操作系統(tǒng)教學(xué)大綱

1、操作系統(tǒng)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱：操作系統(tǒng)總學(xué)時與學(xué)分：72學(xué)時 4學(xué)分課程性質(zhì)：專業(yè)必修課授課對象：計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)二、課程教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)操作系統(tǒng)原理是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是涉及考研等進(jìn)一步進(jìn)修的重要課程，是計算機體系中必不可少的組成部分。本課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，理解操作系統(tǒng)的基本概念和主要功能，掌握操作系統(tǒng)的使用和一般的管理方法，從而為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。三、學(xué)時安排課程內(nèi)容與學(xué)時分配表章 節(jié)內(nèi) 容學(xué) 時第一章操作系統(tǒng)引論5第二章進(jìn)程管理12第三章處理機調(diào)度與死鎖12第四章存儲管理12第五章設(shè)備管理10第六章文件管理8第七章操作系統(tǒng)接口4第八章網(wǎng)

2、絡(luò)操作系統(tǒng)3第九章系統(tǒng)安全性3第十章UNIX操作系統(tǒng)3四、課程教學(xué)內(nèi)容與基本要求第一章 操作系統(tǒng)引論教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握操作系統(tǒng)的概念，操作系統(tǒng)的作用和發(fā)展過程，知道操作系統(tǒng)是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是對計算機系統(tǒng)的首次擴充，是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)必須配置的軟件。基本要求：掌握操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用、發(fā)展過程、基本特征及主要功能；了解操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計本章重點：操作系統(tǒng)的概念、作用，操作系統(tǒng)的基本特征以及操作系統(tǒng)的主要功能。本章難點：操作系統(tǒng)基本特征的理解，操作系統(tǒng)主要功能的體現(xiàn)。教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合主要內(nèi)容：1操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用：操作系統(tǒng)的目標(biāo)、作用、推動操作系統(tǒng)發(fā)展

3、的主要動力。2. 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程：無操作系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)、批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)、實時系統(tǒng)、微機操作系統(tǒng)的發(fā)展。3操作系統(tǒng)的基本特征：并發(fā)性和共享性、虛擬和異步性。4. 操作系統(tǒng)的主要功能：處理機管理功能、存儲器管理功能、設(shè)備管理功能、文件管理功能。5. OS結(jié)構(gòu)設(shè)計。第二章 進(jìn)程管理教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解在現(xiàn)代的操作系統(tǒng)中程序并不能獨立運行，作為資源分配和獨立運行的基本單位都是進(jìn)程。操作系統(tǒng)所具有的四大特征也都是基于進(jìn)程而形成的，并可以從進(jìn)程的觀點來研究操作系統(tǒng)?；疽螅赫莆者M(jìn)程的概念、進(jìn)程同步的概念、實現(xiàn)進(jìn)程同步于互斥的基本方法、進(jìn)程的通信；了解管程機制與線程。本章重點：進(jìn)

4、程基本特征，進(jìn)程控制塊的組成，進(jìn)程基本狀態(tài)極其狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，進(jìn)程同步的概念與信號量的應(yīng)用，管程的概念與應(yīng)用，進(jìn)程通信的實現(xiàn)，線程的概念與控制。本章難點：進(jìn)程基本狀態(tài)極其狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，進(jìn)程同步的概念與信號量的應(yīng)用，管程的概念與應(yīng)用。教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合主要內(nèi)容：1. 進(jìn)程的基本概念：程序的順序執(zhí)行與并發(fā)執(zhí)行、進(jìn)程的特征與狀態(tài)、進(jìn)程控制塊。2進(jìn)程控制塊：進(jìn)程的創(chuàng)建于終止、進(jìn)程的阻塞與喚醒。3. 進(jìn)程同步：進(jìn)程同步的基本概念、信號量機制與應(yīng)用。4. 經(jīng)典進(jìn)程的同步問題：生產(chǎn)者與消費者問題、哲學(xué)家進(jìn)餐問題、讀者與寫者問題。5. 進(jìn)程通。6. 線 程。第三章 處理機調(diào)度與死鎖教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)使

5、學(xué)生了解在現(xiàn)代的多道程序環(huán)境下，進(jìn)程的數(shù)目往往要多于處理機的數(shù)目，因此要按照一定的算法動態(tài)的把處理機分配給就緒隊列中的一個進(jìn)程使之執(zhí)行?；疽螅禾幚頇C調(diào)度的基本概念、調(diào)度算法、產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件、預(yù)防死鎖的方法；了解實時調(diào)度、多處理機系統(tǒng)中調(diào)度及死鎖的檢測和解除。本章重點：高、中、低三級調(diào)度的概念，不同調(diào)度算法的應(yīng)用，進(jìn)程的分配與調(diào)度方式，產(chǎn)生死鎖的原因與必要條件，預(yù)防死鎖的方法。本章難點：不同調(diào)度算法的應(yīng)用，進(jìn)程的分配與調(diào)度方式，預(yù)防死鎖的方法教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合主要內(nèi)容：1. 處理機調(diào)度的層次：高級調(diào)度、中級調(diào)度、低級調(diào)度。2. 調(diào)度隊列模型和調(diào)度準(zhǔn)則：調(diào)度隊列模型、調(diào)度準(zhǔn)則

6、。3. 調(diào)度算法：先來先服務(wù)算法和短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先調(diào)度算法、高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法、基于時間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。4. 實時調(diào)。5. 產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件：產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件、處理死鎖的基本方法。第四章 存儲管理教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解對內(nèi)存加以有效的管理不僅直接影響到存儲器的利用率而且還對系統(tǒng)性能有重大影響，因此掌握有關(guān)內(nèi)存管理的方法和策略?；疽螅赫莆崭鞣N存儲管理方法及頁面置換算法；了解程序的裝入和鏈接方法。本章重點：固定分區(qū)分配、動態(tài)分區(qū)分配、可重定位分區(qū)分配的概念與實現(xiàn)，基本分頁存儲管理與基本分段存儲管理方式的實現(xiàn)方法，虛擬存儲器的概念與實現(xiàn)，請求分頁與請求分段存儲管

7、理的應(yīng)用，常用頁面置換算法的原理與實現(xiàn)。本章難點：虛擬存儲器的概念與實現(xiàn)，請求分頁與請求分段存儲管理的應(yīng)用，常用頁面置換算法的原理與實現(xiàn)。教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合主要內(nèi)容：1. 存儲器的層次結(jié)構(gòu)：多級存儲器結(jié)構(gòu)、主存儲器與寄存器、高速緩存和磁盤緩存。2. 程序的裝入和鏈接。3. 連續(xù)分配方式：單一連續(xù)分配、分區(qū)式分配、伙伴系統(tǒng)、哈希算法、對換。4. 基本分頁存儲管理方式：頁面與頁表、地址變換機構(gòu)。5. 基本分段存儲管理機構(gòu)：分段存儲管理方式的引入、分段系統(tǒng)的基本原理、信息共享、段頁式存儲管理方式。6. 虛擬存儲器的基本概念：虛擬存儲器的引入、虛擬存儲器的實現(xiàn)方法、虛擬存儲器的特征7. 請求分

8、頁存儲管理方式：請求分頁中的硬件支持、內(nèi)存分配策略和分配算法、調(diào)頁策略。8. 頁面置換算法：最佳置換算法和先進(jìn)先出置換算法、最近最久未使用置換算法、clock置換算法。9. 請求分段存儲管理方式：請求分段中的硬件支持、分段的共享和保護(hù)。第五章 設(shè)備管理教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解設(shè)備管理的基本任務(wù)是完成用戶提出的I/O請求，提高I/O速率以及提高I/O設(shè)備的利用率?；疽? 掌握四種I/O控制方式、緩沖引入的原因、設(shè)備分配、磁盤調(diào)度算法；了解I/O系統(tǒng)、設(shè)備處理機磁盤存儲器管理。本章重點：通道的概念與外圍設(shè)備的控制，緩沖管理的應(yīng)用，設(shè)備獨立性概念，斯普林系統(tǒng)的組成與作用，磁盤調(diào)度的方法

9、。本章難點：通道的概念，緩沖管理的應(yīng)用，斯普林系統(tǒng)的組成與應(yīng)用，磁盤調(diào)度方法。教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合主要內(nèi)容：1. I/O系統(tǒng)概述2. I/O控制方式：程序控制方式、中斷控制方式、直接存儲器控制方式、通道控制方式。3. 緩沖管。4. I/O軟件。5. 設(shè)備分配：設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備分配時應(yīng)該考慮的因素、獨占設(shè)備的分配程序、SPOOLing技術(shù)。6. 磁盤存儲器的管。第六章 文件管理教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解到操作系統(tǒng)的文件管理模塊負(fù)責(zé)管理放到外存上的大量的文件，并把對文件的存取、共享和保護(hù)等手段提供給用戶。基本要求：掌握文件和文件系統(tǒng)的概念、文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)、目錄管理

10、方法等；了解文件存儲空間的管理、文件的共享和保護(hù)及數(shù)據(jù)一致性控制。本章重點：文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)，目錄查詢技術(shù)應(yīng)用，位示圖法與成組鏈接法的概念與應(yīng)用，重復(fù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)一致性問題。本章難點：文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)，位示圖法與成組鏈接法的概念與應(yīng)用。教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合主要內(nèi)容：1. 文件和文件系統(tǒng)：文件和文件系統(tǒng)的概念、文件操作。2. 文件的邏輯結(jié)構(gòu)：順序文件、索引文件、索引順序文件。3. 外存分配：連續(xù)和鏈接分配、FAT和NTFS技術(shù)、索引分配。4. 目錄管理：文件控制塊、目錄結(jié)構(gòu)和目錄查詢技術(shù)。5. 文件存儲空間的管理：空閑表法和空閑鏈表法、位示圖法和成組鏈接法。6. 文件共享和文

11、件保。7. 數(shù)據(jù)一致性控制。第七章 操作系統(tǒng)接口教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解到用戶接口可以以多種方式呈現(xiàn)在用戶的面前，一種是聯(lián)機命令形式，另一種是系統(tǒng)調(diào)用形式，還用現(xiàn)在流行的圖形用戶接口和網(wǎng)絡(luò)用戶接口。基本要求：掌握聯(lián)機接口命令；系統(tǒng)調(diào)用的概念、類型和實現(xiàn)、圖形用戶接口；了解shell命令語言、UNIX系統(tǒng)調(diào)用。本章難點：重定向與管道命令，系統(tǒng)調(diào)用的概念與類型，系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)，UNIX系統(tǒng)調(diào)用的類型。本章難點：重定向與管道命令，系統(tǒng)調(diào)用的概念與類型，系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)。教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合本章內(nèi)容：1. 聯(lián)機用戶接口：聯(lián)機用戶接口及命令的類型、鍵盤終端處理程序、命令解釋程。2. She

12、ll 命令語言。3系統(tǒng)調(diào)用：系統(tǒng)調(diào)用的基本概念、系統(tǒng)調(diào)用的類型和實現(xiàn)4. UNIX系統(tǒng)調(diào)。5. 圖形用戶界：圖形化用戶界面、桌面、圖標(biāo)和任務(wù)欄、窗口和對話框。第八章 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解到在計算機網(wǎng)絡(luò)中配置操作系統(tǒng)是為了管理網(wǎng)絡(luò)中的共享資源，實現(xiàn)用戶通信以及向用戶提供多種有效的服務(wù)?；疽螅?掌握網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能及提供的服務(wù)；了解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、客戶/服務(wù)器模式、支持internet 和intranet的功能和服務(wù)、windows NT。本章重點：計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計算機廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)，客戶/服務(wù)器模式的形成與其優(yōu)點，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的主要功能及提供的服務(wù)。本章難

13、點：計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，客戶/服務(wù)器模式的形成。教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合本章內(nèi)容：1. 計算機網(wǎng)絡(luò)概述：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連。2. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念、TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。3. Internet與Intrane。4. 客戶/服務(wù)器模：兩層結(jié)構(gòu)客戶/服務(wù)器模式的局限性、三層結(jié)構(gòu)客戶/服務(wù)器模式、瀏覽器/服務(wù)器模式。5. 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能：數(shù)據(jù)通信功能、網(wǎng)絡(luò)資源共享功能、網(wǎng)絡(luò)管理功能。6. 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的服務(wù)：域名服務(wù)系統(tǒng)、目錄服務(wù)、支持Internet提供的服務(wù)。第九章 系統(tǒng)安全性教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解如何確保在計算機系統(tǒng)中存儲和傳輸數(shù)據(jù)的保密性、完

14、整性和可用性?；疽螅赫莆障到y(tǒng)安全性的內(nèi)容和性質(zhì)、對系統(tǒng)安全性進(jìn)行威脅的類型；了解數(shù)據(jù)加密技術(shù)、認(rèn)證技術(shù)、訪問控制技術(shù)和防火墻技術(shù)。本章重點：系統(tǒng)安全性的內(nèi)容和性質(zhì)及對系統(tǒng)安全性威脅的類型。本章難點：維護(hù)系統(tǒng)安全的各種技術(shù)。教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合本章內(nèi)容：1. 系統(tǒng)安全的基本概念：系統(tǒng)安全的內(nèi)容和性質(zhì)、系統(tǒng)安全威脅的類型。2. 數(shù)據(jù)加密技術(shù)：數(shù)據(jù)加密的基本概念、網(wǎng)絡(luò)加密的技術(shù)。3. 認(rèn)證技術(shù)：基于口令的身份認(rèn)證、基于物理標(biāo)志的認(rèn)證技術(shù)、基于生物標(biāo)志的認(rèn)證技術(shù)、基于公開密鑰的認(rèn)證技術(shù)4. 訪問控制技。5. 計算機病毒：計算機病毒的基本概念、計算機病毒的類型、病毒的隱藏方式、病毒的預(yù)防和檢測

15、。第十章 UNIX系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解UNIX操作系統(tǒng)是目前比較流行的操作系統(tǒng)之一，性能先進(jìn)、功能強大、技術(shù)成熟，可靠性好，支持網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫等?；疽螅赫莆誙NIX的特征和內(nèi)核結(jié)構(gòu)及進(jìn)程的控制和描述；了解進(jìn)程的同步和通信及存儲管理、設(shè)備管理、文件管理等。本章重點： UNIX的特征和內(nèi)核結(jié)構(gòu)。本章難點：UNIX的進(jìn)程描述和進(jìn)程控制機進(jìn)程的同步和通信。教學(xué)方法：講授與演示相結(jié)合本章內(nèi)容：1. UNIX系統(tǒng)概述：UNIX系統(tǒng)的發(fā)展史、UNIX系統(tǒng)的特征、UNIX系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)。2. 進(jìn)程的描述和控制：進(jìn)程控制塊、進(jìn)程狀態(tài)與控制、進(jìn)程調(diào)度與切換。3. 進(jìn)程的同步于通信：sleep和wakeup機制、信號機制。4. 存儲管理：請求調(diào)頁管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、換頁進(jìn)程、請求調(diào)頁。5. 設(shè)備管理：字符設(shè)備和塊設(shè)備的緩沖區(qū)管理、磁盤驅(qū)動程序。6. 文件管理：UNIX 文件系統(tǒng)概述、文件的物理結(jié)