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1高纲1578江苏省高等教育自学考试大纲08166操作系统及其安全南京邮电大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室2Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点随着计算技术的迅速发展，计算机的软硬件资源越来越丰富，用户也要求能更方便、更灵活的使用计算机系统。为了增强计算机系统的处理能力和方便用户有效的使用计算机系统，操作系统已成为现代计算机系统中不可缺少的重要组成部分；同时随着互联网技术的迅猛发展，网络安全已经成为及其重要的一个课题。因此，操作系统及其安全课程也就成为高等学校计算机专业的重要专业基础课。为了更好地理解操作系统的工作原理，本课程从操作系统的实现资源管理的观点出发，阐述如何对计算机系统中软硬件资源进行管理，使计算机系统协调一致地、有效地为用户服务，充分发挥资源的使用效率，提高计算机系统的可靠性和服务质量；并阐述安全领域的相关概念和相应的应对措施，从而更好地去处理各种网络安全问题。二、课程目标操作系统及其安全是计算机专业的主要专业课。通过本课程的学习，要求应考者：1.掌握操作系统的基本结构；2.掌握操作系统与硬件及其它软件之间的关系；3.掌握操作系统中有关进程的概念、进程并发执行时必须解决的三个问题；4.通过对UNIX系统的分析，掌握操作系统基本原理在具体操作系统中的灵活应用；5.通过计算机系统安全的研究，掌握实现系统安全的常用手段。三、与相关课程的联系与区别操作系统是管理计算机系统资源和控制程序执行的一种系统软件。它直接扩充裸机的功能，为程序的执行提供良好环境。所以，在学习操作系统之前应该先学习计算机组成原理、数据结构、高级语言程序设计，汇编语言程序设计等相关课程。在这些先修课的基础上再学习本课程，符合循序渐进的规律，不仅容易理解课程内容，而且能正确把操作系统的各部分程序有机的联系起来。四、课程的重点和难点重点：进程调度方法；进程的同步与互斥问题的解决；进程通信的实现；处理机的常用调度算法；死锁的预防和避免；虚拟存储管理的实现；中断技术；空闲块管理技术。次重点：操作系统的功能；操作系统的分类及特点；进程与线程工作方式；产生死锁的3原因与必要条件；存储空间的划分、分配、回收、保护（非虚拟存储管理技术）；缓冲技术的实现；UNIX中对文件、进程、存储器的管理；系统安全中的数据加密、信息认证、信息访问技术；云计算应用。难点：操作系统基本特性的理解；进程调度算法；进程同步与互斥实现；银行家死锁避免算法，空闲块管理中的位示图法。Ⅱ考核目标本大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。各能力层次的含义是：识记（Ⅰ）：要求考生能够识别和记忆本课程中有关操作系统及其安全概念主要内容（如定义、公式、原理、重要结论、方法及特征、特点等），并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。领会（Ⅱ）：要求考生能够领悟和理解本课程中有关操作系统及其安全概念的内涵及外延，理解概念的确切含义，能够鉴别关于概念的似是而非的说法；理解相关知识的区别和联系，并能根据考核的不同要求对相关概念问题进行合理推理和论证，做出正确的判断、解释和说明。简单应用（Ⅲ）：要求考生能够根据已知的知识和事实、条件，对操作系统及其安全相关算法进行设计，得出正确的结论或做出正确的判断，并能把实现过程正确地表达出来。还可运用本课程中的少量知识点，利用简单的数学方法分析和解决一般应用问题，如简单的计算、绘图和分析等。综合应用（Ⅳ）：要求考生能够面对具体、实际的操作系统环境中发现问题，并能探究解决问题的方法，建立合理的设计算法，根据具体问题列出相关量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出相关结论，如分析、计算、绘图和论证等。Ⅲ课程内容与考核要求第一章操作系统概述一、学习目的与要求4了解操作系统的含义，操作系统的结构和操作系统的发展过程；理解操作系统的功能及各类操作系统的特征。二、课程内容1.操作系统的定义2.操作系统的功能及服务对象3.操作系统的结构4.操作系统的发展过程5.操作系统的分类三、考核知识点与考核要求1.操作系统的定义识记：计算机硬件的基本组成；操作系统的定义；操作系统组成中系统调用的分类2.操作系统的功能及服务对象识记：处理机管理的主要功能；多线程OS中线程；存储器管理；文件管理的主要任务；OS的服务对象。领会：计算机管理涉及的内容；存储器管理的主要功能；I/O管理涉及的内容；文件管理涉及的主要内容；操作系统的主要功能。3.操作系统的结构识记：计算机系统的层次结构；计算机系统的分层；计算机系统的体系结构；客户/服务器模式的概念及优点；面向对象程序设计技术的概念和优点；微内核技术的概念。领会：操作系统的模块化结构；微内核的功能。4.操作系统的发展过程识记：操作系统的发展过程。5.操作系统的分类识记：单道批处理的概念及特征；多道批处理技术的概念；分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统的概念；网络管理的目标及功能；分布式数据库的优点；分布式操作系统的分类；常见嵌入式操作系统；嵌入式技术的发展过程。领会：单道批处理系统工作流程；多道批处理技术的特征；协调多道程序运行的必要条件；分时操作系统；分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入5式操作系统的特征；操作系统的基本特性。应用：多道程序的运行；中断响应时间和中断延迟时间。四、本章重点、难点重点：操作系统的功能，操作系统的类型及特点；操作系统的特性。难点：操作系统的特性；多道程序的并发执行。第二章进程和线程一、学习目的与要求了解进程与线程的基本概念；了解线程与进程的基本特点；了解进程管理中PCB的作用及包含的内容；了解进程调度的两种类型；理解进程的并发执行；理解进程与线程的特性；理解进程状态间的转化及转化条件；理解管道通信的实现；掌握信号量的使用；解决进程的同步问题、互斥问题，掌握进程通信的使用方法。二、课程内容1.进程的基本概念2.进程的管理3.线程的定义三、考核知识点与考核要求1.进程的基本概念识记：线程的顺序执行；进程的并发执行；进程的定义。领会：程序顺序自行式的基本特征；前趋图；进程并发执行的特征；进程的特征。应用：进程状态之间的转换及条件。2.进程的管理识记：进程控制块的作用及块中的内容；存放处理机相关信息的寄存器种类；引起创建进程的事件；进程调度两种方式；进程之间的关系。领会：进程控制块的组织方式；进程图；进程的创建过程；Windows和Linux操作系统的进程控制；对临界资源的访问；Windows中同步与互斥；管道通信的协调能力。应用：信号量的工作原理；进程同步；进程互斥；进程通信。3.线程的定义6识记：线程的定义；线程的属性；超线程技术及原理；实现超线程的条件。领会：引入线程的必要性；线程的状态；进程与线程的区别。四、本章重点、难点重点：进程与线程的特征及工作方式；进程之间转化的方式及其转化条件；信号量的使用；进程的同步与互斥问题；进程通信的实现。难点：使用信号量解决进程同步和互斥问题；进程通信的实现。第三章处理机的调度与死锁一、学习目的与要求了解处理机调度的基本概念及设计原则；了解常用的几种调度方式；了解几种常用的调度队列模型；理解调度算法的若干准则；理解多处理机的调度方式；掌握常用的调度算法；掌握死锁的预防与避免。二、课程内容1.处理机调度的基本概念及设计原则2.常用的几种调度方式3.几种常用的调度队列模型4.调度算法的若干准则5.常用的调度算法6.多处理机的调度7.产生死锁的原因与必要条件三、考核知识点与考核要求1.处理机调度的基本概念及设计原则识记：处理机调度的基本概念；处理机调度的基本原则。2.常用的几种调度方式识记：高级调度；中级调度；低级调度的概念；进程调度的功能。领会：低级调度中的抢占方式和非抢占方式；引起进程调度的原因。3.几种常用的调度队列模型识记：仅有低级调度的调度队列模型。7领会：具有高级和低级调度的调度队列模型；系统的调度层次结构。应用：同时具有三级调度的调度队列模型。4.调度算法的若干准则识记：相应时间；截止时间；优先权准则；面向系统的要求。领会：周转时间。5.常用的调度算法应用：先来先服务算法；短作业优先调度算法；高优先权优先调度算法。6.多处理机的调度识记：多处理机的类型；多处理机系统中的进程分配方式。领会：多处理机系统中进程（线程）调度方式中的自调度方式和专用处理机分配方式。应用：成组调度方式。7.产生死锁的原因和必要条件识记：死锁状态；产生死锁的必要条件。领会：产生死锁的原因；预防死锁的基本方法。应用：系统运行的安全状态；利用银行家算法避免死锁。四、本章重点、难点重点：常用的调度算法；死锁的预防；死锁的避免。难点：调度算法的实现；银行家算法。第四章存储管理一、学习目的与要求了解存储器的组成、存储管理的功能、覆盖技术、交换技术；理解存储空间的划分的方法及原因、分页存储管理、分段存储管理；掌握重定位方法、段页式存储管理实现过程、虚拟存储管理实现过程。二、课程内容1.存储器的组成2.存储管理的功能3.什么是重定位84.存储空间的划分5.覆盖技术6.交换技术7.分页存储管理8.分段存储管理9.段页式存储管理10.虚拟存储管理三、考核知识点与考核要求1.存储器的组成识记：存储器的概念、作用、分层；。2.存储管理的功能识记：内存分配与回收的概念；静态存储分配；动态存储分配；地址映射；内存扩充。领会：内存共享保护的方法。3.什么是重定位识记：名字空间；逻辑地址空间。领会：内存存储空间；地址重定位概念；静态重定位。应用：动态重定位方法及优点。4.存储空间的划分识记：名字空间；逻辑地址空间。领会：单一连续分配；可重定位分区分配；分区保护。应用：固定分区分配方法；动态分区分配算法。5.覆盖技术、交换技术识记：覆盖技术的概念；交换技术的概念。领会：覆盖技术与交换技术的比较。6.分页存储管理识记：分页存储管理的基本思想。领会：分页存储管理的地址结构；也表的使用；两级页表及多级页表。应用：分页的地址变换。97.分段存储管理识记：分段存储的基本思想及好处。领会：分段地址结构；段表的使用。应用：分段的地址变换。8.段页式存储管理识记：名字空间；逻辑地址空间。领会：内存存储空间；地址重定位概念；静态重定位。应用：段页式存储管理地址变换的实现。9.虚拟存储管理识记：程序执行的局限性；虚拟存储产生的原因。领会：虚拟内存不足的原因；请求分页地址变换优点；请求式分段存储管理。应用：请求分页地址变换过程、实现；页面置换算法。四、本章重点、难点重点：各种存储管理方式的主存划分、分配、回收、保护问题。难点：动态重定位的实现；页面置换算法。第五章输入、输出设备管理一、学习目的与要求了解设备管理的分类与基本任务，了解输入、输出中程序的直接控制方式，了解中断的相关概念，了解设备分配的工作步骤，了解SPOOLing系统的概念及组成；理解设备管理的相关功能，理解中断技术的控制方式，理解设备分配策略；掌握DMA控制方式，掌握双缓冲及多缓冲的实现方法。二、课程内容1.设备管理概述2.设备控制器3.输入、输出的控制方式4.中断技术5.缓冲技术106.设备分配技术7.SPOOLing技术三、考核知识点与考核要求1.设备管理概述识记：设备的分类；设备管理的基本任务。领会：设备管理具备的功能。2.设备控制器识记：设备控制器的概念；设备控制器的组成。领会：设备控制器的功能。3.输入、输出的控制方式识记：程序直接控制方式。领会：中断控制方式。应用：DMA控制方式。4.中断技术、缓冲技术识记：中断的概念；与中断有关的概念；中断的分类及优先级；引入缓冲的原因；单缓冲。领会：中断处理过程；双缓冲工作方式；环形缓冲工作方式；缓冲池工作方式。5.设备分配技术识记：设备分配中的数据表；设备分配程序的工作步骤。领会：设备分配策略；设备分配程序的改进。6.SPOOLing技术识记：SPOOLing技术的概念；SPOOLing系统的组成。领会：SPOOLing系统的特点。四、本章重点、难点重点：