1 理论课教案.doc

课程名称：Linux系统程序设计 海同ICEP2.0产品开发培训部Linux系统程序设计理论课教案第1章 计算机系统概论一、整章授课思路 90分钟31.回顾、预习检查、任务、目标部分 5分钟32.计算机的组成，指令的执行过程10分钟33.存储器系统10分钟44.输入输出系统20分钟55. 操作系统的概念及功能（10分钟）6. 操作系统的观点（5分钟）7 操作系统的发展（5分钟）8 操作系统的功能（15分钟）9 操作系统的体系结构（5分钟）6.总结 2分钟6二、学员问题汇总6三、作业布置7课时：2学时授课人：XXXn 本书目标从业务角度描述，学员学完本书能干什么、能作出什么东西，参考PPT上的描述。 重点介绍Linux系统程序设计在整个课程体系中的地位n 参考资料推荐 提供参考资料及经典书籍u Unix环境高级编程u Unix网络编程 了解计算机系统及其操作系统的基本原理。 掌握进程理论及其编程方法。 掌握线程理论及其编程方法。 掌握进程间通信的编程方法。 掌握计算机网络的基本原理。 掌握TCP/UDP的编程模型及其方法。 了解常见的I/O模型，掌握I/O复用的方法。 掌握守护进程的编程方法。n 课时及上课时间分配 整本书授课思路及进度安排u 8天理论课时l 第一天： n 第一章3课时n 第三章5课时（进程部分）l 第二天：n 第三章2课时（进程部分）n 第三章6课时（线程部分）l 第三天：n 第四章 3课时（信号部分）n 第四章 3课时（管道部分）n 第四章 2课时（文件锁部分）l 第四天：n 第四章 5课时（信号量部分）n 第四章 3课时（消息队列部分）l 第五天：n 第四章 5课时（共享内存部分）n 第四章 3课时（进程间通信综合讲解）l 第六天：n 第五章 2课时（计算机网络理论）n 第五章 6课时（TCP编程）l 第七天：n 第六章 5课时（I/O模型及I/O复用）n 第六章 3课时（UDP编程）l 第八天：n 第六章 1课时（异步I/O）n 第六章 1课时（协议的设计）n 第六章 1课时（广播）n 第六章 2课时（守护进程及inet服务器）n 第六章 3课时（网络综合讲解）u 5天实践课时n 本章目标从业务角度描述，学员学完本章能干什么、能作出什么东西，参考PPT上的描述。 了解计算机的基本构成及其功能 了解存储器的体系 了解输入输出系统 了解操作系统的基本功能 了解操作系统的发展历史 了解操作系统的体系结构 了解Linux操作系统的基本原理n 本章重点注意描述要简洁明了，其他老师一看就明白，方便交流。 程序的执行过程 中断处理过程n 本章难点 中断处理过程n 整章授课思路指整章的整体思路，先讲什么，后讲什么，它们之间如何串起来。 90分钟本章依次讲解： 计算机的组成部分及功能； 计算机指令的执行原理； 计算机的存储体系结构； 计算机输入输出系统； 操作系统的基本观点； 操作系统的发展历史； 操作系统的体系结构； 操作系统的基本功能； 操作系统的基本特性；1. 回顾、预习检查、任务、目标部分 5分钟根据PPT中提供的问题，逐一提问学员，注意给予学员引导，建立学员的信心。 计算机系统的基本构成：处理器，主存，I/O模块，系统总线 存储器的层次结构：Register-cache-main memory-disk 操作模式：内核模式，用户模式 资源分配和调度策略：公平性，有差别的响应，有效性2. 计算机组成40分钟各技能点的逐一讲解，技能点的讲解一般包括：1) 引入：通过生活案例或代码案例引出本次课讲解的技能，主要让学员明白为什么用学这个技能。2) 讲解要点：该技能点讲解的大致思路、注意问题、相关提问等。切忌把PPT上讲解的技能点再重复罗列一遍，造成“重复冗余”。3）课堂案例：上课讲解使用的案例名称，案例放置在对应文件夹中，Word中不需要粘贴源代码。4）验证案例：用于检验学员学习效果的案例，PPT一般出现在小结部分。多用现场编程题，其次是问答题。案例放置在对应文件夹中说明：1、对本章重点、难点部分，要求进行详细描述，其他部分完全可以从简描述。2、非重难点的技能点讲解，可以没有“引入”和“检验案例”。3、如果技能点比较复杂，可以往下细分。2.1 计算机基本构成 引入：由计算机的功能及处理的对象引入计算机的基本组成。 讲解要点：计算机组成计算机组成：处理器、存储器、输入输出系统、系统总线的功能及其相互关系。处理器：处理指令和数据。存储器：存储指令和数据。输入输出系统：输入需要处理的数据，输出数据处理后的结果。系统总线：处理器、存储器、输入输出系统之间的数据通信的纽带。 课堂案例：（无） 验证案例：（无）2.2 指令的处理 引入：由计算机的功能及处理的对象引入指令的处理。 讲解要点：指令的处理过程指令的处理过程：取指令+执行指令，顺便引出指令周期的概念。 课堂案例：指令的执行过程，见ppt. 验证案例：（无）2.3 存储器的体系结构 引入：由计算机的组成引入存储器 讲解要点：存储器体系结构的特点及其各个层次n 存储器体系结构的特点：存储容量与价格、存储速度之间存在的矛盾。n 分层设计：有效地解决矛盾的方法。n 寄存器分类及其功能：离CPU最近的存储器，速度快，容量最小，主要用来存放指令的指令和数据。n 主存功能及其原理：存储运行程序的指令和数据n cache作用及其原理：缓解CPU和主存之间的速度差异。当CPU需要指令和数据时，一般先在cache中查找，若cache中有没，则再在内存中查找，并把该数据附近的数据复制到cache中。n 外存储器功能：可以永久地存放数据，不受掉电的影响。 课堂案例：（无） 验证案例：（无） 2.4 输入输出系统 引入：由计算机的组成引入I/O系统 讲解要点：I/O系统的作用及其通信方式n I/O系统的作用：输入需要处理的数据，或者输出数据处理后的结果。n I/O系统的方式：计算机一般通过接口的方式提供给外设，如串口、并口、IDE接口，USB接口。n I/O系统的通信：DMA方式、通道控制方式、程序查询法、程序中断法等。n DMA方式：直接内存访问，即内存和I/O之间直接进行数据通信，从而缓解CPU的压力。n 通道控制：通过I/O指令在外设与外外设之间进行通信。n 程序查询法：采用轮询的办法逐个对外设进行检测其数据是否准备好，如果准备好，可对该外设的数据进行处理，否则询问下一个外设。n 中断：在计算机执行程序的过程中，由于出现某个特殊情况（或称为“事件”），使得暂时中止现行程序，而转去执行处理这一事件的处理程序，处理完毕之后再回到原来程序的中断点继续向下执行。 课堂案例：（无） 验证案例：（无）3. 操作系统40分钟 3.1 操作系统的地位及功能 引入：由计算机的基本组成引入操作系统。 讲解要点：操作系统的地位操作系统地位：操作系统处于裸机之上，为用户提供接口；位于系统软件之下，管理和控制所有系统软件和应用软件的运行。 课堂案例：（无） 验证案例：（无）3.2 操作系统发展历史 引入：由计算机的功能及处理的对象引入操作系统的发展历史。 讲解要点：操作系统的发展历史操作系统的发展历史：单道批处理系统，多道批处理系统，分时系统，实时系统。 课堂案例：（无） 验证案例：（无）3.3操作系统的体系结构 引入：由软件体系结构引入操作系统的体系结构。 讲解要点：体系结构单内核：按照操作系统的功能划分成各个模块，模块与模块之间通过函数调用来通信。如Linux等。微内核：提取操作系统的最基本的功能，如低级I/O，进程通信等来形成内核。具有内核小的特点。如Mach、VxWorks等。 课堂案例：（无） 验证案例：（无）3.4 操作系统特性 引入：由计算机的功能引入操作系统的特性。 讲解要点：操作系统的特性并发：多道程序运行。共享：共用资源和设备。虚拟性：将无力设备抽象成逻辑设备。异步性：对于多道程序运行，每道程序是以随机的和不确定的速度向前推进的。 课堂案例：（无） 验证案例：（无）4. 补充内容3分钟如何学习Linux程序设计？总结 2分钟 根据PPT上的问题，对本次课进行总结。二、 学员问题汇总课堂上学员常问的一些问题，上多次课后，需要进行归纳汇总，便于教员间相互交流、学术例会