操作系统课程理论教学大纲.ppt

1,Operating System,西安电子科技大学计算机学院 操作系统,2,教师,主讲教师：权义宁，副教授， 博士研究生 单 位：网络与计算研究所 地 点：科技楼10层B座B1006 研究方向：操作系统、计算机网络和网络安全 联系方式： ,操作系统教材,教材：计算机操作系统 作者：方敏，王亚平， 权义宁，王长山 出版社：西安电子科技大学 出版社 时间：2004年8月,4,操作系统课程理论教学大纲,执笔人 ：王亚平 时 间 ：2001年5月 先修课程：计算机原理、程序设计语言、数据结构 后续课程：编译原理、系统结构、数据库系统、软件工程、并行处理技术理技术 讲授学时：54,5,一、原课程内容及改革必要性,操作系统是计算机领域中最活跃的学科之一，其发展极为迅速，因此教学内容需要不断地更新，才能及时反映时代地潮流。原课程主要包含如下内容：PCDOS分析、操作系统的基本概念、用户和操作系统的接口、作业管理和进程管理、存储管理、文件管理、设备管理、UNIX操作系统、Windows操作系统。其中各部分内容需要调整及改革的建议如下：,6,操作系统课程理论教学大纲,1PCDOS分析可以列入操作系统基本概念或穿插到相应地章节中去介绍。 2进程管理需要增加：线程的概念、各种信号量机制及如何解决进程问的同步与互斥，OS2Windows进程同步机制、多处理机调度。 3存储管理：需要加强虚拟存储管理的重要性和必要性的介绍。 4文件管理：增加文件共享的实现订案。因为在现代操作系统中必须提供文件共享功能，这样在系统中只需保留一个副本，以节省大量的存储空间。特别是文件的共享范围从单机到网络，甚至到全世界。,7,操作系统课程理论教学大纲,5设备管理：增加缓冲区管理，因为在现代操作系统中几乎所有的设备和处理机交换数据时都使用了缓冲区，所以如何管理好缓冲是设备管理中的一个非常重要的问题 6UNIX操作系统：由于进程和文件管理是Unix设计得最有特色的部分，所以应重点介绍进程控制子系统、文件子系统。 7Windows操作系统应重点介绍体系结构，而不是其应用。 8增加网络操作系统的构成和服务。 9增加分布式操作系统的基本概念。,8,二课程的性质、地位和任务,操作系统是计算机科学与技术专业的一门专业基础课，是大学学生的必修课程。因为，在知识经济蓬勃发展的今天，软件产业占据着核一心地位，而操作系统是所有软件的基础，是软件的根本，是计算机系统中的核心系统软件，专门控制和管理计算机系统中的各种软硬件资源，提供了用户与计算机之间的接口，其性能直接接影响到计算机系统的工作效率，所以操作系统是计算机领域中最活跃的学科之一，其发展极为迅速。 通过本课程的学习，使学生能够系统地掌握操作系统基本概念、主要功能、工作原理和实现技术；具有使用操作系统和分析操作系统的能力。通过实践，理解和掌握Unix、WindOWS操作系统基本工作原理，及使用方法，为以后在操作系统平台上开发各种应用软件或系统软件打下坚实的基础。,9,三教学内容与要求,(一)操作系统概论内容 1操作系统的目标作用和模型 2操作系统的发展过程 3现代操作系统的类型 4操作系统的特征和服务 5UNIX操作系统概述 要求：了解操作系统的基本概念、操作系统发展历史，操作系统应具备的功能，掌握多道批处理系统、实时系统和分时系统的工作原理，实时和分时系统的区别，UNIX操作系统基本结构。,10,三教学内容与要求,(二)用户与OS的接口 内容： 1联机命令控制和脱机控制 2程序接口 3图形用户接口 要求：理解为什么操作系统是用户和计算机之间的接口，用户可以通过操作系统快速、有效安全可靠地使用计算机。掌握操作系统向用户提供的三类接N的应用范围及区别。,11,三教学内容与要求,(三)进程管理 内容： 1进程的描述与控制互进程的调反 2UNIX的进程调度 3进程的控制 4进程的创建和图象切换 5线程 6LinuxWindows的进程和线程 要求：进程是资源分配和独立运行的基本单位。用研究操作系统的进程观点来看，是研究系统中诸进程之间的并发特性以及进程之间的相互制约性。特别是随着操作系统的的发展，又引入了线程这一新的概念。本部分重点是要求学生掌握进程、线程的基本概念；进理、线程的区别；进程、程序的区别。,12,三教学内容与要求,(四)进程间的通信 内容： 1进程的同步与互斥 2进程间互斥控制的方法 3信号量和PV操作 4信号量机制 5经典的进程同步与互斥 6进程问的通信 7死锁 8LinuxWindows进程间的通信,13,三教学内容与要求,要求：进程问如何通信是操作系统中的一个非常重要的内容，通过学习应当重点掌握如何解决进程问的同步和互斥问题；如何预防、检测、解决死锁。要求掌握如何利用信号量机肯i解决进程问的同步和互斥问题，在LinuxWindow弓操作系统中如伺进行进程间的通信。 (五)存储管理 内容： 1基本概念及存储管理中研究的问题 2分区管理 3分页和请求分页管理,14,三教学内容与要求,4分段及段页式管理 5UnixLinux存储器管理 6Windows2000存储器管理 要求：重点掌握页式管理的基本设计思想及实现方法；页面置换算法：虚拟存储器的概念。同时掌握为什么要引入存储管理，理解什么是地址再定位，虚拟存储器等基本概念。 (六)设备管理 内容： 1设备管理概述 2操作系统对I0操作的控制 3缓冲区管理,15,三教学内容与要求,4设备管理的数据结构和设备分配 5UnixLinux设备管理 6Windows 2000设备管理 要求：掌握IO系统是如何组成的；I0的控带i方式；为什么要引入缓冲管理、缓冲管理的方法；设备分配的数据结构及应考虑的因素及了解设备处理的过程。通过Unix/Linunx设备管理，Windows 2000设备管理来进一步加深理解操作系统中的设备管理。 (七)文件系统 内容： 1.文件系统概述 2.文件系统中的目录管理 3.文件共享,16,三教学内容与要求,4.文件的系统调用 5.管道文件和管道通信 6.UnixLinux文件系统 7.Windows文件系统 要求：重点掌握文件的目录管理、文件的共享与保护。要求了解文件爱你系统的基本概念、掌握文件目录管理的方法、如何实现文件共享和保护。 (八)Unix操作系统应用与开发 内容： 1Unix使用基础 2Unix实用程序,17,三教学内容与要求,3Unix软件的开发工具(vi) 4Unix Shell程序设计 5Unix系统管理 要求：通过本部份内容的学习掌握Unix操作系统的Shell使用基础，文件系统基本知识，Unix文件系统调用，管道文件和管道通信。Unix操作系统的实用程序，软件开发工具，如何与计算机通信，如何编制Shell程序。掌握Unix操作系统的系统管理和网络管理的方法。 (九)分布式操作系统 内容： 1.分布式操作系统概述 2.分布式系统中的通信,18,三教学内容与要求,3.客户服务器模型 4.分布式系统中的同步 5.分布式系统中的进程及处理器 6.分布式文件系统 要求：通过本部份内容的学习掌握分布式操作系统的基本概念，理解在分布式系统中的分层协议、客户/服务器模型、远程过程调用等问题，掌握分布式系统中的同步问题、进程及分布式文件系统等概念。,19,四、教学的组织与实施,(一)课时分配,(二)教学方法：建议教学方法建议将目前常用的操作系统如：Windows、Linux、Unix的实现结合到操作系统原理部分，以加强学生对课程的理解。,20,五考核方式,笔试，闭卷，闭卷占90分 实验：单独一门课，0.5个学分，占10% 主课，习题课，专题课，作业，小论文及实验： 1)作业要求：共6次，全部交，每个人改3次，占10 第一次作业：操作系统概论、作业管理 第二次作业：进程管理 第三次作业：存储管理 第四次作业：文件管理 第五次作业：设备管理 第六次作业：分布式操作系统 2）小论文：2次 第一次小论文：Linux的进程管理、存储管理、文件管理、设备管理（学号4取余） 第二次小论文：Windows2000的文件管理、进程管理、设备管理、存储管理（学号4取余）,21,六教材与参考书,(a)教材 计算机操作系统,方敏、王亚平、权义宁、王长山编著，西安电子科技大学出版社，2004.8,22,六教材与参考书,(b)参考书 现代操作系统(Modern Operating System),Tanenbaum A.S著, 陈向群译,机械工业出版社，1999.11 操作系统内核与设计原理(Operating Systems Internal and Design Principles Fourth Edition)第四版， William Stallings，电子工业出版社,23,六教材与参考书,实用操作系统概念(Applied Operating System Concepts),Abraham Silberschatz等著，高等教育出版社 Operating System Design and Implementanon,Tanenbaum AS清华大学出版社 1996年11月(影印版),24,六教材与参考书,Windows操作系统原理,尤晋元 陈向群, 机械工业出版社 Unix操作系统原理, 尤晋元, 西安电子科技大学出版社,25,六教材与参考书-其他参考书,计算机操作系统, 汤子瀛编著, 西安电子科技大学出版社，1996.12 计算机操作系统教程, 张尧学 史美林, 清华大学出版社 计算机操作系统教程, 周长林 左万历, 高等教育出版社 操作系统基础, 屠立德 屠祁 清华大学出版社 操作系统教程, 孟庆昌 西安电子科技大学出版社,26,六教材与参考书-其他参考书,UNIX高级教程系统技术内幕， Uresh Vahalia, 清华大学出版社，1999.5 Inside Microsoft Windows 2000, 3rd Edition, David A. Solomon, Mark