《計算機操作系統(tǒng)》教學大綱-1

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦《計算機操作系統(tǒng)》教學大綱《操作系統(tǒng)原理》教學大綱

適用對象：適用于網(wǎng)絡(luò)教導、成人教導同學

課程名稱：操作系統(tǒng)原理課時數(shù)：54學分數(shù)：4

先修課程：《計算機操作系統(tǒng)基礎(chǔ)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《C語言》

課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課

一、課程性質(zhì)和任務(wù)

對計算機專業(yè)本科生而言，《操作系統(tǒng)原理》課程是繼《計算機操作系統(tǒng)基礎(chǔ)》、《軟件工程原理》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等基礎(chǔ)課、專業(yè)課程之后又一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程的教學目的是，運用軟件工程原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等專業(yè)基礎(chǔ)學問向同學系統(tǒng)地介紹操作系統(tǒng)的設(shè)計原理和實現(xiàn)技術(shù)。該課程的教學內(nèi)容包括操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、任務(wù)管理模型、資源管理模式、任務(wù)調(diào)度算法以及資源分配算法等。

眾所周知，在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)是最核心、最基礎(chǔ)的部件。因此，操作系統(tǒng)設(shè)計原理與實現(xiàn)技術(shù)是任何合格的計算機專業(yè)人員必需把握的專業(yè)學問。這些學問對計算機系統(tǒng)底層軟件開發(fā)人員、系統(tǒng)軟件開發(fā)人員、計算機系統(tǒng)管理人員等均非常重要。因此，在計算機專業(yè)的課程體系中，《操作系統(tǒng)原理》一直被指定為計算機專業(yè)本科生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。尤其是，包括我校在內(nèi)的無數(shù)高校均把《操作系統(tǒng)原理》課程列為計算機專業(yè)或相關(guān)專業(yè)的碩士及博士討論生入學考試課程。

二、教學內(nèi)容與學時分配

第一章操作系統(tǒng)概論（6學時，普通把握）

1.1計算機系統(tǒng)資源

了解計算機系統(tǒng)的資源類型，作用。重點了解操作系統(tǒng)在系統(tǒng)資源中的地位和作用。

1.2什么是操作系統(tǒng)

介紹不同的人從不同的角度觀看現(xiàn)代OS時所形成的四種基本觀點，綜合這四種基本看法，人們才干全面地正確地熟悉現(xiàn)代OS。

1.3操作系統(tǒng)的形成與進展

介紹操作系統(tǒng)的形成過程、歷史，了解批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)等產(chǎn)生及其基本概念。了解操作系統(tǒng)的進一步進展。

1.4操作系統(tǒng)的功能

了解操作系統(tǒng)對計算機用戶提供的普通功能，以及操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源的各項功能。

1.5現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征及基本概念

綜述了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的主要特征，引入為什么操作系統(tǒng)需要支持多道程序設(shè)計技術(shù)？容易介紹了本課程將涉及到的重要概念。

1.6操作系統(tǒng)分類

按照多種分類標準對操作系統(tǒng)舉行分類，正確熟悉操作系統(tǒng)的類型

1.7現(xiàn)代主流操作系統(tǒng)簡介

容易介紹了當前流行的三大操作系統(tǒng)產(chǎn)品：Windows,Linux,UNIX。本課程

將以這三大操作系統(tǒng)為例，分析操作系統(tǒng)原理的詳細實現(xiàn)。

其次章進程與調(diào)度（20學時，嫻熟和重點把握）

本章主要介紹：進程描述及控制、進程互斥與同步、進程死鎖與饑餓、幾個

經(jīng)典問題、進程通信及進程調(diào)度等學問，是本課程的重點及難點章。

2.1進程的引入

區(qū)分、熟悉程序的挨次執(zhí)行與并發(fā)執(zhí)行方式，引入進程的概念。熟悉進程的

結(jié)構(gòu)。

2.2進程的狀態(tài)

了解進程執(zhí)行軌跡、進程的狀態(tài)，包括兩狀態(tài)進程模型和五狀態(tài)進程模型，進一步熟悉進程的掛起狀態(tài)，以及具有掛起狀態(tài)的進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型。

2.3進程的控制

主要介紹進程的執(zhí)行模式，學習有關(guān)操作系統(tǒng)內(nèi)核的功能等基本學問。熟悉

操作系統(tǒng)如何舉行進程控制，有哪些進程控制原語。

2.4進程調(diào)度

調(diào)度的目標、原則和方式；調(diào)度的類型；介紹多種進程調(diào)度算法及其分析；容易了解實時系統(tǒng)與實時任務(wù)調(diào)度

2.5線程

有了進程的基本概念與熟悉，比較性熟悉多線程，以及進程與線程的聯(lián)系和區(qū)分，了解線程的工作機制和線程的類型。

2.6進程互斥與同步

介紹了進程并發(fā)控制原理和需要解決的問題，提出進程互斥與同步的解決策略。并詳細介紹了5種常見解決辦法：軟件辦法、硬件辦法、信號量辦法、管程辦法和消息傳遞辦法。并具體介紹了三個經(jīng)典進程互斥與同步問題：生產(chǎn)者/消費者問題、讀者/寫者問題，以及哲學家進餐的問題。重點把握信號量辦法，信號量的意義及使用。2.10消息傳遞

將消息傳遞自立介紹，要求學習進程通信的方式、分享存儲區(qū)方式、消息傳遞

機制，以及如何利用消息傳遞實現(xiàn)互斥。舉例分析了如何利用消息傳遞解決生產(chǎn)

者/消費者問題。

2.11進程死鎖

死鎖是進程并發(fā)引起的一個十分嚴峻的問題。要求了解引起死鎖的緣由，分析

解決死鎖的辦法、預防死鎖的辦法，以及如何避開死鎖、如何檢測并解除死鎖。

第三章存儲管理（10學時，嫻熟和重點把握）

3.1存儲管理的任務(wù)

介紹存儲分配策略、存儲庇護技術(shù)、存儲分享方式、存儲擴充概念，以及地址

映射原理與實現(xiàn)。

3.2內(nèi)存劃分與分配技術(shù)

詳細介紹內(nèi)存劃分辦法靜態(tài)劃分與動態(tài)劃分及其分配算法。以伙伴系統(tǒng)為例，

分析內(nèi)存劃分的詳細實現(xiàn)。

3.3程序裝入技術(shù)

如何從程序編輯到程序執(zhí)行，如何將可執(zhí)行程序裝入內(nèi)存，如何鏈接形成可執(zhí)

行程序是本小節(jié)介紹的內(nèi)容。

3.4容易存儲管理技術(shù)

何謂容易存儲管理，兩大管理技術(shù)延續(xù)存儲管理與非延續(xù)存儲管理。其中，非延續(xù)存儲管理又分為：分頁式存儲管理和分段式存儲管理兩種類型。將分頁式存儲管理和分段式存儲管理結(jié)合起來，形成段頁式存儲管理。

3.5虛擬存儲管理技術(shù)

有了容易存儲管理學問，進一步學習虛擬存儲技術(shù)。包括虛擬存儲分頁技術(shù)、虛擬存儲分段技術(shù)，以及虛擬存儲段頁式技術(shù)。重點把握虛擬存儲系統(tǒng)的軟件策略，如頁面置換算法等。

第四章設(shè)備管理（10學時，嫻熟和重點把握）

主要介紹計算機I/O子系統(tǒng)的組成、OS設(shè)備管理模塊的結(jié)構(gòu)、I/O緩沖技術(shù)、磁盤調(diào)度策略、RAID技術(shù)等學問。

4.1設(shè)備管理概述

介紹設(shè)備管理的主要功能，設(shè)備管理分層模型，以及設(shè)備管理工作流程。

4.2計算機I/O子系統(tǒng)的組成

介紹I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)備的控制，以及I/O控制方式。

4.3設(shè)備分類

了解I/O設(shè)備與存儲設(shè)備的區(qū)分，塊設(shè)備與字符設(shè)備的區(qū)分，以及獨占設(shè)備與分享設(shè)備的區(qū)分。

4.4設(shè)備分配

設(shè)備分配的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。了解何謂設(shè)備無關(guān)性，如何分配設(shè)備（算法），包括獨占設(shè)備的分配和分享設(shè)備的分配。

4.5I/O緩沖技術(shù)

了解為何需要緩沖技術(shù)，硬件緩沖和軟件緩沖的區(qū)分，以及緩沖區(qū)的不同組織形式。如何實現(xiàn)緩沖技術(shù)。

4.6虛擬設(shè)備

何謂虛擬設(shè)備，為什么引入虛擬設(shè)備的概念。虛擬設(shè)備的實現(xiàn)，并介紹了SPOOLing系統(tǒng)。

4.7磁盤設(shè)備的管理

磁盤設(shè)備的地位和作用，磁盤設(shè)備的物理特性，常見的磁盤調(diào)度策略，調(diào)節(jié)磁盤I/O性能，磁盤容錯技術(shù)與RAID技術(shù)

第五章文件管理（8學時，嫻熟和重點把握）

主要介紹文件管理系統(tǒng)、文件的規(guī)律組織、文件名目、文件分享、文件存儲空間的管理

5.1文件系統(tǒng)概述

5.2文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的關(guān)系

5.3文件的概念、類型，以及對文件的操作

5.4文件名目

介紹文件名目的內(nèi)容，對文件名目的操作，以及幾種常見的名目結(jié)構(gòu)

5.5文件的規(guī)律組織與拜訪

以有結(jié)構(gòu)文件為例，介紹有結(jié)構(gòu)文件與文件系統(tǒng)的關(guān)系，以及幾種常用的文件類型：堆文件、挨次文件、索引挨次文件、索引文件、直接（哈希）文件5.6文件的物理組織—存儲空間的管理

文件存儲空間分配的有關(guān)問題,文件存儲空間的分配技術(shù),空閑空間的管理

5.7規(guī)律文件與物理數(shù)據(jù)塊之間的轉(zhuǎn)換

字節(jié)流、記錄與數(shù)據(jù)塊之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，記錄如何組成數(shù)據(jù)塊

5.8文件分享

文件分享的控制,文件分享的實現(xiàn)

5.9文件庇護與平安

文件庇護，平安性管理

5.10文件系統(tǒng)的牢靠性

如何舉行系統(tǒng)備份，何謂文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的全都性，如何實現(xiàn)。

三、教材和參考資料

1.計算機操作系統(tǒng)原理與實例分析，蒲曉蓉張偉利，機械工業(yè)出版社（教材）

2.OperatingSystemInternalsandDesignprinciples,WilliamStallings,TsingHuaUniversityPress（參考書）

3.Appl