操作系统考研大纲与考试范围解析

一．考研试题范围分析

2011年计算机专业考研大纲在知识点上看没有太大的变化，只是给出了一个大致的范围，至于详细的知识点、难点和重点，很多人心中没有数。因此，只能通过分析历年的试题才可略知一二。
考研试题主要包括两种题型：选择题和综合应用题。
选择题一般有10道题目，均为单选题，每题2分，共20分。下表是对2009年和2010年选择题出题范围的一个对比。

	2009年	2010年
操作系统概述	1	1
进程的基本概念		1
进程调度算法	1	1
信号量		1
进程间同步与互斥		1
死锁的避免	1
分区存储管理	1	1
段式存储管理	1
虚拟页式存储管理		1
文件的基本概念		1
文件的实现	2	1
文件的共享	1
磁盘调度算法	1
I/O核心子系统		1
I/O应用接口	1

综合应用题一般有2道题目，主要知识点的分布如下表所示。

2009年	2010年
45. 基于信号量的进程间同步与互斥	45. 磁盘空闲空间管理、磁盘调度算法
46. 虚拟页式存储管理中的地址映射过程	46. 虚拟页式存储管理：地址映射、页面置换算法

如果把所有的试题按照章节来划分，每章的分数如下：

	2009年	2010年
操作系统概述	2	2
进程管理	4+7	8
存储管理	4+8	4+8
文件系统	8	4+7
输入输出（I/O）管理	2	2

从近两年的试题范围的对比中，可以看出，试题的安排比较均匀，每一章都会有，但是重点还是比较突出，而且题型之间会有互补。
对于第一章“操作系统概述”，一般都会安排一道选择题，总分值2分。
对于第二章“进程管理”，这是重点，总分值在8～11分之间。有两种可能性，一是出4道选择题，二是出2道选择题再加一道综合应用题。例如，2009年出了2道选择题和一道应用题，而2010年没有出应用题，因此出了4道选择题。
对于第三章“存储管理”，这也是重点，这两年都是出了2道选择题和一道综合应用题，总分值为12分。
对于第四章“文件系统”，其重要性仅次于“存储管理”和“进程管理”，2009年是4道选择题，2010年是2道选择题加一道综合应用题，总分值在8～11分之间。尤其是磁盘调度算法这部分，最近两年都考了，2009年是一道选择题，2010年是一道应用题。
对于第五章“输入输出I/O管理”，这两年每年的分值只有2分，只安排了一道选择题。
总之，我们可以得到一个结论：考试大纲的每一章都会出题，而且从份量上来看，基本上是按照比例来的，“存储管理”这一章最为重要，其次是“进程管理”和“文件系统”，然后是“输入输出I/O管理”，最后是“操作系统概述”。
二．复习建议
相对于其他的专业课程来说，《操作系统》课程的复习相对来说要简单一些，主要在于重点章节比较明显、重点知识点不太多。但如果学生不去认真复习、没有掌握正确的复习方法，仍有可能考不出好成绩。下面提出一些复习方面的建议。

1．在备考时首先要把考试大纲上要求的内容真正学懂。

操作系统课程既不同于“英语”、“政治”等纯记忆性的课程，也不同于“数学”等纯技能型的课程，它既要求概念的掌握，也有一些技能上的计算。所以在复习这门课程的时候，首先要把考研大纲上要求的所有内容认真仔细地学习一遍，真正做到弄明白、学懂。不能停留在简单的记忆的层次，而要深入理解其内涵。例如，在复习进程的状态的时候，不能仅仅把“运行、就绪和阻塞”这三种状态的定义背诵下来，而是要理解其内涵，并与实际案例结合起来，比如说当我们在使用Word来编写文档的时候，它是处于什么状态？

在备考时，如果之前已经学过“操作系统”课程，基本概念、基本原理已经掌握，可以采用自学的方法来复习；如果之前没有学过该课程，或者学得不是很深入，则最好参加相应的课程，在老师的帮助下学习。

2．复习要全面，要覆盖尽可能多的知识点

由于每本教材、每个教师的讲授内容都不完全相同，不可能覆盖所有的知识点，而考题却可能剑走偏锋，因此在复习时要全面，要覆盖尽可能多的知识点。例如，考试大纲要求掌握磁盘调度算法，但并没有指明要掌握哪些磁盘调度算法，而2010年的一道应用题考查的是CSCAN(循环扫描)算法，而这种算法并不是每一个教师、每一本教材都会涉及，所以在复习时，只能做加法，不能做减法。最好不要去压题，而是采用穷举法，覆盖尽可能多的知识点。

3．复习的基本方法是习题驱动，必须完成足够量的习题。

考研是一种应试，需要完成一定量的题目。所以在复习的时候，也必须是习题驱动。具体来说，首先要对操作系统课程的基本内容进行复习，在此基础上，要完成尽可能多的题目，通过做题来巩固复习效果。可以说，做题目是整个复习过程中最关键、最重要的一环，一定要重视。

题目的来源有多种：参考书上布置的习题、往届的试题、互联网上的国内外“操作系统”课程的作业题，等等。

在做题过程中，要灵活思考、举一反三，不能为了做题而做题，对于每一道题目，在完成之后，要思考它的考点是什么，能否变化一下。事实上，对于真正的考题，一般不太可能是以前出现过的原题，一般都会进行修改。比如说，2009年的基于信号量的进程间同步与互斥的应用题，就是在一道以前出现过的题目的基础上，稍加变化而成的，所以同学们在做题的过程中，不仅要把题目本身做出来，还要积极思考，最好能自己去修改题目，“编”出新的题目。

4．注意比较

在复习中应当注意将知识进行对比，以加深理解。例如，内存的管理和文件的物理结构有相似之处，文件的顺序结构类似于可变分区的存储管理方案；FAT表类似于反置页表，而索引结构类似于页表。通过这种比较，可以对概念的本质有更深入的理解，而只要理解了，就比较容易记住。

此外，还要善于用日常生活中的例子来理解操作系统中的概念。例如，LRU算法与股市中的“追涨杀跌”的策略是类似的，都是根据最近一段时间内的表现来预测未来的表现，原理是相通的。而通过这样的比较和联想，不仅有趣味、理解得更深入，而且记得更牢。

5．注意复习和重读

有些内容在初读时难以透彻理解或熟练掌握，或者看起来似乎明白了，但用的时候容易犯晕。在继续学习的过程中如遇到或用到有关内容时，应当及时复习或重读，这往往能够化难为易，温故知新。一般来说，一本书、一门课程的学习分为两个阶段：从薄到厚，再从厚到薄。薄的书经过自己的理解、前后联系、多层次比较，内容变得越来越丰富，于是就厚了。而在此之后，经过归纳总结、提纲挈领，所有的知识又被分门别类、结构分明，用几条线路，就可以把所有的知识点串起来，就好像串起珍珠项链的绳子，于是书又从厚到薄。

三．考试指导
操作系统考试可能的题型有以下2种：

(1) 单项选择题。

(2) 综合应用题。

单项选择题有两种，一种是原理概念题，考察的是对操作系统原理的理解；一种是计算题。而综合应用题一般都是计算题。

下面根据各种题型举例分析，说明解题方法及考试时的注意事项。

例题1单项选择题

下列选项中，降低进程优先权级的合理时机是（    ）。
A．进程的时间片用完
B．进程刚完成I/O，进入就绪列队
C．进程长期处于就绪队列
D．进程从就绪状态转为运行状态
【答案】A。
【解析】
本题考察的是进程调度中的优先级算法，具体来说，操作系统会优先照顾哪一类进程。从提高系统性能和资源使用效率的角度出发，操作系统会倾向于照顾I/O繁忙的进程，因为这类进程的特点是只需要少量的CPU时间，把I/O设备启动起来，然后当I/O设备在工作的时候，CPU就可以腾出来去运行别的进程，所以操作系统会优先照顾这类进程，以提高系统的性能，所以B是错误的，对于I/O进程，不仅不会降低其优先级，反而会提高其优先级。而对于CPU繁忙的进程，由于它会一直占用CPU，这样就无法提高系统的吞吐率，所以操作系统并不会优先照顾这种进程，所以A是正确的，当进程的时间片用完却仍然没有结束的时候，可能会降低它的优先级。
对于C，这里考察的是“饥饿”的概念，如果一个进程长期处于就绪队列，无法得到CPU去运行，就称为“饥饿”，为了防止这种现象，操作系统会提高这类进程的优先级，因此C是错误的。
对于D，当一个进程刚从就绪状态转为运行状态时，这说明操作系统刚刚调度它去运行，在它刚开始运行的时候，不会立即去调整它的优先级，因为此时操作系统并不知道它属于什么类型。它可能马上就启动I/O操作，从而把自己阻塞起来，也可能长时间使用CPU。
例题2 单项选择题

设与某资源相关联的信号量初值为3，当前值为1，若M表示该资源的可用个数，N表示等待该资源的进程数，则M，N分别是（    ）。
A．0，1  B．1，0C．1，2  D．2，0
【答案】B。
【解析】
这道题目考察的是信号量的概念，包括什么是信号量、信号量的用途、信号量的值的含义等。
信号量可以用来实现进程之间对共享资源的互斥访问，具体来说，信号量的初始值就是总的资源的个数，当进程申请一个资源时，信号量的值就减1；当进程释放一个资源时，信号量的值就加1。因此，如果信号量的当前值为正数，表示剩余的空闲资源的个数；如果信号量的当前值为负数，表示有多少个进程在等待使用该资源。以上便是用信号量来实现进程间互斥的基本原理。为了更好地记住这个原理，可以用生活中的一个例子来类比。比如说，我们去饭店吃饭，饭店的桌子的数量是有限的，随着顾客的增多，空闲桌子的数量会越来越少。如果该数量仍然大于0，说明仍有空闲的桌子，可以进去吃饭；如果该数量等于0，说明已经客满，没有空闲的桌子；如果饭店的生意特别好，那么不仅没有空闲的桌子，而且会有顾客在门口等待，此时饭店的做法是给等待的顾客发一个号。所以如果把这个生活中的例子记住了的话，那么上述题目就变得很容易了：信号量的初值等于3，说明饭店的总的桌子数量为3。信号量的当前值为1，说明当前还剩下一张空闲的桌子，这也就说明此时门口不可能有顾客在等待。所以M等于1，N等于0。
所以对于操作系统当中的概念，要善于用生活当中的例子来类比，这样的好处是形象、生动，比较容易记住。

例题3 单项选择题

一个分段存储管理系统中，地址长度为 32 位，其中段号占 8 位，则最大段长是（    ）。
A．28字节 B．216字节C．224字节 D．232字节
【答案】C。
【解析】
这道题目考察的是段式存储管理中的地址映射。
在段式存储管理当中，一个逻辑地址分为两个部分：段号和段内偏移。在地址映射时，先用段号去查找段表，找到该段所在的内存分区的起始地址，然后把该起始地址加上段内偏移，即得到最终的物理地址。
既然地址的长度为32位，其中段号占了8位，因此段内偏移为24位。而24位的地址所能访问的最大地址空间为224字节，因此答案选C。
【评论】
为了解决这个问题，需要知道两个知识点：（1）段式存储管理中的地址映射过程，尤其是逻辑地址的组成；（2）给定N位地址，则它能表示的最大地址空间为2N。本题相当于是把两个知识点糅合在一起，而不是简单地考察一般的地址映射过程（给出一个逻辑地址和段表，计算物理地址）。这就提醒我们，试题是会变化的，不要拘泥于传统的、典型的试题，重要的是把其中的一个个知识点抽取出来，然后对于不同的知识点，可以灵活运用。事实上，对于第2个知识点，在很多的地方都有其应用，例如，页式存储管理中的页面大小、逻辑地址空间的大小、FAT表项的个数，等等。所以要善于处理这种经过了变化、多个知识点融合的题目。
例题4 综合应用题
请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示。
页表内容

页号	页框（Page Frame）号	有效位（存在位）
0	101H	1
1	—	0
2	254H	1

页面的大小为 4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（TLB）的访问时间是 10ns，处理一次缺页的平均时间为108ns（已含更新TLB和页表的时间），进程的驻留集大小固定为 2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略。假设①TLB初始为空；②地址转换时先访问TLB，若TLB未命中，再访问页表（忽略访问页表之后的TLB更新时间）；③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。设有虚地址访问序列 2362H、1565H、25A5H，请问：
(1) 依次访问上述三个虚地址，各需多少时间？给出计算过程。
(2) 基于上述访问序列，虚地址1565H 的物理地址是多少？请说明理由。

【参考答案】
(1) 根据页式管理的工作原理，应先考虑页面大小，以便将页号和页内偏移分解出来。页面大小为 4KB，即212，则得到页内偏移占虚地址的低12 位，页号占剩余高位。可得三个虚地址的页号P如下（十六进制的一位数字转换成4 位二进制，因此，十六进制的低三位正好为页内位移，最高位为页号）：(a)2362H：P=2，访问快表10ns，因初始为空，访问页表100ns 得到页框号，合成物理地址后访问主存100ns，共计 10ns+100ns+100ns=210ns。(b) 1565H：P=1，访问快表10ns，落空，访问页表100ns落空，进行缺页中断处理108ns，合成物理地址后访问主存100ns，10ns+100ns+108ns+10ns+100ns(c) 25A5H：P=2，访问快表，因第一次访问已将该页号放入快表，因此花费10ns便可合成物理地址，访问主存100ns，共计 10ns+100ns=110ns。
(2) 当访问虚地址 1565H 时，产生缺页中断，合法驻留集为2，必须从页表中淘汰一个页面，根据题目的置换算法，应淘汰0号页面，因此 1565H 的对应页框号为 101H。由此可得 1565H 的物理地址为 101565H。

【短评】这道题目考察的是虚拟页式存储管理当中的页式地址映射过程，但它不仅仅是考察最简单的地址映射过程，而是进行了改编，把很多知识点都集成了进来，是一道比较好的题目。这道题目考察的知识点包括：页式地址映射、TLB的原理、页表的存储位置、驻留集、LRU页面置换算法。尤其是LRU页面置换算法，它出得比较灵活，不是像传统的考题那样，告诉你一组逻辑页面号和物理页面个数，然后让你计算缺页率。而是告诉你几个逻辑地址，然后让你自己去计算逻辑页面号，并且根据逻辑地址的访问顺序来确定逻辑页面号的顺序。也就是说，与传统的页面置换算法考题相比，它多了一个环节，它的已知条件是不一样的。

这道题目告诉我们，操作系统的考题，尤其是综合应用题，肯定不会是简单的、原封不动的传统考题，很有可能是在传统考题的基础上，进行了修改。例如，把已知条件进行了修改，需要你自己推导出传统考题的已知条件，或者是把多个知识点进行融和。为了应对这种情形，这就要求我们对操作系统的概念和原理有真正透彻的理解，当我们平时在做题的时候，绝不能仅仅停留在表面上，敷衍了事，以为做了足够多的题目就没问题了。而是一定要深入了解题目背后的原理，要相互关联、举一反三。只有这样，才能做到以不变应万变。否则，即使你花了很多的时间去做题，也不一定能考出好成绩。就像上面这个例子，在所有的教材和参考书上，都会介绍LRU页面置换算法，所以传统的LRU页面置换算法的例题你肯定会做，但如果考研试题进行了改造，把已知条件都改了，那么即使你知道什么是LRU算法，可能也做不出来。
四．结束语
操作系统课程是一门知识性、实践性都很强的课程。它既有一些需要记忆的内容，也有很多灵活多变的技能题。在复习时要明白两点：第一，只要花功夫，肯定能够把它学好，它不像数学那样需要极高的抽象思维；第二，只有多花功夫、多思考、灵活变通，才能把它真正学好，靠死记硬背、靠突击押题是考不出好成绩的。由于它的题目可以出得比较灵活，所以靠死记硬背是不行的；由于它的题目肯定会被修改，不会与传统试题完全吻合，所以靠突击押题是不行的。要想取得好成绩，只有两点，一是要苦学，要踏踏实实，花很多的时间去学、去练；二是要巧学，要勤于思考、融会贯通。只有这样，才可能成功。最后，祝愿考生们通过自己的勤奋努力，取得优良的成绩。

很强大 ，O(∩_∩)O谢谢