操作系統(tǒng)原理課程教學大綱

1、附件1:操作系統(tǒng)原理課程教學大綱制定（修訂）人：李燦平、享B亞莎制定（修訂）時間：2006年7月所在單位：信息工程學院、課程基本信息課程代碼0501C308課程性質專業(yè)選修課課程名稱中文名稱操作系統(tǒng)原理英義名稱ThePrinciplesofOperatingSystem學分數(shù)2.5總學時數(shù)40講課學時34實驗學時6開課單位信息工程學院適用專業(yè)信息工程、電子信息科學與技術先修課程計算機C+語言或c語言、微機原理及及接e口數(shù)據(jù)結構選用教材計算機操作系統(tǒng)教程（第2版）張堯學，史美林編著清華大學出版社，2002年8月第2版主要教學今臼力1 .計算機操作系統(tǒng)（第2版）湯子瀛，哲風屏，湯小丹編著四安電子科

2、技大學出版社，2001年8月2 .操作系統(tǒng)實用教程任愛華主編清華大學出版社，2001年8月3 .UNIX技術一系統(tǒng)程序設計篇劉祖亮編著電子工業(yè)出版社，2000年3月第1版4 .計算機操作系統(tǒng)教程（第2版）習題解答與實驗指導張堯學編著清華大學出版社，2002年8月考核方式閉卷考試本課程在專業(yè)課程體系中的地位和作用操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中/、可缺少的基本系統(tǒng)軟件，是管理和控制計算機系統(tǒng)中的所有軟、硬件資源，是計算機系統(tǒng)的靈魂和核心，同時它也為計算機用戶提供一個方便靈活、安全可靠的工作環(huán)境。因此，學習并掌握計算機操作系統(tǒng)的基本原理和操作方法，不僅對計算機相關專業(yè)的學生和研究人員是必要的，而且對一般

3、計算機應用人員也是非常有益的。通過本課程的學習，要求學生理解并掌握操作系統(tǒng)的基本內容，掌握實現(xiàn)進程管理、處理機管理、文件系統(tǒng)和設備管理以及文件系統(tǒng)管理的各種原理和方法，掌握用戶接口的使用方法，熟悉UNIX系統(tǒng)或Linux系統(tǒng)。這對學生以后的軟硬件的學習與應用開發(fā)奠定寬厚的基礎。、課程內容與學時分配表序號章節(jié)內容學時分配講課實驗其他1緒論22操作系統(tǒng)用戶界面423進程管理64處理機調度55存儲管理56進程與存儲管理示例447文件系統(tǒng)48設備管理29文件和設備管理示例210面向對象操作系統(tǒng)的設計自學合計346機動總計40三、教學內容及基本要求第一章緒論本章簡要介紹操作系統(tǒng)的基本概念、功能、分類以及

4、發(fā)展歷史。同時討論研究操作系統(tǒng)的幾種觀點。§ 1.1 系統(tǒng)的概念本節(jié)介紹操作系統(tǒng)的基本概念，什么是操作系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)與硬件軟件的關系。本節(jié)重點：操作系統(tǒng)與硬件軟件的關系。本節(jié)要求學生理解什么是操作系統(tǒng)，掌握操作系統(tǒng)與硬件軟件的關系。§ 1.2 作系統(tǒng)的歷史本節(jié)按器件工藝介紹操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史。本節(jié)重點：多道程序系統(tǒng)的概念。本節(jié)要求學生了解操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史，理解多道程序系統(tǒng)概念。§ 1.3 作系統(tǒng)的基本類型本節(jié)介紹常見的操作系統(tǒng)的類型、特點及適用的對象。本節(jié)重點：批處理操作系統(tǒng)、分時系統(tǒng)、實時系統(tǒng)。本節(jié)要求學生掌握上述三大操作系統(tǒng)的特點及適用對象。§

5、1.4 作系統(tǒng)功能本節(jié)簡單介紹操作系統(tǒng)的五個功能。處理機管理，存儲管理，設備管理，信息管理（文件系統(tǒng)管理）和用戶接口。本節(jié)要求學生了解上述功能。§ 1.5 算機硬件簡介本節(jié)簡單介紹計算機硬件系統(tǒng)。本節(jié)要求學生自修。§ 1.6 法的描述本節(jié)介紹操作系統(tǒng)管理計算機系統(tǒng)的有關過程所用的描述算法。本節(jié)要求學生掌握本書所采用的描述算法。§ 1.7 研究操作系統(tǒng)的幾種觀點本節(jié)介紹研究操作系統(tǒng)的幾種觀點。系統(tǒng)管理的觀點，用戶界面觀點和進程管理觀點。本節(jié)要求學生了解上述三種觀點。第二章操作系統(tǒng)用戶界面本章主要討論操作系統(tǒng)的兩個用戶接口，并以UNIX系統(tǒng)為例，簡單介紹用戶接口的使用

6、操作方法。§ 1 作業(yè)的基本概念本節(jié)介紹作業(yè)的基本概念，什么是作業(yè)及作業(yè)組織（結構）。本節(jié)重點：作業(yè)的基本概念。本節(jié)要求學生掌握作業(yè)的基本概念，了解作業(yè)的組織。§ 1 作業(yè)的建立本節(jié)介紹作業(yè)的幾種輸入方式和作業(yè)的建立過程。本節(jié)重點：聯(lián)機輸入方式和Spooling系統(tǒng)，作業(yè)控制塊PCB和作業(yè)的四個階段。本節(jié)要求學生了解作業(yè)的幾種輸入方式，理解Spooling系統(tǒng)，掌握作業(yè)建立的過程內容。理解作業(yè)的四個基本階段。提交、后備、執(zhí)行以及完成階段。§ 1 令控制界面接口本節(jié)介紹操作系統(tǒng)為用戶提供的命令接口界面。介紹命令接口的兩種使用方式。討論聯(lián)機方式下操作命令的分類。本節(jié)重

7、點：命令接口的使用方式。本節(jié)要求學生理解命令接口的作用和使用方式。了解聯(lián)機方式下操作命令的分類。§ 1 統(tǒng)調用本節(jié)介紹操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口，系統(tǒng)調用。同時討論系統(tǒng)調用的分類。本節(jié)重點：編程人員通過系統(tǒng)調用使用操作系統(tǒng)內核所提供的各種功能和系統(tǒng)調用的處理過程。本節(jié)要求學生了解系統(tǒng)調用的分類、理解系統(tǒng)調用的功能、掌握系統(tǒng)調用的處理過程。§ 1 UNIX用戶界面本節(jié)簡單介紹UNIX系統(tǒng)的發(fā)展歷史和特點以及UNIX系統(tǒng)結構。同時討論UNIX操作命令和系統(tǒng)調用的分類功能和使用方法。本節(jié)重點：UNIX系統(tǒng)的特點。本節(jié)要求學生了解UNIX系統(tǒng)的發(fā)展史，掌握UNIX系統(tǒng)的特點，

8、理解UNIX系統(tǒng)操作命令和系統(tǒng)調用的功能。第三章進程管理本章詳細介紹進程和線程管理的有關概念和技術。進程的概念本節(jié)介紹進程的基本概念。通過程序的并發(fā)執(zhí)行，引出進程具有并發(fā)性特征的概念。同時討論進程的各式各樣的定義以及作業(yè)和進程的關系。本節(jié)重點：進程的特征。本節(jié)要求學生了解程序的并發(fā)執(zhí)行，掌握進程的特征。的描述本節(jié)介紹進程的靜態(tài)描述以及進程上下文結構。本節(jié)重點，進程的上下文結構。本節(jié)要求學生理解進程的靜態(tài)描述內容，掌握進程控制塊PCB的作用和進程上下文結構。狀態(tài)及其轉換本節(jié)介紹進程的三個基本狀態(tài)，執(zhí)行狀態(tài)，等待狀態(tài)和就緒狀態(tài)以及進程狀態(tài)的擴充。同時介紹進程狀態(tài)的轉換過程。本節(jié)重點：進程的三個基本

9、狀態(tài)。本節(jié)要求學生理解進程的狀態(tài)及轉換過程，掌握進程的三個基本狀態(tài)及轉換過程。程控制本節(jié)介紹進程的創(chuàng)建與撤消、阻塞與喚配過程。同時介紹原語的概念。本節(jié)要求學生了解什么是原語，理解并掌握上述過程。進程互斥本節(jié)介紹由于進程的并發(fā)特性引起的進程對資源的競爭以及由資源競爭引起的對進程執(zhí)行速度的直接制約和間接制約。間接制約就是進程互斥。本節(jié)同時介紹信號量和P、V原語，討論互斥的幾種實現(xiàn)方法。本節(jié)要求學生理解間接制約的原因，掌握臨界資源的概念，掌握P、V信號量的定義，掌握實現(xiàn)互斥的方法。重點掌握用P、V原語操作實現(xiàn)互斥的方法。程同步本節(jié)介紹同步概念以及利用P、V原語操作實現(xiàn)同步的方法。同時討論生產者一消費

10、者問題。本節(jié)重點：用P、V原語操作實現(xiàn)同步。本節(jié)要求學生理解直接制約的原因，掌握用P、V原語操作實現(xiàn)同步的方法，理解生產者一一消費者問題的描述。通信本節(jié)討論進程通信的幾種方式，并以UNIX系統(tǒng)為例，介紹管道通信的實現(xiàn)過程。本節(jié)重點：消息緩沖機制。本節(jié)要求學生了解實現(xiàn)進程通信的方法，掌握消息緩機制和管道通信的控制過程。死鎖問題本節(jié)介紹死鎖的基本概念，什么是死鎖，死鎖的原因以及死鎖的排除方法。本節(jié)重點：產生死鎖的必要條件。本節(jié)要求學生理解死鎖的概念，掌握產生死鎖的必要條件，了解死鎖的排除方法。程本節(jié)介紹為提高操作系統(tǒng)的執(zhí)行效率而引入的線程概念。什么是線程、線程的適用范圍，線程的分類以及線程的執(zhí)行特

11、性。本節(jié)重點：線程的基本概念和線程的執(zhí)行特性。本節(jié)要求學生掌握線程的基本概念和線程的執(zhí)行特性，理解線程的運用范圍和分類。第四章處理機調度本章主要介紹處理機管理的功能以及處理機管理的調度策略與算法。分級調度本節(jié)介紹處理機調度的分級。本節(jié)重點：處理機調度的功能及分級。本節(jié)要求學生理解處理機的功能和分級，掌握作業(yè)調度和進程調度，線程調度。作業(yè)調度本節(jié)討論作業(yè)調度的功能以及作業(yè)調度的目標和性能衡量。本節(jié)重點：作業(yè)調度的功能。本節(jié)要求學生掌握作業(yè)調度的功能和性能衡量指標。了解作業(yè)調度的實現(xiàn)過程。調度本節(jié)討論進程調度的功能及實現(xiàn)方法。同時簡單介紹進程調度性能的評價方法。本節(jié)重點：進程調度的功能和實現(xiàn)過程。

12、本節(jié)要求學生掌握進程調度的功能和實現(xiàn)過程，理解進程調度的時機，了解進程調度的性能評價。度算法本節(jié)討論各種常用的進程調度算法和作業(yè)調度算法。同時定性討論各種算法的性能。本節(jié)重點：多級反饋輪轉法和優(yōu)先級法。本節(jié)要求學生理解各種常用的調度算法。法評價本節(jié)主要利用解析方法來分析幾種常用調度算法的性能。本節(jié)要求學生了解算法評價的解析方法，掌握分析的結論。時系統(tǒng)調度方法本節(jié)介紹實時系統(tǒng)的特點和常用的調度算法，以時限調度算法為例討論實時系統(tǒng)調度的實現(xiàn)方法。本節(jié)重點：實時系統(tǒng)的特點和時限調度算法。本節(jié)要求學生掌握實時系統(tǒng)的特點和時限調度算法，了解實時系統(tǒng)的調度算法的分類，理解頻率單調調度算法。第五章存儲管理本

13、章介紹存儲管理的常用方法。討論分區(qū)、分頁以及分段和段頁式管理的特點以及實現(xiàn)原理。同時介紹實現(xiàn)虛擬存儲器的重要依據(jù)，局部性原理。儲管理的功能本節(jié)介紹存儲管理的功能，內存分配與回收、地址變換、內存擴充、數(shù)據(jù)保護與共享等以及虛擬存儲器的概念。本節(jié)重點：虛擬存儲器的概念。本節(jié)要求學生掌握虛擬存儲器的概念，掌握存儲管理的功能。區(qū)存儲管理本節(jié)介紹分區(qū)管理的基本原理和兩種實現(xiàn)方法，固定分區(qū)法和動態(tài)分區(qū)法。本節(jié)重點：動態(tài)分區(qū)法。本節(jié)要求學生理解分區(qū)管理的基本原理，掌握動態(tài)分區(qū)法。覆蓋與交換技術本節(jié)介紹多道程序環(huán)境下擴充內存的兩種方法，覆蓋與交換。本節(jié)要求學生理解覆蓋技術和交換技術的實現(xiàn)方法。頁式管理本節(jié)介紹頁

14、式管理的基本原理，討論靜態(tài)頁面管理和動態(tài)頁式管理的實現(xiàn)方法。本節(jié)重點：地址變換和頁面置換。本節(jié)要求學生理解頁式管理的基本原理，理解并掌握動態(tài)頁式管理。掌握頁式管理中地址變換的實現(xiàn)過程和頁面置換的算法。式與段頁式管理本頁分別介紹段式和段頁式管理的基本原理與實現(xiàn)方法。本節(jié)重點：地址變換和缺段中斷。本節(jié)要求學生理解段式與段頁式管理的基本原理，掌握地址變換的實現(xiàn)方法以及與頁式管理的區(qū)別。部性原理和抖動問題本節(jié)介紹實現(xiàn)虛擬存儲器的依據(jù)局部性原理。同時討論系統(tǒng)抖動問題。本節(jié)重點：局部性原理。本節(jié)要求學生理解局部性原理和抖動問題。第六章進程與存儲管理示例本章以UNIXSystemV為例，介紹進程管理和存儲管

15、理的實現(xiàn)方法。UNIX進程和存儲管理簡介本節(jié)簡單介紹進程與存儲管理的一些高層次特性。本節(jié)重點：UNIX系統(tǒng)結構。本節(jié)要求學生掌握UNIX系統(tǒng)結構，理解用戶態(tài)和系統(tǒng)態(tài)。UNIX進程結構本節(jié)討論UNIXSystemV中進程的虛擬地址空間，并介紹進程的上下文和進程的狀態(tài)及轉換。本節(jié)重點：進程的狀態(tài)和狀態(tài)轉換。本節(jié)要求學生理解進程的虛擬地址結構和進程上下文，掌握進程的狀態(tài)和狀態(tài)轉換過程。程控制本節(jié)介紹進程樹的概念，同時討論進程創(chuàng)建與終止的實現(xiàn)過程。本節(jié)重點：進程樹的概念。本節(jié)要求學生掌握進程樹的概念，理解進程創(chuàng)建和終止的實現(xiàn)過程。調度本節(jié)介紹UNIX系統(tǒng)進程調度的基本原理和實現(xiàn)方法。本節(jié)重點：調度標識

16、的設置和調度策略。本節(jié)要求學生了解進程調度所涉及的問題，理解調度標識和調度策略，理解進程調度的實現(xiàn)過程以及交換的實現(xiàn)過程。程通信本節(jié)介紹UNIX進程通信的三個部分，低級通信、管道通信和進程間通信IPC。同時討論IPC的三種通信機制。本節(jié)重點：進程間通信IPC。本節(jié)要求學生了解進程通信的三部分內容。理解進程間通信IPC的實現(xiàn)過程。UNIX存儲管理本節(jié)介紹UNIXSystemV進行存儲管理所采用的請求調頁和交換技術。本節(jié)重點：內存的分配與釋放以及地址變換。本節(jié)要求學生理解虛擬空間的劃分和管理思想，掌握內存分配與釋放以及地址變換的原理，理解請求調頁和交換技術的實現(xiàn)過程。第七章文件系統(tǒng)本章介紹文件系統(tǒng)

17、的基本概念。主要討論文件的組織結構、存取結構、保護以及文件系統(tǒng)空間管理等問題。同時討論文件系統(tǒng)的使用方法和文件系統(tǒng)的層次模型。件系統(tǒng)的概念本節(jié)介紹文件系統(tǒng)的基本概念，什么是文件和文件系統(tǒng)以及文件系統(tǒng)的分類。本節(jié)重點：文件系統(tǒng)的基本概念。本節(jié)要求學生理解文件系統(tǒng)的基本概念。了解文件的分類。件的邏輯結構與存取方法本節(jié)介紹幾種常用的文件邏輯結構。同時討論幾種常用的文件存取方法。本節(jié)重點：文件的存取方法。本節(jié)要求學生理解常用的幾種文件的邏輯結構和常用的幾種文件存取方法。的邏輯結構與存儲設備本節(jié)介紹幾種常用的文件物理結構以及文件存儲設備的基本特性。本節(jié)要求學生掌握常用的幾種文件物理結構。件存儲空間管理本

18、節(jié)討論文件存儲空間的管理方法，空白文件目錄、空閑塊鏈、位示圖。本節(jié)重點：成組鏈接法本節(jié)要求學生了解文件存儲空間管理的三種常用方法。掌握成組鏈接法。件目錄管理本節(jié)介紹實現(xiàn)文件按名存取以及提高文件檢索速度的方法，即文件目錄管理。本節(jié)重點：文件目錄管理的功能和實現(xiàn)方法。本節(jié)要求學生掌握文件目錄管理的功能，理解實現(xiàn)文件目錄管理的方法，掌握多級目錄。件的存取控制本節(jié)介紹文件存取控制的功能。同時討論限制用戶存取文件操作的幾種方法。本節(jié)重點：文件存取控制的功能。本節(jié)要求學生掌握文件存取控制的功能，理解驗證用戶操作文件的合法性所用的四種方式。文件的使用本節(jié)簡單介紹文件系統(tǒng)以系統(tǒng)調用方式和命令方式為用戶提供的幾

19、種文件操作方式。本節(jié)要求學生掌握可以通過系統(tǒng)調用和操作命令來實現(xiàn)對文件的操作。件系統(tǒng)的層次模型本節(jié)介紹文件系統(tǒng)的層次模型以及各層的主要功能。本節(jié)要求學生理解文件系統(tǒng)的層次和各層所實現(xiàn)的功能。第八章設備管理本章介紹設備管理的基本概念。討論外設和主存或CPU之間數(shù)據(jù)傳送的幾各常用控制方式以及設備分配和驅動控制的實現(xiàn)方法等。I言本節(jié)介紹設備的分類和設備管理的功能。本節(jié)重點：設備管理的功能。本節(jié)要求學生了解設備的分類，理解設備管理的功能。據(jù)傳送控制方式本節(jié)介紹實現(xiàn)外設和內存或CPU之間數(shù)據(jù)傳送的幾種常用控制方式。程序直接控制方式，中斷方式、DMA方式，通道控制方式。本節(jié)重點：DMA方式。本節(jié)要求學生了

20、解數(shù)據(jù)傳送控制的方式及實現(xiàn)原理。斷技術本節(jié)介紹中斷的基本概念，什么是中斷、中斷源、中斷請求、中斷響應、開中斷和關中斷以及中斷屏蔽。同時介紹中斷的類型和中斷處理過程。本節(jié)重點：中斷的基本概念和中斷的處理過程。本節(jié)要求學生掌握本節(jié)的全部內容。沖技術本節(jié)介紹緩沖技術的基本概念，什么是緩沖以及緩沖的分類。同時討論緩沖池的管理。本節(jié)重點：什么是緩沖以及緩沖的功能。本節(jié)要求學生掌握什么是緩沖，理解緩沖池的管理。備分配本節(jié)介紹設備分配所用的數(shù)據(jù)結構，設備控制表、系統(tǒng)設備表、控制器表、通道控制表。同時介紹設備分配原則及實現(xiàn)過程。本節(jié)重點：設備分配用數(shù)據(jù)結構。本節(jié)要求學生了解設備分配的方法，掌握設備分配用的數(shù)據(jù)

21、結構。I/O進程控制本節(jié)介紹I/O控制的功能以及實現(xiàn)I/O控制的幾種方式。本節(jié)要求學生理解I/O進程控制的功能。備驅動程序本節(jié)簡單介紹設備驅動程序的基本概念以及設備開關表的作用。本節(jié)要求學生理解什么是設備驅動程序，用戶如何使用驅動程序。第九章文件和設備管理示例本章介紹UNIXSystemV的文件和設備管理方法。討論文件系統(tǒng)、中斷和陷阱以及塊設備、字符設備的管理。件系統(tǒng)的特點與文件類別本節(jié)介紹UNIX文件系統(tǒng)的層次結構以及文件的分類。本節(jié)重點：文件系統(tǒng)的層次結構。本節(jié)要求學生了解文件系統(tǒng)的分類，理解文件系統(tǒng)的結構。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構及其關系本節(jié)介紹文件系統(tǒng)的存儲結構以及該結構中所用的幾種數(shù)據(jù)結構。本

22、節(jié)重點：文件系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)結構。本節(jié)要求學生理解文件系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)結構，以及之間的關系。資源管理和地址映射本節(jié)介紹UNIXSystemV的磁盤塊分配與回收算法、存放文件說明信息i節(jié)點的分配與釋放算法。同時介紹用戶進程怎樣通過用戶打開文件表和系統(tǒng)打開文件表與文件系統(tǒng)聯(lián)接起來。本節(jié)重點：磁盤i節(jié)點和內存i結點的使用方法。本節(jié)要求學生掌握磁盤i結點和內存i結點的分配與釋放過程，了解系統(tǒng)打開文件表的分配與釋放以及地址映射的實現(xiàn)。與搜索方法本節(jié)介紹文件操作時所用的搜索方法。本節(jié)要求學生了解目錄與搜索的方法。件系統(tǒng)的系統(tǒng)調用本節(jié)介紹UNIX文件系統(tǒng)與用戶的接口系統(tǒng)調用以及系統(tǒng)調用的使用方法和系統(tǒng)調用的執(zhí)行過程。本節(jié)重點：系統(tǒng)調用的執(zhí)行過程。本節(jié)要求學生了解系統(tǒng)調用的使用方法，理解系統(tǒng)調用的執(zhí)行過程。UNIXSystemV的中斷和陷阱總控程序本節(jié)介紹UNIXSystemV中斷和陷阱的處理過程。同時介紹中斷與陷阱的區(qū)別以及中斷的分類和陷阱的分類。本節(jié)重點：