《操作系統(tǒng)》理論課教學大綱

PAGE1PAGE1“操作系統(tǒng)”理論課程教學大綱課程編號：08052070課程名稱：操作系統(tǒng)/OperatingSystem學時：48 學分：3適用專業(yè)：計算機相關專業(yè) 開課學期：4開課部門：數(shù)學與計算機科學學院先修課程：C/C++語言程序設計、數(shù)據(jù)結構、計算機組成原理考核要求：考試，平時20％，實驗10％，考試70％使用教材及主要參考書：湯子瀛主編計算機操作系統(tǒng)張堯學主編，《計算機操作系統(tǒng)教程》，清華大學出版社，2000年屠立德主編，《操作系統(tǒng)基礎》，清華大學出版社，1988年一、課程的性質和任務本課程是計算機專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，介紹了計算機系統(tǒng)核心軟件操作系統(tǒng)的基本概念、原理和方法。通過本課程學習了解操作系統(tǒng)對整個計算機系統(tǒng)的管理和控制，功能及用戶與操作系統(tǒng)的界面。本課程的主要任務是為計算機專業(yè)技術人員奠定必要的理論基礎，培養(yǎng)實際動手能力和提高分析解決問題的能力。為今后從事各種實際工作，如設計、分析和改進各種系統(tǒng)軟件和應用軟件提供必要的軟件基礎。二、教學目的與要求對于本課程學習，要求學生掌握以下幾方面內容：（1）操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理，比如進程、同步與互斥、資源共享的協(xié)調問題等。（2）操作系統(tǒng)的重要論題：如死鎖、數(shù)據(jù)一致性、系統(tǒng)容錯技術等以及操作系統(tǒng)的新技術新動向。三、學時分配章節(jié)課程內容學時1操作系統(tǒng)引論22進程管理83處理機調度與死鎖84存儲器管理85設備管理66文件管理67操作系統(tǒng)接口68網(wǎng)絡操作系統(tǒng)19系統(tǒng)安全性110UNIX系統(tǒng)內核結構2合計48四、教學中應注意的問題要有多媒體硬件平臺環(huán)境；要有一定的多媒體軟件開發(fā)環(huán)境和語言調試環(huán)境；要充分備課、互動教學。五、教學內容第一章操作系統(tǒng)引論1．基本內容：（1）操作系統(tǒng)的目標和作用（2）操作系統(tǒng)的發(fā)展過程（3）操作系統(tǒng)的基本特性（4）操作系統(tǒng)的主要功能（5）操作系統(tǒng)的結構設計2．教學基本要求：（1）熟悉操作系統(tǒng)的作用和定義，了解操作系統(tǒng)的歷史。（2）熟悉掌握多道程序設計技術的概念，掌握批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)及實時系統(tǒng)三種操作系統(tǒng)的基本類型。（3）掌握操作系統(tǒng)并發(fā)性、共享性、虛擬性、異步性等特征，了解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征，熟悉操作系統(tǒng)的功能。3．教學重點難點：（1）教學重點：操作系統(tǒng)的定義、作用和功能，操作系統(tǒng)的發(fā)展過程、類型和基本特性。（2）教學難點：多道程序設計、批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)、實時系統(tǒng)、并發(fā)與并行、互斥與共享、虛擬、異步性。第二章進程管理1．基本內容：（1）進程的基本概念（2）進程控制（3）進程同步（4）經(jīng)典進程的同步問題（5）管程機制（6）進程通信（7）線程2．教學基本要求：（1）牢固掌握進程的概念，深入理解進程最基本的屬性是動態(tài)性和并發(fā)性。（2）掌握進程與程序的主要區(qū)別。（3）掌握進程的基本狀態(tài)及其轉換條件，理解進程的一般組成，應深入理解進程控制塊的作用。（4）掌握進程同步與互斥的概念，掌握進程臨界資源和臨界區(qū)的概念，理解進入臨界區(qū)的原則。（5）理解信號量概念及P、V操作執(zhí)行的動作。能用信號量和P、V操作實現(xiàn)簡單的進程同步或互斥。（6）理解進程的生存過程：創(chuàng)建、就緒、執(zhí)行、阻塞、終止。3．教學重點難點：（1）教學重點：進程的概念，進程與程序的區(qū)別和聯(lián)系，進程控制，信號量機制，經(jīng)典的進程同步問題，管程機制，進程通信，線程。（2）教學難點：并發(fā)程序，進程的概念，進程與程序的區(qū)別和聯(lián)系，進程的同步與互斥，經(jīng)典同步問題的解決方法。第三章處理機調度與死鎖1．基本內容：（1）處理機調度的基本概念（2）調度算法（3）實時調度（4）（5）產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件（6）預防死鎖的方法（7）死鎖的檢測與解除2．教學基本要求：（1）掌握處理機的高級、中級和低級調度。（2）掌握對作業(yè)調度算法的幾個評估公式：CPU利用率、吞吐量、作業(yè)平均周轉時間和帶權平均周轉時間。（3）理解幾個常見的調度算法：先來先服務、短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先級、響應比高者優(yōu)先、時間片輪轉法和多級反饋隊列調度算法。（4）掌握死鎖產(chǎn)生的原因和必要條件。（5）掌握銀行家算法。3．教學重點難點：（1）教學重點：處理機調度的基本概念，調度算法，多處理機系統(tǒng)中的調度，產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件，預防死鎖的方法，死鎖的檢測和解除。（2）教學難點：處理機調度的基本概念，調度算法，死鎖與銀行家算法。第四章存儲器管理1．基本內容：（1）程序的裝入和鏈接（2）連續(xù)分配方式（3）基本分頁存儲管理方式（4）基本分段存儲管理方式（5）虛擬存儲器的基本概念（6）請求分頁存儲管理方式（7）頁面置換算法（8）請求分段存儲管理方式2．教學基本要求：（1）熟悉存儲管理的目的和功能，掌握地址重定位的概念。（2）熟悉單一連續(xù)分配、固定分區(qū)、可變分區(qū)的實現(xiàn)原理，掌握可變分區(qū)分配的數(shù)據(jù)結構和分配回收算法。（3）熟悉對換的概念。（4）熟練掌握分頁存儲管理原理，熟練掌握基本的地址變換機構和具有快表的地址變換機構。（5）掌握虛擬存儲器的理論基礎和定義，熟悉虛擬存儲器實現(xiàn)定義和特性。（6）掌握請求分頁的頁表機制、缺頁中斷機構和地址變換機構，熟悉頁面的分配和置換策略、頁面的分配算法。（7）熟練掌握最佳置換算法、FIFO置換算法、最近最少使用置換算法、最近未使用算法；掌握缺頁率的計算。（8）掌握請求分段的段表機制、缺段中斷機構和地址變換機構，熟悉分段的共享和保護。（9）掌握分段存儲管理和分段地址變換機構，掌握分頁和分段比較，熟悉分頁和分段的共享，掌握段頁式存儲管理原理和地址變換機構。3．教學重點難點：（1）教學重點：存儲管理的基本功能，地址重定位，，頁式虛存管理。（2）教學難點：虛擬存儲器，請求分頁管理，置換算法、缺頁中斷和一般中斷的區(qū)別。第五章設備管理1．基本內容：（1）I/O系統(tǒng)（2）I/O控制方式（3）緩沖管理（4）設備分配（5）設備處理（6）磁盤存儲器管理2．教學基本要求：（1）了解設備的概念及分類，掌握設備管理的目標和功能。（2）掌握四種輸入輸出控制方式，掌握通道的概念，了解通道的類型。（3）了解中斷的類型，掌握中斷的處理過程。（4）掌握幾種常用的緩沖技術及緩沖技術的實現(xiàn)。（5）了解設備分配中的數(shù)據(jù)結構，掌握設備的分配策略和分配算法，掌握磁盤的驅動調度算法。（6）掌握SPOOLING系統(tǒng)的組成和實現(xiàn)。（7）了解I/O控制的功能和實現(xiàn)方式。（8）了解設備的獨立性。3．教學重點難點：（1）教學重點：設備管理的功能、通道技術、中斷技術、緩沖技術、設備分配策略、SPOOLING系統(tǒng)、磁盤驅動。（2）教學難點：通道控制方式、緩沖池、SPOOLING技術與虛擬設備、設備的分配、磁盤調度算法、I/O進程控制。第六章文件管理1．基本內容：（1）文件和文件系統(tǒng)（2）文件的邏輯結構（3）外存分配方式（4）目錄管理（5）文件存儲空間的管理（6）保護（7）數(shù)據(jù)一致性控制2．教學基本要求：（1）牢固掌握文件、文件系統(tǒng)、文件目錄概念。（2）了解文件系統(tǒng)的功能。（3）掌握文件的邏輯組織和物理組織的概念以及相應的組織形式。（4）掌握目錄的基本組織方式，了解文件存儲空間的管理。（5）理解路徑名和文件鏈接的概念。（6）理解文件存取控制的作用及實現(xiàn)文件共享的方法。3．教學重點難點：（1）教學重點：文件的概念、文件的結構、文件存儲空間管理方法、文件目錄、文件的共享和保護措施。（2）教學難點：文件的邏輯結構、文件的物理結構與存取方法、文件控制塊與文件目錄、空閑塊的分配和管理方法。第七章操作系統(tǒng)接口1．基本內容：（1）聯(lián)機命令接口（2）Shell命令語言（3）系統(tǒng)調用（4）UNIX系統(tǒng)調用（5）圖形用戶接口2．教學基本要求：（1）了解用戶與操作系統(tǒng)接口的幾種形式。（2）了解聯(lián)機命令接口，熟悉聯(lián)機命令的類型、鍵盤終端處理程序和命令解釋程序。（3）了解Shell命令語言，熟悉掌握Shell簡單命令、重定向與管道命令、通信