能對一些基本部件進行簡單設計。

考試內容

一、 計算機系統概述

(一) 計算機發展歷程

(二) 計算機系統層次結構

1. 計算機硬件的基本組成

2. 計算機軟件的分類

3. 計算機的工作過程

(三) 計算機性能指標

吞吐量、響應時間;CPU時鐘周期、主頻、CPI、CPU執行時間;MIPS、MFLOPS。

二、 數據的表示和運算

(一) 數制與編碼

1. 進位計數制及其相互轉換

2. 真值和機器數

3. BCD碼

4. 字符與字符串

5. 校驗碼

(二) 定點數的表示和運算

1. 定點數的表示

無符號數的表示;有符號數的表示。

2. 定點數的運算

定點數的位移運算;原碼定點數的加/減運算;補碼定點數的加/減運算;定點數的乘/除運算;溢出概念和判別方法。

(三) 浮點數的表示和運算

1. 浮點數的表示

浮點數的表示范圍

2. 浮點數的加/減運算

(四) 算術邏輯單元ALU

1. 串行加法器和并行加法器

2. 算術邏輯單元ALU的功能和機構

三、 存儲器層次機構

(一) 存儲器的分類

(二) 存儲器的層次化結構

(三) 半導體隨機存取存儲器

1. SRAM存儲器的工作原理

2. DRAM存儲器的工作原理

3. 只讀存儲器

4. Flash存儲器

(四) 主存儲器與CPU的連接

(五) 雙口RAM和多模塊存儲器

(六) 高速緩沖存儲器(Cache)

1. 程序訪問的局部

2. Cache的基本工作原理

3. Cache和主存之間的映射方式

4. Cache中主存塊的替換算法

5. Cache寫策略

四、 指令系統

(一) 指令格式

1. 指令的基本格式

2. 定長操作碼指令格式

3. 擴展操作碼指令格式

(二) 指令的尋址方式

1. 有效地址的概念

2. 數據尋址和指令尋址

3. 常見尋址方式

(三) CISC和RISC的基本概念

五、 中央處理器(CPU)

(一) CPU的功能和基本結構

(二) 指令執行過程

(三) 數據通路的功能和基本結構

(四) 控制器的功能和工作原理

1. 組合邏輯控制器

2. 微程序控制器

微程序、微指令和微命令;微指令的編碼方式;微地址的形式方式。

(五) 指令流水線

1. 指令流水線的基本概念

2. 超標量和動態流水線的基本概念

六、 總線

(一) 總線概述

1. 總線的基本概念

2. 總線的分類

3. 總線的組成及性能指標

(二) 總線仲裁

1. 集中仲裁方式

2. 分布仲裁方式

(三) 總線操作和定時

1. 同步定時方式

2. 異步定時方式

(四) 總線標準

七、 輸入輸出(I/O)系統

(一) I/O系統基本概念

(二) 外部設備

1. 輸入設備：鍵盤、鼠標

2. 輸出設備：顯示器、打印機

3. 外存儲器：硬盤存儲器、光盤存儲器

(三) I/O接口(I/O控制器)

1. I/O接口的功能和基本結構

2. I/O端口及其編址

(四) I/O方式

1. 程序查詢方式

2. 程序中斷方式

中斷的基本概念;中斷響應過程;中斷處理過程;多重中斷和中斷屏蔽的概念。

3. DMA方式

DMA控制器的組成;DMA傳送過程。

4. 通道方式

參考書目

1. 高等教育出版社的《計算機組成原理》(唐朔飛編著，第2版)

2. 科學出版社的《計算機組成原理》(白中英、戴志濤主編，第5版立體化教材)

3. 清華大學出版社的《計算機組成原理》(蔣本珊編著，第2版)