《操作系统》教学大纲(2).doc

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1、操作系统课程教学大纲开课系信息技术系课程类别必修课修订时间2010 年 12 月学分3总学时54理论36实验/上机18课课 程程 简简 介介课程简介课程简介操作系统原理是计算机专业人员必须掌握的基础知识，也是高等院校计算机专业学生的必修课程。本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法；其次介绍实例操作系统的若干实现技术，如：Windows操作系统、Linux操作系统等。主要内容包括：操作系统的概论；操作系统的进程管理；操作系统的处理机管理；操作系统的存储管理、文件系统、设备管理等；以及这些原理在Linux和Window

2、s操作系统上的实现。对于实例操作系统的若干实现技术则作为实验环节的实验教学内容。课课 程程 大大 纲纲一、课程的性质与任务一、课程的性质与任务本课程是计算机科学与技术、软件工程等专业主干课程，也是信息类各专业的必修课程。通过本课程的学习，使学生认识到操作系统在计算机软硬件资源管理中的地位和作用，掌握操作系统的基本概念、原理和基本方法，掌握操作系统的开发模式、开发方法和操作系统的分析、设计能力，了解操作系统的发展方向，培养学生观察问题、分析问题、解决问题和实际动手能力。二、课程的目的与基本要求二、课程的目的与基本要求 课程的目的通过本课程的学习，从深层次了解操作系统的组成、结构和功能，增强学生大

3、型系统软件的开发能力，并注重专业素养的不断提高，为学生以后参与系统软件分析和开发奠定基础。基本要求1.掌握理论上的重要概念和重要技术，例如多道程序、并发、分时、进程、进程间通信、虚拟存储器等。2.由于本课程难度很高，对于专业技术经验不足的一般学生来讲本课程的内容不容易消化和掌握，加上课内学时有限等因素，建议教学过程中多建设网络视频资源，教师将讲授之内容以网络教学资源的形式提供给学生，一方面便于学生课前预习、课后复习，突破学时限制，另一方面为交互式教学和自主式学习创造条件，而且可以扩大课堂容量。3.知识掌握要有层次结构。第一个层次是主流操作系统(类 Linux)的常用命令，第二个层次是学会用系统

4、调用编写 C 语言应用程序，第三个层次是操作系统原理的掌握。这种层次结构教学方法保证不同层次的学生均有收获和成就感，也体现了由浅入深、由表及里的教学方法的灵活运用。4.教学过程避免“重理论、轻实践”的现象，应该紧密结合一个具体操作系统来帮助学生理解深奥的理论与技术。三、面向专业三、面向专业计算机科学与技术、信息管理与信息系统四、先修课程四、先修课程计算机组成原理、汇编语言、程序设计语言、数据结构五、本课程与其它课程的联系五、本课程与其它课程的联系操作系统是一门综合性较强的课程，需要学生有一定的计算机硬件基础知识，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。

5、为此，学习本课程之前学生应具备计算机组成、汇编语言、C 语言程序设计、数据结构等方面的知识。操作系统又是其它许多后续课程如计算机网络、编译原理、软件体系结构等的先行课程，它为进一步学习后续课程打下基础。六、教学内容安排、要求、学时分配及作业六、教学内容安排、要求、学时分配及作业第一章第一章引论引论（2 学时）学时）教学内容：1.1操作系统的概念(A)1.2操作系统的形成与发展(A)1.3研究操作系统的几种观点(A)1.4操作系统的功能与特征(A)1.5操作系统的硬件环境(A)第二章第二章 用户接口和作业管理用户接口和作业管理（4 学时）学时）教学内容：2.1作业概述(B)2.2命令接口(A)2

6、.3系统调用(B)2.4作业管理(B)第三章第三章 进程与进程管理进程与进程管理（6 学时）学时）3.1进程的引入(A)3.2进程(A)3.3进程调度(C3.4线程的基本概念(B)3.5Linux 的进程与进程管理(A)第四章第四章 进程同步与通信进程同步与通信（6 学时）学时）4.1进程间的相互作用(C)4.2进程通信(B)4.3死锁(B)4.4Linux 进程间通信(B)第五章第五章 存储器管理存储器管理（8 学时）学时）5.1 概述(A)5.2 连续存储管理方式(B)5.3 覆盖技术与交换技术(B)5.4 分页存储管理方式(B)5.5 分段存储管理方式(B)5.6 段页式存储管理方式(B

7、)5.7 虚拟存储器(B)5.8 Linux 的内存管理(B)第六章第六章 文件管理文件管理（6 学时）学时）6.1 概述(A)6.2 文件的结构和存储方式(C)6.3 文件目录(B)6.4 文件系统的实现(B)6.5 文件的使用(B)6.6 文件系统的安全性和数据一致性(A)6.7 磁盘调度(B)6.8 Linux 的文件系统(B)第七章第七章 设备管理设备管理（4 学时）学时）7.1 概述(A)7.2 I/O 硬件特点(A)7.3 I/O 软件的组成(A)7.4 设备分配(C)7.5 虚拟设备(B)7.6 Linux I/O 设备管理(B)第八章第八章 网络与分布式系统网络与分布式系统（2

8、 学时）学时）8.1 分布式系统概述(A)8.2 网络服务器(A)8.3 分布式进程管理(B)8.4 进程迁移(B)8.5 分布式进程通信(B)8.6 分布式进程同步与互斥(B)8.7 分布式进程死锁问题(B)七、实验名称与类别七、实验名称与类别:序号实验名称学时实验类别1批处理系统的作业调度2验证型2单处理器系统的进程调度2验证型3进程管理4验证型4动态分区存储管理方式的主存分配和回收4验证型5页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断2验证型6磁盘文件操作4设计型注:实验类别指:演示型、操作型、验证型、综合型、设计型、研究创新型八、实验目的、内容与要求八、实验目的、内容与要求实验 1：批处理系统

9、的作业调度实验目的：1.加深对作业概念的理解2.深入了解批处理系统如何组织作业、管理作业和调度作业实验内容：编写程序完成批处理系统中的作业调度，要求采用响应比高者的作业调度算法。实验具包括：首先确定作业控制块的内容，作业控制块的组成方式；然后完成作业调度；最后编写主函数对所做工作进行测试。实验要求：详细分析程序的设计与实现，包括先来先服务算法，短作业优先算法，响应比高者作业调度算法的工作原理，并说明测试过程。实验 2：单处理器系统的进程调度实验目的：1.加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。2.深入了解系统如何组织进程/创建进程。3.进一步认识如何实现处理器调度。实验内容：编写程序完成单

10、处理器系统中的进程调度，要求采用时间片轮转调度算法。实验具包括：确定进程控制块的内容，进程控制块的组成方式；完成进程创建原语和进程调度原语；编写主函数对所做工作进行测试。实验要求：详细分析程序的设计与实现，包括先进先出算法，短进程优先算法，优先级算法，时间片轮转算法的工作原理，并说明测试过程。实验 3：进程管理实验目的：分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法，了解 Linux 中进程通信的基本原理。实验内容：通过程序，实现：进程的创建；进程的控制；进程的软中断；进程的管道通信。实验要求：自行编写响应的 Linux 程序，在 Red Flag Linux 中用 gcc 编译运行。实验 4

11、：动态分区存储管理方式的主存分配回收实验目的：深入了解动态分区存储管理方式主存分配回收的实现。实验内容：编写程序完成动态分区存储管理方式主存分配回收的实现。实验具包括：确定主存空间分配表；采用最佳适应算法完成主存空间的分配和回收；编写主函数对所做工作进行测试。实验要求：详细分析实现过程，包括首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法实现的工作原理，对程序作出详细注释，写出测试过程。实验 5：页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断实验目的：1.深入了解页式存储管理如何实现地址转换。2.进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。实验内容：编写程序完成页式虚拟存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处

12、理。实验具包括：首先对给定的地址进行地址转换工作，若发生缺页则先进行缺页中断处理，然后再进行地址转换。实验要求：详细分析程序的设计与实现，说明测试过程。实验 6：磁盘文件操作实验目的：深入了解磁盘文件系统的实现。实验内容：设计一个简单的文件系统，用文件模拟磁盘，用数组模拟缓冲区。要求实现：支持多级目录结构，支持文件的绝对对路径；文件的逻辑结构采用流式结构，物理结构采用链接结构中的显示链接方式采；用文件分配表；实现的命令包括建立目录、列目录、删除目录、建立文件、删除文件、显示文件内容、打开文件、读文件、写文件、关闭文件、改变文件属性。实验要求：自行实现，不得套用 Linux 的 ext2 或 W

13、indows 的 NTFS 文件系统。九、教材与参考书九、教材与参考书本课程选用教材:刘振鹏、张明、王煜.操作系统（第二版）.中国铁道出版社.2007本课程推荐参考书:1、陈向群，扬芙清.操作系统教程（第二版）.北京大学出版社.20062、汤子瀛，哲凤屏，汤小丹.计算机操作系统（修订版）.西安电子科技大学出版社.20053、周苏，金海溶，李洁.操作系统原理实验.科学出版社.20034、张丽芬，刘美华.操作系统原理教程.电子工业出版社.2004十、本课程理论课及实验课的考核方式十、本课程理论课及实验课的考核方式理论课考核方式：平时成绩（作业、实验和考勤）占 30%，期末考试占 70%。实验课考核方式：实验结果在机器上演示，实验报告占总成绩的 30%，演示占 70%。执笔:梁丽莎 2011-11-18审核:批准人: