湖北省高等教育自學考試大綱

課程名稱：計算機操作系統課程代碼：8014

第一部分課程性質與目標

一、課程性質與特點

1.課程性質

《計算機操作系統》既是計算機科學與技術專業的一門極其重要的專業核心課

程，又是計算機專業的重要基礎課程。該課程的學習，將直接影響到學生的分析問

題能力、設計能力和抽象思維能力的培養。

2課程特點

計算機操作/統與計算機硬件和計算機的用戶聯系非常緊密，一方面它要管理

計算機的所有軟件和硬件資源；另一方面，它要為用戶提供使用計算機的方便的環

境和友好的界面?！队嬎銠C操作系統》課程是介紹這兩個方面的理論與方法，所以,

《計算機操作系統》課程的特點是既包含理論，又包含應用方法。學習理論需要高

度的抽象思維能力，才能真正理解和掌握計算機操作系統管理計算機的所有軟件和

硬件資源的思維方法；同時，又要通過具體的實踐，設計一些模擬實驗，并上機調

試運行，才能理解和掌握其精神實質；另一方面，還要通過熟練使用一個操作系統,

才能掌握操作系統是如何為用戶使用計算機提供方便的。

二、課程目標與基本要求

《計算機操作系統》課程的教學目標是讓學生掌握操作系統的功能、操作系統

的作用、操作系統的組成原理、操作系統的設計思想、設計原理和設計方法，學會

分析現有操作系統的設計技術和實現技術，并學會運用操作系統中相關的數據和算

法解決有關的實際問題。

《計算機操作系統》課程的基本要求是：要求學生結合一個操作系統實例（最

好是LINUX或者UNIX）來學習操作系統原理，并盡可能地獨立采用C或者其他高級

語言編寫程序，完成一個或多個實驗（最好是進程調度、內存分配等實驗）；要求學

生通過這門課程的學習，培養自己的抽象思維能力和軟件設計能力，以及發現問題、

分析問題和解決問題的能力。

三、與本專業其他課程的關系

《計算機操作系統》課程的前期課程rr高級語言程序設計、匯編語言程序設計、

數據結構、離散數學、計算機組成原理等基礎課程。同時，《計算機操作系統》課程

又是學習計算機網絡、計算機體系結構、軟件工程、《計算機操作系統》課程設計等

課程的基礎。

第二部分考核內容與考核目標

第一章操作系統緒論

一、學習目的與要求

通過本章的學習，讓學生初步了解和掌握操作系統的基本概念、目的和在計算機系統中

的地位，了解在計算機的發展過程中出現的各種不同類型的操作系統以及它們的特點，了解

常用的操作系統以及這些操作系統的現狀。'本章作為了解內容，要求學生以自學為主，

二、考核知識點與考核目標

（-）操作系統的概念，操作系統的主要功能和基本特征，操作系統的三大基本類型及其特

點（重點）

識記：

1.操作系統概念。

2.操作系統的主要功能：總體來看是兩大重要功能，即管理計算機系統的四大資源和為

用戶提供使用計算機系統的接口。具體而言包括處理機管理、存儲器管理（即內部存儲器管

理）、外部設備管理（即I/O管理）和文件系統（即計算機系統的軟件資源的管理），以及為

用戶使用計算機系統提供方便（即提供接口功能）。操作系統在計算機系統中的地位；操作系

統的三大基本類型。

3.操作系統的三大基本特征：并發性、共享性和不確定性。

理解：

1.批處理操作系統,包括:單道批處理系統（單道批處理過程、單道程序、常駐管理程序）；

多道批處理系統（多道批處理系統過程、多道程序、多道程序的優點、并行和并發）。

2.分時操作系統，包括分時系統的目的；時間片：分時系統的基本原。

3.實時操作系統，包括實時操作系統的特點及其與其他操作系統的區別。

應用：

1.從多個不同的角度去理解什么是操作系統。

2.清楚批處理操作系統、分時操作系統和實時操作系統二者的區別。

（二）操作系統的發展歷程，其他類型的操作系統（次重點）

識記：個人操作系統，網絡操作系統，分布式操作系統，嵌入式操作系統等。

理解：

1.網絡操作系統和分布式操作系統的核心區別與聯系。

2.操作系統的發展歷程

應用：會使用Windows操作系統。

（三）常用操作系統介紹（一般）

識記：Windows操作系統、UNIX操作系統、LINUX操作系統

理解：理解上述三種常用操作系統的特點。

應用：會使用Windows操作系統。在本課程的實驗教學、考核過程中，根據考核點的實

際環境也可以考核UNIX操作系統或者LINUX操作系統的具體操作應用。

第二章操作系統的邏輯結構簡介

一、學習目的與要求

通過本章的學習，讓學生初步了解和掌握操作系統的邏輯結構、操作系統虛擬機的概念、

中斷與中斷響應過程。

二、考核知識點與考核目標

（一）操作系統的虛擬機概念、操作系統的邏輯結構、處理機的狀態、中斷與中斷響應（重

點）

識記：分層操作系統結構，處理機的核態、管態和月戶態（目態）。

理解：操作系統的層次結構，操作系統是對計算機硬件（裸機）的擴充，處理機的三種

狀態極其作用，中斷的5種類型、中斷的進入、中斷處理。

應用：中斷的進入（包括保護和恢復現場、程序狀態字、中斷響應和向量中斷）、中斷

處理（重點是程序性中斷事件的處理、外部中斷事件的處理和外部設備中斷事件的處理）

（二）（無次重點）

（三）客戶/服務器模型、存儲器的組織（重點是多級存儲器體系）、系統核與核外各層（一

般）

識記：客戶/服務器模型與系統核外各層（存儲管理層、I/O處理層、文件存取層、調度和

資源分配）

理解：主存儲器的類型、存儲器的組織（重點是多級存儲器體系）、

應用；（無）

第三章操作系統的用戶界面

一、學習目的與要求

通過本章的學習，讓學生初步了解和掌握操作系統為用戶提供的工作環境，包括操作系

統的生成與系統啟動、操作系統為用戶提供的幾種用戶界面。

二、考核知識點與考核目標

（一）操作系統為用戶提供的幾種用戶界面（重點是系統調用）（重點）

識記：操作系統為用戶提供的幾種用戶界面。

理解：系統調用的執行過程。

應用：系統調用與機器的管態和日態之間的轉換關系。

（-）什么是作業、作、業的四個作業步以及各個作業步之間的關系（次重點）

識記：作業的概念、作業的四個作業步、每個作業步運行的結果。

理解：各個作業步之間的關系。

應用：操作系統提供的運行一個用戶程序的全過程：編輯、編譯、連接、執行等四個過

程。

（三）操作系統的生成與啟動（包括初始引導、核心初始化、系統初始化）（一般）

識記：操作系統的生成與啟動的基本概念，什么是系統初啟（系統引導）。

理解：系統引導的三個階段：初始引導、核心初始化、系統初始化，以及它們之間的關

系。

應用：（無）

第四章并發處理與進程

一、學習目的與要求

通過本章的學習，讓學生初步了解和掌握程序的并發活動和并發程序的概念與特點，進

程的基本概念以及進程控制塊（PCB）等；掌握進程的基本狀態以及轉換時機、進程控制、進

程調度方式、上下文切換的內容：掌握進程通信的方法等內容；了解不同操作系統的進程機

制和協同進程的通信方法。另外，還應該通過本章的學習，掌握線程的概念以及線程和進程

的區別；掌握用戶線程和內核線程的定義、區別；掌握多線程模式下用戶線程和內核線程的

關系。

二、考核知識點與考核目標

（一）并發程序的三大特點、進程的定義、進程的類型、進程的三種基本狀態、進程控制塊、

進程的互斥與同步。（重點）

識記：并發程序的三大特點、進程的定義、進程的類型、進程的三種基本狀態（就緒、

運行和等待），進程狀態變遷圖，進程控制塊的主要內容，進程互斥的概念、臨界資源和臨界

區，信號燈，進程同步的概念。

理解：并發程序的三大特點（失去程序的封閉性、程序與計算不再一一對應、程序并發

執行的相互制約性）與程序順序執行的關系、產生的原因、并發執行的實例等，以及進程的

定義等；進程與程序的區別和聯系，進程與作業的區別和聯系，進程的動態性、并行佐、獨

立性和進程的生命周期，進程的三種基本狀態和三種基石狀態的相互轉換，引起進程狀態變

遷的原因，進程的相互制約關系，理解產生進程互斥、臨界資源和臨界區的原因和作用，進

程同步的實例，以及什么是P操作、p操作的主要動作，什么是V操作、V操作的主要動作。

應用：并發執行的實例分析，進程狀態的相互轉換以及引起進程狀態變遷的原因，進程

互斥的實例及其實例分析，信號燈的取值范圍，如何利用P、V操作來解決進程的互斥與同步

問題，信號燈可以解決的兩類進程同步問題：合作進程的執行順序和共享緩沖區的合作進程

的同步，生產者/消費者實例。

（二）進程與作業的區別與聯系，進程控制與進程控制的作用，進程控制的四個基本原語，

共享資源進入臨界區應遵循的準則，線程的概念、線程的特點與狀態、線程的狀態與變遷（次

重點）

識記：什么是原語、進程控制的四大基本原語，共享資源進入臨界區應遵循的準則，線

程的概念、特點和狀態，線程的生命周期圖。

理解：進程與作業的區別與聯系，進程控制塊（包括PCB作用；PCB內容；PCB組織方

式），進程控制的作用、原語和進程控制的四大基本原語的作用，線程的狀態及其狀態變遷（創

建、就緒、運行、等待和終止），進程與線程的區別與聯系，進程與子進程的關系與聯系，線

程與子線程的關系與聯系。

應用：共享資源進入臨界區應遵循的準則，進程與子進程的關系和聯系，線程與子線程

的關系和聯系。

（二）進程的延遲，資源共享的兩種可能的方式，鎖和上鎖、開鎖操作,用上鎖原語和開鎖

原語實現進程互斥，進程的通信（一般）

識記：鎖和上鎖、開鎖操作，進程通信：進程通信的概念，進程通信的發送原語和接收原

語。

理解：進程的延遲過程，延遲喚醒進程，資源共享的兩種可能的方式，消息緩沖通信的

作用。

應用：用上鎖原語和開鎖原語實現進程互斥，消息緩沖通信的過程。

第五章資源分配與調度

一、學習日的與要求

通過本章的學習，讓學生初步了解和掌握操作系統的資源分配與調度管理的目的、任務

和方法，資源分配的機制和策略，以及死鎖的概念、引起死鎖的原因、解決死鎖問題的幾種

策略，死鎖的預防、避免、檢測與恢復。

二、考核知識點與考核目標

（-）資源管理的目的和任務，資源分配策略，死鎖的概念、引起死鎖的原因、解決死鎖的

幾種策略，死鎖的預防、避免、檢測與恢復。（重點）

識記：資源管理的目的和任務，死鎖的概念、引起死鎖的原因，產生死鎖的四個必要條

件。

理解：資源分配的幾種主要策略：先請求先服務策略、優先權調度策略，產生死鎮的四

個必要條件，競爭與死鎖的區別，解決死鎖的幾種策略。

應用：產生死鎖的四個必要條件分析與應用，死鎖的預防方法，死鎖的避免方法〔有序

資源法、銀行算法），死鎖的檢測方法與死鎖的恢復方法。

（二）（無次重點）

記

識

解

理

應

用

（三）資源的分類方法，資源管理的機構和策略，資源描述器，資源信息塊（一般）

識記：資源的分類方法.資源管理的機構和策略,資源描述器和資源信息塊基本內容C

理解：資源描述器和資源信息塊的作用。

應用：資源描述器和資源信息塊的實際應用。

第六章CPU調度

一、學習目的與要求

通過本章的學習，讓學生初步了解和掌握操作系統的處理機的多級調度思想與方法，為

什么要研究處理機調度，作業調度及其調度算法，進程調度和線程調度的方式、方法。

二、考核知識點與考核目標

（一）批處理系統中的處理機調度，多任務操作系統中的處理機調度，多線程操作系統中處

理機調度，作業的狀態及其狀態的轉換，作業調度的功能，調度性能的衡量指標，作業調度

算法，進程調度的功能，進程調度的方式，進程調度的進程狀態變遷圖，進程調度的兀種算

法。（重點）

識記：批處理系統中的處理機調度可分為作業調度和進程調度（即宏觀調度、微觀調度）;

多任務操作系統中的處理機調度，如分時系統和個人計算機操作系統中的多任務并發執行，

可以是進程調度、子進程調度和線程調度；多線程操作系統中處理機調度；作業的狀態及其

狀態的轉換，作業調度四大功能，調度性能的兩個衡量指標，作業的四種調度算法，進程調

度的三大功能，進程調度的時機，進程調度的兩種方式，進程調度的進程狀態變遷圖，進程

調度的幾種算法。

理解：作業的四種狀態及具狀態的轉換，作業的四種狀念與作業調度和進程狀念的關系

（區別與聯系），作業調度算法，進程調度的兩種方式（搶占式調度和非搶占式調度），進程

調度的進程狀態變遷圖說明的進程調度算法，對進程調度的幾種算法的分析與理解。

應用：調度性能的衡量指標的應用（包括響應時間/平均響應時間；周轉時間/平均周轉

時間/帶權周轉時間；等待時間：開始時間/結束時間/到達時間/運行時間），作業調度的四種

算法的應用，進程調度時機應用，進程調度的兩種方式的應用，進程調度的進程狀態變遷圖

的應用，進程優先數調度算法的應用，循環輪轉調度算法的應用，多重時間片循環調度算法

的應用。

（二）線程調度（次重點）

識記：線程調度的主要任務。

理解：線程調度的算法。

應用：無

（三）作業控制塊（一般）

識記：作業控制塊的作用和作業控制塊的主要內容

理解：無

應用：無

第七章主存管理

一、學習目的與要求

通過本章的學習，讓學生了解和掌握操作系統的存儲管理的三種主要的方法：分區分配、

分頁和分段存儲管理；理解存儲管理中的基本概念，包括邏輯地址空間與物理地址空間、重

定位、碎片等；讓學生學握請求式分頁系統的原理以及FIFO、OPTIMAL、LRU等頁面置換

算法；掌握抖動的原因以及檢測解決的方法；理解虛擬存儲器的概念以及實現方法；理解提

高虛擬存儲器效率的多種方法；了解段頁式存儲管理以及覆蓋等技術。

二、考核知識點與考核目標

（一）主存管理的功能，虛擬存儲器的概念與基本思想，地址重定位，主存分配的主要任務

與策略，分區存儲管理，頁式存儲管理，段式存儲管理（重點）

識記，

1.主存管理的四大功能，虛擬存儲器的概念與基本思想；

2.地址映射，地址重定位；

3.主存管理的三大策略：放置策略、調入策略和淘汰策略；

4.主存擴充，邏輯與物理地址空間（邏輯地址/虛地址、邏輯地址空間/程序空間、物理

地址/實地址、物理地址空間/內存地址空間）的概念；

5.分區存儲管理的概念，什么是動態分區存儲管理，分區分配的組織機構：主存資源信

息塊、分區描述器、自由主存隊列；分配主存塊、回收主存塊，三種最基本的放置策略；

6.什么是頁式存儲管理，實現頁式系統需要解決的4個問題；什么是頁表、虛地址結構、

頁式地址變換，什么是聯想存儲器，什么是請調策略，請調策略需要解決的兩個問題；完整

的頁表結構，什么是頁面淘汰策略、置換算法、顛簸：

7.段式系統的特點，什么是段式地址變換，什么是段表，擴充功能的段表結構，分段地

址空間，段頁式地址空間。

理解：

1.虛擬存儲器的核心思想，地址重定位的思想與方法；

2.主存擴充，邏輯與物理地址空間（邏輯地址/虛地址、邏輯地址空間/程序空間、物理

地址/實地址、物理地址空間/內存地址空間）的基本思想：

3.動態分區存儲管理的思想、方法；三種最基本的放置策略的思想、方法和區別；

4.為什么需要頁式存儲管理，分頁映像存儲的思想與方法，頁式地址變換過程，缺頁中

斷處理過程，四種最常用的置換算法及其區別；

5.段式地址變換過程；段頁式存儲管理中的段表、頁表和主存的關系。

應用：

1.動態地址重定位的實現過程與方法，

2.動態分區存儲管理技術的應用：分區分配的組織機構（主存資源信息塊、分區描述器、

自由主存隊列）的應用；首次適應算法、最佳適應算法和最壞適應算的應用；

3.頁式存儲管理：分頁映像存儲技術的應用，頁式地址變換過程的應用，請調策略對頁

表的擴充，請求分頁映像存儲技術的應用，四種置換算法（最佳算法、先進先出算法、最久

未使用淘汰算法和最不經常使用淘汰算法）的應用；

4.段式地址變換的應用；段頁式存儲管理的應用。

（一）存儲保護，頁式系統的存儲分配，分頁原理（地址映射過程、頁面大小的選擇、空白

頁面分配、內碎片）：頁表結構（頁表基地址寄存器、聯想寄存器/快表、命中率、有效訪問

時間、分頁系統中的內存保護）；多級分頁（次重點）

識記：什么是存儲保護，什么是上下界存儲保護，分頁原理。

理解：靜態地址映射，界限寄存器保護，分頁原理技術中的地址映射過程、頁面大小的

選擇、空白頁面分配、內碎片、外碎片。

應用：靜態地址重定位的實現過程與方法。

（三）碎片問題，拼接技術（一般）

識記：什么是碎片問題，什么是拼接技術

理解：各種存儲管理技術中碎片的區別。

應用：拼接技術的應用；各種存佬管理技術中解決碎片的策略。

第八章輸入/輸出管理

一、學習目的與要求

通過本章的學習，讓學生初步了解和掌握現代操作系統的現代I/O系統的兩個基本思想:

設備驅動和與設備無關性；掌握I/O系統的構、內核I/O子系統的功能以及I/O請求的過程;

理解I/O設備的分類、中斷、DMA、通道等內容：了解塊設備、字符設備和網絡設備等的原

理和工作方式。

二、考核知識點與考核目標

（-）I/O管理的功能，緩沖技術，設備分配的原則，獨享分配，共享分配，虛擬設備技術，

I/O控制（重點）

識記：I/O管理的四大功能；什么是設備的獨立性，設備獨立性的優點，如何實現設備

的獨立性；什么是雙緩沖、環型緩沖和緩沖池，獨享分配，共享分配，虛擬設備技術，通道

方式,DMA方式。

理解：雙緩沖、環型緩沖和緩沖池的區別，虛擬設各技術的實現，通道方式和DMA方式

的實現方法與技術。

應用：雙緩沖、環型緩沖和緩沖池的應用，虛擬設各技術的應用，通道方式和DMA方式

的應用。

（二）I/O功能模塊的設干目標，設備控制塊，設備分配，設備控制（次重點）

識記：I/O功能模塊的設計目標，設備控制塊的結構，靜態分配和動態分配，設備分配

算法,循環測試I/O方式,I/O中斷方式。

理解：I/O控制的功能，I/O控制的接口程序，設備處理進程。

心^用?JLi

（三）外部設備的分類，設備管理的兩個目標（一般）

識記：外部設備的分類，設備管理的兩個目標，什么是設備轉換表

理解：無

應用：無

第九章文件系統

一、學習目的與要求

通過本章的學習，讓學生初步了解和掌握操作系統的文件的邏輯結構、物理結構和目錄

結構，以及它們之間的關系；掌握文件存儲器空閑區管理的方法以及文件系統的性能優化方

法；理解文件的概念、類型等內容，以及單級、兩級目錄的結構和優缺點；了解常用操作系

統的文件系統及其結構。

二、考核知識點與考核目標

（一）文件的物理結構；文件系統的組織；文件保護；文件存儲器空閑區管理；（重點）

識記：

1.文件的物理結構：連續文件、串聯文件、文件映照、隨機文件；

2.文件存儲器空閑區管理：位示圖，空閑文件目錄，空閑塊鏈；

理解：文件物理結構的比較

應用：文件的物理結構的應用，位示圖、空閑文件目錄和空閑塊鏈的應用。

（二）文件與文件系統的概念，文件的邏輯結構，文件目錄結構；（次重點）

識記：1.文件概念（包括文件結構、文件屬性、文件操作、文件類型）。

2.文件的邏輯結構：流式文件，記錄式文件。

3.文件的存取方式：順序存取、直接存取、索引存取。

4.文件目錄結構：目錄概念（按名存取、FCB和目錄項、對目錄的操作、目錄的內容）;

單級目錄，兩級目錄，樹形結構目錄：

5.文件的共享與安全保護；

理解：文件的共享與安全保護；存取權限的類型及其驗證方法。

應用：存取權限的類型及其驗證方法的應用。

（三）文件的完整性，文件操作（一般）

識記：文件的完整性，文件操作

理解：文件的完整性與文件操作的作用

應用：文件使用

第三部分有關說明與實施要求

一、考核的能力層次表述

本大綱在考核目標中，按照“識記”、“理解”、“應月”三個能力層次規定其應達到的能

力層次要求。各能力層次為遞進等級關系，后者必須建立在前者的基礎上，其含義是：

識記：能知道有關的名詞、概念、知識的含義，并能正確認識和表述，是低層次的要求。

理解：在識記的基礎匕能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有關概念、

原理、方法的區別與聯系，是較高層次的要求。

應用：在理解的基礎上，能運用基本概念、基本原理、基本方法聯系學過的多個知識點

分析和解決有關的理論問題和實際問題，是最高層次的要求。

二、自學方法指導

1、在開始閱讀指定教材某一章之前，先翻閱大綱中有關這一章的考核知識點及對知識點

的能力層次要求和考核目標，以便在閱讀教材時做到心中有數，有的放矢。

2、閱讀教材時，要逐段細讀，逐句推敲，集中精力，吃透每一個知識點，對基本概念必

須深刻理解，對基本理論必須徹底弄清，對基本方法必須牢固掌握。

3、在自學過程中，既要思考問題，也要做好閱讀筆記，把教材中的基本概念、原理、方

法等加以整理，這可從中加深對問題的認知、理解和記憶，以利于突出重點，并涵蓋整個內

容，可以不斷提高自學能力。

4、完成書后作業和適當的輔導練習是理解、消化和鞏固所學知識，培養分析問題、解決

問題及提高能力的重要環節，在做練習之前，應認真閱讀教材，按考核目標所要求的不同層

次，掌握教材內容，在練習過程中對所學知識進行合理的回顧與發揮，注重理論聯系實際和

具體問題具體分析，解題時應注意培養邏輯性，針對問題圍繞相關知識點進行層次（步驟）

分明的論述或推導，明確各層次（步驟）間的邏輯關系。

三、對社會助學的要求

課時分配表

章次內容學時

1操作系統緒論2

2操作系統邏輯結構2

3用戶界面2

4并發處理12

5資源分配與調度6

6CPU調度6

7存儲管理8

8I/O系統6

9文件系統6

10復習2

合計54

四、教材與參考書

教材：龐麗萍編著.操作系統原理.華中