《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》教學(xué)大綱

PAGE—PAGE6—計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)ComputerOperationSystems【課程編號(hào)】【課程類別】專業(yè)必修課【學(xué)分?jǐn)?shù)】4【先修課程】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)原理【學(xué)時(shí)數(shù)】60【編寫日期】（必備項(xiàng)）【適用專業(yè)】計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一、教學(xué)目的、任務(wù)教學(xué)目的：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在深刻理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體概念的基礎(chǔ)之上，掌握操作系統(tǒng)的基本內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)方法，掌握操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種資源的管理和控制功能，從而使學(xué)生具備一定的系統(tǒng)軟件開發(fā)技能，為以后從事的研究、開發(fā)工作（如設(shè)計(jì)、分析或改進(jìn)各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件）提供必要的軟件基礎(chǔ)和基本技能。教學(xué)任務(wù)：緒論，是對(duì)操作系統(tǒng)的一般性描述，包括什么是操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地位及其發(fā)展歷史，它的功能、分類等；作業(yè)管理和用戶接口，介紹作業(yè)和操作系統(tǒng)用戶接口，包括作業(yè)的基本概念和作業(yè)的建立過程、用戶接口等；進(jìn)程管理，主要介紹進(jìn)程和線程的概念、進(jìn)程控制、進(jìn)程同步互斥、死鎖、進(jìn)程間通信、線程等；處理機(jī)調(diào)度，主要介紹作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度、各種調(diào)度算法及其評(píng)價(jià)等；存儲(chǔ)管理，介紹常見存儲(chǔ)管理的方法，虛擬存儲(chǔ)管理的實(shí)現(xiàn)等；進(jìn)程和存儲(chǔ)管理；文件系統(tǒng)，包括文件系統(tǒng)的概念、文件結(jié)構(gòu)和文件存取、文件目錄管理、文件管理等；設(shè)備管理；面向?qū)ο蟮牟僮飨到y(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。二、課程教學(xué)的基本要求深刻理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體概念，掌握操作系統(tǒng)的基本內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)方法，掌握操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種資源的管理和控制功能，具備一定的系統(tǒng)軟件開發(fā)技能，為以后的研究、開發(fā)工作提供必要的軟件基礎(chǔ)和基本技能。三、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配（一）第一章總論學(xué)時(shí)（2+0）主要內(nèi)容：第一節(jié)操作系統(tǒng)的目標(biāo)作用和模型第二節(jié)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程第三節(jié)操作系統(tǒng)的特征和服務(wù)第四節(jié)操作系統(tǒng)的功能第五節(jié)操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展教學(xué)要求：1.使學(xué)生建立起OS的基本概念；2.了解OS的引入和發(fā)展，理解多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)；3.掌握操作系統(tǒng)的功能和特征；4.了解分層式結(jié)構(gòu)和微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。其它教學(xué)環(huán)節(jié)（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）：1習(xí)題2討論：你每天接觸到什么樣的操作系統(tǒng)？（二）第二章進(jìn)程的描述與控制學(xué)時(shí)（4+2）主要內(nèi)容：前趨圖和程序執(zhí)行進(jìn)程的描述進(jìn)程控制線程的基本概念教學(xué)要求：1.使學(xué)生建立起進(jìn)程的概念，進(jìn)程是OS中最重要的基本概念，本章是全書中最重要的一章；要求掌握進(jìn)程的概念，進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換；2.進(jìn)程控制原語，用P、V操作解決進(jìn)程同步問題；3.了解進(jìn)程間的通信，了解線程的概念。其他教學(xué)環(huán)節(jié)：1習(xí)題2實(shí)驗(yàn)一：認(rèn)識(shí)基本的進(jìn)程和線程（以windows或者linux操作系統(tǒng)為例）（三）第三章進(jìn)程的同步與通信學(xué)時(shí)（6+2）主要內(nèi)容：第一節(jié)進(jìn)程同步的基本概念第二節(jié)信號(hào)量機(jī)制第三節(jié)經(jīng)典進(jìn)程同步問題第四節(jié)管程機(jī)制第五節(jié)進(jìn)程通信教學(xué)要求：1.使學(xué)生建立起進(jìn)程的概念，進(jìn)程是OS中最重要的基本概念，本章是全書中最重要的一章；要求掌握進(jìn)程的概念，進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換；2.進(jìn)程控制原語，用P、V操作解決進(jìn)程同步問題；3.了解進(jìn)程間的通信，了解線程的概念。其他教學(xué)環(huán)節(jié)：1習(xí)題2實(shí)驗(yàn)二：進(jìn)程的一生（編程模擬進(jìn)程的生命周期）（四）第四章調(diào)度和死鎖學(xué)時(shí)（8+4）主要內(nèi)容：第一節(jié)調(diào)度的類型和模型第二節(jié)調(diào)度算法第三節(jié)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的調(diào)度第四節(jié)多處理機(jī)調(diào)度第五節(jié)死鎖的基本概念第六節(jié)死鎖的預(yù)防和避免*第七節(jié)死鎖的檢測(cè)和解除（選學(xué)）教學(xué)要求：1.使學(xué)生理解和掌握處理機(jī)調(diào)度和死鎖的基本概念；2.要求掌握進(jìn)程調(diào)度和常見的調(diào)度算法；3.掌握死鎖的概念和產(chǎn)生的必要條件，掌握死鎖的預(yù)防和避免方法；4.了解銀行家算法、死鎖的檢測(cè)及恢復(fù)。其他教學(xué)環(huán)節(jié)：1習(xí)題2實(shí)驗(yàn)三：編程模擬進(jìn)程的同步與死鎖3實(shí)驗(yàn)四：編程實(shí)現(xiàn)銀行家算法（五）第五章存儲(chǔ)器管理學(xué)時(shí)（6+2）主要內(nèi)容：第一節(jié)程序的裝入和鏈接第二節(jié)連續(xù)分配存儲(chǔ)管理方式第三節(jié)對(duì)換第四節(jié)分頁存儲(chǔ)管理方式第五節(jié)分段存儲(chǔ)管理教學(xué)要求：1.使學(xué)生了解各種存儲(chǔ)器管理的方式和它們的實(shí)現(xiàn)方法；2.掌握重定位、虛擬存貯器、動(dòng)態(tài)鏈接和共享的概念以及實(shí)現(xiàn)方法；3.掌握分區(qū)、頁式與請(qǐng)求頁式、段式與虛擬段式的實(shí)現(xiàn)原理和地址變換；4.了解段頁式存儲(chǔ)管理技術(shù)，虛存中的置換算法。其他教學(xué)環(huán)節(jié)：1習(xí)題2實(shí)驗(yàn)五：編程模擬實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器管理中的地址變換（六）第六章設(shè)備管理學(xué)時(shí)（6+2）主要內(nèi)容：第一節(jié)I/O系統(tǒng)的組成第二節(jié)I/O控制方式*第三節(jié)緩沖管理（選學(xué)）第四節(jié)設(shè)備分配*第五節(jié)設(shè)備處理（選學(xué)）教學(xué)要求：1.使學(xué)生了解操作系統(tǒng)處理用戶I/O請(qǐng)求的基本過程；2.要求掌握通道、緩沖、設(shè)備獨(dú)立性的概念，掌握I/O控制方式及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及分配程序，掌握設(shè)備分配技術(shù)，設(shè)備管理程序功能；3.了解緩沖技術(shù)和Spooling系統(tǒng)及磁盤調(diào)度算法。其他教學(xué)環(huán)節(jié)：1習(xí)題2實(shí)驗(yàn)六：設(shè)備分配的實(shí)現(xiàn)（七）第七章文件系統(tǒng)學(xué)時(shí)（6+0）主要內(nèi)容：第一節(jié)文件和文件系統(tǒng)第二節(jié)文件邏輯結(jié)構(gòu)第三節(jié)目錄管理第四節(jié)文件共享*第五節(jié)文件保護(hù)（選學(xué)）教學(xué)要求：1.使學(xué)生掌握文件系統(tǒng)的基本概念和實(shí)現(xiàn)過程；2.掌握文件的邏輯結(jié)構(gòu)、物理組織及對(duì)不同類型文件的存取方法；3.掌握文件目錄，外存空間管理及文件共享方式；4.了解文件系統(tǒng)的概念、文件的使用、文件系統(tǒng)的層次模型。其他教學(xué)環(huán)節(jié)：1習(xí)題（八）第八章磁盤存儲(chǔ)器管理學(xué)時(shí)（4+2）主要內(nèi)容：第一節(jié)磁盤I/O第二節(jié)外存分配方法第三節(jié)空閑存儲(chǔ)空間的管理*第四節(jié)磁盤容錯(cuò)技術(shù)（選學(xué)）*第五節(jié)文件系統(tǒng)性能的改善（選學(xué)）*第六節(jié)數(shù)據(jù)一致性控制（選學(xué)）教學(xué)要求：1.使學(xué)生掌握磁盤存儲(chǔ)器管理的基本概念和實(shí)現(xiàn)過程；2.掌握外存分配方法；3.了解磁盤容錯(cuò)技術(shù)、數(shù)據(jù)一致性控制原理。其他教學(xué)環(huán)節(jié)：1習(xí)題（九）第九章操作系統(tǒng)接口學(xué)時(shí)（4+0）主要內(nèi)容：第一節(jié)聯(lián)機(jī)命令接口第二節(jié)程序接口第三節(jié)圖形用戶接口元素教學(xué)要求：1.使學(xué)生了解操作系統(tǒng)向用戶提供的各種接口；2.掌握命令控制界面接口和系統(tǒng)調(diào)用；3.理解作業(yè)進(jìn)入，作業(yè)調(diào)度和作業(yè)的控制；4.了解UNIXshell功能及系統(tǒng)調(diào)用和圖形用戶接口。其他教學(xué)環(huán)節(jié)：1習(xí)題四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及教學(xué)方法教學(xué)重點(diǎn)：操作系統(tǒng)每種基本類型的特點(diǎn)及比較、操作系統(tǒng)的四大特征、程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行、進(jìn)程與程序的區(qū)別、基本狀態(tài)演變圖、PCB的作用、進(jìn)程控制的原語實(shí)現(xiàn)、臨界區(qū)、臨界資源的概念、進(jìn)程互斥和進(jìn)程同步的區(qū)別、利用互斥信號(hào)量和同步信號(hào)量解決進(jìn)程互斥和同步、直接通信方式和管道通信方式、調(diào)度的性能衡量、調(diào)度算法、死鎖的預(yù)防、利用銀行家算法避免死鎖、名空間，邏輯(虛擬)地址空間，存儲(chǔ)(物理地址)空間，重定位的概念、動(dòng)態(tài)分區(qū)分配算法、分區(qū)回收算法、分頁系統(tǒng)中的地址變換機(jī)構(gòu)、分頁與分段的主要區(qū)別、虛擬存儲(chǔ)器的特征、請(qǐng)求分頁中的硬件支持、頁面置換算法、I/O系統(tǒng)的組成、I/O控制方式、Spooling技術(shù)、文件的邏輯結(jié)構(gòu)、文件目錄結(jié)構(gòu)、磁盤調(diào)度算法、文件在外存上的分配方法。教學(xué)難點(diǎn)：操作系統(tǒng)發(fā)展史上出現(xiàn)的幾種技術(shù)、操作系統(tǒng)的基本類型、操作系統(tǒng)的四大特征、臨界區(qū)、臨界資源的確定、利用互斥信號(hào)量和同步信號(hào)量解決進(jìn)程互斥和同步、消息傳遞系統(tǒng)工作方式的描述、銀行家算法、資源分配圖的化簡、邏輯(虛擬)地址、重定位的概念、動(dòng)態(tài)分區(qū)分配算法、內(nèi)、外零頭的概念、快表、頁面置