操作系统教学大纲

1、操作系统课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：操作系统总学时与学分：72学时 4学分课程性质：专业必修课授课对象：计算机科学与技术专业二、课程教学目标与任务操作系统原理是一门专业基础课程，是涉及考研等进一步进修的重要课程，是计算机体系中必不可少的组成部分。本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握操作系统的使用和一般的管理方法，从而为学生以后的学习和工作打下基础。三、学时安排课程内容与学时分配表章 节内 容学 时第一章操作系统引论5第二章进程管理12第三章处理机调度与死锁12第四章存储管理12第五章设备管理10第六章文件管理8第七章操作系统接口4第八章网

2、络操作系统3第九章系统安全性3第十章UNIX操作系统3四、课程教学内容与基本要求第一章 操作系统引论教学目标：通过本章的学习，使学生掌握操作系统的概念，操作系统的作用和发展过程，知道操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对计算机系统的首次扩充，是现代计算机系统必须配置的软件。基本要求：掌握操作系统的目标和作用、发展过程、基本特征及主要功能；了解操作系统的结构设计本章重点：操作系统的概念、作用，操作系统的基本特征以及操作系统的主要功能。本章难点：操作系统基本特征的理解，操作系统主要功能的体现。教学方法：讲授与演示相结合主要内容：1操作系统的目标和作用：操作系统的目标、作用、推动操作系统发展

3、的主要动力。2. 操作系统的发展过程：无操作系统的计算机系统、批处理系统、分时系统、实时系统、微机操作系统的发展。3操作系统的基本特征：并发性和共享性、虚拟和异步性。4. 操作系统的主要功能：处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能。5. OS结构设计。第二章 进程管理教学目标：通过本章的学习使学生了解在现代的操作系统中程序并不能独立运行，作为资源分配和独立运行的基本单位都是进程。操作系统所具有的四大特征也都是基于进程而形成的，并可以从进程的观点来研究操作系统。基本要求：掌握进程的概念、进程同步的概念、实现进程同步于互斥的基本方法、进程的通信；了解管程机制与线程。本章重点：进

4、程基本特征，进程控制块的组成，进程基本状态极其状态的转换，进程同步的概念与信号量的应用，管程的概念与应用，进程通信的实现，线程的概念与控制。本章难点：进程基本状态极其状态的转换，进程同步的概念与信号量的应用，管程的概念与应用。教学方法：讲授与演示相结合主要内容：1. 进程的基本概念：程序的顺序执行与并发执行、进程的特征与状态、进程控制块。2进程控制块：进程的创建于终止、进程的阻塞与唤醒。3. 进程同步：进程同步的基本概念、信号量机制与应用。4. 经典进程的同步问题：生产者与消费者问题、哲学家进餐问题、读者与写者问题。5. 进程通。6. 线 程。第三章 处理机调度与死锁教学目标：通过本章的学习使

5、学生了解在现代的多道程序环境下，进程的数目往往要多于处理机的数目，因此要按照一定的算法动态的把处理机分配给就绪队列中的一个进程使之执行。基本要求：处理机调度的基本概念、调度算法、产生死锁的原因和必要条件、预防死锁的方法；了解实时调度、多处理机系统中调度及死锁的检测和解除。本章重点：高、中、低三级调度的概念，不同调度算法的应用，进程的分配与调度方式，产生死锁的原因与必要条件，预防死锁的方法。本章难点：不同调度算法的应用，进程的分配与调度方式，预防死锁的方法教学方法：讲授与演示相结合主要内容：1. 处理机调度的层次：高级调度、中级调度、低级调度。2. 调度队列模型和调度准则：调度队列模型、调度准则

6、。3. 调度算法：先来先服务算法和短作业（进程）优先调度算法、高优先权优先调度算法、基于时间片的轮转调度算法。4. 实时调。5. 产生死锁的原因和必要条件：产生死锁的原因和必要条件、处理死锁的基本方法。第四章 存储管理教学目标：通过本章的学习使学生了解对内存加以有效的管理不仅直接影响到存储器的利用率而且还对系统性能有重大影响，因此掌握有关内存管理的方法和策略。基本要求：掌握各种存储管理方法及页面置换算法；了解程序的装入和链接方法。本章重点：固定分区分配、动态分区分配、可重定位分区分配的概念与实现，基本分页存储管理与基本分段存储管理方式的实现方法，虚拟存储器的概念与实现，请求分页与请求分段存储管

7、理的应用，常用页面置换算法的原理与实现。本章难点：虚拟存储器的概念与实现，请求分页与请求分段存储管理的应用，常用页面置换算法的原理与实现。教学方法：讲授与演示相结合主要内容：1. 存储器的层次结构：多级存储器结构、主存储器与寄存器、高速缓存和磁盘缓存。2. 程序的装入和链接。3. 连续分配方式：单一连续分配、分区式分配、伙伴系统、哈希算法、对换。4. 基本分页存储管理方式：页面与页表、地址变换机构。5. 基本分段存储管理机构：分段存储管理方式的引入、分段系统的基本原理、信息共享、段页式存储管理方式。6. 虚拟存储器的基本概念：虚拟存储器的引入、虚拟存储器的实现方法、虚拟存储器的特征7. 请求分

8、页存储管理方式：请求分页中的硬件支持、内存分配策略和分配算法、调页策略。8. 页面置换算法：最佳置换算法和先进先出置换算法、最近最久未使用置换算法、clock置换算法。9. 请求分段存储管理方式：请求分段中的硬件支持、分段的共享和保护。第五章 设备管理教学目标：通过本章的学习使学生了解设备管理的基本任务是完成用户提出的I/O请求，提高I/O速率以及提高I/O设备的利用率。基本要求: 掌握四种I/O控制方式、缓冲引入的原因、设备分配、磁盘调度算法；了解I/O系统、设备处理机磁盘存储器管理。本章重点：通道的概念与外围设备的控制，缓冲管理的应用，设备独立性概念，斯普林系统的组成与作用，磁盘调度的方法

9、。本章难点：通道的概念，缓冲管理的应用，斯普林系统的组成与应用，磁盘调度方法。教学方法：讲授与演示相结合主要内容：1. I/O系统概述2. I/O控制方式：程序控制方式、中断控制方式、直接存储器控制方式、通道控制方式。3. 缓冲管。4. I/O软件。5. 设备分配：设备分配中的数据结构、设备分配时应该考虑的因素、独占设备的分配程序、SPOOLing技术。6. 磁盘存储器的管。第六章 文件管理教学目标：通过本章的学习使学生了解到操作系统的文件管理模块负责管理放到外存上的大量的文件，并把对文件的存取、共享和保护等手段提供给用户。基本要求：掌握文件和文件系统的概念、文件的逻辑结构和物理结构、目录管理

10、方法等；了解文件存储空间的管理、文件的共享和保护及数据一致性控制。本章重点：文件的逻辑结构与存储结构，目录查询技术应用，位示图法与成组链接法的概念与应用，重复数据的数据一致性问题。本章难点：文件的逻辑结构与存储结构，位示图法与成组链接法的概念与应用。教学方法：讲授与演示相结合主要内容：1. 文件和文件系统：文件和文件系统的概念、文件操作。2. 文件的逻辑结构：顺序文件、索引文件、索引顺序文件。3. 外存分配：连续和链接分配、FAT和NTFS技术、索引分配。4. 目录管理：文件控制块、目录结构和目录查询技术。5. 文件存储空间的管理：空闲表法和空闲链表法、位示图法和成组链接法。6. 文件共享和文

11、件保。7. 数据一致性控制。第七章 操作系统接口教学目标：通过本章的学习使学生了解到用户接口可以以多种方式呈现在用户的面前，一种是联机命令形式，另一种是系统调用形式，还用现在流行的图形用户接口和网络用户接口。基本要求：掌握联机接口命令；系统调用的概念、类型和实现、图形用户接口；了解shell命令语言、UNIX系统调用。本章难点：重定向与管道命令，系统调用的概念与类型，系统调用的实现，UNIX系统调用的类型。本章难点：重定向与管道命令，系统调用的概念与类型，系统调用的实现。教学方法：讲授与演示相结合本章内容：1. 联机用户接口：联机用户接口及命令的类型、键盘终端处理程序、命令解释程。2. She

12、ll 命令语言。3系统调用：系统调用的基本概念、系统调用的类型和实现4. UNIX系统调。5. 图形用户界：图形化用户界面、桌面、图标和任务栏、窗口和对话框。第八章 网络操作系统教学目标：通过本章的学习使学生了解到在计算机网络中配置操作系统是为了管理网络中的共享资源，实现用户通信以及向用户提供多种有效的服务。基本要求： 掌握网络操作系统的功能及提供的服务；了解网络的拓扑结构、客户/服务器模式、支持internet 和intranet的功能和服务、windows NT。本章重点：计算机网络的拓扑结构，计算机广域网与局域网，客户/服务器模式的形成与其优点，网络操作系统的主要功能及提供的服务。本章难

13、点：计算机网络的拓扑结构，客户/服务器模式的形成。教学方法：讲授与演示相结合本章内容：1. 计算机网络概述：拓扑结构、网络互连。2. 网络体系结构：网络体系结构的基本概念、TCP/IP 网络体系结构。3. Internet与Intrane。4. 客户/服务器模：两层结构客户/服务器模式的局限性、三层结构客户/服务器模式、浏览器/服务器模式。5. 网络操作系统的功能：数据通信功能、网络资源共享功能、网络管理功能。6. 网络操作系统提供的服务：域名服务系统、目录服务、支持Internet提供的服务。第九章 系统安全性教学目标：通过本章的学习使学生了解如何确保在计算机系统中存储和传输数据的保密性、完

14、整性和可用性。基本要求：掌握系统安全性的内容和性质、对系统安全性进行威胁的类型；了解数据加密技术、认证技术、访问控制技术和防火墙技术。本章重点：系统安全性的内容和性质及对系统安全性威胁的类型。本章难点：维护系统安全的各种技术。教学方法：讲授与演示相结合本章内容：1. 系统安全的基本概念：系统安全的内容和性质、系统安全威胁的类型。2. 数据加密技术：数据加密的基本概念、网络加密的技术。3. 认证技术：基于口令的身份认证、基于物理标志的认证技术、基于生物标志的认证技术、基于公开密钥的认证技术4. 访问控制技。5. 计算机病毒：计算机病毒的基本概念、计算机病毒的类型、病毒的隐藏方式、病毒的预防和检测

15、。第十章 UNIX系统内核结构教学目标：通过本章的学习使学生了解UNIX操作系统是目前比较流行的操作系统之一，性能先进、功能强大、技术成熟，可靠性好，支持网络与数据库等。基本要求：掌握UNIX的特征和内核结构及进程的控制和描述；了解进程的同步和通信及存储管理、设备管理、文件管理等。本章重点： UNIX的特征和内核结构。本章难点：UNIX的进程描述和进程控制机进程的同步和通信。教学方法：讲授与演示相结合本章内容：1. UNIX系统概述：UNIX系统的发展史、UNIX系统的特征、UNIX系统的内核结构。2. 进程的描述和控制：进程控制块、进程状态与控制、进程调度与切换。3. 进程的同步于通信：sleep和wakeup机制、信号机制。4. 存储管理：请求调页管理的数据结构、换页进程、请求调页。5. 设备管理：字符设备和块设备的缓冲区管理、磁盘驱动程序。6. 文件管理：UNIX 文件系统概述、文件的物理结