操作系统课程教案.pdf

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1、操作系统课程教案操作系统课程教案一、课程定位一、课程定位操作系统课程是计算机应用技术专业基础课程，属于必修课程。在课程设置上起着承上启下的作用，其特点是概念多、抽象和涉及面广。主要任务是：使学生掌握计算机操作系统的基本原理及组成；计算机操作系统的概念和相关新概念、名词及术语；了解计算机操作系统的发展特点、设计技巧和方法；对常用计算机操作系统会进行基本的操作使用。按照新专业人才培养方案，该课程开设在第三学期。本课程的先导课程为计算机组成原理，微机原理，数据结构和高级语言程序设计；后续课程为数据库系统原理、计算机网络。二、课程总目标二、课程总目标通过本课程的学习，使学生理解操作系统基本原理，并在此

2、基础上培养学生实际动手编程能力。（一）知识目标（一）知识目标1.理解操作系统的概念、操作系统的发展历史、类型、特征以及结构设计。2.掌握进程和线程。3.掌握死锁的预防、避免、检测和恢复。4.掌握作业调度、进程调度、调度准则、调度算法、线程调度等。5.掌握存储管理中的分区法、分页技术、分段技术、段页式技术等。1/296.掌握文件系统的功能和结构、目录结构和目录查询、文件和目录操作。7.掌握输入/输出管理、用户接口服务、嵌入式操作系统、分布式操作系统。（二）素质目标（二）素质目标1.熟练使用计算机操作系统。2.能够解决一些简单的应用问题。3.了解计算机操作系统设计技巧。（三）职业能力培养目标（三）

3、职业能力培养目标1.初步具备辩证思维的能力。2.具有热爱科学，实事求是的学风和创新意识，创新精神。三、课程设计三、课程设计（一）设计理念（一）设计理念以职业能力培养为导向，进行课程开发及设计。按照人才培养目标要求来确定课程的内容、教学组织、教学方法和手段，注重培养学生分析问题、解决问题的能力、计算机思维能力、自学能力和从业能力。（二）设计思路（二）设计思路2/291.以“够用、适用、实用”为目标设计课程教学内容。2.考虑后序课程需要，突出重点，强化专业应用。3.注重课堂教学互动，教师为主导，学生为主体，引导学生积极思维，培养学生的学习能力。4.注重培养学生分析问题、解决问题的能力和自学能力。四

4、、课程内容及学时分配四、课程内容及学时分配（一）主要环节安排（一）主要环节安排序号1章节名称操作系统引论章节内容计算机硬件结构什么是操作系统操作的发展历程操作系统的类型操作系统的特征操作系统结构设计学时数13/29操作系统初启过程2进程和线程进程概念进程的状态和组成进程管理线程进程的同步和互斥经典进程同步问题管程进程通信3死锁资源死锁概念死锁的预防死锁的避免死锁的检测和恢复处理死锁的综合方式4调度调度类型作业调度4244/29进程调度调度准则调度算法线程调度多处理器调度实时调度UNIX/Linux 进程调度中断处理信号机制5存储管理引言分区法分页技术分段技术段页式技术虚拟存储器请求分页技术页面

5、置换算法45/29内存块的分配和抖动问题请求分段技术Linux 系统的存储管理6文件系统概述文件系统的功能和结构目录结构和目录查询文件和目录操作文件系统的实现管道文件文件系统的可靠性47输入/输出管理I/O 管理概述设备分配I/O 软件层次磁盘调度和管理28用户接口服务用户接口的发展系统调用命令行接口26/29图形用户界面9嵌入式操作系统嵌入式系统概述嵌入式操作系统概述实时内核及其实现示例简介10分布式操作系统分布式系统概述分布式操作系统概述分布式系统的实现4 种多机系统的比较云计算系统11安全性及保护机制安全性概述常见的安全性攻击一般性安全机制保护机制342总计32五、教学设计五、教学设计第

6、一章7/29章节名称：操作系统引论章节名称：操作系统引论学时：学时：1 1教学目标教学目标1.掌握操作系统的定义；2.理解操作系统的主要类型；3.了解操作系统的特征；操作系统的发展历程；4.掌握操作系统结构设计教学重点教学重点1.操作系统的定义；2.操作系统的特征和结构设计学习难点学习难点操作系统的类型；操作系统结构设计主要教学内容主要教学内容处理器、存储器、I/O 设备、总线操作系统概念、主要功能、地位章节内容章节内容1.计算机硬件结构2.什么是操作系统3.操作系统的发展历操作系统的形成、发展，推动操作系统发展的动力程4.操作系统的类型批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、分布式操作

7、系统、其他操作系统5.操作系统的特征6.操作系统的特征教学方法建议教学方法建议并发、共享、不确定性整体结构、层次结构、虚拟机结构、客户服务器建议采用多媒体教学，形象化抽象的概念帮助学生8/29理解第二章章节名称：进程和线程章节名称：进程和线程学时：学时：4 4教学目标教学目标1.掌握进程的定义，进程管理，进程的同步及互斥；2.理解进程的状态和组成；3.了解线程和管程；教学重点教学重点1.进程定义，进程的状态及其变化；2.进程的同步及互斥学习难点学习难点进程的状态和组成，进程的同步和互斥主要教学内容主要教学内容多道程序设计，进程概念章节内容章节内容1.进程概念2.进程的状态和组成进程的状态及其转

8、换，进程描述，进程队列3.进程管理进程图、进程创建、进程终止、进程阻塞、进程唤醒4.线程线程概念、线程的实现5.进程的同步和互斥进程同步及互斥的概念，临界资源和临界区，互斥实现方式，信号量，信号量的一般应用6.经典进程同步问题生产者消费者问题，读者写者问题9/297.管程8.进程通信教学方法建议教学方法建议第三章管程能有效地实现互斥消息传递系统，客户服务器系统中的通信建议采用多媒体配合板书教学章节名称：死锁章节名称：死锁学时：学时：2 2教学目标教学目标1.掌握死锁的概念，死锁的条件；2.理解死锁的预防、避免；3.了解死锁的检测和恢复；教学重点教学重点1.死锁的预防；2.死锁的检测和恢复；学习

9、难点学习难点死锁的检测和恢复主要教学内容主要教学内容资源使用模式，可抢占资源及不可抢占资源死锁的条件，资源分配图，处理死锁的方法破坏互斥条件，破坏占有且等待条件，破坏非抢占条件，破坏循环等待条件4.死锁的避免安全状态，资源分配图算法，银行家算法章节内容章节内容1.资源2.死锁概念3.死锁的预防10/295.死锁的检测和恢复对单体资源类的死锁检测，多多提资源类的死锁检测，从死锁恢复，“饥饿”和活锁的概念教学方法建议教学方法建议第四章章节名称：调度章节名称：调度学时：学时：4 4教学目标教学目标1.掌握调度类型，作业调度，进程调度，线程调度；2.理解调度准则，调度算法；3.了解多处理器调度，实时调

10、度；教学重点教学重点1.进程调度；2.多处理器调度，信号机制；学习难点学习难点调度算法主要教学内容主要教学内容高级调度，中级调度，低级调度作业状态，作业控制块和作业调度的功能进程调度的功能，实际，基本方式，叫胡思系统中常用的调度算法，两级调度模型4.调度准则5.调度算法影响调度算法选择的主要因素，调度性能评价准则先来先服务法，短作业优先法，最短剩余时间优先建议采用多媒体配合板书教学章节内容章节内容1.调度类型2.作业调度3.进程调度11/29法，优先级法，轮转法，多级队列法，多级反馈列法，高响应比优先法，公平共享法，几种常用调度算法的比较6.线程调度7.多处理器调度8.实时调度用户级线程，核心

11、级线程多处理器系统的类型，多处理器调度方法实时任务类型，实时调度算法9.UNIX/Linux 进程调UNIX 进程调度，Linux 进程调度度10.中断处理中断概述，中断的处理过程，中断优先级和多重中断11.信号机制信号机制概念，信号的分类、产生和传送，信号的处理方式，信号的检测和处理教学方法建议教学方法建议第五章章节名称：存储管理章节名称：存储管理学时：学时：4 4教学目标教学目标1.掌握分页和分段的概念，虚拟存储器概念；2.理解分区法，段页式，请求分页技术；3.了解页面置换算法，内存块的分配和抖动问题；建议采用多媒体配合板书教学12/29教学重点教学重点1.虚拟存储器，页面置换算法；2.分

12、区法，分页技术，分段技术，段页式技术；学习难点学习难点页面置换算法，内存块的分配和抖动问题主要教学内容主要教学内容用户程序的地址空间，重定位，对换技术固定分区法，动态分区法，可重定位分区分配分页存储管理的基本概念，分页系统中的地址映射，页面尺寸，硬件支持，保护方式，页表的构造，页面共享章节内容章节内容1.引言2.分区法3.分页技术4.分段技术分段存储管理的基本概念，地址转换，端的共享和保护5.段页式技术6.虚拟存储器7.请求分页技术段页式存储管理的基本原理，地址转换过程虚拟存储器的概念，虚拟存储器的特征请求分页存储管理的基本思想，硬件支持及缺页处理，请求分页技术的性能8.页面置换算法页面置换，

13、先进先出法，最佳置换法，最近最久未使用置换法，最近未使用置换法，第二次机会置换法，时钟置换法，最少使用置换法，页面缓冲算法13/299.内存块的分配和抖内存块的分配，抖动问题动问题10.请求分段技术在 MULTICS11.Linux 系统的存储Linux 的多级页表结构，内存页的分配及释放，内管理教学方法建议教学方法建议第六章章节名称：文件系统章节名称：文件系统学时：学时：4 4教学目标教学目标1.掌握文件的概述，文件系统的功能和结构；2.理解目录结构和目录查询，文件和目录操作；3.了解文件系统的实现；教学重点教学重点1.目录结构和目录查询；2.文件系统的可靠性；学习难点学习难点文件系统的实现

14、主要教学内容主要教学内容文件及其分类，文件命名，文件属性，文件存取方法2.文件系统的功能和文件系统的功能，文件系统的结构存交换建议采用多媒体配合板书教学章节内容章节内容1.概述14/29结构3.目录结构和目录查文件控制块和文件目录，单击目录结构，二级目录询结构，树形目录结构，非循环图目录结构，目录查询方法4.文件和目录操作5.文件系统的实现文件操作，目录操作文件系统的格式，文件存储分配，空闲存储空间的管理6.管道文件可以实现两个或多个进程间的直接通信7.文件系统的可靠性磁盘坏块管理，后备，文件系统和一致性教学方法建议教学方法建议第七章章节名称：输入章节名称：输入/输出管理输出管理学时：学时：2

15、 2教学目标教学目标1.掌握 I/O 管理的概述，I/O 软件层次；2.理解设备分配；3.了解磁盘调度和管理；教学重点教学重点1.I/O 管理的概述；2.磁盘调度和管理；学习难点学习难点设备分配建议采用多媒体配合板书教学15/29章节内容章节内容1.I/O 管理的概述主要教学内容主要教学内容I/O 设备分类和标识，I/O 系统结构，设备控制器，I/O 系统的控制方式，I/O 管理的功能2.设备分配及设备分配相关的因素，设备分配技术，设备分配算法，SPOOLing 系统3.I/O 软件层次中断处理程序，设备驱动程序，及设备无关的操作系统 I/O 软件，用户级 I/O 软件4.磁盘调度和管理教学方

16、法建议教学方法建议磁盘调度，磁盘管理建议采用多媒体配合板书教学第八章章节名称：用户接口服务章节名称：用户接口服务学时：学时：2 2教学目标教学目标1.掌握用户接口的发展；2.理解系统调用；3.了解命令行接口；教学重点教学重点1.系统调用；2.图形用户界面；学习难点学习难点命令行接口16/29章节内容章节内容主要教学内容主要教学内容1.用户接口的发命令行方式，图形用户接口展2.系统调用3.命令行接口系统调用和库函数，系统调用使用方式，处理方式命令行的一般使用方式，命令解释程序，shell 程序设计4.图形用户界面教学方法建议教学方法建议第九章章节名称：嵌入式操作系统章节名称：嵌入式操作系统学时：

17、学时：3 3教学目标教学目标1.掌握嵌入式系统概述；2.理解嵌入式操作系统概述；3.了解实时内核及其实现；教学重点教学重点学习难点学习难点1.嵌入式操作系统概述；实时内核及其实现主要教学内容主要教学内容以应用为中心，以计算机技术为基础图形界面简介，X Window建议采用多媒体配合板书教学章节内容章节内容1.嵌入式系统概述2.嵌入式操作系统概嵌入式操作系统的体系结构，嵌入式操作系统17/29述3.实时内核及其实现任务管理及调度，中断和时间管理，任务的同步和通信，内存管理4.实例简介教学方法建议教学方法建议第十章章节名称：分布式操作系统章节名称：分布式操作系统学时：学时：4 4教学目标教学目标1

18、.掌握分布式系统概述；2.理解分布式操作系统概述；3.了解分布式系统的实现；教学重点教学重点1.分布式操作系统概述；2.云计算系统学习难点学习难点分布式系统的实现主要教学内容主要教学内容分布式系统特征，分布式系统的优点建议采用多媒体配合板书教学章节内容章节内容1.分布式系统概述2.分布式操作系统概分布式操作系统简介，分布式系统的设计目标述3.分布式系统的实现通信问题，进程管理，死锁问题，文件系统，中18/29间件4.4种多机系统的比较多处理器系统，多计算机系统，网络系统，分布式5.云计算系统教学方法建议教学方法建议第十一章章节名称：安全性及保护机制章节名称：安全性及保护机制学时：学时：2 2教

19、学目标教学目标1.掌握安全性概述；2.理解常见的安全性攻击；3.了解一般性安全机制；教学重点教学重点1.掌安全性概述；2.常见的安全性攻击学习难点学习难点保护机制主要教学内容主要教学内容信息安全问题，安全环境云计算简述，云操作系统简述建议采用多媒体配合板书教学章节内容章节内容1.安全性概述2.常见的安全性攻击常见的攻击点，网络威胁，计算机病毒3.一般性安全机制安全措施，一般性安全机制19/294.保护机制保护域，存取控制表，权力，可信系统，安全性能评测标准教学方法建议教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学六、可利用的教学方法六、可利用的教学方法教学行政章节（序号）周计算机硬件结构；什么是操作系

20、统操作系统的发展历第一章操作系统引论第一周程操作系统的类型操作系统的特征操作系统的特征内 容教学方法课堂讲授、多媒体演示第二章进程和线程进程概念；进程的状态和组成；进程管理多 媒 体 演示、举例分析第二章进程线程；进程的同步和互斥；多 媒 体 演和线程第二周第二章进程管程；进程通信和线程第三周第二章进程软件生存周期。论课堂讲授、析、课堂讨经典进程同步问题；示、举例分20/29和线程举例分析第 三 章死资源；死锁概念；死锁实例分析、锁的预防；演示法第 三 章死死锁的避免；死锁的检测讲授法锁第四周第 四 章调进程调度；度堂讨论第 四 章调调度准则；调度算法；度第五周第 四 章调多处理器调度；实时调

21、度；度中讲授法、演第 四 章调UNIX/Linux 进程调度；度第六周第 五 章存引言；分区法；分页技讲授法、演储管理术示法断处理。示法线程调度；讲授法、实例分析、课堂讨论例分析、课和恢复调度类型；作业调度；讲授法、实分段技术；段页式技术；讲授法、演第五章存储虚拟存储器；管理第七周分析第五章存储请求分页技术；页面置换讲授法、演管理算法；内存块的分配和抖动示法、实例示法、实例21/29问题；分析11.Linux 系讲授法、演第五章存储请求分段技术；管理第八周第六章文件系统统的存储管理。示法概述；文件系统的功能和多 媒 体 演结构；示、举例分析第六章文件目录结构和目录查询；文系统第九周第六章文件文

22、件系统的实现；管道文析系统件；讲授法、演示法件和目录操作多 媒 体 演示、举例分第六章文件文件系统的可靠性。系统第十周第 七 章输 I/O 管理的概述；设备讲授法、多入/输 出 管分配理第七章输入I/O 软件层次；磁盘调度/输出管理和管理讲授法、举媒体演示、举例分析第十一周系统调例分析第八章用户 用户接口的发展；接口服务用第十二周第八章用户命令行接口；图形用户界讲授法、演22/29接口服务面示法、举例分析嵌入式第九章嵌入 嵌入式系统概述；式操作系统操作系统概述第 九 章嵌实时内核及其实现入式操作系第十三周统第九章嵌入实例简介式操作系统第十章分布分布式系统概述；分布式式操作系统操作系统概述第十四

23、周第十章分布分布式系统的实现举例分析讲授法讲授法、演示法、举例式操作系统分析第十章分布4 种多机系统的比较讲授法、演式操作系统第十五周第十章分布云计算系统分析式操作系统第十一章安安全性概述；常见的安第十六周全性及保护机制示法、举例讲授法、演示法、举例分析全性攻击23/29第十一章安一般性安全机制；保护机全性及保护制机制七、可利用的教学手段、教学媒体设计七、可利用的教学手段、教学媒体设计教学行政章节（序号）周计算机硬件结构；什么是操作系统操作系统的发展历第一章操作系统引论第一周程操作系统的类型操作系统的特征操作系统的特征内 容教学方法课堂讲授、多媒体演示第二章进程和线程进程概念；进程的状态和组成

24、；进程管理多 媒 体 演示、举例分析第二章进程线程；进程的同步和互斥；多 媒 体 演和线程第二周第二章进程管程；进程通信和线程第二章进程第三周和线程软件生存周期。举例分析论课堂讲授、析、课堂讨经典进程同步问题；示、举例分24/29第 三 章死资源；死锁概念；死锁实例分析、锁的预防；演示法第 三 章死死锁的避免；死锁的检测讲授法锁第四周第 四 章调进程调度；度堂讨论第 四 章调调度准则；调度算法；度第五周第 四 章调多处理器调度；实时调度；度中讲授法、演第 四 章调UNIX/Linux 进程调度；度第六周第 五 章存引言；分区法；分页技讲授法、演储管理术示法断处理。示法线程调度；讲授法、实例分析

25、、课堂讨论例分析、课和恢复调度类型；作业调度；讲授法、实分段技术；段页式技术；讲授法、演第五章存储虚拟存储器；管理分析第七周第五章存储管理请求分页技术；页面置换讲授法、演算法；内存块的分配和抖动示法、实例问题；分析示法、实例25/2911.Linux 系讲授法、演第五章存储请求分段技术；管理第八周第六章文件系统统的存储管理。示法概述；文件系统的功能和多 媒 体 演结构；示、举例分析第六章文件目录结构和目录查询；文系统第九周第六章文件文件系统的实现；管道文析系统件；讲授法、演示法件和目录操作多 媒 体 演示、举例分第六章文件文件系统的可靠性。系统第十周第 七 章输 I/O 管理的概述；设备讲授法

26、、多入/输 出 管分配理第七章输入I/O 软件层次；磁盘调度/输出管理和管理讲授法、举媒体演示、举例分析第十一周系统调例分析第八章用户 用户接口的发展；接口服务用第八章用户命令行接口；图形用户界讲授法、演第十二周接口服务面示法、举例26/29嵌入式分析第九章嵌入 嵌入式系统概述；式操作系统操作系统概述第 九 章嵌实时内核及其实现入式操作系第十三周统第九章嵌入实例简介式操作系统第十章分布分布式系统概述；分布式式操作系统操作系统概述第十四周第十章分布示法、举例式操作系统分析第十章分布4 种多机系统的比较讲授法、演式操作系统第十五周第十章分布云计算系统分析式操作系统第十一章安安全性概述；常见的安全性

27、及保护第十六周机制举例分析讲授法分布式系统的实现讲授法、演示法、举例全性攻击讲授法、演示法、举例分析第十一章安一般性安全机制；保护机全性及保护制27/29机制八、作业布置和作业批改八、作业布置和作业批改任课教师根据整合后的教学内容布置各种应用性较强的习题让学生以书面形式完成作业。（一）作业内容要求：（一）作业内容要求：作业的主要内容是任课教师给的补充题，为此专门制作了习题 PPT，既方便学生通过移动存储设备拷贝，并在课后完成作业，又可以促使学生带着作业问题去学习，便于掌握知识的重难点。（二）作业形式及题量：（二）作业形式及题量：课堂讲授完毕后将习题 PPT 每一章节内容布置为作业，以达到测试学生课堂学习情况和课后对所学知识的复习巩固和加以实际操作应用的目的。（三）作业批改设计：（三）作业批改设计：对于书面作业，可抽调适量的作业进行评阅，对发现的主要和倾象性的问题，由教师在课堂上进行集体评讲。九、学生成绩考核及评定九、学生成绩考核及评定（一）考核（一）考核课堂出勤、课堂表现、教学参及、平时作业、综合实训、期末考试。（二）成绩评定（二）成绩评定（1）教学过程占 30%：出勤情况及课堂表现、教学参及（课堂讨论、提问28/29及实践环节参及情况）、平时作业（书面作业）。（2）期末：试卷考试：统一命题、制卷，书面开卷考试，占 30%。29/29