计算机科学与技术学院操作系统原理教案.pdf

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1、I华 丹 也 力 人 North China Electric Power University J；R2pV院 系：计算机科学与技术学院计算机系（保定）教研室：软件教研室教 师：王德文操 作 系 统 原 理 课 程 教 案课程名称操 作系统原理课程学分3课程属性必 修 课（V ）专 业 选 修 课（）校 定 公 共 选 修 课（）课程总学时48学 时 其 中：讲 课：48学时实 验：0学时先修课程 高级语言程序设计授 课 专 业、班级计算机科学与技术、软件工程、网络工程、信息安全基本教材和主要参考书教材名称出版社作者出版时间计算机操作系统西安电子科技大学出版社汤子瀛1 9 9 6 年参考书出

2、版社作者出版时间教学目的及要求操作系统原理课程是计算机科学与技术、软件工程、网络工程和信息安全专业的一门主要技术基础课。其目的是使学生了解操作系统的基本概念，掌握操作系统的基本原理、基本设计与实现技术，培养学生分析、开发、维护、设计操作系统的基本能力，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。教学基本要求如下：1 .理解计算机操作系统的概念、目标、作用、功能、结构、特征和服务。2 .理解多道程序和并发处理的概念，掌握进程状态的转换、进程的同步与通信、进程的调度与死锁的基本原理。3 .掌握各种存储管理方法和虚拟存储器技术。4.掌握计算机输入输出设备的特性及其管理控制方法。5 .理解

3、文件和文件系统的概念，掌握文件系统和磁盘存储器的管理方法与技术。注：表 中（）选项请打“丫”第 一 章 操 作 系 统 引 论一、教学目标及基本要求1.了解操作系统的目标、作用和模型2.领会和理解操作系统的发展过程3.初步了解和领会操作系统的特征和服务4.领会和掌握操作系统的功能5.了解操作系统的进一步发展二、各节教学内容及学时分配1.操作系统的目标、作用和模型（1 学时）2.操作系统的发展过程（1学时）3.操作系统的分类（1学时）4.操作系统的特征和服务（1学时）5.操作系统的功能（1学时）6.常用的操作系统（1学时）三、重点和难点及其处理和解析1.重点（1）批处理操作系统（2）分时操作系统

4、（3）操作系统的特征（4）操作系统的功能2.难点（1）多道程序设计的基本概念（2）多道处理系统的特征对于重点与难点内容，着重讲解与分析，并对批处理操作系统的内容结合实例与例题,详细讲解与讨论。四、深化和拓宽随历史线索，介绍 F M S,I B M S Y S,S y s t em/3 6 0,C T S S,U N I X,C P/M,M S D OS,M A C OS,W i n d o w s,M a c h,L i n u x,Vx W o r k s 等一些重要的操作系统，扩展学生的知识面。五、教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。六、本章的思考题和习题4.何

5、谓脱机I/O和联机I/O?8.试比较单道与多道批处理系统的特点及优缺点。1 6 试在交互性，及时性和可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。第二章进程的描述与控制一、教学目标及基本要求1.理解前趋图的作用，领会程序顺序执行和并发执行的特征；2.理解和掌握进程的概念和特征、进程的基本状态及转换3.了解进程控制块的作用、包含信息和组织方式；4.了解操作系统内核的主要功能，领会引起进程创建、终止、阻塞、唤醒、挂起、激活的过程和各类进程控制原语的执行过程；5.了解线程的基本概念，理解线程与进程的联系与区别。二、各节教学内容及学时分配1 .前趋图和程序执行（1 学时）2 .进程的描述（1 学时）3 .

6、进程控制（1 学时）4 .线程的基本概念（1 学时）三、重点和难点及其处理和解析1 .重点（1）程序并发执行的特征（2）进程的概念和特征（3）进程的基本状态及其转换（4）线程与进程的比较2 .难点（1）程序的顺序执行和并发执行比较；（2）进程和程序的联系与区别；（3）线程与进程的比较。对进程的基本状态及其转换等内容结合图示，详细讲解与讨论。四、深化和拓宽对于进程控制这方面内容，加入类P A S C A L 语言的程序描述，加深学生的理解，并为课程设计提供基础。五、教学方式在介绍教材内容的同时，结合习题进行讲解。六、本章的思考题和习题1 .试画出下面条语句的前趋图：S 1:a=5-x;S 2:b

7、=a*x;S 3:c=4*x;S 4:d=b+c;S 5:e=d+3.2.试 利 用 B e r n s t e i n 条件证明上题中的S 2 和 S 3 语句是可以并发执行的，而 S 3 和 S 4 语句是不能并发执行的？4 .程序并发执行为何会失去封闭性和可再现性？6 .试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序？7 .试说明P C B 的作用？为什么说P C B 是进程存在的唯一标志？8 .试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因.1 6 试从调度性，并发性，拥有资源及系统开销儿个方面，对进程和线程进行比较.第三章进程的同步与通信一、教学目标及基本要求1、理解临界资源和临界区的概念，

8、初步领会进程同步机制应遵循的准则；2 .理解和掌握整型信号量和记录型信号量机制；3 .熟练掌握利用信号量机制解决经典进程同步问题；二、各节教学内容及学时分配1 .进程同步的基本概念（2学时）2.信 号 量 机 制（2学时）3 .经典进程同步问题（2学时）三、重点和难点及其处理和解析1 .重点（1）临界资源和临界区的概念；（2）记录型信号量机制；（3）利用信号量机制解决经典进程同步问题。2 .难点（1）利用软件方法解决进程互斥问题；（2）利用信号量机制解决经典进程同步问题。利用信号量机制解决经典进程同步问题即是本章的重点又是难点，在详细介绍其基本理论的基础上，对问题进行详细的分析，并利用信号量的

9、知识进行解决。四、深化和拓宽对于信号量机制解决经典进程同步问题这方面内容，根据学生的理解情况，适当增加一些其他的进程同步问题，加深学生的理解。五、教学方式在介绍教材内容的同时，结合习题进行讲解。六、本章的思考题和习题1.什么是临界资源和临界区？3.同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？6 .在生产者一消费者问题中，如果缺少了 s ig n al (f u l l)或 s ig n al (e m p t y),对执行结果会有何影响？7 .在生产者一消费者问题中，如果将两个w ait 操作即w ait(f u l l)和 w ait (m u t e x)互换位置；或者是将 s ig n al (

10、m u t e x)与 s ig n al (f u l 1)互换位置结果会如何？8 .我们为某临界区设置一把锁W,当W=1 时，表示关锁；W=0 时，表示锁已打开.试写出开锁原语和关锁第四章调度与死锁一、教学目标及基本要求1、了解进程调度的类型，领会调度队列模型，领会并理解选择调度方式和算法的准则；2 .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；3 .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；4 .领会和理解死锁的预防的各种方法；5.领会系统的安全状态，理解并掌握掌握银行家算法；6 .了

11、解和领会死锁检测的算法和死锁解除的方法。二、各节教学内容及学时分配1 .调度的类型和模型（1 学时）2 .调度算法（1 学时）3 .死锁的基本概念（1 学时）4 .死锁的预防和避免（2 学时）5.死锁的检测和解除（1 学时）三、重点和难点及其处理和解析1 .重点（1）先来先服务、短作业（进程）优先、时间片轮转调度算法；（2）死锁的基本概念，产生死锁的必要条件；（3）预防死锁的方法；（4）银行家算法。2 .难点（1）调度队列模型；（2）银行家算法；（3）死锁的检测算法。银行家算法即是本章的重点又是难点，详细介绍预防死锁的方法等基本理论，并结合课程设计进行讨论，加深学生对这一问题的理解。四、深化和

12、拓宽引入银行系统现金贷款的发放问题，来进一步讨论银行家算法。五、教学方式在讲授课程内容的同时，结合习题进行分析与讲解。六、本章的思考题和习题1.高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？5.选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？1 4何谓死锁?产生死锁的原因和必要条件是什么？1 6请详细说明可通过哪些途径预防死锁？17在 银 行 家 算 法 的 例 子 中，如 果P0发 出 的 请 求 向 量 由R e q u e s t。(0,2,0)改为R e q u e s t。(0,1,0),问系统可否将资源分配给它？第 五章存储器管理一、教学目标及基本要求1、了解程序装入的方

13、式和实现链接的方法；2 .领会单一连续分配和固定分区分配机制的地址转换；3 .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;4 .了解并领会对换技术；5.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；6 .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；7 .了解并领会段页式存储管理方式；二、各节教学内容及学时分配1 .调度的类型和模型（1 学时）2 .程序的装入和链接（1 学时）3 .连续分配存储管理方式（2 学时）4 .覆盖与交换（1 学时）5.分页存储管理方式（2 学时）6 .分段存储管理方式（1 学时）三、重点和难点及其处理和解析1 .重点

14、（1）动态分区分配；（2）分页存储管理的基本方法；（3）分页存储管理方式的地址变换机构；（4）分页存储管理方式的页表机制；（5）分段存储管理的基本原理。2 .难点(1)动态分区分配算法；(2)动态重定位分区分配算法；(3)分页存储管理具有快表的地址变换机构；(4)段页式存储管理的地址变换过程。对于动态分区分配和分页存储管理等重点与难点内容，结合大量的图示和例题进行讨论。四、深化和拓宽引入了一定数量的例题与图示，使学生理解内容时更直观，更感性。五、教学方式在讲授课程内容的同时，结合例题与图示进行分析与讲解。六、本章的思考题和习题1 .可采用哪儿种方式将程序装入内存?它们分别适用于何种场合？2.何

15、谓静态链接及装入时动态链接和运行时的动态链接？8.在采用首次适应算法回收内存时，可能出现哪几种情况?应怎样处理这些情况？1 4在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？1 6分页和分段有何区别？1 7试全面比较连续分配和离散分配方式.第六章虚拟存储器一、教学目标及基本要求1、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；2.了解请求分页中的硬件支持，领会并理解页面分配和置换的策略；3.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 C l o c k s 最少使用和页面缓冲置换算法；4.了解请求分段中的硬件支持，领会请求分段存储管理方

16、式中分段共享和保护；二、各节教学内容及学时分配1 .虚拟存储器的基本概念（1 学时）2 .请求分页存储管理方式（2学时）3 .页面置换算法（2学时）4 .请求分段存储管理方式（1 学时）三、重点和难点及其处理和解析1 .重点（1）虚拟存储器的概念和特征；（2）最佳置换算法、先进先出页面置换算法、最近最久未使用置换算法；（3）请求分段存储管理方式中分段共享和保护；2 .难点（1）虚拟存储器的概念和特征；（2）页面分配和置换的策略；（3）最佳置换算法、最近最久未使用置换算法；（4）请求分段存储管理方式中分段共享和保护；对于最佳置换算法、先进先出页面置换算法、最近最久未使用置换算法等重点与难点内容，

17、结合图示和示例进行详细讲解。四、深化和拓宽引入了一定数量的例题与图示，使学生理解内容时更直观，更感性。五、教学方式在讲授课程内容的同时，结合例题与图示进行分析与讲解。六、本章的思考题和习题1.在请求分页系统中，其页表项中包含那些数据项？它们的作用是什么？3.虚拟存贮器有那些特征？其中最本质的特征是什么？7.在请求分页系统中，应从何处将所需页面调入内存？9.某虚拟存储器的用户空间共有3 2个页面，每 页1 K B,主 存1 6 K B.假定某时刻为用户的第0,1,2,3页分别分配的物理块号为5,1 0,4,7,试将虚拟地址0 A 5 c和0 9 3 c变换为物理地址.1 1.在一个请求分页系统中

18、，采 用L RU页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,当分配给该作业的物理块数M分 别 为3和4时，试计算访问过程中所发生的缺页次数和缺页率？比较所得结果？第 七 章 设 备 管 理一、教学目标及基本要求1.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；2 .理解并掌握I/O 控制方式；3 .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；4 .领会设备分配中的数据结构，掌握设备独立性的概念；5 .领会独占设备的分配程序，掌握S PO O L i n g 系统的组成和特点；6 .

19、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。二、各节教学内容及学时分配1.I/O 系统的组成（1学时）2 .I/O 控制方式（1学时）3 .缓冲管理（1学时）4 .设备分配与处理（1学时）三、重点和难点及其处理和解析1.重点（1）设备控制器的功能和组成、I/O 通道的类型；（2）I/O 控制方式;（3）设备独立性的概念；（4）S PO O L i n g 系统的组成和特点；（5）中断处理程序的处理过程。2.难点(1)I/O 通道控制方式；(2)设备独立性的实现。对于I/O 控制方式与S PO O L i n g 系统等重点与难点内容，结合图示和示例进行

20、详细讲解。四、深化和拓宽引入了一定数量的例题与图示，使学生理解内容时更直观，更感性。五、教学方式讲授课程的主要内容，其它部分要求学生自学。六、本章的思考题和习题2.试说明设备控制器的构成。7.有哪几种I/O 控制方式?分别适用于什么场合？18.试 说 明 S PO O L i n g 系统的组成。第 八 章 文 件 系 统一、教学目标及基本要求1.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；2 .理解文件的逻辑结构；3 .掌握文件系统目录管理的实现机制，领会目录查询技术；4 .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；5 .领会文件保护

21、的保护机制，掌握访问矩阵的实现方法。二、各节教学内容及学时分配1.文件和文件系统（1 学时）2 .文件逻辑结构（1学时）3 .目录管理4 .文件共享5 .文件保护（2学时）三、重点和难点及其处理和解析1.重点（1）文件的逻辑结构；（2）文件系统目录管理的实现机制，目录查询技术；（3）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；（4）访问矩阵的实现方法。2 .难点(1)目录查询技术；(2)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；(3)访问矩阵的实现方法。对于目录查询技术与文件共享方法等重点与难点内容，结合图示和示例进行详细讲解。四、深化和拓宽结合UN I X操作系统，对课

22、程内容进行讲解，加深学生的理解。五、教学方式讲授课程的主要内容，部分内容要求学生自学。六、本章的思考题和习题16 .基于索引节点的共享方式有何优缺点？17.基于符号链的共享方式有何优缺点？第九章磁盘存储器管理一、教学目标及基本要求1.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；2 .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；3 .理解和掌握空闲存储空间的管理机制；二、各节教学内容及学时分配1.磁 盘 I/O （1学时）2 .外存分配方法（2学时）3 .空闲存储空间的管理（1 学时）三、重点和难点及其处理和解析1.重点（1）各种扫描算法；（2）常用的外存分配方法：连续

23、分配、链接分配、索引分配；（3）空闲存储空间的管理机制；2 .难点（1）成组链接法外存分配与回收；对于成组链接法等重点与难点内容，结合图示和示例进行详细讲解。四、深化和拓宽结合UN I X操作系统，对课程内容进行讲解，加深学生的理解。五、教学方式讲授课程的主要内容，部分内容要求学生自学。六、本章的思考题和习题5.假定盘块的大小为1K B,对于5 4 0 M的硬盘F A T需占用多少空间？对于1.2 G的硬盘F A T需占用多少空间？7.假定盘块的大小为4 K B,每个盘块占4个字节，在两级索引分配时，允许的最大文件是多少？第1课一、本次课的教学内容1.1 操作系统的目标、作用和模型1.1.1

24、操作系统的地位紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境）1.1.2操作系统的定义操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合1.1.3 操作系统的目标有 效性（系统管理人员的观点）方便性（用户的观点）可 扩充性（系统开发人员的观点）开 放性（开放的观点）1.1.4操作系统的作用从 计算机系统组成观点一一操作系统是系统软件从 服务用户的观点一一操作系统是用户与计算机硬件之间接口从 资源管理观点一一操作系统是系统资源管理者从 软件分层、扩充机器的观点一一操作系统是扩充裸机的第一层系统软件1.1.5操作系统的模型结构整体或模块结构客户/服务器模型或微内核结构分层结构或虚

25、拟机1.2操作系统的发展过程1.2.1 推 动操作系统发展的主要动力 提高资源的利用率和系统性能方 便用户 器件的发展 计算机体系结构的发展1.2.2 操 作系统的发展历程 第 0 代（4 0 年代未一50 年代初）无操作系统 第 1 代（50 年代中一50 年代末）初级单道批处理系统第 2 代（6 0 年代初一6 0 年代中）多道程序设计共享系统第 3 代（6 0 年代中一7 0 年代中）多模式系统 第 4 代（7 0 年代中一）网络操作系统和分布式操作系统1.2.3 历史上的操作系统 真空管时代（1 9 4 6 年-1 9 55年）晶体管时代（1 9 55年-1 9 6 5年）F M S

26、I B M S Y S 集成电路时代（1 9 6 5年-1 9 8 0 年）I B M S y s t e m/3 6 0 CT S S M UL T I CS UN I X大规模集成电路时代（1 9 8 0 年-至今）CP/M M S D O S M A C O S W i n d o w s M a c h V x W o r k s Linux二、本次课的教学方式以讲授为主，并针对个别问题，采用互动式的教学方式。三、本次课师生活动设计在介绍具体操作系统时，让学生思考、总结自己所熟悉的操作系统，并回答问题。四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的

27、图片、表格和案例。五、本次课的小结（或总结）、作业布置等本次课介绍了操作系统的一些基本概念，并按历史线索介绍了大量的实际操作系统，扩大了学生的知识面。布置学生对目前常用的操作系统进行总结和比较。第2课一、本次课的教学内容1.3 操作系统的分类1.3.1批处理操作系统 顺序处理（人工操作阶段）计算机没有配置操作系统 人工负责计算机的调度 人工负责作业编排顺序初级单道批处理系统 目标 中心思想 控制方式早期的联机批处理早期的脱机批处理 典型的F M S J O B 结构 特征自动性顺序性单道性现代多道批处理系统 目标 多道程序设计技术 衡量操作系统或整个计算机系统的性能指标 资源利用率 吞吐量 周

28、转时间 举例 多道批处理系统的特征 多道性 无序性 调度性 多道批处理系统的优缺点 多道批处理系统需要解决的问题1.3.2 分时系统(T im e S ha r in g S y s t em)产生 人-机交互 共享主机 方便用户上机 实现原理实 现原理关 键问题 实现方法 特征 分时系统与批处理系统的比较1.3.3 实时系统(R ea l T im e O p er a t in g S y s t em)目标分类 实时控制系统 实时信息处理系统特征1.3.4微机操作系统1.3.5 多处理机操作系统(M u l t i-p r o c es s o r O p er a t in g S y

29、 s t em)二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的图片、表格和案例。五、本次课的小结(或总结)、作业布置等本次课介绍了本章的重点内容：批处理与分时操作系统的目标、基本工作原理。布置学生比较单道与多道批处理系统的特点及优缺点。第 3 课一、本次课的教学内容1.4操作系统的特征与服务1.4.1 操作系统的特征并 发(Co n c u r r en c e)共享(S ha r in g)虚 拟(V

30、ir t u a l)异步性(A s y n c hr o n is m)1.4.2 现代操作系统特征 微内核结构(M ic r o k er n el A r c hit ec t u r e)多线程(M u l t it hr ea din g)对称多处理机(S y m m et r ic M u l t ip r o c es s in g S M P )分布式操作系统(D is t r ib u t ed O p er a t in g S y s t em s)面向对象设计(O b j ec t-O r ien t ed D es ign)1.4.3 操作系统的服务1.5操作系统的功

31、能1.5.1处理机(进程)管理1.5.2 存储器的管理1.5.3 设备管理1.5.4 文件管理1.5.5 用户接口1.6 常用的操作系统1.6 .1 M S D O S1.6.2 M S W i n d o w s1.6.3 U N I X二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的图片一、表格和案例。五、本次课的小结（或总结）、作业布置等本次课重点介绍了操作系统的特征与服务以及操作系统的功能。第4课一

32、、本次课的教学内容2.1前趋图和程序执行2.1.1 前趋图的定义2.1.2 程 序顺序执行2.1.3 程序并发执行2.1.4 程序并发执行的条件2.2进程的描述2.2.1 进程的定义与特征进程的定义进程的特征 动态性 并 发性 独 立性 异 步性结构特征2.2.2进程状态及其转换2.2.3进程的挂起状态二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的图片、表格和案例。五、本次课的小结(或总结)、作业布置等本

33、次课重点介绍了前趋图和程序执行以及进程的描述。第 5 课一、本次课的教学内容2.2.4进程控制块P C B 进 程 控 制 块(P r o c e s s C o n t r o l B l o c k)的作用 进程控制块的信息 进程控制块的组织方式链接方式索引方式2.3进程控制2.3.1操作系统内核2.3.2进程的创建2.3.3 进程的终止2.3.4进程的阻塞和唤醒2.3.5进程的挂起与激活2.4线程的基本概念2.4.1线程的引入2.4.2 线程与进程的比较2.4.3 线程的实现方式二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提

34、问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的图片一、表格和案例。五、本次课的小结(或总结)、作业布置等本次课重点介绍了进程控制块、进程控制与线程的基本概念等内容。布置学生从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序。第 6 课一、本次课的教学内容3.1进程同步的基本概念3 .1.1临界资源象打印机这类资源一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源。3 .1.2临界区临界区的定义与进入 临界区(c r i t i c a l s e c t i o n)：进程中访问临界资源的一段代码。进入区(e n t r y s e

35、 c t i o n)：在进入临界区之前，检查可否进入临界区的一段代码。如果可以进入临界区，通常设置相应“正在访问临界区”标志 退出区(e x i t s e c t i o n)：用 于 将“正在访问临界区”标志清除。剩余区(r e m a i n d e r s e c t i o n)：代码中的其余部分。同步机制应遵循的准则用于保证多个进程在执行次序上的协调关系的相应机制称为进程同步机制。空 闲让进当无进程进入临界区时，相应的临界资源处于空闲状态，因而允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区。忙则等待当已有进程进入自己的临界区时，即相应的临界资源正被访问，因而其它试图进入临界区的

36、进程必须等待，以保证进程互斥地访问临界资源。有限等待对要求访问临界资源的进程，应保证进程能在有限时间进入临界区，以免陷入“饥饿”状态。让权等待当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入忙等。3.1.3利用软件方法解决进程互斥问题3.1.4利用硬件方法解决进程互斥问题二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的图片、表格和案例。五、本次课的小结（或总结）、作业布置等本次课重点介绍了进程同

37、步的基本概念、利用软硬件方法解决进程互斥问题等内容。布置作业：什么是临界资源和临界区？第7课一、本次课的教学内容3.2信号量机制3.2.1整型信号量机制最初信号量S是一个整型变量，除初始化外，对信号量仅能执行两个原子操作，即w a i t(s)和s i g n a l (s),这两个原子操作以前多称为P (s)和V(s)操作。w a i t (s)w h i l e s =0 d o n o-l o o ps:=s-l;)s i g n a l(s)s:=s+l;3.2.2记录型信号量机制p r o c e d u r e w a i t(s)b e g i ns.c o u n t:=s.c

38、 o u n t-1;i f s.c o u n t 0 t h e n B l o c k (s.q u e u e)e n dp r o c e d u r e s i g n a l(s)b e g i ns.c o u n t:=s.c o u n t+1;i f s.c o u n t =t l a n d s 2 =t 2 a n d .a n d s n =t n)f o r i:=1 t o n d os i=s i-d i;e n d f o re l s e把调用P操作的进程置为等待状态，并插入到第一次满足s i t i的信号量的等待队列中；同时该进程被唤醒必须重新执行该S

39、 w a i t语句e n d i f；S s i g n a l (s i,d l;s 2,d 2;.s n,d n)f o r i:=1 t o n d os i=s i+d i;从s i等待队列中取出一个进程，转为就绪状态;e n d f o r；二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的图片、表格和案例。五、本次课的小结（或总结）、作业布置等本次课重点介绍了三种信号量机制等内容。布置作业：我们

40、为某临界区设置一把锁W,当W=1时，表示关锁；w=o时，表示锁已打开.试写出开锁原语和关锁。第 8 课一、本次课的教学内容3.3经典进程同步问题3.3.1 生产者一消费者问题（t h e p r o d u c e r-c o n s u m e r p r o b l e m）生产者-消费者问题是最著名的同步问题。若干进程通过有限的共享缓冲区交换数据。其中，“生产者”进程不断写入，而“消费者”进程不断读出；共享缓冲区共有N个；任何时刻只能有一个进程可对公用缓冲池进行操作。3.3.2 读者一写者问题（t h e r e a d e r s-w r i t e r s p r o b l e m

41、）有一数据区为多个进程所共享。假设一些进程只能对该数据区完成读操作（读者），而另一些进程只能对其完成写操作（写者），读者和写者要遵守以下约束：允许多个读者同时从数据区中读数据；任何时候只允许一个写者向数据区中写数据；当 有读者正在读数据时，不允许写者写数据；若有写者正在写数据区，不允许读者读数据。3.3.3 哲学家进餐问题(t h e d i n i n g p h i l o s o p h e r s p r o b l e m)5个哲学家围绕一张圆桌而坐，桌子上放着5支筷子，每两个哲学家之间放一支；哲学家的动作包括思考和进餐，进餐时需要同时拿起左边和右边的两支筷子，思考时同时将两支筷子放

42、回原处二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的图片、表格和案例。五、本次课的小结(或总结)、作业布置等本次课重点介绍了三个经典进程同步问题等内容。布置作业：6 .在生产者一消费者问题中，如果缺少了 s i g n a l (f ul l)或s i g n a l (em p ty),对执行结果会有何影响？7 .在生产者一消费者问题中,如果将两个w a i t操 作 即w a i t(f ul l)和

43、w a i t(m utex)互换位置；或者是将s i g n a l (m utex)与s i g n a l (f ul 1)互换位置结果会如何？第 9 课、本次课的教学内容4.1 调度的类型与模型4.1.1 调度类型 高级调度(H i g h L evel S c h ed ul i n g)又称作业调度、宏观调度、长程调度(L o n g-T er m S c h ed ul i n g)或接纳调度(A d m i s s i o n S c h ed ul i n g)o 低级调度(L o w L evel S c h ed ul i n g)又称进程调度、微观调度或短程调度(S h

44、 o r t-T er m S c h ed ul i n g)o 中级调度(I n ter m ed i a te L evel S c h ed ul i n g)又 称 中 程 调 度(M ed i um-T er m S c h ed ul i n g)o4.1.2调度队列模型仅 有进程调度的调度队列模型 具有高级调度和低级调度的调度队列模型 同时具有三级调度的调度队列模型4.1.3选择调度方式和算法的若干准则面向用户的准则 周转时间短响 应时间快 截止时间的保证 优先权准则面向系统的准则 系统吞吐量高 处理机利用率好 各类资源的平衡利用二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完

45、毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的图片一、表格和案例。五、本次课的小结(或总结)、作业布置等本次课重点介绍了调度类型、调度队列模型和选择调度方式和算法的若干准则等内容。布置作业：高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度?第 10课一、本次课的教学内容4.2调度算法4.2.1 先进先服务调度算法先进先服务F C F S(F i r s t-C o m e-F i r s t-S er ved)调度算法是一种最简单的调度算法。4

46、.2.2 短作业(进程)优先调度算法短作业(进程)优先调度算法 S J F (S h o r tes t J o b F i r s t)/S P F(S h o r t e s t P r o c e s sF i r s t)是对短作业或短进程优先调度的算法。4.2.3 时间片轮转调度算法时间片轮转R o u n d-R o b i n (R R)调度算法将系统中所有的就绪进程按照F C F S原则，排成一个队列。4.2.4 优先权调度算法优先权(P r i o r i t y)调度算法的基本思想是系统为每个进程设置一个优先数(对应一个优先级)，把所有的就绪进程按优先级从高到低排序，调度时

47、从就绪队列中选择优先级最高的进程投入运行。4.2.5 高响应比优先调度算法如果我们能为每个作业引入前面所述的动态优先权机制，并使之以速率a增加，则长作业在等待一定的时间后，必然有机会分配到处理机，即高响应比优先H i g h e s tR e s p o n s e R a t i o N e x t (H R R N)(作业)调度算法，4.2.6 多级队列调度算法多队列调度是根据作业的性质和类型的不同，将就绪队列再分为若干个子队列，所有的作业(或进程)按其性质排入相应的队列中，而不同的就绪队列采用不同的调度算法。4.2.7 多级反馈队列调度算法多级反馈(F e e d b a c k)队列调

48、度算法，则不必事先知道各种进程所需的执行时间，仍能基本满足短进程优先和I/O频繁的进程优先的需要，因而是目前公认的较好的一种进程调度算法。二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进行了扩充，并引入了一定数目的图片、表格和案例。五、本次课的小结(或总结)、作业布置等本次课重点介绍了七种调度算法等内容。第11课一、本次课的教学内容4.6死锁的基本概念所 谓 死 锁（D e a d l o c k）,是 指 多 个 进 程 因 竞 争

49、 资 源 造 成 的 一 种 僵 局（D e a dl y 一E m b r a ce）,若无外力作用，这些进程都将永远不能在向前推进。4.6.1产生死锁的原因竞争资源引起死锁进程推进顺序不恰当4.6.2产生死锁的必要条件 互 斥(Mu t u a l e x cl u s i o n )条件 请求和保持(Ho l d-a n d-w a i t )条件 不可 抢 占(No p r e e m p t i o n )条件 环 路 等 待(C i r cu l a r w a i t )条件4.6.3处理死锁的基本方法 死锁的预防静态方法：在进程执行前采取的措施，通过设置某些限制条件，去破坏产生

50、死锁的四个必要条件之一，防止发生死锁 死锁的避免动态的方法：在进程执行过程中采取的措施，不需事先采取限制措施破坏产生死锁的必要条件，而是在进程申请资源时用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。死锁的检测和解除这种方法预先并不采用任何限制措施，允许系统在运行过程中发生死锁，但可通过系统设置的检测机构及时检测死锁的发生，如检测到死锁，则采用撤消进程等死锁解除方法使系统正常工作。二、本次课的教学方式主讲式教学，将讲义内容讲解完毕后，留少许时间让学生提问。三、本次课师生活动设计针对学生的提问，进行解答，并对典型的问题进行启发式的讲解四、本次课的电子教案根据教材分章节进行组织，对部分内容进