《計算機操作系統(tǒng)》教學大綱

PAGE—PAGE6—計算機操作系統(tǒng)ComputerOperationSystems【課程編號】【課程類別】專業(yè)必修課【學分數】4【先修課程】數據結構、計算機原理【學時數】60【編寫日期】（必備項）【適用專業(yè)】計算機科學與技術專業(yè)一、教學目的、任務教學目的：通過本課程的學習，使學生在深刻理解計算機系統(tǒng)整體概念的基礎之上，掌握操作系統(tǒng)的基本內容及實現方法，掌握操作系統(tǒng)對計算機系統(tǒng)中各種資源的管理和控制功能，從而使學生具備一定的系統(tǒng)軟件開發(fā)技能，為以后從事的研究、開發(fā)工作（如設計、分析或改進各種系統(tǒng)軟件和應用軟件）提供必要的軟件基礎和基本技能。教學任務：緒論，是對操作系統(tǒng)的一般性描述，包括什么是操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)在整個計算機系統(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；進程管理，主要介紹進程和線程的概念、進程控制、進程同步互斥、死鎖、進程間通信、線程等；處理機調度，主要介紹作業(yè)調度、進程調度、各種調度算法及其評價等；存儲管理，介紹常見存儲管理的方法，虛擬存儲管理的實現等；進程和存儲管理；文件系統(tǒng)，包括文件系統(tǒng)的概念、文件結構和文件存取、文件目錄管理、文件管理等；設備管理；面向對象的操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。二、課程教學的基本要求深刻理解計算機系統(tǒng)整體概念，掌握操作系統(tǒng)的基本內容及實現方法，掌握操作系統(tǒng)對計算機系統(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和基本技能。三、教學內容和學時分配（一）第一章總論學時（2+0）主要內容：第一節(jié)操作系統(tǒng)的目標作用和模型第二節(jié)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程第三節(jié)操作系統(tǒng)的特征和服務第四節(jié)操作系統(tǒng)的功能第五節(jié)操作系統(tǒng)的進一步發(fā)展教學要求：1.使學生建立起OS的基本概念；2.了解OS的引入和發(fā)展，理解多道程序設計技術；3.掌握操作系統(tǒng)的功能和特征；4.了解分層式結構和微內核結構。其它教學環(huán)節(jié)（如實驗、習題課、討論課、其它實踐活動）：1習題2討論：你每天接觸到什么樣的操作系統(tǒng)？（二）第二章進程的描述與控制學時（4+2）主要內容：前趨圖和程序執(zhí)行進程的描述進程控制線程的基本概念教學要求：1.使學生建立起進程的概念，進程是OS中最重要的基本概念，本章是全書中最重要的一章；要求掌握進程的概念，進程的狀態(tài)及其轉換；2.進程控制原語，用P、V操作解決進程同步問題；3.了解進程間的通信，了解線程的概念。其他教學環(huán)節(jié)：1習題2實驗一：認識基本的進程和線程（以windows或者linux操作系統(tǒng)為例）（三）第三章進程的同步與通信學時（6+2）主要內容：第一節(jié)進程同步的基本概念第二節(jié)信號量機制第三節(jié)經典進程同步問題第四節(jié)管程機制第五節(jié)進程通信教學要求：1.使學生建立起進程的概念，進程是OS中最重要的基本概念，本章是全書中最重要的一章；要求掌握進程的概念，進程的狀態(tài)及其轉換；2.進程控制原語，用P、V操作解決進程同步問題；3.了解進程間的通信，了解線程的概念。其他教學環(huán)節(jié)：1習題2實驗二：進程的一生（編程模擬進程的生命周期）（四）第四章調度和死鎖學時（8+4）主要內容：第一節(jié)調度的類型和模型第二節(jié)調度算法第三節(jié)實時系統(tǒng)中的調度第四節(jié)多處理機調度第五節(jié)死鎖的基本概念第六節(jié)死鎖的預防和避免*第七節(jié)死鎖的檢測和解除（選學）教學要求：1.使學生理解和掌握處理機調度和死鎖的基本概念；2.要求掌握進程調度和常見的調度算法；3.掌握死鎖的概念和產生的必要條件，掌握死鎖的預防和避免方法；4.了解銀行家算法、死鎖的檢測及恢復。其他教學環(huán)節(jié)：1習題2實驗三：編程模擬進程的同步與死鎖3實驗四：編程實現銀行家算法（五）第五章存儲器管理學時（6+2）主要內容：第一節(jié)程序的裝入和鏈接第二節(jié)連續(xù)分配存儲管理方式第三節(jié)對換第四節(jié)分頁存儲管理方式第五節(jié)分段存儲管理教學要求：1.使學生了解各種存儲器管理的方式和它們的實現方法；2.掌握重定位、虛擬存貯器、動態(tài)鏈接和共享的概念以及實現方法；3.掌握分區(qū)、頁式與請求頁式、段式與虛擬段式的實現原理和地址變換；4.了解段頁式存儲管理技術，虛存中的置換算法。其他教學環(huán)節(jié)：1習題2實驗五：編程模擬實現存儲器管理中的地址變換（六）第六章設備管理學時（6+2）主要內容：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）第四節(jié)設備分配*第五節(jié)設備處理（選學）教學要求：1.使學生了解操作系統(tǒng)處理用戶I/O請求的基本過程；2.要求掌握通道、緩沖、設備獨立性的概念，掌握I/O控制方式及設備驅動程序，設備分配的數據結構及分配程序，掌握設備分配技術，設備管理程序功能；3.了解緩沖技術和Spooling系統(tǒng)及磁盤調度算法。其他教學環(huán)節(jié)：1習題2實驗六：設備分配的實現（七）第七章文件系統(tǒng)學時（6+0）主要內容：第一節(jié)文件和文件系統(tǒng)第二節(jié)文件邏輯結構第三節(jié)目錄管理第四節(jié)文件共享*第五節(jié)文件保護（選學）教學要求：1.使學生掌握文件系統(tǒng)的基本概念和實現過程；2.掌握文件的邏輯結構、物理組織及對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。其他教學環(huán)節(jié)：1習題（八）第八章磁盤存儲器管理學時（4+2）主要內容：第一節(jié)磁盤I/O第二節(jié)外存分配方法第三節(jié)空閑存儲空間的管理*第四節(jié)磁盤容錯技術（選學）*第五節(jié)文件系統(tǒng)性能的改善（選學）*第六節(jié)數據一致性控制（選學）教學要求：1.使學生掌握磁盤存儲器管理的基本概念和實現過程；2.掌握外存分配方法；3.了解磁盤容錯技術、數據一致性控制原理。其他教學環(huán)節(jié)：1習題（九）第九章操作系統(tǒng)接口學時（4+0）主要內容：第一節(jié)聯(lián)機命令接口第二節(jié)程序接口第三節(jié)圖形用戶接口元素教學要求：1.使學生了解操作系統(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)調用；3.理解作業(yè)進入，作業(yè)調度和作業(yè)的控制；4.了解UNIXshell功能及系統(tǒng)調用和圖形用戶接口。其他教學環(huán)節(jié)：1習題四、教學重點、難點及教學方法教學重點：操作系統(tǒng)每種基本類型的特點及比較、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、進程與程序的區(qū)別、基本狀態(tài)演變圖、PCB的作用、進程控制的原語實現、臨界區(qū)、臨界資源的概念、進程互斥和進程同步的區(qū)別、利用互斥信號量和同步信號量解決進程互斥和同步、直接通信方式和管道通信方式、調度的性能衡量、調度算法、死鎖的預防、利用銀行家算法避免死鎖、名空間，邏輯(虛擬)地址空間，存儲(物理地址)空間，重定位的概念、動態(tài)分區(qū)分配算法、分區(qū)回收算法、分頁系統(tǒng)中的地址變換機構、分頁與分段的主要區(qū)別、虛擬存儲器的特征、請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、文件的邏輯結構、文件目錄結構、磁盤調度算法、文件在外存上的分配方法。教學難點：操作系統(tǒng)發(fā)展史上出現的幾種技術、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、利用互斥信號量和同步信號量解決進程互斥和同步、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、動態(tài)分區(qū)分配算法、內、外零頭的概念、快表、頁面置