操作系統(tǒng)課程介紹與教學(xué)大綱

1、操作系統(tǒng)課程簡(jiǎn)介課程編號(hào)1240514004課程名稱操作系統(tǒng)課程性質(zhì)必修學(xué) 時(shí)64學(xué) 分4學(xué)時(shí)分配授課：54   實(shí)驗(yàn)： 上機(jī)：10   實(shí)踐：    實(shí)踐（周）：考核方式閉卷考試，平時(shí)成績(jī)占30% ，期末成績(jī)占70% 。開(kāi)課學(xué)院信息工程學(xué)院更新時(shí)間適用專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，軟件工程專業(yè)先修課程計(jì)算機(jī)組成原理，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，C/C+語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言課程內(nèi)容：本課程屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的專業(yè)教學(xué)課程，也是本專業(yè)的學(xué)位課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，主要達(dá)到以下的目的：使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理及組成結(jié)構(gòu)；使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)

2、的基本概念和相關(guān)的新概念、名詞及術(shù)語(yǔ)；使學(xué)生理解操作系統(tǒng)各組成部分之間的關(guān)系、總體結(jié)構(gòu)和綜合工作原理；使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)、設(shè)計(jì)技巧和方法；培養(yǎng)學(xué)生分析、修改和設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)的能力；對(duì)常用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行基本的操作使用；利用高級(jí)語(yǔ)言如C+語(yǔ)言，對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)部的功能進(jìn)行進(jìn)一步的掌握，同時(shí)提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)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(xué)大綱課程編號(hào)1240514004課程名稱操作系統(tǒng)課程性質(zhì)必修學(xué) 時(shí)64學(xué) 分4學(xué)時(shí)分配授課：54   實(shí)驗(yàn)： 上機(jī)：10   實(shí)踐：    實(shí)踐（周）：考核方式閉卷考試，平時(shí)成績(jī)占30% ，期末成績(jī)占70% 。開(kāi)課學(xué)院信息工程學(xué)院更新時(shí)間適用專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，軟件工程專業(yè)先修課程計(jì)算機(jī)組成原理，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，C/C+語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言一、教學(xué)內(nèi)容第一章 簡(jiǎn)介（4

8、 hours）教學(xué)內(nèi)容：1.1 什么是操作系統(tǒng)?1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3 計(jì)算機(jī)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(jìn)程管理1.7 內(nèi)存管理1.8 存儲(chǔ)管理1.9 保護(hù)和安全教學(xué)難點(diǎn)：什么是操作系統(tǒng)；操作系統(tǒng)的主要目標(biāo)；什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成原理；什么是中斷，中斷處理機(jī)制是什么。什么是陷阱（軟中斷）。教學(xué)重點(diǎn)：操作系統(tǒng)的基本概念；操作系統(tǒng)的基本管理功能；分時(shí)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(xué)內(nèi)容：2.1 操作系統(tǒng)的服務(wù)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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.7 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.8 虛擬機(jī)2.9 操作系統(tǒng)的生成2.10 系統(tǒng)引導(dǎo)教學(xué)難點(diǎn)：系統(tǒng)調(diào)用的功能及方法；虛擬機(jī)的概念，什么是微內(nèi)核。教學(xué)重點(diǎn)：操作系統(tǒng)都提供哪些服務(wù)；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(guān)系；操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想；虛擬機(jī)。第三章 進(jìn)程（6 hours）教學(xué)內(nèi)容：3.1 進(jìn)程的概念3.2 進(jìn)程調(diào)度3.3 進(jìn)程的操作3.4 進(jìn)程間通信3.5 IPC系統(tǒng)實(shí)例3.6 客戶機(jī)-服務(wù)器系統(tǒng)的通信教學(xué)難點(diǎn)：進(jìn)程控制塊PCB；父進(jìn)程和子進(jìn)程之間的關(guān)系；進(jìn)程的狀態(tài)遷移；進(jìn)程的調(diào)度；什么是上下文切換；進(jìn)程間通信

10、方式。教學(xué)重點(diǎn)：進(jìn)程的基本概念；進(jìn)程的狀態(tài)；進(jìn)程調(diào)度；進(jìn)程間通信方式；進(jìn)程的操作。第四章 線程（4 hours）教學(xué)內(nèi)容：4.1 概述4.2 多線程模型4.3 線程庫(kù)4.4 線程問(wèn)題4.5 操作系統(tǒng)實(shí)例教學(xué)難點(diǎn)：進(jìn)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(xué)重點(diǎn)：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(xué)內(nèi)容：5.1基本概念5.2 調(diào)度準(zhǔn)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(shí)例5.7 算法評(píng)估教學(xué)難點(diǎn)：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(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法。教學(xué)

11、重點(diǎn)：CPU調(diào)度的基本概念；四個(gè)基礎(chǔ)的CPU調(diào)度算法；Windows操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度算法的學(xué)習(xí)；線程調(diào)度算法。第六章 進(jìn)程同步（8 hours）教學(xué)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(hào)量6.6 經(jīng)典進(jìn)程同步問(wèn)題6.7 管程6.8 同步實(shí)例教學(xué)難點(diǎn)：臨界區(qū)；信號(hào)量；生產(chǎn)者-消費(fèi)者和讀者-作者問(wèn)題。教學(xué)重點(diǎn)：什么是臨界區(qū)；什么是進(jìn)程同步；四個(gè)進(jìn)程同步的準(zhǔn)則；熟練掌握進(jìn)程同步所需的信號(hào)量和互斥操作，解決各種進(jìn)程同步問(wèn)題。第七章 死鎖（6 hours）教學(xué)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(yù)防7.5 死鎖避免

12、7.6 死鎖檢測(cè)7.7 死鎖的恢復(fù)教學(xué)難點(diǎn)：死鎖產(chǎn)生的原因以及四個(gè)必要條件；死鎖處理的基本方法；銀行家算法。教學(xué)重點(diǎn)：死鎖的概念；死鎖產(chǎn)生的四個(gè)必要條件；死鎖處理的方法；死鎖的恢復(fù)方法。第八章 內(nèi)存管理（6 hours）教學(xué)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(yè)式管理8.5 頁(yè)表結(jié)構(gòu)8.6 段式管理8.7 Intel奔騰實(shí)例教學(xué)難點(diǎn)：內(nèi)存管理的三個(gè)主要算法；頁(yè)式，段式，段頁(yè)式算法的地址轉(zhuǎn)換方法。教學(xué)重點(diǎn)：內(nèi)存管理的基本概念；什么是分頁(yè)，分段；內(nèi)存管理的基本算法。第九章 虛擬內(nèi)存（4 hours）教學(xué)內(nèi)容：9.1 背景介紹9.2 請(qǐng)求分頁(yè)9.3 寫(xiě)時(shí)拷貝9.4 頁(yè)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(shí)例教學(xué)難點(diǎn)：三個(gè)虛擬內(nèi)存頁(yè)置換算法；顛簸教學(xué)重點(diǎn)：請(qǐng)求分頁(yè)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(xué)內(nèi)容：10.1 文件的概念10.2 訪問(wèn)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(hù)教學(xué)難點(diǎn)：文件和目錄的基本概念；教學(xué)重點(diǎn)：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(hù)；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(shí)現(xiàn)（6 hours）教學(xué)內(nèi)容：11.1 文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)11.2 文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)11

14、.3 目錄的實(shí)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(fù)11.8 日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)11.9 NFS教學(xué)難點(diǎn)：文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；文件系統(tǒng)和目錄的實(shí)現(xiàn)；空閑空間的管理方法；文件的恢復(fù)。教學(xué)重點(diǎn)：文件系統(tǒng)和目錄系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)；空閑空間的管理，文件系統(tǒng)的恢復(fù)，以及其他類型的文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法。第十二章 大型存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（4 hours）教學(xué)內(nèi)容：12.1 大型存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)綜述12.2 磁盤(pán)結(jié)構(gòu)12.3 磁盤(pán)附屬12.4 磁盤(pán)調(diào)度12.5 磁盤(pán)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(chǔ)的實(shí)現(xiàn)12.9 三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)教學(xué)難點(diǎn)：五種磁盤(pán)調(diào)度算法教學(xué)重點(diǎn)：磁盤(pán)調(diào)度

15、算法；磁盤(pán)的管理方法；交換空間的管理；三級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備的特征。第十三章 I/O 系統(tǒng)（2 hours）教學(xué)內(nèi)容：13.1 概述12.2 I/O 硬件13.3 I/O 接口的應(yīng)用13.4 內(nèi)核 I/O 子系統(tǒng)13.5 I/O請(qǐng)求與硬件操作直間的轉(zhuǎn)換13.6 流13.7 性能教學(xué)難點(diǎn)：設(shè)備驅(qū)動(dòng)層位于OS的哪個(gè)層之間？中斷機(jī)制；DMA機(jī)制教學(xué)重點(diǎn)：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(qǐng)求的過(guò)程。三、章節(jié)學(xué)時(shí)分配章次總課時(shí)課堂講授實(shí)驗(yàn)上機(jī)實(shí)踐備 注144244364244458626862766864294410221164212441322總計(jì)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(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)(第3版)西安：