计算机操作系统大纲.doc

操作系统原理课程教学大纲执笔人： 杨雪 审订人： 张其前 开课系部： 计算机与信息技术系 编写日期： 2013.12（修订） 课程中文名称: 操作系统原理 课程英文名称 Operating system 课程编码： 07207010 课程类别： 专业核心 适用专业； 计算机科学与技术专业(网络安全执法方向) 总课时： 48 理论课时： 33 实践课时： 15 上机练习学时： 0 先修课程： 高级语言程序设计、计算机组成原理 基本教材：计算机操作系统(第三版).汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛等. 西安电子科技大学出版社 操作系统实验教程.陆松年. 电子工业出版社参 考 书: 1 现代操作系统（第二版）。陈向群等译.机械工业出版社. 2005.092 深入理解计算机系统。龚奕利，雷迎春译.机械工业出版社. 2011.1 3 操作系统：精髓与设计原理（第五版）。陈渝译.电子工业出版社. 2006.24 操作系统设计与实现（第三版）。陈渝，谌卫军译.电子工业出版社. 2007.3一、课程的性质、目的和任务本课程为计算机技术应用专业网监方向班和信息警务方向班的专业必修课，公安专业的专业选修课，属于技术性、工程性和实践性很强的工程技术基础类课程。是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程。操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，它直接控制和管理着计算机的软硬件资源。通过本课程的学习，了解计算机操作系统的发展史以及目前流行的操作系统的功能特点；掌握多道程序技术、并发执行程序、虚拟存储、地址重定位、分时等技术要点；理解UNIX的处理机调度、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理的原理；熟练掌握UNIX操作系统用户接口及系统调用方法。二、课程的基本要求1理解操作系统的目标、作用和模型；了解操作系统的发展过程；了解操作系统的特征和服务；掌握操作系统的特点及功能与分类；了解操作系统的进一步发展。2理解前驱图与程序执行；了解进程的描述与状态变换；掌握进程的控制过程。3理解进程同步的基本概念；理解信号量机制，临界区，生产者与消费者问题；了解经典进程同步问题，了解进程的同步与互斥概念，掌握用信号量机制解决进程同步问题。4了解调度的类型与模型；掌握各种进程调度算法；理解死锁的基本概念；了解死锁的产生的条件，死锁的预防与避免。5理解程序的装入和链接；理解连续分配存储管理方式，掌握地址重定位、内存扩充技术、各种存储管理方法；掌握分页存储管理方式；掌握分段存储管理方式。6理解虚拟存储器的概念；理解请求分页存储管理方式，了解实现虚拟存储的方式；掌握页面分配与置换算法，了解系统抖动概念；了解请求分页系统的性能分析。7了解数据传送控制方式；理解中断技术与缓冲技术；掌握设备分配原则和算法，I/O进程的控制方法；了解设备驱动程序。8理解文件系统的概念；理解文件的逻辑结构与物理结构；掌握文件存储空间管理；掌握文件的目录管理与存取控制，文件的存储结构；了解文件的使用与文件系统的层次模型。三、课时分配表操作系统原理课程教学内容课时分配表序号教学内容讲授课时实验和上机练习学时备注1第一章 操作系统引论332第二章 进程管理63第三章 处理机调度与死锁664第四章 存储器管理65第五章 设备管理36第六章 文件管理667考 查38总 计3315四、课程的基本内容第一章 操作系统引论 (3课时)教学目的与要求：掌握操作系统的概念，了解操作系统的发展过程，掌握操作系统的七种基本类型，掌握操作系统的五个基本功能。本章教学重点：1. 操作系统的目标和作用2. 操作系统的形发展过程3. 操作系统基本特性4. 操作系统的主要功能操作系统的作用、单道、多道批处理系统、分时、实时技术，并发性、共享性、虚拟技术、异步性，处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能、操作系统与用户之间的接口。第2章 进程管理 ( 6 课时)教学目的与要求：理解前驱图与程序执行；了解进程的描述与状态变换；掌握进程的控制过程。理解进程同步的基本概念；理解信号量机制，临界区，生产者与消费者问题；了解经典进程同步问题，了解进程的同步与互斥概念，掌握用信号量机制解决进程同步问题。本章教学重点：1. 进程的基本概念2. 进程控制3. 进程通信4. 线程第一节 进程的基本概念、进程控制1. 进程的基本概念程序的顺序执行及其特征、前趋图、程序的并发执行及其特征、进程的特征与状态、进程控制块。2. 进程控制进程的创建与终止、进程的挂起与激活。第二节 进程通信与线程1. 进程通信进程同步的概念、信号量机制、信号量的应用；进程通信的类型，消息传递的实现方法、消息传递系统实现中的若干问题、消息缓冲队列通信机制。2. 线程线程的基本概念、线程间的同步和通信、线程的实现方式、线程的实现。第3章 处理机调度与死锁（6课时）教学目的与要求：理解处理机调度的层次和模型、理解多线程的基本概念及调度算法，理解死锁产生的原因及必要条件，掌握预防死锁的办法。本章教学重点：1. 处理机调度的层次2. 调度队列模型和准则3. 调度算法4. 产生死锁的原因和必要条件5. 预防死锁的办法第一节 处理机调度与调度算法1. 处理机调度层次高级调度、低级调度、中级调度。2. 调度队列模型和准则调度队列模型、选择调度方式和调度算法的若干准则。3. 调度算法先来先服务和短作业优先算法、高优先权优先算法。第二节 产生死锁的原因及预防死锁1. 产生死锁的原因和必要条件产生死锁的原因及必要条件、处理死锁的基本方法。2. 预防死锁预防死锁、系统安全状态、利用银行家算法避免死锁。第4章 存储器管理 ( 6课时 )教学目的与要求：掌握存储管理的基本功能及内存的分配、回收、共享与保护，掌握分区存储管理的基本原理及分区的分配与回收，掌握页式、段式与段页式管理的基本思想、实现原理、置换算法和优缺点。本章教学重点：1. 存储器的层次结构2. 程序的装入和链接3. 连续分配方式4. 基本分页存储管理方式5. 基本分段存储管理方式6. 虚拟存储器的基本概念第一节 存储器的结构与分配方式1. 存储器的层次结构多级存储器结构、主存储器与寄存器、高速缓存和磁盘缓存。2. 程序的装入和链接程序的装入、程序的链接。3. 连续分配方式单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配。第二节 离散式存储管理方式、虚拟存储器的基本概念1. 基本分页存储管理方式页面与页表、地址变换机构、两级和多级页表。2. 基本分段存储管理方式分段存储管理方式的引入、分段系统的基本原理、信息共享、段页式存储管理方式。3. 虚拟存储器的基本概念程序的局部性原理、虚拟存储器的概念及特征。第5章 设备管理（3课时）教学目的与要求：了解数据传送控制方式；理解中断技术与缓冲技术；掌握设备分配原则和算法，I/O进程的控制方法；了解设备驱动程序。本章教学重点：1. I/O系统2. I/O控制方式3. I/O软件4. 磁盘存储器的管理I/O设备、设备控制器、I/O通道、总线系统；程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、直接存储器访问I/O控制、I/O通道控制方式；I/O软件的设计目标和原则、中断处理程序、设备驱动程序、设备独立性软件；磁盘性能与调度，磁盘高速缓存、提高磁盘I/O速度的方法、廉价磁盘冗余阵列。第六章 文件管理（6课时）教学目的与要求：掌握文件系统的概念，理解文件的逻辑结构与存取方法，理解文件的物理结构与存储设备，掌握文件存储空间管理和目录管理，掌握文件存取控制和使用，了解文件系统的层次模型。本章教学重点：1. 文件和文件系统2. 文件的逻辑结构3. 外存分配方式4. 目录管理5. 文件存储空间的管理第一节 文件逻辑结构与文件系统1、 文件和文件系统文件、记录和数据项，文件类型和文件系统类型、文件操作。2、 文件的逻辑结构文件逻辑结构的类型、顺序文件、索引文件、直接文件和哈希文件。3、 外存分配方式连续分配、链式分配、FAT和NTFS技术。第二节 目录管理和文件存储空间的管理1. 目录管理文件控制块和索引节点、目录结构和文件查询技术。2. 文件存储空间的管理空闲表法和空闲链表法、位示图法、成组链接法。五、课内实验（实训）安排（实验课教学大纲另行制订，此处只简要标注下列内容）序号实验(实训)项目课时类型每组人数基本教学要求1Linux基本指令的熟悉与使用3验证型1熟悉linux环境，掌握linux的一些基本指令及vim的使用方法，会在linux下编写简单的C程序。2进程管理6综合型1能够编写简单的进程同步和进程调度程序。实现“生产者-消费者”问题。3文件管理6综合型3-4设计和调试一个简单的文件系统，通过模拟文件操作命令的执行，实现文件的管理。六、课外教学要求计算机操作系统是计算机及其相关专业的一门重要的基础课程，操作系统是