操作系统课程介绍与教学大纲

1、操作系统课程简介课程编号1240514004课程名称操作系统课程性质必修学 时64学 分4学时分配授课：54   实验： 上机：10   实践：    实践（周）：考核方式闭卷考试，平时成绩占30% ，期末成绩占70% 。开课学院信息工程学院更新时间适用专业计算机科学与技术专业，软件工程专业先修课程计算机组成原理，数据结构，C/C+语言，汇编语言课程内容：本课程属于计算机科学与技术专业本科生的专业教学课程，也是本专业的学位课程。通过本课程的学习，主要达到以下的目的：使学生掌握计算机操作系统的基本原理及组成结构；使学生掌握计算机操作系统

2、的基本概念和相关的新概念、名词及术语；使学生理解操作系统各组成部分之间的关系、总体结构和综合工作原理；使学生了解计算机操作系统的发展特点、设计技巧和方法；培养学生分析、修改和设计操作系统的能力；对常用计算机操作系统会进行基本的操作使用；利用高级语言如C+语言，对操作系统内部的功能进行进一步的掌握，同时提高学生的实际动手编程能力。Brief Introduction  Code1240514004TitleOperating SystemCourse natureRequiredSemester Hours64Credits4Semester Hour StructureLecture

3、：54  Experiment：  Computer Lab：10 Practice：Practice (Week)：AssessmentClosed book examination, usually results accounted for 30%, the final grade accounted for 70%.Offered bySchool of Information EngineeringDateforComputer Science, Software EngineeringPrerequisiteData Structure, The Princip

4、le & Application of Microcomputer, Assembly Language Programming, C Language / C+ LanguageCourse Description: This course is belonged to professional course of the computer science, also related to the degree. Via this course, the student would reach the targets as follows: To master the basic p

5、rinciple and the constitute structure of the computer operating system. To master the basic concept and the new technology of the computer operating system. To understand the relationships, the working principles among the constitute parts of the Operating System. To understand the development chara

6、cteristic, Design philosophy of the computer operating system. To bring up the ability to analyze, modify and design the computer operating system. Have basic ability to use the ordinary computer operating system. Use advanced languages such as C or C+, to master the main function in the operating s

7、ystem, and at the same time, to improve the programming ability of the students.操作系统课程教学大纲课程编号1240514004课程名称操作系统课程性质必修学 时64学 分4学时分配授课：54   实验： 上机：10   实践：    实践（周）：考核方式闭卷考试，平时成绩占30% ，期末成绩占70% 。开课学院信息工程学院更新时间适用专业计算机科学与技术专业，软件工程专业先修课程计算机组成原理，数据结构，C/C+语言，汇编语言一、教学内容第一章 简介（4

8、 hours）教学内容：1.1 什么是操作系统?1.2 计算机系统的组成1.3 计算机系统的结构1.4 操作系统的结构1.5 操作系统的操作1.6 进程管理1.7 内存管理1.8 存储管理1.9 保护和安全教学难点：什么是操作系统；操作系统的主要目标；什么是计算机系统的基本组成原理；什么是中断，中断处理机制是什么。什么是陷阱（软中断）。教学重点：操作系统的基本概念；操作系统的基本管理功能；分时系统，多道程序处理系统的基本概念。第二章 操作系统的结构Operating System Structures（4 hours）教学内容：2.1 操作系统的服务2.2 用户操作系统接口2.3 系统调用2.

9、4 系统调用的类型2.5 系统程序2.6 操作系统设计与实现2.7 操作系统的结构2.8 虚拟机2.9 操作系统的生成2.10 系统引导教学难点：系统调用的功能及方法；虚拟机的概念，什么是微内核。教学重点：操作系统都提供哪些服务；操作系统为用户提供哪些接口；系统调用；系统调用与API接口直接的关系；操作系统设计思想；虚拟机。第三章 进程（6 hours）教学内容：3.1 进程的概念3.2 进程调度3.3 进程的操作3.4 进程间通信3.5 IPC系统实例3.6 客户机-服务器系统的通信教学难点：进程控制块PCB；父进程和子进程之间的关系；进程的状态迁移；进程的调度；什么是上下文切换；进程间通信

10、方式。教学重点：进程的基本概念；进程的状态；进程调度；进程间通信方式；进程的操作。第四章 线程（4 hours）教学内容：4.1 概述4.2 多线程模型4.3 线程库4.4 线程问题4.5 操作系统实例教学难点：进程与线程间的区别；用户线程和内核线程的联系；多线程模型。教学重点：线程的概念；用户线程和内核线程的概念；多线程的概念。第五章 CPU Scheduling（8 hours）教学内容：5.1基本概念5.2 调度准则 5.3 调度算法5.4 多处理器调度5.5 线程调度5.6 操作系统实例5.7 算法评估教学难点：CPU调度算法；抢占式和非抢占式调度算法的区别；多级反馈队列调度算法。教学

11、重点：CPU调度的基本概念；四个基础的CPU调度算法；Windows操作系统进程调度算法的学习；线程调度算法。第六章 进程同步（8 hours）教学内容：6.1 背景介绍6.2 临界区6.3 Peterson解法6.4 同步硬件6.5 信号量6.6 经典进程同步问题6.7 管程6.8 同步实例教学难点：临界区；信号量；生产者-消费者和读者-作者问题。教学重点：什么是临界区；什么是进程同步；四个进程同步的准则；熟练掌握进程同步所需的信号量和互斥操作，解决各种进程同步问题。第七章 死锁（6 hours）教学内容：7.1 系统模型7.2 死锁的特征7.3死锁的处理方法7.4 死锁预防7.5 死锁避免

12、7.6 死锁检测7.7 死锁的恢复教学难点：死锁产生的原因以及四个必要条件；死锁处理的基本方法；银行家算法。教学重点：死锁的概念；死锁产生的四个必要条件；死锁处理的方法；死锁的恢复方法。第八章 内存管理（6 hours）教学内容：8.1 背景介绍8.2 交换8.3 连续内存分配8.4 页式管理8.5 页表结构8.6 段式管理8.7 Intel奔腾实例教学难点：内存管理的三个主要算法；页式，段式，段页式算法的地址转换方法。教学重点：内存管理的基本概念；什么是分页，分段；内存管理的基本算法。第九章 虚拟内存（4 hours）教学内容：9.1 背景介绍9.2 请求分页9.3 写时拷贝9.4 页置换9

13、.5 帧的分配9.6 系统颠簸9.7 内存映射文件9.8 内核内存的分配9.9 其他考虑因素9.10 操作系统实例教学难点：三个虚拟内存页置换算法；颠簸教学重点：请求分页算法；Belady异常；虚拟内存的基本概念。第十章 文件系统接口（2 hours）教学内容：10.1 文件的概念10.2 访问方法10.3 目录结构10.4 文件系统的加载10.5 文件共享10.6 保护教学难点：文件和目录的基本概念；教学重点：文件系统的逻辑和物理结构；文件系统的共享和保护；文件和目录的概念以及目录的结构。第十一章 文件系统的实现（6 hours）教学内容：11.1 文件系统的结构11.2 文件系统的实现11

14、.3 目录的实现11.4 分配方法11.5 空闲空间的管理11.6 效率和性能11.7 恢复11.8 日志结构的文件系统11.9 NFS教学难点：文件系统的结构；文件系统和目录的实现；空闲空间的管理方法；文件的恢复。教学重点：文件系统和目录系统的实现；空闲空间的管理，文件系统的恢复，以及其他类型的文件系统实现方法。第十二章 大型存储结构（4 hours）教学内容：12.1 大型存储结构综述12.2 磁盘结构12.3 磁盘附属12.4 磁盘调度12.5 磁盘管理12.6 交换空间的管理12.7 RAID结构12.8 稳定存储的实现12.9 三级存储结构教学难点：五种磁盘调度算法教学重点：磁盘调度

15、算法；磁盘的管理方法；交换空间的管理；三级存储设备的特征。第十三章 I/O 系统（2 hours）教学内容：13.1 概述12.2 I/O 硬件13.3 I/O 接口的应用13.4 内核 I/O 子系统13.5 I/O请求与硬件操作直间的转换13.6 流13.7 性能教学难点：设备驱动层位于OS的哪个层之间？中断机制；DMA机制教学重点：I/O系统的结构；内核I/O子系统的主要功能；I/O请求的过程。三、章节学时分配章次总课时课堂讲授实验上机实践备 注144244364244458626862766864294410221164212441322总计645410四、教材与主要参考资料教材1 （美）西尔伯查茨 等著 郑扣根 译操作系统概念（第7版）（翻译版）北京：高等教育出版社，2010参考资料1 汤小丹、梁红兵等计算机操作系统(第3版)西安：