《操作系统》课程教学大纲.doc

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1、操作系统操作系统课程教学大纲课程教学大纲课程编号1620021学分3总学时56理论40实验/上机16英文课程名Operating System开课院（系）信息学院开课系软件技术系修订时间2006 年 9 月 1 日课课 程程 简简 介介操作系统原理是计算机专业人员必须掌握的基础知识，也是高等院校计算机专业学生的必修课程。本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法；其次介绍实例操作系统的若干实现技术，如：Windows操作系统、Linux操作系统等。主要内容包括：操作系统的概论；操作系统的进程管理；操作系统的处理机管理；

2、操作系统的存储管理、文件系统、设备管理等；以及这些原理在Linux和Windows操作系统上的实现。对于实例操作系统的若干实现技术则作为实验环节的实验教学内容。课课 程程 大大 纲纲一、课程的性质与任务：一、课程的性质与任务： 本课程计算机学科的软件工程专业中是一门专业方向课，也可以面向计算机类的其它专业。其任务是讲授操作系统的原理，从系统内部了解操作系统的工作原理以级软件设计的思想方法和技术方法；同时介绍实例操作系统的若干实现技术。二、课程的目的与基本要求：二、课程的目的与基本要求： 通过本课程的教学使学生能够从操作系统内部了解操作系统的工作原理，学习软件设计的思想方法和技术方法，通过实验环

3、节了解主流实例操作系统的若干实现技术，如：Windows操作系统、Linux操作系统等。三、面向专业：三、面向专业：信息学院软件工程专业四、先修课程：四、先修课程：计算机系统基础、计算机组成原理、程序设计语言、数据结构五、本课程与其它课程的联系：五、本课程与其它课程的联系： 本课程以计算系统基础，程序设计语言，计算机组成结构，数据结构等为先修课程，在学习本课程之前要求学生掌握先修课程的知识，在学习本课程的过程中能将数据结构、计算机组成结构等课程的知识融入到本课程之中。六、教学内容安排、要求、学时分配及作业：六、教学内容安排、要求、学时分配及作业：第一章：绪论（第一章：绪论（2 学时）学时）第一

4、节：操作系统概念操作系统概念（A） 。第二节：操作系统的历史手工操作阶段（A） ；早期批处理（A） ；多道程序系统（A） ；分时操作系统（A） ；实时操作系统（A） ；通用操作系统（A） ；操作系统的进一步发展（A） ；第三节：操作系统的基本类型批处理操作系统（A） ；分时系统（A） ；实时系统（B） ；通用操作系统（B） ；个人计算机上的操作系统（A） ；网络操作系统（B） ；分布式操作系统（A） 。第四节：操作系统功能处理机管理（A） ；存储管理（A） ；设备管理（A） ；信息管理(文件系统管理) （A） ；用户接口（A） ；第五节：计算机硬件简介计算机的基本硬件元素（A） ；与操作系统相

5、关的几种主要寄存器（B） ；存储器的访问速度（A） ；指令的执行与中断（A） ；操作系统的启动（B） ；第六节：算法的描述研究操作系统的几种观点（A） ；操作系统是计算机资源的管理者（A） ；用户界面的观点（A） ；进程管理的观点（A） 。第二章：操作系统用户界面（第二章：操作系统用户界面（2 学时）学时）第一节：简介操作系统用户界面简介（A） 。第二节：一般用户的输入输出界面作业的定义（B） ；作业组织（B） ；一般用户的输入输出方式（A） ；第三节：命令控制界面命令控制界面（A） 。第四节：Linux 与 Windows 的命令控制界面Linux 的命令控制界面（A） ；Windows 的

6、命令控制界面（A） 。第五节：系统调用系统调用（A） 。第六节：Linux 和 Windows 的系统调用Linux 系统调用（A） ；Windows 系统调用（A） 。第三章：进程管理（第三章：进程管理（6 学时）学时）第一节：进程的概念程序的并发执行（B） ；进程的定义（A） 。第二节：进程的描述进程控制块 PCB（C） ；进程上下文（C） ；进程上下文切换（C） ；进程空间与大小（B） 。第三节：进程状态及其转换进程状态（B） ；进程状态转换（B） 。第四节：进程控制进程创建与撤销（C） ；进程的阻塞与唤醒（C） 。第五节：进程互斥资源共享所引起的制约（C） ；互斥的加锁实现（B） ；信

7、号量和 P,V 原语（C） ；用 P,V原语实现进程互斥（C） 。第六节：进程同步同步的概念（B） ；私用信号量（B） ；用 P，V 原语操作实现同步（C） ；生产者消费者问题（B） 。第七节：进程通信进程的通信方式（B） ；消息缓冲机制（B） ；邮箱通信（B） ；进程通信的实例和控制台的通信（B） ；进程通信的实例管道（B） 。第八节：死锁问题死锁的概念（A） ；死锁的排除方法（B） 。第九节：线程的概念为什么要引入线程（A） ；线程的基本概念（B） ；线程与进程的区别（B） ；线程的适用范围（B） 。第十节：线程分类与执行线程的分类（B） ；线程的执行特性（B） 。第四章：处理机调度（第四

8、章：处理机调度（4 学时）学时）第一节：分级调度作业的状态及其转换（A） ；调度的层次（B） ；作业与进程的关系（A） 。第二节：作业调度作业调度功能（B） ；作业调度目标与性能衡量（B） 。第三节：进程调度进程调度的功能（B） ；进程调度的时机（B） ；进程调度性能评价（B） 。第四节：调度算法调度算法（C） 。第五节：算法评价FCFS 方式的调度性能分析（B） ；轮转法调度性能评价（B） ；线性优先级法的调度性能（B） 。第六节：实时系统调度方法实时系统的特点（B） ；实时调度算法的分类（B） ；时限调度算法与频率单调调度算法（B） 。第五章：存储管理（第五章：存储管理（6 学时）学时）第

9、一节：存储管理的功能虚拟存储器（B） ；地址变换（B） ；内外存数据传输的控制（B） ；内存的分配与回收（B） ；内存信息的共享与保护（B） 。第二节：分区存储管理分区管理基本原理（A） ；分区的分配与回收（B） ；有关分区管理其他问题的讨论（A） 。第三节：覆盖与交换技术覆盖技术（B） ；交换技术（B） 。第四节：页式管理页式管理的基本原理（A） ；静态页面管理（B） ；动态页式管理（B） ；请求页式管理中的置换算法（C） ；存储保护（B） ；页式管理的优缺点（B） 。第五节：段式与段页式管理段式管理的基本思想（A） ；段式管理的实现原理（B） ；段式管理的优缺点（B） ；段页式管理的基本思

10、想（C） ；段页式管理的实现原理（B） ；第六节：局部性原理和抖动问题局部性原理和抖动问题（B） 。第六章：进程与存储管理示例（第六章：进程与存储管理示例（2 学时）学时）第一节：Linux 进程和存储管理简介Linux 进程和存储管理简介（A） 。第二节：Linux 进程结构进程的概念（B） ；进程的虚拟地址结构（B） ；进程上下文（B） ；进程的状态和状态转换（B） ；小结（A） 。第三节：进程控制Linux 启动及进程树的形成（A） ；进程控制（B） 。第四节：Linux 进程调度Linux 进程调度（B） 。第五节：进程通信Linux 的低级通信（A） ；进程间通信 IPC（B） ；第

11、六节：Linux 存储管理虚存空间和管理（B） ；请求调页技术（B） 。第七章：第七章：Windows 的进程与内存管理（的进程与内存管理（2 学时）学时）第一节：Windows NT 的特点及相关的概念Windows NT 体系结构的特点（A） ；Windows 的管理机制（B） 。第二节：Windows 进程和线程Windows 的进程和线程的定义（A） ；进程和线程的关联（B） ；Windows 进程的结构（B） ；Windows 线程的结构（B） ；Windows 进程和线程的创建（B） 。第三节：Windows 处理器调度机制调度优先级/（A） ；线程状态（B） ；线程调度机制（B）

12、 。第四节：Windows 的内存管理内存管理器（A） ；内存管理的机制（B） 。第五节：虚拟地址空间虚拟地址空间布局（A） ；虚拟地址转换（B） 。第六节：页面调度缺页处理（B） ；工作集及页面调度策略（B） ；页框号和物理内存管理（B） 。第八章：文件系统（第八章：文件系统（4 学时）学时）第一节：文件系统的概念文件系统的概念（A） 。第二节：文件的逻辑结构与存取方法逻辑结构（C） ；存取方法（C） 。第三节：文件的物理结构与存储设备文件的物理结构（B） ；文件存储设备（B） 。第四节：文件存储空间管理文件存储空间管理（B） 。第五节：文件目录管理文件的组成（A） ；文件目录（B） ；便于

13、共享的文件目录（B） ；目录管理（B） 。第六节：文件存取控制文件存取控制（B） 。第七节：文件的使用文件的使用（B） 。第八节：文件系统的层次模型文件系统的层次模型（A） 。第九章：设备管理（第九章：设备管理（4 学时）学时）第一节：引言设备的类别（A） ；设备管理的功能和任务（B） 。第二节：数据传送控制方式程序直接控制方式（B） ；中断方式（B） ；DMA 方式（B） ；通道控制方式（B） 。第三节：中断技术中断的基本概念（A） ；中断的分类与优先级（B） ；软中断（B） ；中断处理过程（B） 。第四节：缓冲技术缓冲的引入（A） ；缓冲的种类（A） ；缓冲池的管理（C） 。第五节：设备分

14、配设备分配用数据结构（A） ；设备分配的原则（B） ；设备分配算法（C） 。第六节：I/O 进程控制I/O 控制的引入（A） ；I/O 控制的功能（B） ；I/O 控制的实现（B） ；第七节：设备驱动程序设备驱动程序（B） 。第十章：第十章：Linux 文件系统（文件系统（4 学时）学时）第一节：Linux 文件系统的特点与文件类别特点（A） ；文件类型（B） 。第二节：Linux 的虚拟文件系统虚拟文件系统 VFS 框架（B） ； Linux 虚拟文件系统的数据结构（B） 。VFS 的系统调用（B） 。第三节：文件系统的注册和挂装文件系统注册（B） ；已挂装文件系统描述符链表（B） ；挂装根

15、文件系统（B） ；挂装一般文件系统（B） ；卸载文件系统（B） 。第四节：进程与文件系统的联系系统打开文件表（B） ；用户打开文件表（B） ；进程的当前目录和根目录（A） 。第五节：ext2 文件系统ext2 文件系统的存储结构（A） ；ext2 文件系统主要的磁盘数据结构（A） 。ext2 文件系统的内存数据结构（B） ；数据块寻址（B） 。第六节：块设备驱动设备配置（A） ；设备驱动程序的接口（B） 。第七节：字符设备驱动字符设备驱动（A） 。第十一章：第十一章：Windows 的设备管理和文件系统（的设备管理和文件系统（2 学时）学时）第一节：Windows I/O 系统的结构设计目标（

16、A） ；设备管理服务（A） 。第二节：设备驱动程序和 I/O 处理设备驱动类型和结构（B） ；Windows 的 I/O 处理（B） 。第三节：Windows 的文件系统Windows 磁盘管理（A） ；11.3.2Windows 文件系统格式（B） ；Windows 文件系统驱动（B） 。第四节：NTFS 文件系统NTFS 的特点（A） ；NTFS 的磁盘结构（B） ；NTFS 的文件系统恢复（B） 。七、实验名称与类别：七、实验名称与类别：序号实验名称学时实验类别1Windows 进程管理2验证型2Linux 进程2验证型3进程管理4验证型4进程间通信进程间通信2验证型5存储管理存储管理2

17、验证型6综合性实验：文件系统设计综合性实验：文件系统设计4设计型注：实验类别指：演示型、操作型、验证型、综合型、设计型、研究创新型八、实验目的、内容与要求八、实验目的、内容与要求（按上表实验序号分别填写）（按上表实验序号分别填写）实验 1 Windows 进程管理实验目的：熟悉进程概念，掌握进程的创建、运行、消失的全过程实验内容：利用 Windows 各种管理器，认识和使用 Windows 进程实验要求：学会使用各种 Windows 进程管理工具，熟悉进程概念，掌握进程的创建、运行、消失的全过程。实验 2 Linux 进程实验目的：进一步掌握进程概念，掌握 Linux 进程的创建、运行、消失的

18、全过程实验内容：运行相关 Linux 的进程命令，同时编写简单的 Linux 进程程序，显示并杀死相关进程实验要求：熟悉 Red Flag Linux 上各种进程操作，如 ps 等，并编写程序，用 gcc 编译运行，查看并杀死相关进程。实验 3 进程管理实验目的：分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法，了解 Linux 中进程通信的基本原理。实验内容：通过程序，实现：进程的创建；进程的控制；进程的软中断；进程的管道通信。实验要求：自行编写响应的 Linux 程序，在 Red Flag Linux 中用 gcc 编译运行。实验 4 进程间通信实验目的：Linux 系统的进程通信机构（IP

19、C）允许在任意进程间大批量地交换数据。本实验的目的是了解和熟悉 Linux 支持的消息通信机制、共享存储区机制及信息量机制。实验内容：在 Linux 环境中，实现：消息的创建、发送和接受；共享存储区的创建、附接和断接并比较。实验要求：在 Red Flag Linux 环境中自行设计相关程序，用 gcc 编译运行 实验 5 存储管理实验目的：通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。实验内容：通过随机数产生一个指令序列，供 320 条指令；将指令序列变换成也地址流；计算在教材中 5 种不同算法下，内存容量的命中率。实验要求：在 Red

20、 Flag Linux 环境中自行设计相关程序，用 gcc 编译运行实验 6 文件系统设计实验目的：设计一个简单多用户文件系统，加深理解文件系统的内部功能及内部实现。实验内容：为 Linux 系统设计一个简单的文件系统，要求如下：1、实现的命令有：login;dir;create;delete;open;close;read;write2、列目录时要列出文件名、物理地址。保护码和文件长的3、源文件可以进行读写保护实验要求：自行实现，不得套用 Linux 的 ext2 或 Windows 的 NTFS 文件系统。在Linux 环境种运行。九、教材与参考书：九、教材与参考书：本课程选用教材：张尧学，史美林，张高.计算机操作系统教程（第 3 版） .清华大学出版社.2006本课程推荐参考书：1、陈向群，扬芙清.操作系统教程（第二版） .北京大学出版社.20062、汤子瀛，哲凤屏，汤小丹.计算机操作系统（修订版） .西安电子科技大学出版社 .20053、周苏，金海溶，李洁.操作系统原理实验.科学出版社.20034、张丽芬，刘美华.操作系统原理教程.电子工业出版社.2004十、本课程理论课及实验课的考核方式：十、本课程理论课及实验课的考核方式：理论课考核方式：笔试实验课考核方式：机试执 笔：朱旭东审 核：孙 羽批 准：王荣辉时 间：2006 年 9 月1 日