《计算机操作系统》教学大纲

PAGE—PAGE6—计算机操作系统ComputerOperationSystems【课程编号】【课程类别】专业必修课【学分数】4【先修课程】数据结构、计算机原理【学时数】60【编写日期】（必备项）【适用专业】计算机科学与技术专业一、教学目的、任务教学目的：通过本课程的学习，使学生在深刻理解计算机系统整体概念的基础之上，掌握操作系统的基本内容及实现方法，掌握操作系统对计算机系统中各种资源的管理和控制功能，从而使学生具备一定的系统软件开发技能，为以后从事的研究、开发工作（如设计、分析或改进各种系统软件和应用软件）提供必要的软件基础和基本技能。教学任务：绪论，是对操作系统的一般性描述，包括什么是操作系统，操作系统在整个计算机系统的地位及其发展历史，它的功能、分类等；作业管理和用户接口，介绍作业和操作系统用户接口，包括作业的基本概念和作业的建立过程、用户接口等；进程管理，主要介绍进程和线程的概念、进程控制、进程同步互斥、死锁、进程间通信、线程等；处理机调度，主要介绍作业调度、进程调度、各种调度算法及其评价等；存储管理，介绍常见存储管理的方法，虚拟存储管理的实现等；进程和存储管理；文件系统，包括文件系统的概念、文件结构和文件存取、文件目录管理、文件管理等；设备管理；面向对象的操作系统和分布式操作系统。二、课程教学的基本要求深刻理解计算机系统整体概念，掌握操作系统的基本内容及实现方法，掌握操作系统对计算机系统中各种资源的管理和控制功能，具备一定的系统软件开发技能，为以后的研究、开发工作提供必要的软件基础和基本技能。三、教学内容和学时分配（一）第一章总论学时（2+0）主要内容：第一节操作系统的目标作用和模型第二节操作系统的发展过程第三节操作系统的特征和服务第四节操作系统的功能第五节操作系统的进一步发展教学要求：1.使学生建立起OS的基本概念；2.了解OS的引入和发展，理解多道程序设计技术；3.掌握操作系统的功能和特征；4.了解分层式结构和微内核结构。其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：1习题2讨论：你每天接触到什么样的操作系统？（二）第二章进程的描述与控制学时（4+2）主要内容：前趋图和程序执行进程的描述进程控制线程的基本概念教学要求：1.使学生建立起进程的概念，进程是OS中最重要的基本概念，本章是全书中最重要的一章；要求掌握进程的概念，进程的状态及其转换；2.进程控制原语，用P、V操作解决进程同步问题；3.了解进程间的通信，了解线程的概念。其他教学环节：1习题2实验一：认识基本的进程和线程（以windows或者linux操作系统为例）（三）第三章进程的同步与通信学时（6+2）主要内容：第一节进程同步的基本概念第二节信号量机制第三节经典进程同步问题第四节管程机制第五节进程通信教学要求：1.使学生建立起进程的概念，进程是OS中最重要的基本概念，本章是全书中最重要的一章；要求掌握进程的概念，进程的状态及其转换；2.进程控制原语，用P、V操作解决进程同步问题；3.了解进程间的通信，了解线程的概念。其他教学环节：1习题2实验二：进程的一生（编程模拟进程的生命周期）（四）第四章调度和死锁学时（8+4）主要内容：第一节调度的类型和模型第二节调度算法第三节实时系统中的调度第四节多处理机调度第五节死锁的基本概念第六节死锁的预防和避免*第七节死锁的检测和解除（选学）教学要求：1.使学生理解和掌握处理机调度和死锁的基本概念；2.要求掌握进程调度和常见的调度算法；3.掌握死锁的概念和产生的必要条件，掌握死锁的预防和避免方法；4.了解银行家算法、死锁的检测及恢复。其他教学环节：1习题2实验三：编程模拟进程的同步与死锁3实验四：编程实现银行家算法（五）第五章存储器管理学时（6+2）主要内容：第一节程序的装入和链接第二节连续分配存储管理方式第三节对换第四节分页存储管理方式第五节分段存储管理教学要求：1.使学生了解各种存储器管理的方式和它们的实现方法；2.掌握重定位、虚拟存贮器、动态链接和共享的概念以及实现方法；3.掌握分区、页式与请求页式、段式与虚拟段式的实现原理和地址变换；4.了解段页式存储管理技术，虚存中的置换算法。其他教学环节：1习题2实验五：编程模拟实现存储器管理中的地址变换（六）第六章设备管理学时（6+2）主要内容：第一节I/O系统的组成第二节I/O控制方式*第三节缓冲管理（选学）第四节设备分配*第五节设备处理（选学）教学要求：1.使学生了解操作系统处理用户I/O请求的基本过程；2.要求掌握通道、缓冲、设备独立性的概念，掌握I/O控制方式及设备驱动程序，设备分配的数据结构及分配程序，掌握设备分配技术，设备管理程序功能；3.了解缓冲技术和Spooling系统及磁盘调度算法。其他教学环节：1习题2实验六：设备分配的实现（七）第七章文件系统学时（6+0）主要内容：第一节文件和文件系统第二节文件逻辑结构第三节目录管理第四节文件共享*第五节文件保护（选学）教学要求：1.使学生掌握文件系统的基本概念和实现过程；2.掌握文件的逻辑结构、物理组织及对不同类型文件的存取方法；3.掌握文件目录，外存空间管理及文件共享方式；4.了解文件系统的概念、文件的使用、文件系统的层次模型。其他教学环节：1习题（八）第八章磁盘存储器管理学时（4+2）主要内容：第一节磁盘I/O第二节外存分配方法第三节空闲存储空间的管理*第四节磁盘容错技术（选学）*第五节文件系统性能的改善（选学）*第六节数据一致性控制（选学）教学要求：1.使学生掌握磁盘存储器管理的基本概念和实现过程；2.掌握外存分配方法；3.了解磁盘容错技术、数据一致性控制原理。其他教学环节：1习题（九）第九章操作系统接口学时（4+0）主要内容：第一节联机命令接口第二节程序接口第三节图形用户接口元素教学要求：1.使学生了解操作系统向用户提供的各种接口；2.掌握命令控制界面接口和系统调用；3.理解作业进入，作业调度和作业的控制；4.了解UNIXshell功能及系统调用和图形用户接口。其他教学环节：1习题四、教学重点、难点及教学方法教学重点：操作系统每种基本类型的特点及比较、操作系统的四大特征、程序的顺序执行和并发执行、进程与程序的区别、基本状态演变图、PCB的作用、进程控制的原语实现、临界区、临界资源的概念、进程互斥和进程同步的区别、利用互斥信号量和同步信号量解决进程互斥和同步、直接通信方式和管道通信方式、调度的性能衡量、调度算法、死锁的预防、利用银行家算法避免死锁、名空间，逻辑(虚拟)地址空间，存储(物理地址)空间，重定位的概念、动态分区分配算法、分区回收算法、分页系统中的地址变换机构、分页与分段的主要区别、虚拟存储器的特征、请求分页中的硬件支持、页面置换算法、I/O系统的组成、I/O控制方式、Spooling技术、文件的逻辑结构、文件目录结构、磁盘调度算法、文件在外存上的分配方法。教学难点：操作系统发展史上出现的几种技术、操作系统的基本类型、操作系统的四大特征、临界区、临界资源的确定、利用互斥信号量和同步信号量解决进程互斥和同步、消息传递系统工作方式的描述、银行家算法、资源分配图的化简、逻辑(虚拟)地址、重定位的概念、动态分区分配算法、内、外零头的概念、快表、页面置