操作系统教学大纲.doc

操作系统 教学大纲一、 理论教学内容1.引论 1.1 操作系统的概念 1.2 操作系统的形成与发展 1.3 研究操作系统的几种观点 1.4 操作系统的功能与特征 1.5 操作系统的硬件环境 2. 用户接口和作业管理2.1 概述 2.2 命令接口 2.3 系统调用 2.4 作业管理 3.进程与进程管理 3.1 进程的引入 3.2 进程 3.3 进程调度3.4 线程的基本概念 3.5 Linux的进程与进程管理4.进程同步与通信 4.1 进程间的相互作用 4.2 进程通信 4.3 死锁 4.4 Linux进程间通信5.存储管理 5.1 概述 5.2 连续存储管理方式 5.3 覆盖技术与交换技术 5.4 分页存储管理方式 5.5 分段存储管理方式 5.6 段页式存储管理方式5.7 虚拟存储器 5.8 Linux的内存管理6.文件管理6.1 概述 6.2 文件的结构和存取方式 6.3 文件目录 6.4 文件系统的实现6.5 文件的使用 6.6 文件系统的安全性和数据一致性6.7 磁盘调度 6.8 Linux的文件系统7设备管理7.1 概述 7.2 I/O硬件特点 7.3 I/O软件的组成 7.4 设备分配7.5 虚拟设备 7.6 LinuxI/O设备管理8.网络与分布式处理8.1 分布式系统概述 8.2 网络服务器 8.3 分布式进程管理8.4 进程迁移 8.5 分布式进程通信 8.6 分布式进程同步与互斥8.7 分布式进程死锁问题二、 实践教学内容本课程无实践教学内容三、 学时分配本课程总学时数为80学时，其中理论教学为80学时，无实践及网上教学。教学内容学时数实践网上课堂引论8用户接口和作业管理12进程与进程管理12进程同步与通信12存储管理12文件管理12设备管理8网络与分布式处理4总学时数80操作系统教学大纲说明一、 本课程性质、作用和任务“计算机操作系统”是计算机专业的一门专业基础课。本课程主要介绍计算机系统的核心软件操作系统的基本概念，基本原理和实现技术。 通过本课程的学习使学生了解操作系统的基本概念、原理和方法。了解操作系统对整个计算机系统的管理和控制功能以及用户与操作系统的接口。为今后从事的各种实际工作。如设计、分析和改进各种系统软件和应用软件提供必要的软件薹础，以便能得心应手地用好和管好计算机。更好地完成各种计算机应用任务，并为进一步学好数据库系统，计算机网络和分布式系统等课程奠定理论基础。 本课程通过阐述操作系统的基本概念、基本原理和实现技术，剖析操作系统实例和提供一组实验，使学生了解计算机的工作流程、操作系统的资源管理功能和对并发活动的处理能力。并使学生了解操作系统的用户界面。本课程的主要任务是为计算机工程技术人员奠定必要的理论基础、培养实际动手能力和提高分析问题解决问题的能力。二、 本课程与其它有关课程的联系与分工“计算机操作系统”是一门综合性课程，需要有一定的计算机硬件方面的基础知识，而操作系统本身是一个大型的系统软件，它的功能是通过定义数据结构和程序描述来实现的。为此，学习“计算机操作系统”这门课程之前学生应具备计算机原理、程序设计语言和数据结构等方面的基础知识。 “计算机操作系统”这门课程又作为其它后续课程如“计算机网络”、“数据库系统”、“分布式系统”等的先行课程，该课程的学习为进一步学习和提高打下一定的基础。三、 本课程的基本要求本课程的重点是介绍操作系统提供的用户界面、操作系统的资源管理功能以及对并发活动的处理。对于“计算机操作系统”这门课程。要求学生通过学习掌握以下几方面的内容： （1）操作系统的基本概念、基本原理。 （2）操作系统的主要功能及实现方法。领会并发共享的特征。 （3）操作系统与用户、计算机硬件以及其它软件的关系。 （4）对操作系统的重要论题有初步了解(如死锁问题)。四、 本课程各部分内容的教学要求1. 了解操作系统的目标、作用和模型，领会和理解操作系统的发展过程、特征和服务，掌握操作系统的功能；2. 理解程序顺序执行和并发执行的特征；掌握进程的基本概念、进程的同步和通信、调度和死锁等；3. 理解临界资源和临界区的概念，初步领会进程同步机制应遵循的准则；掌握整型信号量和记录型信号量机制；利用信号量机制解决经典进程同步问题；领会管程的基本概念，掌握利用管程解决经典进程同步问题；了解进程通信的类型，理解消息传递系统中的发送和接收原语。4. 了解进程调度的类型，理解调度队列模型，掌握选择调度方式和算法的准则；掌握先来先服务、短作业（进程）优先、时间片轮转和优先权调度算法，领会和理解高响应比优先、多级队列调度和多级反馈队列调度算法；了解实时系统中调度要求和调度算法；了解多处理机系统中的进程调度算法；领会并掌握死锁的基本概念，理解产生死锁的原因、产生死锁的必要条件；领会系统的安全状态，理解并掌握银行家算法；了解死锁检测的算法和死锁解除的方法。5. 了解程序装入的方式和实现链接的方法；领会单一连续分配和固定分区分配机制的地址转换；理解并掌握动态分区分配的分配和回收算法，领会动态重定位分区分配算法；了解并领会对换技术；理解并掌握分页存储管理的基本方法、地址变换机构和页表机制；理解并掌握分段存储管理的基本原理，领会分页与分段的主要区别；了解并领会段页式存储管理方式。6. 理解并掌握虚拟存储器的概念和特征，初步领会虚拟存储器的实现方式；了解请求分页中的硬件支持，领会并理解页面分配和置换策略；熟练掌握最佳置换和先进先出页面置换算法，理解并掌握最近最久未使用置换算法，了解Clock、最少使用和页面缓冲置换算法；了解缺页率对优先访问时间的影响，领会抖动产生的原因和预防方法；了解请求分段中的硬件支持，领会请求分段存储管理方式中分段共享和保护；7. 了解I/O系统的结构和I/O设备的类型，领会设备控制器的功能和组成，领会I/O通道的类型；理解并掌握I/O控制方式；了解引入缓冲的原因，领会单缓冲、双缓冲、循环缓冲以及缓冲池机制；领会设备分配中的数据结构，掌握设备独立性的概念；领会独占设备的分配程序，掌握SPOOLing系统的组成和特点；了解设备驱动程序的功能和特点，领会设备驱动程序的处理过程，掌握中断处理程序的处理过程。8. 了解文件和文件系统的相关术语，领会文件系统模型和文件操作；理解文件的逻辑结构；掌握文件系统目录管理的实现机制，领会目录查询技术；了解早期实现文件共享的方法，掌握基于索引结点的共享方式和利用符号链实现文件共享的方法；领会文件保护的保护机制，掌握访问矩阵的实现方法。了解磁盘的性能和早期的磁盘调度算法，掌握各种扫描算法；领会和掌握常用的外存分配方法：连续分配、链接分配、索引分配；理解和掌握空闲存储空间的管理机制；了解各级磁盘容错技术；了解提高文件访问的快速性的各种手段；了解数据一致性控制的基本方法。了解和领会终端处理程序的功能及命令解释程序的作用和工作流程；领会系统调用的基本概念，了解系统调用的类型和实现；了解图形用户接口元素，领会图形用户接口元素的基本操作。五、 教学内容、重点和难点1、 教学内容（1）操作系统的概念 （2）操作系统的形成与发展 （3）研究操作系统的几种观点 （4）操作系统的功能与特征 （5）操作系统的硬件环境 （6）批处理作业的管理 （7）交互式作业的管理 （8）系统调用 （9）进程的引入 （10）进程的概念 （11）进程间的相互作用 （12）进程通信 （13）进程调度（CPU调度） （14）死锁 （15）Linux的进程管理 （16）存储管理 （17）文件管理 （18）设备管理 （19）网络与分布式处理2、 教学重点（1）批处理作业的管理 （2）交互式作业的管理 （3） 进程的基本概念 （4）进程间的相互作用 （5）进程调度（CPU调度） （6）死锁 （7）存储管理 （8）文件管理 3、 教学难点（1）进程管理中的同步与互斥（2）进程间的相互作用 （3）进程调度（CPU调度） （4）死锁 （5）存储管理 六、 具体教学要求1.引论 1.1 操作系统的概念 1.2 操作系统的形成与发展 1.3 研究操作系统的几种观点 1.4 操作系统的功能与特征 1.5 操作系统的硬件环境 要求：了解操作系统的概念；了解操作系统的形成与发展；了解研究操作系统的几种观点；理解操作系统的功能与特征；了解操作系统的硬件环境2. 用户接口和作业管理2.1 概述 2.2 命令接口 2.3 系统调用 2.4 作业管理 要求：了解作业的相关概念；理解命令接口；了解系统调用；掌握作业管理3.进程与进程管理 3.1 进程的引入 3.2 进程 3.3 进程调度3.4 线程的基本概念 3.5 Linux的进程与进程管理要求：理解进程的相关概念；掌握进程调度；了解线程的基本概念；了解Linux的进程与进程管理4.进程同步与通信 4.1 进程间的相互作用4.2 进程通信4.3 死锁4.4 Linux进程间通信要求：掌握进程间的相互作用；掌握进程通信；掌握死锁；了解Linux进程间通信5.存储管理 5.1 概述5.2 连续存储管理方式5.3 覆盖技术与交换技术5.4 分页存储管理方式5.5 分段存储管理方式5.6 段页式存储管理方式5.7 虚拟存储器5.8 Linux的内存管理要求：掌握连续存储管理方式；了解覆盖技术与交换技术；掌握分页存储管理方式；掌握分段存储管理方式；掌握段页式存储管理方式；了解虚拟存储器；了解Linux的内存管理6.理解文件管理6.1 概述6.2 文件的结构和存取方式6.3 文件目录6.4 文件系统的实现6.5 文件的使用6.6 文件系统的安全性和数据一致性6.7 磁盘调度6.8 Linux的文件系统要求：了解文件的结构和存取方式；理解文件目录；了解文件系统的实现；了解文件的使用；了解文件系统的安全性和数据一致性；了解磁盘调度；了解Linux的文件系统7设备管理7.1 概述7.2 I/O硬件特点7.3 I/O软件的组成7.4 设备分配7.5 虚拟设备7.6 LinuxI/O设备管理要求：了解I/O硬件特点；了解I/O软件的组成；了解设备分配；了解虚拟设备；了解LinuxI/O设备管理8.网络与分布式处理8.1 分布式系统概述8.2 网络服务器8.3 分布式进程管理8.4 进程迁移8.5 分布式进程通信8.6 分布式进程同步与互斥8.7 分布式进程死锁问题要求：了解分布式系统概述；了解网络服务器；了解分布式进程管理；了解进程迁移；了解分布式进程通信；了解分布式进程同步与互斥；了解分布式进程死锁问题七、 其它教学环节的必要说明通过课堂上教师的讲授让学生对于操作系统这门课有一个初步的了解，引导学生更加深入地学习和掌握操作系统这门课程的同时可以加入以下教学环节：1讨论环节组织学生积极参与教与学的课堂中，让学生在讨论中对操作系统中的一些重难点了解的更加透彻。 2.练习环节    通过习题让学生巩固课堂上所学的知识，所谓温故而知新。习题紧紧围绕教学的核心和重点。 八、 推荐采用教材操作系统（第二版）编者：刘振鹏 张明 王煜 等版本：2007年8月第2版出版社：中国铁道出版社