操作系统+教学大纲+计科.docx

《操作系统+教学大纲+计科.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《操作系统+教学大纲+计科.docx（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、操作系统教学大纲一、教学目的和要求操作系统是计算机科学与技术专业的一门重要的专业课，通过课堂教学和上机实 践，使学生了解掌握操作系统的基本要领和基本原理。不论对程序设计还是对计算机学 习的进一步提高都提供了重要的基础。学习操作系统的基本理论是对从事计算机科学与 技术研究的科学工作者的基本要求。二、教学中应注意的问题1、突出重点：紧紧围绕操作系统的四大功能组成部分讲述操作系统的基本原理。2、重视难点：结合实例对操作系统中采用的数据结构和算法的实现进行讲解。3、本课程的前导课应包含计算机原理、程序设计语言和数据结构。三、教学内容第一章操作系统引论本章重点讲述操作系统的形成和发展、操作系统的功能与特

2、性、操作系统的类型及其发 展趋势、操作系统的结构，并介绍了多道程序设计这一重要概念。这是对操作系统全貌 的概述。第一节操作系统的目标和作用本节主要内容是操作系统的设计目标、操作系统在计算机系统中的作用（包括计算 机系统的软件的层次以及虚拟机的概念）和推动操作系统发展的主要动力。第二节操作系统的发展过程本节主要内容是介绍了操作系统的定义、基本类型和操作系统形成的必然性及发展 过程。第三节操作系统的基本特性本节主要内容是现代操作系统的并发性、共享性、虚拟性和异步性等基本特 性。第四节操作系统的主要功能本节主要内容是介绍了操作系统具有的处理机管理、存储器管埋、输入输出设备管 理、文件管理四大功能及操

3、作系统与用户的接口。第五节操作系统的结构设计本节主要内容是操作系统的设计方法（主要是结构化程序设计和面向对象程序设计 方法）以及由此带来的操作系统的模块化、层次式和客户服务器等结构形式。课后作业：教科书习题6、8、9、14以及补充题第二章进程管理本章重点讨论了进程的概念、进程的状态和进程控制块、进程的控制、进程的同步、进 程的高级通信和线程的概念。其中，如何利用同步工具解决进程的同步问题是本章的难 点。第一节进程的基本概念本节主要内容讲述了进程和进程控制块的定义、引入进程概念的原因、进程的特征 与状态、PCB的作用与组织，以及进程与程序之间的一些区别.难点在于充分理解进程与程序的区别，重点是进

4、程和进程控制块的概念。第二节 进程控制本节主要内容介绍了进程控制机构中的几个主要的原语一一进程的创建原语、进程 的终止原语、进程的阻塞与唤醒原语、进程的挂起与激活原语等。第三节 进程同步本节主要内容讲述了同步与互斥的概念，提出了临界段的问题，以及解决该问题的 方法；讲述了信号最及其P、V操作的同步方法。难点在于信号量的理解及P、V操 作的应用。第四节 经典进程的同步问题本节主要内容介绍了三个经典的进程同步问题一一生产者-消费者问题、哲学家进 餐问题和读者-写者问题，并且介绍了如何用同步机制来解决这些问题。难点在广 如何通过这些经典的一般化的例子掌握并行程序设计中解决具体的进程互斥与同 步问题的

5、方法。第五节 管程机制本节主要内容是介绍一种更抽象的进程同步工具一一管程，以及如何利用管程来解 决生产者-消费者问题。第六节 进程通信本节主要内容是进程间高效地交换大量数据的各种方法，其中重点是消息缓冲和信 箱通信方式。第七节 线程本节主要内容是线程的概念以及线程与传统进程之间的主要区别。课后作业：教科书习题5、6、15、16、1823、2528、33、36、38以及补充题第三章 处理机调度与死锁本章研究了作业和进程的调度（重点是进程的调度）以及系统中可能出现的死锁问题， 讲述了选择调度算法的原则及各种调度算法的实现方法和优缺点，并且介绍了死锁产生 的原因和系统对付死锁的常用手段。第一节处理机

6、调度的基本概念本节主要内容介绍了处理机调度的有关概念，主要是处理机三级调度层次及选择调 度算法时系统应考虑的主要因素。第二节 调度算法本节主要内容研究了几种不同的调度算法，讲述了它们的实现原理和优缺 点。难点在于多级反馈队列调度算法的掌握。第三节 实时调度本节主要内容介绍了实时系统中常用的几种调度算法。第四节 多处理机系统中的调度本节主要内容介绍了多处理机系统中几种常用的调度方式。第五节产生死锁的原因和必要条件本节主要内容是先通过一个实例说明死锁产生的原因，然后讲述了产生死锁的四个 必要条件，并由此概述了系统处理死锁的基本方法。第六节 预防死锁的方法本节主要内容讲述J两种预防死锁的方法一一预先

7、静态分配法和有序资源使用法 和一种避免死锁的方法一一银行家算法。第七节死锁的检测与解除本节主要内容讲述了在可能发生死锁的系统中如何检测到是否存在死锁的算法，以 及一旦系统产生了死锁，如何使系统从死锁中恢复的两种算法。课后作业：教科书习题1、4、7、16、17、19以及补充题第四章存储器管理本章讲述了操作系统最具明显特征的存储器管理技术，提出了主存储器管理 中需要研究的主要课题，详细研究了实模式下和虚拟存储模式下的固定分 区、可变分区、分页、分段和段页式存储管理技术，并简单介绍了逻辑扩充 主存储器的常用技术。重点是各种主存管理技术中主存的分配与释放、主存 的保护与共享、主存的逻辑扩充和地址转换等

8、存储管理任务的实现及其差 异。第一节程序的装入和链接本节主要内容讲述了几种程序的装入和链接方式。其中有关重定位的概念很重要。第二节 连续分配方式本节主要内容研究了早期操作系统常用的连续式即分区式存储管理方式一一固定 分区和可变分区存储器管理方式的基本思想及其存储管理任务的实现，难点在于理 解存储分块表的作用及各种存储分配算法的优缺点和适用何种场合，以及这两种存 储管理方式中碎片问题的解决。第三节基本分页存储管理方式本节主要内容研究了分页存储管理的基本思想、分页管理中的地址转换方法 及用到的主要数据结构一一页表。难点在于页面大小的设置以及分页系统中如何 进行地址转换。第四节 分段存储管理本节主要

9、内容研究了分段存储管理的基本思想、分段管理中的地址转换方 法、段的共享以及段页式存储管理方式。重点在于分段的地址空间以及分段与分 页的区别。第五节虚拟存储系统的基本概念本节主要内容讲述了虚拟存储器的引入、实现及特征。重点是虚拟存储器与 物理存储器、虚拟地址和实地址、虚拟地址空间与实地址空间的区别与联系。第六节请求分页存储管理方式本节主要内容研究了虚拟分页存储管理的基本思想、地址转换方法、内存分 配策略和分配算法及调页策略。重点在于虚拟分页与实分页实现原理上的区 别。第七节 页面置换算法本节主要内容研究了页面置换的几种算法。难点在于理解通过分析程序的行为特性 来使得缺页现象保持在合理水平的方法以

10、及理解页面置换算法性能好坏与实现代 价对系统性能的影响。重点在于理解和掌握实用的LRU置换算法的近似算法。第八节请求分段存储管理方式本节主要内容研究了虚拟分段存储管理的基本思想、地址转换方法、段的共 享与保护问题。课后作业：教科书习题4、7、14、19、20、23、25及补充题笫五章 设备管理本章重点讲述了操作系统如何管理计算机外部设备的问题，分别介绍了输入输出系统的 组成和输入输出控制方式，以及设备管理主要功能的实现，包括缓冲区管理、设备分配、 设备驱动处理、磁盘调度算法、虚拟设备及实现设备独立性等。笫一节 输入输出系统本节主要内容介绍了 I/O系统的硬件组成（I/O设备、设备控制器、I/O

11、通道）的 工作原理和特点，以及I/O系统的硬件结构。第二节I/O控制方式本节主要内容介绍了几种I/O控制方式。其中中断控制方式、DMA控制方式和通道 控制方式是重点。第三节 缓冲管理本节主要内容讲述了缓冲的引入、作用、分类及实现。第四节 设备分配策略本节主要内容讲述了对共享设备、独享设备所运用的设备分配策略，并研究了虚拟 设备技术一一SPOOLING系统。第五节 设备处理本节主要内容讲述了设备驱动程序的功能、特点和处理过程以及设备中断处 理程序的处理过程。这是操作系统设备管理的核心内容。第六节 磁盘存储器管理本节主要内容介绍了磁盘的性能、调度算法，以及提高磁盘I/O速度的方法和廉价 磁盘冗余阵

12、列等。重点在于磁盘查找优化的各种调度算法的掌握。课后作业:教科书7、10、11、15、16、18、2325、28、29和补充题。笫六章文件管理本章重点讲述了操作系统用来负责存取和管理辅助存储器上文件信息的机 构，介绍了文件中的逻辑组织和物理组织、文件目录的结构和查询技术、文 件存储空间的管理、如何实现文件的共享与保证文件系统的安全性；有关文 件的各种基本操作与文件数据一致性控制等。第一节 文件和文件系统本节主要内容介绍了文件的概念、文件的分类、文件系统的功能和模型以及文件的 基本操作。第二节文件的逻辑结构本节主要内容讲述了文件的几种逻辑结构和物理结构。难点是理解文件的组织结构 与文件存取方式和

13、文件存储介质三者之间的关系。第三节外存分配方式本节主要内容讲述了三种分配方式一一连续式、链接式和索引式分配。其中，后两 种是重点。第四节 目录管理本节主要内容讲述了文件目录的内容、作用和结构，以及常用的文件目录查询技术。 难点在于理解系统是如何采用文件目录实现对文件“按名存取”的及UNIX中的索 引结点与一般系统的文件控制块或文件目录项的关系。第五节文件存储空间的管理本节主要内容研究了对文件存储器空间的管理方法，重点是文件存储空间分配和释 放的两种实用算法一一链式分配与索引式分配算法及所用数据结构。第六节文件共享与文件保护本节主要内容讲述了基于索引结点和符号链的文件共享方式及磁盘容错技术。另

14、外，还应根据第九章内容在此补充介绍文件的保护与保密技术。第七节数据一致性控制本节主要内容研究了在多道程序系统中，特别是多机系统中，并发访问文件或者说 把同一数据同时写到多个文件中时可能引起的数据一致性问题，介绍了冗余技术、 事务和检查点机制，以及数据一致性检查算法。课后作业：教科书4、9、10、14、15、19、20、26、29及补充题第七章 操作系统接口本章重点讲述了操作系统提供的与用户之间的接口和系统处理来自用户的命令的Shell 层。难点是理解用户进入系统的重要途径一一程序级接口一一系统调用。第一节联机命令接口本节主要内容讲述了联机命令的类型、键盘终端处理程序和命令解释程序。第二节 Sh

15、ell命令语言本节主要内容讲述了 UNIX类操作系统中常见的几类Shell命令。第三节 系统调用本节主要内容讲述了系统调用的概念、类型及实现。第四节UNIX系统调用本节主要内容讲述了 UNIX系统调用的类型及其处理过程。第五节图形用户接口本节主要内容讲述了当今操作系统常用的构件，如桌面、图标、任务栏、窗口和对 话框等。课后作业：教科书1、7、13、16、17第八章 网络操作系统本章重点讲述了网络操作系统的概念、模式、功能及其提供的服务，还对 Windows NT 作了简单介绍。第一节计算机网络概述本节主要内容讲述了计算机网络的拓扑结构、广域网、局域网和开放系统互连（OSI） 七层参考模型。第二

16、节客户-服务器模式本节主要内容讲述了客户-服务器模式的网络操作系统的形成、分类及优点。第三节网络操作系统的功能本节主要内容讲述了网络操作系统的数据通信功能、资源共享功能、网络管理功能 和应用互操作功能。第四节网络操作系统提供的服务本节主要内容讲述了网络操作系统提供的电子邮件服务、文件传输服务和目录服 务。第五节 支持Internet与Intranet的功能和服务本节主要内容讲述了 Internet概念及其提供的信息服务和Intranet的概念及其特 征。第六节 Windows NT本节主要内容讲述了 Windows MT的发展过程、优良性能及其提供的服务。课后作业：教科书1、5、10、17第九

17、章 系统安全性本章重点讲述了保证操作系统安全性的常用技术，包括保护用的访问控制技术、认证技 术和过滤技术以及保密用的数据加密技术等。由于共享与保护是一个问题的两个方面， 即共享性带来的方便性与破坏性是共存的，所以系统安全性已经成为当今操作系统设计 的热点和难点。这里还应补充介绍提高计算机用户的道德修养问题。第一节 引言本节主要内容讲述了威胁系统安全性的主要因素、实现系统安全性的内容和对信息 技术安全评价的公共准则。第二节数据加密技术本节主要内容讲述了经典的数据加密算法和数字签名及网络加密技术。第三节认证技术本节主要内容讲述了基于口令的、基于物理标志的和基于公开密钥的认证技术。第四节访问控制技术

18、本节主要内容讲述了访问控制矩阵及其发展变形。第五节防火墙技术本节主要内容讲述了包过滤、代理服务和规则检查三种防火墙技术。课后作业：教科书广3、17、23第十章UNIX系统内核结构本章以UNIX System V为例，重点讲述了经典的UNIX操作系统的实现原理，包括其进 程的控制与调度、进程的同步与通信、存储器管理、设备管理和文件管理等主要功能的 实现思想。第一节UNIX系统概述本节主要内容介绍了 UNIX操作系统特征、内核结构和发展史。第二节 进程的描述和控制本节主要内容介绍了 UNIX中进程的状态、控制与调度及所用的主要数据结构一一 进程控制块PCBo第三节 进程的同步与通信本节主要内容介绍

19、了 UNIX实现进程同步与通信的几种进程同步与通信机制。第四节存储器管理本节主要内容介绍了 UNIX中请求调页机制的实现原理。第五节设备管理本节主要内容介绍了 UNIX中的设备开关表、磁盘驱动程序、磁盘读写程序和设备 缓冲区的管理等。第六节文件管理本节主要内容介绍了 UNIX文件系统概貌、文件的物理结构、索引结点的管理、空 闲磁盘空间的管理、文件表的管理和目录的管理等。课后作业：教科书2、8、9、19、29、30 四、课时分配表章节名称课时分配学时授课上机实验讨论备注第一章 操作系统引论3第二章进程管理8第三章 处理机调度与死锁6第四章 存储器管理7第五章设备管理4第六章文件管理6第七章 操作系统接口2第八章 网络操作系统4第九章 系统安全性4第十章 UNIX系统内核结构4总 计48五、参考书目：1 .计算机操作系统（修订版），汤子瀛，西安电子科技大学出版社，2001年8月.操作系统基础（第三版），屠祁，清华大学出版社，2000年9月