操作系統(tǒng)課程介紹與教學大綱

1、操作系統(tǒng)課程簡介課程編號1240514004課程名稱操作系統(tǒng)課程性質(zhì)必修學 時64學 分4學時分配授課：54   實驗： 上機：10   實踐：    實踐（周）：考核方式閉卷考試，平時成績占30% ，期末成績占70% 。開課學院信息工程學院更新時間適用專業(yè)計算機科學與技術(shù)專業(yè)，軟件工程專業(yè)先修課程計算機組成原理，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，C/C+語言，匯編語言課程內(nèi)容：本課程屬于計算機科學與技術(shù)專業(yè)本科生的專業(yè)教學課程，也是本專業(yè)的學位課程。通過本課程的學習，主要達到以下的目的：使學生掌握計算機操作系統(tǒng)的基本原理及組成結(jié)構(gòu)；使學生掌握計算機操作系統(tǒng)

2、的基本概念和相關的新概念、名詞及術(shù)語；使學生理解操作系統(tǒng)各組成部分之間的關系、總體結(jié)構(gòu)和綜合工作原理；使學生了解計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展特點、設計技巧和方法；培養(yǎng)學生分析、修改和設計操作系統(tǒng)的能力；對常用計算機操作系統(tǒng)會進行基本的操作使用；利用高級語言如C+語言，對操作系統(tǒng)內(nèi)部的功能進行進一步的掌握，同時提高學生的實際動手編程能力。Brief Introduction  Code1240514004TitleOperating SystemCourse natureRequiredSemester Hours64Credits4Semester Hour StructureLecture

3、：54  Experiment：  Computer Lab：10 Practice：Practice (Week)：AssessmentClosed book examination, usually results accounted for 30%, the final grade accounted for 70%.Offered bySchool of Information EngineeringDateforComputer Science, Software EngineeringPrerequisiteData Structure, The Princip

4、le & Application of Microcomputer, Assembly Language Programming, C Language / C+ LanguageCourse Description: This course is belonged to professional course of the computer science, also related to the degree. Via this course, the student would reach the targets as follows: To master the basic p

5、rinciple and the constitute structure of the computer operating system. To master the basic concept and the new technology of the computer operating system. To understand the relationships, the working principles among the constitute parts of the Operating System. To understand the development chara

6、cteristic, Design philosophy of the computer operating system. To bring up the ability to analyze, modify and design the computer operating system. Have basic ability to use the ordinary computer operating system. Use advanced languages such as C or C+, to master the main function in the operating s

7、ystem, and at the same time, to improve the programming ability of the students.操作系統(tǒng)課程教學大綱課程編號1240514004課程名稱操作系統(tǒng)課程性質(zhì)必修學 時64學 分4學時分配授課：54   實驗： 上機：10   實踐：    實踐（周）：考核方式閉卷考試，平時成績占30% ，期末成績占70% 。開課學院信息工程學院更新時間適用專業(yè)計算機科學與技術(shù)專業(yè)，軟件工程專業(yè)先修課程計算機組成原理，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，C/C+語言，匯編語言一、教學內(nèi)容第一章 簡介（4

8、 hours）教學內(nèi)容：1.1 什么是操作系統(tǒng)?1.2 計算機系統(tǒng)的組成1.3 計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.4 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.5 操作系統(tǒng)的操作1.6 進程管理1.7 內(nèi)存管理1.8 存儲管理1.9 保護和安全教學難點：什么是操作系統(tǒng)；操作系統(tǒng)的主要目標；什么是計算機系統(tǒng)的基本組成原理；什么是中斷，中斷處理機制是什么。什么是陷阱（軟中斷）。教學重點：操作系統(tǒng)的基本概念；操作系統(tǒng)的基本管理功能；分時系統(tǒng)，多道程序處理系統(tǒng)的基本概念。第二章 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)Operating System Structures（4 hours）教學內(nèi)容：2.1 操作系統(tǒng)的服務2.2 用戶操作系統(tǒng)接口2.3 系統(tǒng)調(diào)用2.

9、4 系統(tǒng)調(diào)用的類型2.5 系統(tǒng)程序2.6 操作系統(tǒng)設計與實現(xiàn)2.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.8 虛擬機2.9 操作系統(tǒng)的生成2.10 系統(tǒng)引導教學難點：系統(tǒng)調(diào)用的功能及方法；虛擬機的概念，什么是微內(nèi)核。教學重點：操作系統(tǒng)都提供哪些服務；操作系統(tǒng)為用戶提供哪些接口；系統(tǒng)調(diào)用；系統(tǒng)調(diào)用與API接口直接的關系；操作系統(tǒng)設計思想；虛擬機。第三章 進程（6 hours）教學內(nèi)容：3.1 進程的概念3.2 進程調(diào)度3.3 進程的操作3.4 進程間通信3.5 IPC系統(tǒng)實例3.6 客戶機-服務器系統(tǒng)的通信教學難點：進程控制塊PCB；父進程和子進程之間的關系；進程的狀態(tài)遷移；進程的調(diào)度；什么是上下文切換；進程間通信

10、方式。教學重點：進程的基本概念；進程的狀態(tài)；進程調(diào)度；進程間通信方式；進程的操作。第四章 線程（4 hours）教學內(nèi)容：4.1 概述4.2 多線程模型4.3 線程庫4.4 線程問題4.5 操作系統(tǒng)實例教學難點：進程與線程間的區(qū)別；用戶線程和內(nèi)核線程的聯(lián)系；多線程模型。教學重點：線程的概念；用戶線程和內(nèi)核線程的概念；多線程的概念。第五章 CPU Scheduling（8 hours）教學內(nèi)容：5.1基本概念5.2 調(diào)度準則 5.3 調(diào)度算法5.4 多處理器調(diào)度5.5 線程調(diào)度5.6 操作系統(tǒng)實例5.7 算法評估教學難點：CPU調(diào)度算法；搶占式和非搶占式調(diào)度算法的區(qū)別；多級反饋隊列調(diào)度算法。教學

11、重點：CPU調(diào)度的基本概念；四個基礎的CPU調(diào)度算法；Windows操作系統(tǒng)進程調(diào)度算法的學習；線程調(diào)度算法。第六章 進程同步（8 hours）教學內(nèi)容：6.1 背景介紹6.2 臨界區(qū)6.3 Peterson解法6.4 同步硬件6.5 信號量6.6 經(jīng)典進程同步問題6.7 管程6.8 同步實例教學難點：臨界區(qū)；信號量；生產(chǎn)者-消費者和讀者-作者問題。教學重點：什么是臨界區(qū)；什么是進程同步；四個進程同步的準則；熟練掌握進程同步所需的信號量和互斥操作，解決各種進程同步問題。第七章 死鎖（6 hours）教學內(nèi)容：7.1 系統(tǒng)模型7.2 死鎖的特征7.3死鎖的處理方法7.4 死鎖預防7.5 死鎖避免

12、7.6 死鎖檢測7.7 死鎖的恢復教學難點：死鎖產(chǎn)生的原因以及四個必要條件；死鎖處理的基本方法；銀行家算法。教學重點：死鎖的概念；死鎖產(chǎn)生的四個必要條件；死鎖處理的方法；死鎖的恢復方法。第八章 內(nèi)存管理（6 hours）教學內(nèi)容：8.1 背景介紹8.2 交換8.3 連續(xù)內(nèi)存分配8.4 頁式管理8.5 頁表結(jié)構(gòu)8.6 段式管理8.7 Intel奔騰實例教學難點：內(nèi)存管理的三個主要算法；頁式，段式，段頁式算法的地址轉(zhuǎn)換方法。教學重點：內(nèi)存管理的基本概念；什么是分頁，分段；內(nèi)存管理的基本算法。第九章 虛擬內(nèi)存（4 hours）教學內(nèi)容：9.1 背景介紹9.2 請求分頁9.3 寫時拷貝9.4 頁置換9

13、.5 幀的分配9.6 系統(tǒng)顛簸9.7 內(nèi)存映射文件9.8 內(nèi)核內(nèi)存的分配9.9 其他考慮因素9.10 操作系統(tǒng)實例教學難點：三個虛擬內(nèi)存頁置換算法；顛簸教學重點：請求分頁算法；Belady異常；虛擬內(nèi)存的基本概念。第十章 文件系統(tǒng)接口（2 hours）教學內(nèi)容：10.1 文件的概念10.2 訪問方法10.3 目錄結(jié)構(gòu)10.4 文件系統(tǒng)的加載10.5 文件共享10.6 保護教學難點：文件和目錄的基本概念；教學重點：文件系統(tǒng)的邏輯和物理結(jié)構(gòu)；文件系統(tǒng)的共享和保護；文件和目錄的概念以及目錄的結(jié)構(gòu)。第十一章 文件系統(tǒng)的實現(xiàn)（6 hours）教學內(nèi)容：11.1 文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)11.2 文件系統(tǒng)的實現(xiàn)11

14、.3 目錄的實現(xiàn)11.4 分配方法11.5 空閑空間的管理11.6 效率和性能11.7 恢復11.8 日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)11.9 NFS教學難點：文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；文件系統(tǒng)和目錄的實現(xiàn)；空閑空間的管理方法；文件的恢復。教學重點：文件系統(tǒng)和目錄系統(tǒng)的實現(xiàn)；空閑空間的管理，文件系統(tǒng)的恢復，以及其他類型的文件系統(tǒng)實現(xiàn)方法。第十二章 大型存儲結(jié)構(gòu)（4 hours）教學內(nèi)容：12.1 大型存儲結(jié)構(gòu)綜述12.2 磁盤結(jié)構(gòu)12.3 磁盤附屬12.4 磁盤調(diào)度12.5 磁盤管理12.6 交換空間的管理12.7 RAID結(jié)構(gòu)12.8 穩(wěn)定存儲的實現(xiàn)12.9 三級存儲結(jié)構(gòu)教學難點：五種磁盤調(diào)度算法教學重點：磁盤調(diào)度

15、算法；磁盤的管理方法；交換空間的管理；三級存儲設備的特征。第十三章 I/O 系統(tǒng)（2 hours）教學內(nèi)容：13.1 概述12.2 I/O 硬件13.3 I/O 接口的應用13.4 內(nèi)核 I/O 子系統(tǒng)13.5 I/O請求與硬件操作直間的轉(zhuǎn)換13.6 流13.7 性能教學難點：設備驅(qū)動層位于OS的哪個層之間？中斷機制；DMA機制教學重點：I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；內(nèi)核I/O子系統(tǒng)的主要功能；I/O請求的過程。三、章節(jié)學時分配章次總課時課堂講授實驗上機實踐備 注144244364244458626862766864294410221164212441322總計645410四、教材與主要參考資料教材1 （美）西爾伯查茨 等著 鄭扣根 譯操作系統(tǒng)概念（第7版）（翻譯版）北京：高等教育出版社，2010參考資料1 湯小丹、梁紅兵等計算機操作系統(tǒng)(第3版)西安：