2018年中國科學院大學《計算機學科綜合》考試大綱

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一、考試形式

閉卷，筆試，考試時間180分鐘，總分150分。

二、試卷結構

題型，如：概念題（填空、選擇、判斷、簡答），應用題（計算、畫圖、分析、設計）等。

三、考試科目

數據結構、計算機組成原理、操作系統、計算機網絡四門課程，每門課程各占25%。

四、數據結構

（一）考試大綱

1、緒論

（1）數據結構的基本概念，數據的邏輯結構、存儲結構。

（2）算法的定義、算法的基本特性以及算法分析的基本概念。

2、線性表

（1）線性表的定義、基本操作。

（2）線性表的實現及應用，包括順序存儲結構、鏈式存儲結構(單鏈表、循環鏈表和雙向鏈表)的構造原理，在兩種存儲結構上對線性表實施的主要的操作(三種鏈表的建立、插入和刪除、檢索等)的算法設計與實現。

3、堆棧與隊列

（1）堆棧與隊列的基本概念、基本操作。

（2）堆棧與隊列的順序存儲結構、鏈式存儲結構的構造原理。

（3）在不同存儲結構的基礎上對堆棧、隊列實施基本操作（插入與刪除等）對應的算法設計與實現。

4、數組和廣義表

（1）數組的概念、多維數組的實現。

（2）對稱矩陣和稀疏矩陣的壓縮存儲。

（3）廣義表的基本概念。

5、樹與二叉樹

（1）樹的概念和性質。

（2）二叉樹的概念、性質和實現。

（3）二叉樹的順序存儲結構和鏈式存儲結構。

（4）遍歷二叉樹。

（5）線索二叉樹的基本概念和構造。

（6）樹和森林的存儲結構、遍歷。

（7）二叉排序樹。

（8）平衡二叉樹。

（9）哈夫曼(Huffman)樹和哈夫曼編碼。

6、圖

（1）圖的基本概念。

（2）圖的存儲，包括鄰接矩陣法、鄰接表法。

（3）圖的遍歷操作，包括深度優先搜索、廣度優先搜索。

（4）最小生成樹，最短路徑，關鍵路徑、拓撲排序算法的原理與實現。

7、文件及查找

（1）數據文件的基本概念、基本操作。

（2）順序查找法、分塊查找法、折半查找方法的原理與實現。

（3）B樹及其基本操作、B+樹的基本概念。

（4）散列(Hash)表。

（5）字符串模式匹配的算法原理與實現。

8、排序

（1）排序的基本概念。

（2）直接插入排序、折半插入排序、氣泡排序、簡單選擇排序、快速排序、堆排序、二路歸并排序、基數排序、外部排序算法的原理、復雜度。

（3）排序算法的應用。

（二）考試要求

1.掌握數據結構的基本概念、基本原理和基本方法。

2.掌握數據的邏輯結構、存儲結構及基本操作的實現，能夠對算法進行基本的時間復雜度與空間復雜度的分析。

3.能夠運用數據結構基本原理和方法進行問題的分析與求解，具備采用C或C++語言設計與實現算法的能力。

（三）主要參考書目

1、數據結構（C語言版）.嚴蔚敏，吳偉民編著，北京：清華大學出版社，2007年。

五、計算機組成原理

（一）考試大綱

1、計算機系統概論

（1）計算機發展歷史

（2）計算機系統層次結構

計算機系統的基本組成，計算機硬件的基本組成，計算機軟件和硬件的關系，計算機的工作過程

（3）計算機性能指標

2、數據的表示和運算

(1)數制與編碼

進位計數制及其相互轉換，真值和機器數，BCD碼，字符與字符串，校驗碼

(2)定點數的表示和運算

定點數的表示，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，定點數運算器組成）

(3)浮點數的表示和運算

浮點數的表示，IEEE754標準，浮點數的加/減運算，浮點運算器

(4)算術邏輯單元ALU

串行加法器和并行加法器，算術邏輯單元ALU的功能和結構

3、存儲器系統

(1)存儲器概述

(2)存儲器的層次化結構

(3)半導體隨機存取存儲器

SRAM存儲器，DRAM存儲器，只讀存儲器，Flash存儲器

(4)主存儲器與CPU的連接

(5)雙口RAM和多模塊存儲器

(6)高速緩沖存儲器(Cache)

Cache的基本工作原理，Cache和主存之間的映射方式，Cache中主存塊的替換算法，Cache寫策略

(7)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，段頁式虛擬存儲器

4、指令系統

(1)指令格式

指令的基本格式，定長操作碼指令格式，擴展操作碼指令格式

(2)操作數類型

(3)指令的尋址方式

有效地址的概念，數據尋址和指令尋址，常見尋址方式

(4)CISC和RISC的基本概念

5、中央處理器(CPU)

(1)CPU的功能和組成

(2)指令執行過程

(3)數據通路的功能和基本結構

(4)控制器的功能和工作原理

硬布線控制器，微程序控制器

(5)指令流水線

指令流水線的基本概念，指令流水線的基本實現，超標量和動態流水線的基本概念

(6)RISCCPU

6、總線系統

(1)總線概述

總線的基本概念，總線結構形態，總線的組成及性能指標

(2)總線仲裁

集中仲裁方式，分布仲裁方式

(3)總線操作和定時

同步定時方式，異步定時方式

(4)總線標準

7、輸入輸出(I/O)系統

(1)I/O系統基本概念

(2)外部設備

輸入設備：鍵盤、鼠標，輸出設備：顯示器、打印機，外存儲器：硬盤存儲器、磁盤陣列、光盤存儲器

(3)I/O接口(I/O控制器)

I/O接口的功能和基本結構，I/O端口及其編址

(4)I/O方式

程序查詢方式，程序中斷方式，DMA方式，通道方式

（二）考試要求

1、掌握計算機的層次結構及軟硬件組成等概念。

2、掌握計算機中數據的格式、機器數的表示方法和特點，熟練掌握定點加減的運算方法和特點，掌握浮點運算方法和特點。

3、掌握存儲系統的分類、分級結構與主存儲器的技術指標，了解SRAM、DRAM、EPROM、閃速存儲器、相聯存儲器的工作原理，掌握Cache存儲器、虛擬存儲器的功能和基本工作原理。

4、熟練掌握指令格式、指令和數據的尋址方式，理解RISC和CISC的特點。

5、掌握CPU的功能、基本組成和各個部分的工作流程，了解微程序控制器的基本工作原理，了解微程序控制技術和硬布線控制技術，了解流水CPU的工作原理及特點。

6、掌握總線系統的基本概念和基本技術以及總線仲裁方式的基本工作原理和特點，了解PCI總線的特點。

7、了解I/O系統基本概念、I/O接口的工作原理和特點，理解程序查詢方式、程序中斷方式和DMA方式工作原理。

（三）主要參考書目

1、計算機組成原理（第五版）.白中英，戴志濤編著;科學出版社，2013年。

六、操作系統

（一）考試大綱

1、操作系統概述

（1）計算機基本構成、處理器的內部結構、高速緩沖存儲器CACHE

（2）操作系統的概念、演變歷程、特性、分類、運行環境、功能

（3）存儲器的層次結構

2、進程

進程、進程描述及進程狀態轉換

3、線程、對稱多處理SMP和微內核

（1）線程的概念，定義線程的必要性和可能性；

（2）線程的功能特性與實現方式；

（3）對稱多處理SMP體系結構；

（4）操作系統的體系結構（微內核與巨內核）及其性能分析。

4、并發性

（1）并發性問題及相關概念，如臨界區、互斥、信號量和管程等；

（2）進程互斥、同步和通信的各種算法；

（3）死鎖的概念、死鎖的原因和條件

（4）死鎖的預防、避免和檢測算法。

5、存儲器管理

（1）分區存儲管理、覆蓋與交換；

（2）頁式管理及段式管理；

（3）段、頁式存儲管理方法及實現技術；

（4）虛存的原理及相關的各種算法和數據結構。

6、單處理器調度

（1）處理器的三種調度類型；

（2）進程調度的各種算法及其特點。

7、多處理器調度和實時調度

（1）多處理器對進程調度的影響

（2）多處理器環境下的進程和線程調度算法；

（3）實時進程的特點；

（4）限期調度和速率單調調度方法。

8、設備管理和磁盤調度

（1）操作系統中輸入/輸出功能的組織；

（2）中斷處理；

（3）設備驅動程序、設備無關的軟件接口和spooling技術；

（4）緩沖策略；

（5）磁盤調度算法；

（6）磁盤陣列。

9、文件系統

（1）文件系統特點與文件組織方式；

（2）文件系統的數據結構；

（3）目錄的基本性質及其實現方法；

（4）磁盤空間的管理。

10、分布式系統

（1）分布式處理的特點、類型；

（2）多層體系結構、中間件技術；

（3）機群系統；

（4）分布式進程管理相關的操作系統設計問題。

（二）考試要求

1、了解操作系統所管轄的軟、硬件資源；了解操作系統的關鍵概念，從整體上把握操作系統的特性與功能等概念；建立操作系統的資源管理和應用接口的職能概念。

2、掌握進程的本質特征，明確進程的動態特性，熟悉進程狀態間轉換的原因，建立進程是資源分配單元和一種運行實體的基本理念。

3、理解引入線程作為基本運行實體的必要性和可能性；掌握線程各種實現方式及其特點；熟悉SMP體系結構、操作系統的體系結構。

4、靈活運用信號量、管程等技術解決互斥合同步問題；理解死鎖的概念和產生死鎖的充分必要條件；熟練掌握死鎖的預防、避免和檢測算法；了解處理死鎖問題時避免饑餓的方法。

5、理解存儲管理的功能及存儲管理對多道程序設計的支持；掌握段、頁式存儲管理方法及實現技術；掌握虛存的原理及相關的各種算法和數據結構。

6、了解長程、中程和短程三種調度類型；重點掌握進程調度的各種算法及其適用環境。

7、熟悉掌握多處理器環境下進程和線程調度算法，了解實時進程的本質，掌握限期調度和速率單調調度方法。

8、理解輸入輸出設備及操作系統中輸入/輸出功能的組織、掌握中斷處理、設備驅動程序、設備無關的軟件接口和spooling等技術，重點掌握各種用于提高性能的緩沖策略和磁盤調度算法；了解可提高性能和可靠性的各種磁盤陣列配置方式。

9、理解文件系統特點與文件組織，掌握文件系統的基本數據結構，了解文件、目錄的基本性質及其實現方法；重點掌握磁盤空間的管理、文件系統的性能及可靠性、文件系統的安全性及保護機制等。

10、了解分布式處理的特點、類型；掌握多層體系結構、中間件技術和機群系統的基本概念和特點；重點掌握進程遷移、分布式全局狀態的認定、分布式互斥與死鎖預防等技術。

（三）主要參考書目

1、《計算機操作系統（第三版）》；湯小丹，梁紅兵，哲鳳屏，湯子瀛；西安電子科技大學出版社，2011年

七、計算機網絡

（一）考試大綱

1、緒論

（1）計算機網絡的概念、分類、標準、組成與功能

（2）計算機網絡分層結構，協議、接口、服務等概念，ISO/OSI模型和TCP/IP模型

2、物理層

（1）通信信道、信號、寬帶、碼元、波特、速率、信源與信宿等基本概念，奈奎斯特定理與香農定理，編碼與調制，電路交換、報文交換與分組交換，數據報與虛電路

（2）雙絞線、同軸電纜、光纖與無線傳輸介質，物理層接口的特性，中繼器，集線器

3、數據鏈路層

（1）數據鏈路層的功能，組幀，差錯控制（檢錯與糾錯編碼）

（2）流量控制、可靠傳輸與滑輪窗口機制，停止-等待協議，后退N幀協議(GBN)，選擇重傳協議(SR)

（3）頻分多路復用、時分多路復用、波分多路復用、碼分多路復用的概念和基本原理，ALOHA協議、CSMA協議、CSMA/CA協議、令牌傳遞協議

（4）局域網的概念及其體系結構，以太網與IEEE802.3，IEEE802.11，令牌環網

（5）廣域網的概念，PPP協議，HDLC協議

（6）網橋的概念和原理，交換機及其工作原理。

4、網絡層

（1）網絡層的功能，異構網絡互聯，路由與轉發，擁塞控制

（2）路由算法，靜態路由與動態路由，距離-向量路由算法，鏈路狀態路由算法，層次路由

（3）IPv4分組，IPv4地址與NAT，子網劃分與子網掩碼、CIDR，ARP協議、DHCP協議與ICMP協議

（4）IPv6的主要特點，IPv6地址

（5）路由協議，自治系統，域內路由與域間路由，RIP路由協議、OSPF路由協議、BGP路由協議

（6）組播的概念，IP組播地址

（7）移動IP的概念，移動IP的通信過程

（8）路由器的組成和功能，路由表與路由轉發

5、傳輸層

（1）傳輸層的功能，傳輸層尋址與端口，無連接服務與面向連接服務

（2）UDP協議，UDP數據報，UDP校驗

（3）TCP協議，TCP段，TCP連接管理，TCP可靠傳輸，TCP流量控制與擁塞控制

6、應用層

（1）客戶/服務器模型，P2P模型

（2）DNS概念，層次域名空間，域名服務器，域名解析過程

（3）FTP協議的工作原理，控制連接與數據連接

（4）電子郵件系統的組成結構，電子郵件格式與MIME，SMTP協議與POP3協議

（5）WWW的概念與組成結構，HTTP協議

（二）考試要求

1.掌握計算機網絡的基本概念、基本原理和基本方法；

2.掌握計算機網絡的體系結構和典型網絡協議，了解典型網絡設備的組成和特點，理解典型網絡設備的工作原理；

3.能夠運用計算機網絡的基本概念、基本原理和基本方法進行網絡系統的分析、設計和應用。

（三）主要參考書目

1、計算機網絡（第五版）.[美]特南鮑姆，[美]韋瑟羅爾著嚴偉，潘愛民譯，北京：清華大學出版社，2012年。

2、計算機網絡（第六版）.謝希仁編著，電子工業出版社，2013年。

編制單位：中國科學院大學

編制日期：2014年6月24日