计算机科学系《操作系统》课程教学大纲.doc

操作系统课程教学大纲课程编号: 适用专业：计算机科学与技术、网络工程、软件工程软件工程专业建议学时数: 76 其中课堂教学学时：60 上机学时：16 学分数:计算机科学与技术、网络工程专业建议学时数: 64 其中课堂教学学时：54 上机学时：10 学分数: 一、课程的性质和目的操作系统是计算机类专业学生必修的公共基础课之一，是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程。在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。因此本课程的目的与任务是使学生通过本课程的学习，理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统（如UNIX）的使用和一般管理方法，了解它是如何组织和运作的，从而为学生以后的学习和工作打下基础。二、本课程与其它课程的联系与分工先修课包括：C语言程序设计、计算机组成原理 、汇编语言；后续课包括：数据库,编译原理。三、课程教学要求的层次熟练掌握：要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用其知识分析、设计和解答相关的应用问题。掌握：要求学生能够较好地理解和掌握，并且能够做简单的分析。了解：要求学生能够一般地了解的所学内容。四、课程教学内容第一章 操作系统引论 主要内容: 操作系统的发展过程; 操作系统的基本概念;操作系统的特征及其应解决的基本问题.教学要求掌握：操作系统的定义; 操作系统的基本概念; 操作系统的主要类型;操作系统的功能了解：操作系统的目标、作用和模型; 操作系统的发展过程;操作系统的进一步发展; 操作系统的特征及其应解决的基本问题.第二章 操作系统的逻辑结构 主要内容:操作系统虚拟机; 操作系统的逻辑结构;基本硬件结构;系统核及核外各层.教学要求:掌握：操作系统的几种基本结构; 操作系统虚拟机的概念;操作命令语言的概念;分层操作系统的一般结构;了解：基本硬件结构; 系统核的组成; 核外各层的基本功能.第三章 用户工作环境 主要内容: 用户工作环境;操作系统的用户界面;系统功能调用;图形化用户界面 教学要求:掌握：用户界面的概念;操作系统提供的用户界面;系统功能调用的概念及实现 了解：用户工作环境的概念及内容;系统的生成及启动;运行一个用户程序的过程; 图形化用户界面.第四章 并发处理主要内容:并发活动;进程的概念;进程控制;进程的相互制约关系;信号灯和P,V操作;进程通信;线程.教学要求:掌握：顺序执行的概念及特点; 并发执行的概念及特点;与时间有关的错误的例子及概念; 进程的概念;进程与程序的区别和联系;进程的类型;进程的基本状态及相互转换;进程控制块;进程队列;原语的概念;进程控制的概念及几种常见的进程控制的实现;互斥的概念;上锁和开锁原语的实现;用上锁和开锁原语实现进程互斥; 信号灯的概念;P,V操作的实现;用信号灯实现进程互斥; 信号灯取值的含义;同步的概念; 用信号灯实现进程同步;进程通信的概念;了解：消息缓冲通信的实现过程;线程的概念;线程的特点,状态及状态变迁;第五章 资源的分配与调度主要内容:资源管理的目的和任务;资源的分类方法;资源管理的机构和策略;死锁教学要求:掌握：资源管理的机构及其相互关系;几种常见的资源分配策略; 死锁的概念; 死锁的起因;解决死锁问题的策略;有序资源分配法和银行算法了解：资源管理的目的和任务; 资源的分类方法;第六章 处理机的多级调度主要内容: 处理机的三级调度;作业调度;进程调度;线程调度;教学要求:掌握：作业的状态及转换;作业控制的功能;作业控制块;作业调度性能的衡量;几种作业调度算法(先来先服务调度,短作业优先调度,响应比高者优先调度和优先调度);进程调度的功能和调度方式;强占和不可强占策略;进程状态变迁图;几种进程调度算法(进程优先数调度,循环轮转调度和多重时间片循环调度)了解：处理机的三级调度; 线程调度的概念.第七章 主存管理主要内容: 主存管理的功能;分区存储管理; 分页存储管理; 分段存储管理; 段页式存储管理.教学要求:掌握：虚拟存储器的概念;地址映射的概念及方式;程序的逻辑组织的概念;主存分配所涉及的三种策略;存储保护的概念及实现; 分区存储管理的基本原理,地址映射方法,数据结构; 分区的分配与回收算法;几种基本的放置策略;碎片问题及拼接技术; 页式管理的基本原理;页式地址变换;请调策略;淘汰策略;几种置换算法;(OPT,FIFO,LRU,LFU);段式系统的基本原理;段式地址变换;段表结构;了解：主存管理的功能; 页式系统的存储分配;工作集模型; 段页式存储管理的基本原理; 段页式地址变幻.第八章 设备管理主要内容: 设备管理的基本概念;缓冲技术;设备分配;I/O控制;教学要求:掌握：缓冲的目的及几种缓冲技术;了解：I/O管理的概念; 设备独立性的概念和优点; 设备的分类; 设备管理的设计目标的功能;用于设备管理的数据结构;设备分配的原则,算法和安全性;虚拟设备技术; I/O控制的方式及功能;第九章 文件系统主要内容: 文件系统的基本概念; 文件的逻辑组织和物理组织; 目录结构; 文件存储空间的管理; 文件的共享和文件系统的安全性;文件操作;教学要求:掌握：文件控制块和文件目录; 目录结构; 文件存储空间的管理;文件的共享和文件系统的安全性; 了解：文件及其分类; 文件系统的功能; 文件的逻辑组织和物理组织; 文件操作;第十章 UNIX系统主要内容: UNIX系统的特点;UNIX系统调用;UNIX的进程管理,存储管理,设备管理和文件系统;教学要求:掌握：UNIX的系统调用的分类了解：UNIX的历史,主要特点,基本结构;,实现;UNIX进程的组成,状态及变迁,进程控制,进程调度; 存储管理,设备管理和文件系统;第十一章 Windows系统主要内容:Windows的特点;系统界面;存储管理;多任务运行机制;API和OLE;消息驱动机制;教学要求:掌握：Windows系统的地址变换;API和OLE;了解：Windows的特点;系统界面;存储管理;多任务运行机制;消息驱动机制;五、实验内容：实验环境 Linux 和XENIX 之一；实验内容 实验一、进程管理（学时） 实验二、处理机管理和存储器管理（4学时） 实验三、文件系统（4学时） 实验四、设备管理（4学时）、实验一：通过使用有关进程管理的命令，学会如何注册和退出系统，如何设置和修改口令等，使学生进一步掌握进程的概念及状态，加深对进程管理的理解。 、实验二：通过使用有关处理机管理、存储器管理和通信的命令，学会使用Desktop图形界面进行一般管理，巩固有关处理机管理和存储器管理的教学内容。、实验三：通过使用有关文件和目录的命令，使学生进一步理解文件系统的功能，掌握操作方法，能正确地对文件、目录等实施管理。、实验四：学习使用有关文件、数据的转储，终端和打印机等设备的安装、管理，提高设备管理的实际能力。 实验建议 创造条件，开设操作系统（UNIX）安装实验，至少通过教学录像学会如何在计算机上安装操作系统。六、课程教学的基本要求可采用课堂讲授,课堂讨论,习题课等进行课堂教学；采用CAI,电子教案,幻灯片等形式加强教学效果；每章布置36道习题以巩固教学内容；安排23个上机实验题以使理论与实际相结合。建议考试采用闭卷方式，总成绩由平时成绩和考试成绩组成，平时成绩占30%，考试成绩占70%。七、学时安排教学内容 授课学时 第一章 操作系统引论4 第二章 操作系统的逻辑结构 2 第三章 用户工作环境 2 第四章 并发处理 10第五章 资源的分配与调度 6 第六章 处理机的多级调度 4第七章 主存管理 8 第八章 设备管理 6 第九章 文件系统 8 第十章 UNIX系统 8 第十一章 Windows系统 2 合计 60八、建议教材与教学参考书 ( 1) 庞丽萍编著,”操作系统原理” （第三版），华中理工大学出版社，2000年12月。（2） Andrew S. Tanenbaum：“Modern Operating System”(英文版第二版)，机械工业出版社，2002年1月。（3） 陈向群、杨芙清编著，“操作系统