操作系统原理及应用Linux第2版课程教学大纲

1、操作系统课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：操作系统先修课程：计算机导论（或计算机应用基础）、C语言程序设计、数据结构、计算机组成原理适用专业：计算机科学与技术、软件工程、网络工程等计算机及相关专业。课程类别：专业教育必修课程/基础课程课程总学时：56-72（其中理论40-5旷时，实验16学时）二、课程目标通过本课程的学习，使学生具备下列能力：1 .能够准确理解及掌握操作系统的基本概念、基本功能和基本原理，理解操作系统的整体运行过程。2 .能够理解及掌握操作系统的各组成部分，包括进程管理、调度、内存管理、文件管理、设备管理的功能及策略、算法、机制及相互关系。3 .能够运用操作系统原理、方法与

2、技术分析问题和解决问题，并能利用C语言描述相关算法。4 .在理解及掌握操作系统原理及算法的基础上，在进行硬件配置、软件设计及编程过程中，能够在资源和效率方面综合考虑，完善提高设计方案，提高利用操作系统知识解决实际问题的能力。三、教学内容、要求及重难点第一章操作系统引论（3学时）教学要求：1 .掌握操作系统的概念及功能，掌握操作系统的分类；2 .掌握操作系统在计算机系统中的地位和作用；理解操作系统的大致运行过程；3 .理解操作系统的特征；了解各种类型操作系统的特点及服务适应情况；4 .了解操作系统的结构特征及发展概况，发展趋势。教学重点：操作系统的概念、作用；操作系统的分类；操作系统的特征；操作

3、系统的功能；操作系统的结构设计。教学难点：操作系统的特征；操作系统的功能。实验名称Linux系统管理及命令的使用实验类型验证型实验要求1 .熟练Linux系统常用命令的使用；2 .掌握Vi编辑器的使用方法；3 .练习Linuxshell的作用和主要分类，能编写简单的shell程序实验学时2学时第二章进程管理(10学时)教学要求：1.掌握进程的概念与特征；2,掌握进程的结构及进程控制的方法；3,掌握进程的同步与互斥，以及实现进程同步问题的硬件方法和软件方法；4 .能用信号量机制解决进程的同步问题；5 .掌握线程的基本概念；6 .基本掌握利用管程解决同步问题的方法。教学重点：进程的基本概念；进程控

4、制；进程的同步与互斥；进程同步的应用。教学难点：进程的概念；进程的并发性；进程同步。实验名称实验1进程控制编程实验类型验证型实验要求1 .利用fork()创建几个进程，并分析这几个进程之间的关系；2 .熟悉并使用下列系统调用：fork()、exit()、wait()、lockf();对进程进行控制。3 .进一步理解进程的并发性。实验学时2学时实验名称实验2进程的消息通信和共享存储区通信实验类型验证型实验要求1 .实现进程的消息通信：使用系统调用msgget(),msgsnd(),msgrcv()及msgctl(),编制对长度为1K的消息，并进行发送和接收；2 .分析消息的传递过程。3 .实现进

5、程的共享存储区通信：使用系统调用shmget(卜shmat(卜sgmdt(卜shmtctl()，编制一个程序，对一个长度为1K的消息进行发送和接收。4 .程序中对共享存储区进行创建、附接和断开的操作。实验学时2学时实验名称实验3进程通信的管道通信和软中断通信实验类型验证性实验要求1 .实现进程的管道通信：使用系统调用pipe()建立一个管道文件，用来实现两个进程之间的通信；2 .分析管道通信的实现过程。3 .实现进程之间的软中断通信：使用系统调用fork()创建两个子进程，再用系统调用signal。、kill()实现进程之间的通信。4 .进一步理解体会以上各进程通信的特点及实现。实验学时2学时

6、第三章处理机调度与死锁(7学时)教学要求：5 .掌握三级调度的概念及各级调度的分类；6 .掌握作业调度及进程调度的评价准则；7 .掌握几种典型的调度算法并能灵活应用；8 .掌握死锁的基本概念、产生的原因和必要条件；9 .掌握解决问题的4种方法，以及死锁预防的方法；10 掌握死锁避免的概念、方法，掌握银行家算法的思想、数据结构和编程方法，并能灵活运用;11 掌握死锁的检测和解除的方法。教学重点：调度的类型和模型；调度算法；实时系统中的调度；多处理机调度；死锁的基本概念、原因和必要条件；死锁的预防和避免；死锁的检测和解除。教学难点：三级调度的概念；调度算法；死锁的避免。实验名称银行家算法实验类型综

7、合型实验要求1 .正确设置银行家算法中的数据结构，并根据实际情况初始化，理解各结构之间关系及变化过程；2 .根据银行家算法的思想，设计解决实际问题的正确算法；3 .使用gcc写出程序，进行调试和测试。4 .分析程序的运行结果。实验学时2学时第四章存储器管理（8学时）教学要求：1.理解操作系统内存管理的任务需求，掌握计算机系统的各种存储介质及其特点，以及在功能增强需求时操作系统采取的策略和思想；2,掌握内存分配的基本方法，包括分区、分页、分段及段页式存储管理方法的思想及优缺点；3 .掌握各种基本内存管理方法的数据结构、重定位方法；4 .掌握虚拟存储器的概念及原理，以及实现虚拟存储器的技术；5 .

8、掌握对换的概念及管理方法；6 .掌握请求分页技术及实现方法，掌握OPT、FIFO、LRU、CLOCK页面置换算法，并能灵活运用；7 .掌握请求分段存储管理方式；8 .掌握工作集、抖动的概念，理解Belady异常现象。教学重点：连续分配存储管理方式；基本分页存储管理方式；基本分段存储管理；对换技术；请求分页存储管理方式；页面置换算法；请求分段存储管理方式教学难点：页式存储管理方式；虚拟存储器的概念；请求分页。实验名称页面置换算法模拟实验类型验证型实验要求1 .模拟实现各种页面置换算法。具体步骤为：使用产生随机数函数得到一个随机的数列，做为将要载入的页面序列。2 .可以选择使用先进先出（FIFO）

9、算法、最近最久未使用（LRU）置换算法和最佳（OPT）置换算法，给出所需淘汰的页面号序列。列出缺页中断次数。3 .观察实验结果，对以上各置换算法进行分析对比，得出结论。实验学时2学时第五章文件管理（6学时）教学要求：1 .掌握文件及文件系统的概念、功能；2 .掌握文件的逻辑结构，以及在逻辑结构基础上文件的访问方式；3 .掌握文件的物理结构，以及各种结构的特点、文件访问的优缺点；4 .掌握目录文件的结构方法，以及操作系统实现按名访问的工作原理；5 .掌握文件存储空间的管理方法，以及各自的特点；6 .基本掌握文件共享和文件保护的理论及方法。教学重点：文件逻辑结构；外存分配方式；目录管理；文件存储空

10、间的管理；文件共享与文件保护。教学难点：文件的存取方式；文件的物理结构；文件目录。实验名称实验1文件管理命令实验类型验证型实验要求1 .掌握文件相关命令在系统中的存在方式及bin子目录；2 .练习并掌握文件管理命令的使用；3 .练习并掌握目录管理命令的使用实验学时2学时实验名称实验2文件管理编程实验类型验证型实验要求1 .使用文件系统调用open(),read(),whte(),close(),对文件进行操作。编写实现两个文件合并的程序；在进程中执行一个可执行文件，可以是系统的，也可以是自定义的；2 .编写一个程序，利用fork调用创建一个子进程，并让子进程执行一个可执行文件。3 .理解及掌握

11、操作系统文件管理中命令的建立及实现实验学时2学时第六章设备管理(6学时)教学要求：1 .掌握I/O系统的组成、I/O控制方式；2 .掌握缓冲区的引入目的，以及缓冲分类，掌握缓冲池的构成及使用过程；3 .了解设备分配方法及设备处理程序的功能特点；4 .掌握设备独立性的概念；5 .了解设备处理程序的处理过程；掌握中断处理程序的处理过程；6 .掌握虚拟设备技术及其实现的方法，掌握Spooling技术原理及其构成；7 .掌握磁盘调度算法；了解磁盘的管理方法；8 .理解操作系统对设备管理的各种方法对提高系统效率的意义。教学重点：I/O系统的组成；I/O控制方式、缓冲管理；设备分配；设备处理；磁盘存储器管

12、理。教学难点：I/O控制方式；缓冲管理；磁盘调度算法。实验学时0学时四、课程目标与考核内容课程目标考核内容课程目标考核内容课程目标1:能够准确理解及掌握操作系统的基本概念、基本功能和基本原理，理解操作系统的整体运行过程。1 .操作系统的概念、功能、分类、结构，以及操作系统启动的过程。2 .在线学习成绩。3 .期末考试成绩。课程目标2:能够理解及掌握操作系统的各组成部分，包括进程管理、调度、内存管理、文件管理、设备管理的功能及策略、算法、机制及相互关系。1 .进程管理、调度、内存管理、文件管理、设备管理。2 .在线学习成绩。3 .期末考试成绩。课程目标3:能够运用操作系统原理、方法与技术分析问题和解决问题，并能利用C语言描述相关算法。1 .对干-个实际应用问题，利用操作系统知识、策略与算法，进行计算及版式法编程。2 .在线学习成绩。3 .期末考试成绩。课程目标4:在理解及掌握操作系统原理及算法的基础上，在进行硬件配置、软件设计及编程过程中，能够在资源和效率方面综合考虑，完善提高设计方案，提高利用操作系统知识解决实际问