西北師范大學2023年碩士研究生招生考試計算機組成原理-操作系統(tǒng)加試大綱已經(jīng)發(fā)布,各位同學注意及時關注相關信息。高頓考研為大家整理了西北師范大學2023年碩士研究生招生考試計算機組成原理-操作系統(tǒng)加試大綱的詳細內容,希望對大家有所幫助!
《計算機組成原理》科目考試大綱
第一章計算機系統(tǒng)概論
考核內容:
第一節(jié)計算機的分類
模擬計算機和電子計算機以及它們各自的特點。
第二節(jié)計算機的發(fā)展簡史
計算機的五代變化;半導體存儲器的發(fā)展;微處理器的發(fā)展;計算機的性能指標。
第三節(jié)計算機的硬件
硬件組成要素:運算器、存儲器、控制器、適配器與輸入輸出設備。
第四節(jié)計算機的軟件
軟件的組成與分類;軟件的發(fā)展演變;多級組成的計算機系統(tǒng);軟件與硬件的邏輯等價性。
考核要求:
了解計算機分類、軟硬件的層次關系,掌握硬件的組成。
第二章運算方法和運算器
考核內容:
第一節(jié)數(shù)據(jù)與文字的表示方法
數(shù)據(jù)格式(定點數(shù)、浮點數(shù));數(shù)的機器碼表示(原碼、補碼、反碼、移碼);字符與字符串的表示方法、漢字的表示方法、校驗碼。
第二節(jié)定點加法、減法運算
補碼加法;補碼減法;溢出概念與檢測方法;基本的二進制加法減法器。
第三節(jié)定點乘法運算
原碼并行乘法;直接補碼并行乘法。
第四節(jié)定點除法運算
原碼除法算法原理;并行除法器。
第五節(jié)定點運算器的組成
邏輯運算、多功能算術邏輯運算單元(ALU);內部總線;定點運算器的基本結構。
第六節(jié)浮點運算方法和浮點運算器
浮點加法、減法運算;浮點乘法、除法運算;浮點運算流水線、浮點運算器實例。
考核要求:
了解浮點運算方法和浮點運算器、定點除法運算、運算器的組成,掌握硬件的組成數(shù)制及其轉換,熟練掌握定點加減法運算方法、定點乘法運算。
第三章存儲系統(tǒng)
考核內容:
第一節(jié)存儲器概述
存儲器的分類、存儲器的分級、主存儲器的技術指標。
第二節(jié)靜態(tài)隨機存取存儲器
基本的靜態(tài)存儲元陣列;基本的SRAM邏輯結構;讀寫周期波形圖。
第三節(jié)動態(tài)隨機存取存儲器
DRAM存儲元的記憶原理;DRAM芯片的邏輯結構;讀寫周期、刷新周期;存儲器容量的擴充;高級的DRAM結構、DRAM讀寫的正確性校驗。
第四節(jié)只讀存儲器
只讀存儲器ROM的原理和種類;FLASH存儲器原理。
第五節(jié)并行存儲器
雙端口存儲器;多模塊交叉存儲器。
第六節(jié)cache存儲器
cache基本原理;主存與cache的地址映射;替換策略、cache的寫操作策略。
第七節(jié)虛擬存儲器
虛擬存儲器的基本概念;頁式虛擬存儲器;段式虛擬存儲器和段頁式虛擬存儲器;虛存的替換算法。
第八節(jié)奔騰系列機的虛存組織
存儲器模型;虛地址模式;分頁模式下的地址轉換。
考核要求:
了解存儲器的分類、存儲器的分級、主存儲器的技術指標,各類存儲器的基本原理,掌握虛擬存儲器的基本概念;頁式虛擬存儲器;段式虛擬存儲器和段頁式虛擬存儲器;虛存的替換算法。熟練掌握譯碼電路、存儲器的擴展,達到應用。
第四章指令系統(tǒng)
考核內容:
第一節(jié)指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求
指令系統(tǒng)的發(fā)展;指令系統(tǒng)的性能要求;低級語言與硬件結構的關系。
第二節(jié)指令格式
操作碼;地址碼;指令字長度;指令助記符;指令格式舉例。
第三節(jié)操作數(shù)類型
一般的數(shù)據(jù)類型;Pentium數(shù)據(jù)類型;PowerPC數(shù)據(jù)類型。
第四節(jié)指令和數(shù)據(jù)的尋址方式
指令的尋址方式;操作數(shù)基本尋址方式;尋址方式舉例。
第五節(jié)典型指令
指令的分類;基本指令系統(tǒng)的操作;精簡指令系統(tǒng)。
第六節(jié)ARM匯編語言
用實例簡要介紹ARM匯編語言。
考核要求:
了解令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求,掌握指令格式及各部分的功能,數(shù)據(jù)類型,典型指令系統(tǒng);熟練掌握指令的尋址方式。
第五章中央處理器
考核內容:
第一節(jié)CPU的功能和組成
CPU的功能;CPU的基本組成;CPU中的主要寄存器;操作控制器與時序產(chǎn)生器。
第二節(jié)指令周期
指令周期的基本概念;MOV指令的指令周期、LAD指令的指令周期、ADD指令的指令周期、STO指令的指令周期、JMP指令的指令周期等幾個典型指令的周期;用方框圖語言表示指令周期。
第三節(jié)時序產(chǎn)生器和控制方式
時序信號的作用和體制;時序信號產(chǎn)生器;控制方式。
第四節(jié)微程序控制器
微程序控制原理;微程序設計技術。
第五節(jié)硬連線控制器
基本思想;指令執(zhí)行流程;微操作控制信號的產(chǎn)生。
第六節(jié)流水CPU
并行處理技術;流水CPU的結構、流水線中的主要問題。
第七節(jié)RISC CPU
RISC機器的特點;RISC CPU實例;動態(tài)流水線調度。
考核要求:
了解流水CPU和RISC CPU;掌握指令周期、時序產(chǎn)生器和控制方式,硬連線控制器;熟練掌握微程序控制原理、微程序設計技術。
第六章總線系統(tǒng)
考核內容:
第一節(jié)總線的概念和結構形態(tài)
總線的基本概念;總線的連接方式;總線的內部結構;總線結構實例。
第二節(jié)總線接口
信息傳送方式;總線接口的基本概念。
第三節(jié)總線仲裁
集中式仲裁;分布式仲裁。
第四節(jié)總線的定時和數(shù)據(jù)傳送模式
總線的定時;總線數(shù)據(jù)傳送模式。
第五節(jié)PCI總線和PCIe總線
多總線結構;PCI總線信號;PCI總線周期類型;總線周期操作;PCI總線仲裁;PCIe總線。
考核要求:
了解總線的基本概念、總線的連接方式、總線的內部結構,PCI總線和PCIe總線。掌握總線接口與總線的仲裁。熟練掌握總線的定時,總線數(shù)據(jù)傳送模式。
第七章外圍設備
考核內容:
第一節(jié)外圍設備概述
外圍設備的一般功能;外圍設備的分類。
第二節(jié)磁盤存儲設備
磁記錄原理;磁盤的組成和分類;磁盤驅動器和控制器;磁盤上信息的分布;磁盤存儲器的技術指標。
第三節(jié)磁帶存儲設備
第四節(jié)光盤和磁光盤存儲設備
光盤存儲設備;磁光盤存儲設備。
第五節(jié)顯示設備
顯示設備的分類與有關概念;字符/圖形顯示器;圖像顯示設備;VESA顯示標準。
第六節(jié)輸入設備和打印設備
輸入設備;打印設備。
考核要求:
了解外圍設備的一般組成。掌握磁盤cache、磁盤陣列RAID、可移動存儲設備、磁帶存儲設備、光盤和磁光盤存儲設備、顯示設備、輸入設備和打印設備。熟練掌握磁盤設備的原理和方法。
第八章輸入/輸出系統(tǒng)
考核內容:
第一節(jié)CPU與外設之間的信息交換方式
輸入/輸出接口與端口;輸入/輸出操作的一般過程;I/O接口與外設間的數(shù)據(jù)傳送方式;CPU與I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送。
第二節(jié)程序查詢方式
設備編碼;輸入/輸出指令;程序查詢方式的接口;程序查詢輸入/輸出方式。
第三節(jié)程序中斷方式
中斷的基本概念;程序中斷方式的基本I/O接口;單級中斷、多級中斷;中斷控制器;Pentium中斷機制。
第四節(jié)DMA方式
DMA的基本概念;DMA傳送方式;基本的DMA控制器;選擇型和多路型DMA控制器。
第五節(jié)通道方式
通道的功能;通道的類型;通道結構的發(fā)展。
第六節(jié)通用I/O標準接口
并行I/O標準接口SCSI;串行I/O標準接口IEEE1394/262、I/O系統(tǒng)設計。
考核要求:
了解外圍設備的速度分級與信息交換方式。掌握通用I/O標準接口。熟練掌握程序查詢方式、程序中斷方式、DMA方式和通道方式的原理。
第九章并行組織與結構
考核內容:
第一節(jié)體系結構中的并行性
并行性的概念;提高并行性的技術途徑;單處理機系統(tǒng)中的并行性;多處理機系統(tǒng)中的并行性;并行處理機的結構。
第二節(jié)多線程與超線程處理機
從指令級并行到線程級并行;同時多線程結構;超線程處理機結構。
第三節(jié)多處理機
多處理機系統(tǒng)的分類;SMP的基本概念和SMP的結構。
第四節(jié)多核處理機
多核處理機的優(yōu)勢;多核處理機的組織結構;多核處理機的關鍵技術。
第五節(jié)多核處理機實例
ARM多核處理機;英特爾酷睿多核處理機;英特爾至強融核眾核處理機;龍芯多核處理機。
考核要求:
了解多核處理機及實例。掌握并行性的概念和基本方法、多處理機構成。熟練掌握多線程與超線程處理機。
參考書目
《計算機組成原理》(第6版),白中英、戴志濤主編,科學出版社,2019年。
《操作系統(tǒng)》科目考試大綱
第一章操作系統(tǒng)概論
考核內容:
第一節(jié)操作系統(tǒng)及其發(fā)展
操作系統(tǒng)的定義和主要特性,了解操作系統(tǒng)的目標;操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位、作用和資源管理功能;操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史,理解多道程序設計的原理和優(yōu)缺點;批處理、分時、實時、個人計算機、嵌入式、網(wǎng)絡和分布式等操作系統(tǒng)的概念和特征。
第二節(jié)操作系統(tǒng)的用戶接口
操作系統(tǒng)為用戶提供的兩大類接口是程序接口和系統(tǒng)調用;程序接口的各種形式;系統(tǒng)調用的概念、實現(xiàn)過程、分類及其與函數(shù)調用之間的關系。
第三節(jié)操作系統(tǒng)結構和運行模型
操作系統(tǒng)的構件、結構和運行模型。
第四節(jié)流行操作系統(tǒng)簡介
目前主流的操作系統(tǒng)。
考核要求:
了解操作系統(tǒng)的起源和發(fā)展。理解操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位、作用和資源管理功能,多道程序設計的原理和優(yōu)缺點,各種類型操作系統(tǒng)的概念和特征,操作系統(tǒng)為用戶提供的接口,系統(tǒng)調用的概念、實現(xiàn)過程、分類及其與函數(shù)調用之間的關系。掌握操作系統(tǒng)的相關概念和主要特性以及操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位。
第二章處理器管理
考核內容:
第一節(jié)進程及其實現(xiàn)
進程的引入原因;進程的定義和特征,掌握進程與程序的比較;進程控制塊PCB的概念、進程的基本狀態(tài)及其相互轉換;進程映像的概念和組成、進程上下文的概念、組成和進程上下文的切換;訪管指令和特權指令;處理器的工作模式,工作模式的切換;原語的概念和特征;進程控制常用的創(chuàng)建、撤消、阻塞和喚醒原語的引起事件和執(zhí)行過程。
第二節(jié)線程及其實現(xiàn)
引入線程的動機;線程的概念和特征,線程與進程的關系;線程的實現(xiàn)。
第三節(jié)作業(yè)管理
作業(yè)的狀態(tài)及其轉換;作業(yè)概念、作業(yè)與進程的關系、作業(yè)的組成;作業(yè)控制塊JCB的概念、內容和作用。
第四節(jié)處理器調度及其調度算法
處理器調度的層次以及各級調度的主要任務和功能;選擇調度算法的原則和各種作業(yè)調度和進程調度算法的調度策略:先來先服務調度算法、最短作業(yè)優(yōu)先調度算法、最短剩余時間優(yōu)先調度算法、響應比最高者優(yōu)先調度算法、優(yōu)先級調度算法和輪轉調度算法等;實時調度算法和多處理機調度算法。
第五節(jié)Linux進程與線程
Linux操作系統(tǒng)中的進程與線程相關概念和實現(xiàn)技術。
考核要求:
了解操作系統(tǒng)引入進程和線程的原因、作業(yè)的狀態(tài)及其轉換,處理器調度的層次以及各級調度的主要任務和功能等。理解使用各種作業(yè)調度和進程調度算法調度作業(yè)和進程,會計算作業(yè)的周轉時間和帶權周轉時間。掌握進程的定義和特征,進程與程序的比較、進程控制的原語,進程的三種基本狀態(tài)及其相互轉換,進程控制塊PCB的作用,線程的概念和特征,線程與進程的關系,各種作業(yè)調度和進程調度算法的調度策略等。
第三章進程管理
考核內容:
第一節(jié)并發(fā)進程
程序順序執(zhí)行的概念和特征,程序并發(fā)執(zhí)行的概念和特征,進程的并發(fā)性;Berstein條件的和相關問題;并發(fā)進程與時間有關的錯誤;進程并發(fā)執(zhí)行時的兩種基本制約關系:競爭和協(xié)作;進程互斥和進程同步的概念。
第二節(jié)臨界區(qū)管理
臨界區(qū)和臨界資源的概念和臨界區(qū)的調度原則;臨界區(qū)管理的軟件方法和硬件設施。
第三節(jié)信號量與PV操作
同步機制的概念和常用類型;信號量、P操作和V操作原語的執(zhí)行過程與含義;使用記錄型信號量機制描述進程并發(fā)執(zhí)行的過程;同步機制的經(jīng)典問題——五個哲學家吃通心面問題、生產(chǎn)者與消費者問題、讀者與寫者問題、理解理發(fā)師問題。
第四節(jié)管程
管程的概念、一般形式和具體實現(xiàn)。
第五節(jié)進程通信
進程通信的概念、類型和方式,了解信號、管道、消息傳遞、共享內存通信機制。
第六節(jié)死鎖
死鎖產(chǎn)生的原因,掌握死鎖的概念和解決方法;死鎖產(chǎn)生的4個必要條件,理解死鎖防止的策略;死鎖避免的概念,熟練掌握銀行家算法及其應用,學會解決相關問題;死鎖定理,掌握資源分配圖及其化簡方法;死鎖的解除方法。
考核要求:
了解前驅圖和Berstein條件的意義和用途,進程并發(fā)執(zhí)行的特征。理解進程的并發(fā)性,并發(fā)進程與時間有關的錯誤,競爭和協(xié)作,互斥和同步,臨界區(qū)和臨界資源,死鎖產(chǎn)生的原因和排除方法,使用銀行家算法避免死鎖發(fā)生。掌握信號量的概念和含義,P操作和V操作的執(zhí)行過程與含義,記錄型信號量機制,用信號量解決問題,使用記錄型信號量機制描述進程并發(fā)執(zhí)行的過程,化簡資源分配圖,臨界區(qū)的調度原則,哲學家問題,生產(chǎn)者與消費者問題,理發(fā)師問題,讀者與寫者問題,死鎖的概念和產(chǎn)生的必要條件等。
第四章存儲管理
考核內容:
第一節(jié)概述
存儲管理的對象和功能;計算機系統(tǒng)存儲器的層次結構,了解程序的編譯、鏈接、裝入和執(zhí)行過程;邏輯地址空間和物理地址空間,邏輯地址和物理地址的概念;地址重定位的概念和兩種方式;存儲保護的概念和方法。
第二節(jié)連續(xù)存儲空間管理
固定分區(qū)存儲管理方法的基本原理、內存分配和回收方法以及優(yōu)缺點;可變分區(qū)存儲管理方法的基本原理,理解內存分配和回收、地址轉換、存儲保護和存儲共享的方法以及優(yōu)缺點;可變分區(qū)存儲管理的內存分配算法并學會解決相關問題;連續(xù)存儲管理中主存擴充的技術:覆蓋、交換和移動。
第三節(jié)分頁存儲管理
分頁存儲管理的基本原理,邏輯地址、物理地址,頁表和地址轉換過程;引入快表的原因和通過快表轉換地址的過程;分頁存儲空間內存的分配和回收方法;頁面共享和保護的方法;多級頁表和反置頁表。
第四節(jié)分段存儲管理
分段存儲管理的基本原理,包括邏輯地址空間和物理地址空間的劃分,段表和地址轉換過程,學會計算邏輯地址和物理地址;段的共享和保護方法;分段存儲管理的特點、分頁和分段存儲管理的異同。
第五節(jié)虛擬存儲管理
程序局部性原理;虛擬存儲器的概念及其容量;分頁虛擬存儲管理的實現(xiàn)原理,包括頁表的結構、地址轉換過程、缺頁中斷和頁面置換的概念,熟練掌握頁面替換算法的策略和應用,能夠解決實際問題;分段虛擬存儲管理的實現(xiàn)原理,包括段表的結構、地址轉換過程、段的擴充、段的共享和保護等;請求段頁式虛擬存儲管理的實現(xiàn)原理,包括邏輯地址空間和物理地址空間的劃分,邏輯地址的結構、段表的結構、頁表的結構、地址轉換過程和優(yōu)缺點等。
考核要求:
了解存儲管理的功能,固定分區(qū)和可變分區(qū)存儲管理的基本原理,移動技術,內存共享和保護,請求分頁、段頁式虛擬存儲管理的實現(xiàn)原理等。理解可變分區(qū)存儲管理的內存分配算法,分頁存儲管理的地址轉換,分段存儲管理的地址轉換和頁面替換算法。掌握邏輯地址空間和物理地址空間的概念,邏輯地址和物理地址的概念,地址重定位的概念和方式,分頁和分段存儲管理的基本原理、地址轉換和優(yōu)缺點,分頁和分段存儲管理的比較,虛擬存儲器的概念和容量,頁面替換算法等。
第五章文件管理
考核內容:
第一節(jié)文件
文件系統(tǒng)的概念和功能;文件的概念和命名規(guī)則;文件的分類和文件屬性;文件的存取方法。
第二節(jié)文件目錄
文件系統(tǒng)的分層結構,層次目錄結構;文件控制塊FCB的概念、內容和作用;文件目錄和目錄文件的概念;UNIX/Linux系統(tǒng)中引入索引節(jié)點inode后文件目錄的組織方法;文件目錄的檢索方法。
第三節(jié)文件組織與數(shù)據(jù)存儲
文件邏輯結構的概念和兩種基本形式:流式文件和記錄式文件,了解記錄格式,理解記錄、鍵等概念;文件物理結構的概念和常用的組織方法及其優(yōu)缺點。
第四節(jié)文件系統(tǒng)其它功能的實現(xiàn)
文件系統(tǒng)調用的實現(xiàn);文件存儲空間的管理方法,包括空閑塊的組織方法,空閑塊的分配和回收算法等;文件共享的概念和實現(xiàn)方法;虛擬文件系統(tǒng)。
第五節(jié)文件系統(tǒng)實例
Linux文件系統(tǒng);Windows文件系統(tǒng)(選講)。
考核要求:
了解文件系統(tǒng)的功能,文件的分類,文件目錄的結構和檢索,文件存儲空間的管理,文件系統(tǒng)調用,文件共享等。理解位示圖的組成和計算,文件目錄的檢索,記錄的成組和分解。掌握文件的存取方法,文件的邏輯結構和物理結構。
第六章設備管理
考核內容:
第一節(jié)I/O硬件原理
I/O系統(tǒng)的概念,理解設備管理的功能;設備的分類;掌握字符設備和塊設備的概念和典型設備等;I/O控制方式,包括控制過程、優(yōu)缺點及其對比等;設備控制器的概念、組成和功能。
第二節(jié)I/O軟件原理和緩沖技術
I/O軟件的設計目標和原則、I/O軟件的組成和層次;I/O中斷處理程序;I/O設備驅動程序的任務和功能;獨立于設備的I/O軟件的功能,用戶空間的I/O軟件的種類和功能;引入緩沖的目的,常用的緩沖技術,多緩沖的組織和工作過程。
第三節(jié)驅動調度技術
磁盤的物理結構;循環(huán)排序和優(yōu)化分布;磁道定位和移臂調度算法的調度策略;提前讀、延遲寫和虛擬盤的概念。
第四節(jié)設備分配
設備獨立性的概念、優(yōu)點和實現(xiàn);設備分配的方式、數(shù)據(jù)結構和分配算法。
第五節(jié)虛擬設備
虛擬設備、SPOOLing技術的概念;SPOOLing系統(tǒng)的組成、實現(xiàn)和優(yōu)點。
考核要求:
了解設備管理的功能,設備的分類,I/O軟件的設計目標和層次,設備驅動程序的任務和功能。理解通道的工作過程,引入緩沖的目的,設備分配的方式、數(shù)據(jù)結構和分配算法,SPOOLing系統(tǒng)的組成、實現(xiàn)和優(yōu)點。掌握字符設備和塊設備、I/O控制方式、通道技術、緩沖技術、移臂調度算法、設備獨立性、虛擬設備和SPOOLing技術。
第七章網(wǎng)絡與分布式操作系統(tǒng)
考核內容:
第一節(jié)計算機網(wǎng)絡和網(wǎng)絡計算模式概述
計算機網(wǎng)絡的概念、組成、功能,了解網(wǎng)絡體系結構和網(wǎng)絡協(xié)議;網(wǎng)絡計算、分布式計算、網(wǎng)格計算、云計算等網(wǎng)絡計算模式。
第二節(jié)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)
網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的概念、特征和類型;分布式系統(tǒng)的概念、特征和功能;分布式系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)的對比;分布式進程通信、進程同步和進程遷移;分布式資源管理和文件系統(tǒng)。
考核要求:
了解網(wǎng)絡和分布式環(huán)境操作系統(tǒng)概念。理解網(wǎng)絡和分布式環(huán)境操作系統(tǒng)特征和主要功能,網(wǎng)絡系統(tǒng)資源管理和網(wǎng)絡文件系統(tǒng)。掌握分布式進程通信、進程同步和進程遷移的實現(xiàn)。
第八章操作系統(tǒng)安全
考核內容:
第一節(jié)安全性概述以及安全策略、安全模型和安全機制
操作系統(tǒng)安全的概念;安全需求和安全策略、訪問支持策略和訪問控制策略;安全模型、安全模型示例;硬件安全機制、認證機制、授權機制、加密機制、審計機制。
第二節(jié)安全操作系統(tǒng)設計和開發(fā)
安全操作系統(tǒng)結構和設計原則;安全操作系統(tǒng)的開發(fā);安全系統(tǒng)的評價標準。
第三節(jié)Linux安全機制
Linux的基本安全機制;SELinux;Linux安全模塊。
考核要求:
了解操作系統(tǒng)安全的意義和作用。理解安全策略、安全模型和安全機制。掌握安全操作系統(tǒng)結構和設計原則。
第九章多機系統(tǒng)操作系統(tǒng)及操作系統(tǒng)新進展
考核內容:
第一節(jié)多處理器與多計算機系統(tǒng)
并行處理系統(tǒng)分類;對稱多處理機、集群系統(tǒng)的概念,以及對操作系統(tǒng)支持的要求。
第二節(jié)多核與超線程
多核處理器結構的出現(xiàn)和技術優(yōu)勢;超線程概念和技術;多核操作系統(tǒng)設計相關概念。
第三節(jié)并行處理環(huán)境下的同步與調度
同步粒度的概念;并行計算環(huán)境的同步技術和方法;多處理機調度及相關技術。
第四節(jié)其它新興操作系統(tǒng)技術
考核要求:
了解并行環(huán)境下同步與調度的特點和重要性。理解多機系統(tǒng)對操作系統(tǒng)的額外要求。掌握超線程概念。
參考書目
《操作系統(tǒng)教程》(第5版),費祥林、駱斌編著,高等教育出版社,2014年。
文章來源:西北師范大學研究生官網(wǎng)