操作系统(通信)教学大纲.doc

操作系统教学大纲课程名称：操作系统，英文名称：Operating System课程性质：专业课学 分：2.5总 学 时：48 其中，理论学时：40，实验学时：8适用专业：通信工程先修课程：程序设计(或c程序设计、c+程序设计)、数据结构一、教学目的与要求操作系统是计算机系统中不可缺少的基础系统软件。它是用于管理和控制计算机系统中软、硬件资源，是计算机系统直接与用户打交道的界面，是计算机系统的灵魂和核心本课程是通信工程专业的重要专业基础课和必修课。本课程的任务是学习并掌握计算机操作系统的基本原理和实现方法，并以UNIX或Windows为实例，加深领会和理解操作系统的基本概念和基本原理。二、教学内容与学时分配序号章节名称学时分配理论学时实验学时总学时1第一章 操作系统引论332第二章 进程管理123153第三章 处理机调度与死锁664第四章 存储器管理6395第五章 设备管理6286第六章 文件系统338综合分析44合计学时数48三、各章节主要知识点与教学要求第一章 操作系统引论（3学时）第一节 操作系统的目标和作用一、操作系统的目标 二、操作系统的作用 三、推动操作系统发展的主要动力第二节 操作系统的发展过程一、 无操作系统的计算机系统二、 单道批处理系统三、 多道批处理系统四、 分时系统五、 实时系统第三节 操作系统的基本特征一、 并发(Concurrence)二、 共享(Sharing)三、 虚拟(Virtual)四、 异步性(Asynchronism)第四节 操作系统的主要功能一、 处理机管理功能二、 存储器管理功能三、 设备管理功能四、 文件管理功能五、 用户接口第五节 操作系统的结构设计一、 软件工程的基本概念二、 传统的操作系统结构三、 微内核OS结构本章重点：操作系统的定义，操作系统的基本类型及其主要特点，操作系统的基本特征和主要功能；本章难点：操作系统的基本类型及其主要特点； 本章教学要求：掌握操作系统的概念、基本类型和功能，了解操作系统的发展历史及操作系统的结构。第二章 进程管理（15学时）第一节 进程的基本概念一、 程序的顺序执行及其特征二、 前趋图三、 程序的并发执行及其特征四、 进程的特征与状态五、 进程控制块第二节 进程控制一、 进程的创建二、 进程的终止三、 进程的阻塞与唤醒四、 进程的挂起与激活第三节 进程同步一、 进程同步的基本概念二、 信号量机制三、 信号量的应用第四节 经典进程的同步问题一、 生产者消费者问题二、 哲学家进餐问题三、 读者写者问题第五节 管程机制一、 管程的基本概念二、 利用管程解决生产者消费者问题第六节 进程通信一、 进程通信的类型二、 消息传递通信的实现方法三、 消息传递系统实现中的若干问题四、 消息缓冲队列通信机制第七节 线程一、 线程的基本概念二、 线程间的同步和通信三、 内核支持线程和用户级线程四、 线程控制本章实验：模拟PV操作的同步机构，用PV操作解决生产者与消费者问题（学时3）本章重点：进程与线程的概念，进程的状态及其转换，进程同步、互斥问题；本章难点：利用信号量实现进程的同步和互斥问题； 本章教学要求：掌握进程与线程的概念、进程的状态及其转换、进程的调度。理解多道程序与并发执行情况，掌握进程同步问题，理解进程管理的背景，了解线程的相关知识。第三章 处理机调度与死锁（6学时）第一节 处理机调度的基本概念一、 高级、中级和低级调度二、 调度队列模型三、 选择调度方式和调度算法的若干准则第二节 调度算法一、 先来先服务和短作业(进程)优先调度算法二、 高优先权优先调度算法三、 基于时间片的轮转调度算法第三节 实时调度 一、 实现实时调度的基本条件二、 实时调度算法的分类三、 常用的几种实时调度算法第四节 多处理机系统中的调度一、 多处理器系统的类型二、 进程分配方式三、 进程(线程)调度方式第五节 产生死锁的原因和必要条件一、 产生死锁的原因二、 产生死锁的必要条件三、 处理死锁的基本方法第六节 预防死锁的方法一、 预防死锁二、 系统安全状态三、 利用银行家算法避免死锁 第七节 死锁的检测与解除一、死锁的检测二、死锁的解除本章重点：进程和作业的调度算法，死锁概念和产生的原因及必要条件，死锁的处理方法； 本章难点：死锁的处理方法； 本章教学要求：掌握进程和作业的基本概念及批处理作业的调度算法，掌握死锁概念，掌握死锁的预防、避免、检测与解除的实现方法。第四章 存储器管理（9学时）第一节 程序的装入和链接一、 程序的装入二、 程序的链接第二节 连续分配方式一、 单一连续分配二、 固定分区分配三、 动态分区分配四、 可重定位分区分配五、 对换第三节 基本分页存储管理方式一、 页面与页表二、 地址变换机构三、 两级和多级页表第四节 基本分段存储管理方式一、 分段存储管理方式的引入二、 分段系统的基本原理三、 信息共享四、 段页式存储管理方式第五节 虚拟存储器的基本概念一、 虚拟存储器的引入二、 虚拟存储器的实现方法三、 虚拟存储器的特征第六节 请求分页存储管理方式一、 请求分页中的硬件支持二、 内存分配策略和分配算法三、 调页策略第七节 页面置换算法一、 最佳置换算法和先进先出置换算法二、 最近最久未使用LRU置换算法三、 Clock置换算法四、 其它置换算法第八节 请求分段存储管理方式一、 请求分段中的硬件支持二、 分段的共享与保护本章实验：模拟实现可变分区管理方式（3学时）本章重点：固定分区存储管理，动态分区存储管理，基本分页式存储管理技术，基本分段存储管理，段页式存储管理的实现原理，请求分页、请求分段存储管理的方式及页面置换算法。 本章难点：基本分页（段）、段页式存储管理方式的地址转换机构，页面置换算法；本章教学要求：掌握存储管理的功能、分区存储管理、分页式存储管理技术，理解段式与段页式存储管理的实现原理，掌握请求分页、请求分段存储管理的方式及页面置换算法。第五章 设备管理（8学时）第一节 I/O系统一、 I/O设备二、 设备控制器三、 I/O通道四、 总线系统 第二节 I/O控制方式一、 程序I/O方式二、 中断驱动I/O控制方式三、 直接存储器访问DMAI/O控制方式四、 I/O通道控制方式 第三节 缓冲管理一、 缓冲的引入二、 单缓冲和双缓冲三、 循环缓冲四、 缓冲池(BufferPool) 第四节 设备分配一、 设备分配中的数据结构二、 设备分配时应考虑的因素三、 设备独立性四、 独占设备的分配程序五、 SPOOLing技术第五节 设备处理一、 设备驱动程序的功能和特点二、 设备驱动程序的处理过程三、 中断处理程序的处理过程 第六节 磁盘存储器管理一、 磁盘性能简述二、 磁盘调度三、 磁盘高速缓存四、 提高磁盘I/O速度的其它方法五、 廉价磁盘冗余阵列 本章实验：模拟实现SPOOLING假脱机输入输出技术（2学时）本章重点： I/O系统的层次模型，I/O控制方式，设备驱动程序原理、缓冲区管理与设备的分配方法、磁盘调度策略，虚拟设备实现过程。 本章难点： I/O 控制方式，SPOOLing技术；本章教学要求：掌握I/O系统的层次模型、I/O控制方式、设备驱动程序原理、缓冲区管理与设备的分配方法、磁盘调度策略。掌握虚拟设备实现过程。第六章 文件管理（3学时）第一节 文件和文件系统一、 文件、记录和数据项二、 文件类型和文件系统模型三、 文件操作第二节 文件的逻辑结构一、 文件逻辑结构的类型二、 顺序文件三、 索引文件四、 索引顺序文件 第三节 外存分配方式一、 连续分配二、 链接分配三、 索引分配第四节 目录管理一、 文件控制块和索引结点二、 目录结构三、 目录查询技术 第五节 文件存储空间的管理一、 空闲表法和空闲链表法二、 位示图法三、 成组链接法 第六节 文件共享与文件保护一、 基于索引结点的共享方式二、 利用符号链实现文件共享三、 磁盘容错技术 第七节 数据一致性控制一、 事务二、 检查点三、 并发控制四、 重复数据的数据一致性问题本章重点：文件的组织方法，文件的存取方法，文件目录管理方法，文件的共享与保护；文件系统的实现过程。本章难点：文件的逻辑结构，文件的外存分配方式； 本章教学要求：掌握文件的概念、常用的文件组织方法及文件的存取方法，掌握文件目录管理方法及文件的共享与保护。理解文件系统的实现过程。了解虚拟文件系统。四、成绩考核方式：操作系统课程为考试课程，采用闭卷考试形式，各部分成绩所占比例为：作业、实验及上课出勤情况构成平时成绩，占30，期末卷面分数占70。五、教材与参考资料：1、汤子瀛、计算机操作系统、2001年8月第2版、西安