作系统》教学大纲.doc

操作系统教学大纲执笔人 罗 宇 副教授 审阅人 徐锡山 教授课程代号：060106304英文名称：Operating Systems预修课程：程序设计初步、汇编语言、数据结构、计算机原理总学时数：48学时，其中讲授42学时，课内上机6学时。学 分：3教学对象：计算机科学与技术专业本科学员开课学期：第5学期一、课程性质、地位和任务操作系统是计算机专业的重点课程，是一门理论与实践紧密结合的课程。学好该课程对认识整个计算机系统的工作机理有着重要的作用。 本课程主要介绍操作系统的功能及结构，一些基本的算法；以多道程序设计技术为基础，介绍构成系统的各子系统的工作原理及设计方法。要求学生通过学习上述知识，能具备较好的操作系统应用，维护、管理能力。二、教学内容和要求（一）绪论内容和要求：了解操作系统的发展过程；理解操作系统类型及功能。重点：各种概念、技术的引入；操作系统的功能、特点。（二）中断系统内容和要求：理解中断的概念，掌握中断处理的一般过程；掌握用户与系统的接口，界面。重点：中断概念及处理的一般过程，系统调用处理；命令解释程序。（三）进程管理内容和要求：了解作业、作业管理、作业调度的基本概念；掌握进程描述、进程状态、进程控制、进程调度、作业与进程的关系。重点：进程表示，进程的创建与结束，进程状态变化，进程切换，进程调度时机及算法，操作系统运行模型。（四）并发进程内容和要求：了解并发程序的表示及实现思想；理解进程的同步与互斥；掌握进程通讯。重点：并发程序的基本表示法；运用信号量控制进程的同步与互斥编程。（五）存储管理内容和要求：了解与掌握各类存储管理方法的实现原理，理解存储保护与共享的实施方法及性能。重点：多道连续可变划分方法的实现原理；页式及页式虚存的实现原理，共享与保护的实施方法，常用的页面替换算法。（六）设备管理内容和要求：了解常见设备；掌握I0控制和I0管理中的常用技术；设备管理子系统。重点：I0控制方式；I0设备管理常用技术；驱动程序功能。（七）文件系统内容和要求：理解文件的逻辑与物理结构；掌握文件的目录结构；理解文件的使用与控制；文件保护；文件管理子系统。重点：文件的表示与存储管理；树型与无环图目录结构；主要的文件系统调用；文件的保护方法。（八）死锁内容和要求：理解死锁的基本概念；理解死锁的防止、避免、检测及恢复。重点：死锁的防止的各种手段，死锁检测方法。（九）多处理机与线程内容和要求：理解线程概念；掌握线程实现方法；线程调度。重点：线程与进程的区别；不同的线程实现方法；线程调度算法。（十）分布式操作系统内容和要求：了解多机分布式系统的概念及基本技术。三、教学组织和实施（一）课时分配章学时数章学时数一2六4二4七4三6八4四7九4五6十1（二）上机实验内容与要求学时：6学时设备：PC机内容和要求：实验：以Linux为平台,用C语言开发出一个远程作业系统.实现由客户方进程接受作业,并提交给服务方进程,服务方进程启动作业运行,再把结果返回用户方进程的功能.让学生自己设计进程关系结构,自选进程通讯手段,鼓励学生扩展远程作业系统的功能,如支持多作业提交,异步作业提交,后台作业状态获取等.培养学生使用,开发操作系统的能力.四、对教学方法和教学手段的建议本课程是一门理论性、实践性和技术性很强的课程。以课堂讲授为主，采用多媒体教学手段，重视上机实践，重点培养学生使用操作系统系统调用编程的能力。五、考核方式笔试：70%上机实习：20%平时作业：10%六、教材和参考书（一）教 材:1. 操作系统原理（第二版），邹鹏，罗宇等编著，国防科技大学出版社，2000.62. Modern Operating Systems (second edition), Andrew S. Tanenbaum, Prentice hall ,2001（二）参考书：3. Operating system internals and design principles, William Stalling，Prentice hall,1998操作系统课程设计教学大纲执笔人 罗 宇 副教授 审阅人 徐锡山 教授课程代号：060106320英文名称：Operating System Practice预修课程：操作系统、算法设计与分析总学时数：32学时，其中讲授22学时，课内上机10学时。学 分：2教学对象：计算机科学与技术专业本科学员开课学期：第5学期一、课程性质、地位和任务Linux操作系统以其开放性,可移植性,多用户多任务等特点,已成为当今世界的主流操作系统,通过对本课程的学习,要求学生能掌握Linux系统结构,实现机理,和各种典型算法,系统地了解操作系统的设计和实现思路。运用内核开发环境实现对内核的修改,并了解Linux的发展动向和趋势.二、教学内容和要求（一）导论内容和要求：了解UNIX的发展过程；掌握UNIX，Linux的系统结构。重点：Linux的体系结构。（二）文件系统内容和要求：理解文件系统的层次结构,掌握高速缓存管理和磁盘管理的基本思想和算法,掌握文件系统系统调用的处理算法和运用技巧。重点：高速缓存思想和文件系统结构。（三）进程管理内容和要求：理解进程表示和模态转换,状态转换;掌握进程上下文切换机制;掌握软中断机制的实现机理和作用;掌握进程调度的基本思想;熟练应用进程相关的系统调用。重点：进程的创建与结束，进程调度与切换，软中断机制。（四）存储管理内容和要求：掌握页式虚存系统的实现机理，理解进程存储空间的表示,实现和管理。重点：虚存的实现和管理。（五）设备管理内容和要求：理解I/O子系统的结构,用户使用设备系统调用接口,操作系统与驱动程序的接口;了解磁盘驱动程序和中断驱动程序结构。重点：I0子系统结构；驱动程序接口。（六）进程间通讯内容和要求：理解IPC机制的实现机理,掌握套接字网络通讯原理,掌握各种通讯方式的运用。重点：IPC内部机制和BSD套接字.（七）实验设计内容与要求：讲述操作系统课程设计的要求。操作系统课程设计的实现步骤。操作系统原码的内部结构。操作系统课程设计的设计方法。Linux内核开发环境。重点：课程设计的设计步骤与设计方法.三、教学组织和实施（一）课时分配：22学时章节课时章节课时一2四2二8五2三6六2（二）上机实验内容与要求设计及实验课为10学时。以Linux为实验平台,进行源代码分析与修改.（1）分析研读Linux源代码,主要从基本的操作系统系统调用实现入手。i. 设计一个新的系统调用或修改现有的系统调用.如增加获取进程有关信息的系统调用或修改系统有关参数的系统调用。ii. 重新编译内核。（2）能够利用内核开发环境调试操作系统模块。在调试所设计的操作系统模块的过程中要求达到：l 能熟练地使用开发工具。l 能独立解决设计中所存在的问题及分析产生问题的原因。l 培养大型软件开发的规范性。（3）写出课程设计报告l 写出操作系统有关系统调用的实现原理和流程。l 写出新设计思想和数据结构，流程的变动。实验举例:（1）.open系统调用的处理过程分析（2）.进程调度算法分析（3）.IPC相关系统调用处理过程分析（4）.socket系统调用处理过程分析（5）.ioctl系统调用命令增加实验（6）.操作系统功能的用户态程序实现。如用户管理，文件管理，网络管理等。四、对教学方法和教学手段的建议本课程是一门系统性,技术性很强的课程。以课堂讲授和上机实验齐头并重，重点培养学生操作系统系统设计的能力。要求：每十个学生配一个辅导教员,每星期让学生作一次报告,指导并监督完成课程设计，重点注重培养学生的分工合作设计及分析问题的能力。五、考核方式笔试：50%上机实习：50%六、教材和参考书（一）教材Linux操作系统内核实习, 潘登译,