《操作系统》课程教学案

《操作系统》课程教案

一、课程定位

操作系统课程是计算机应用技术专业基础课程，属于必修课程。在课程设置上

起着承上启下的作用，其特点是概念多、抽象和涉及面广。主要任务是：使学生

掌握计算机操作系统的基本原理及组成；计算机操作系统的概念和相关新概念、

名词及术语；了解计算机操作系统的发展特点、设计技巧和方法；对常用计算机

操作系统会进行基本的操作使用。

按照新专业人才培养方案，该课程开设在第三学期。本课程的先导课程为《计

算机组成原理》，《微机原理》，《数据结构》和《高级语言程序设计》；后续课

程为《数据库系统原理》、《计算机网络》。

二、课程总目标

通过本课程的学习，使学生理解操作系统基本原理,并在此基础上培养学生

实际动手编程能力。

（一知识目标

1.理解操作系统的概念、操作系统的发展历史、类型、特征以及结构设计。

2.掌握进程和线程。

3.掌握死锁的预防、避免、检测和恢复。

4.掌握作业调度、进程调度、调度准则、调度算法、线程调度等。

5.掌握存储管理中的分区法、分页技术、分段技术、段页式技术等。

6.掌握文件系统的功能和结构、目录结构和目录查询、文件和目录操作。

7.掌握输入/输出管理、用户接口服务、嵌入式操作系统、分布式操作系统。

（二素质目标

1.熟练使用计算机操作系统。

1/20

2.能够解决一些简单的应用问题。

3.了解计算机操作系统设计技巧。

（三职业能力培养目标

1.初步具备辩证思维的能力。

2.具有热爱科学，实事求是的学风和创新意识创新精神。

三、课程设计

（一设计理念

以职业能力培养为导向，进行课程开发与设计。按照人才培养目标要求来确

定课程的内容、教学组织、教学方法和手段，注重培养学生分析问题、解决问题

的能力、计算机思维能力、自学能力和从业能力。

（二设计思路

1.以〃够用、适用、实用”为目标设计课程教学内容。

2.考虑后序课程需要,突出重点,强化专业应用。

3.注重课堂教学互动,教师为主导,学生为主体,引导学生积极思维,培养学

生的学习能力。

4.注重培养学生分析问题、解决问题的能力和自学能力。

四、课程内容与学时分配

（一主要环节安排

序号章节名称章节内容学时数

1操作系统引论计算机硬件结构1

什么是操作系统

2/20

操作的发展历程

操作系统的类型

操作系统的特征

操作系统结构设计

操作系统初启过程

2进程和线程进程概念4

进程的状态和组成

进程管理

线程

进程的同步和互斥

经典进程同步问题

管程

进程通信

3死锁资源2

死锁概念

死锁的预防

死锁的避免

死锁的检测和恢复

处理死锁的综合方式

4调度调度类型4

作业调度

进程调度

3/20

调度准则

调度算法

线程调度

多处理器调度

实时调度

UNIX/Linux进程调度

中断处理

信号机制

5存储管理弓1言4

分区法

分页技术

分段技术

段页式技术

虚拟存储器

请求分页技术

页面置换算法

内存块的分配和抖动问题

请求分段技术

Linux系统的存储管理

6文件系统概述4

文件系统的功能和结构

目录结构和目录查询

4/20

文件和目录操作

文件系统的实现

管道文件

文件系统的可靠性

7输入/输出管理I/O管理概述2

设备分配

I/O软件层次

磁盘调度和管理

8用户接口服务用户接口的发展2

系统调用

命令行接口

图形用户界面

9嵌入式操作系统嵌入式系统概述3

嵌入式操作系统概述

实时内核及其实现

示例简介

10分布式操作系统分布式系统概述4

分布式操作系统概述

分布式系统的实现

4种多机系统的比较

云计算系统

11安全性与保护机制安全性概述2

5/20

常见的安全性攻击

一般性安全机制

保护机制

总计32

五、教学设计

第一章

章节名称：操作系统引论学时：1

教学目标1.掌握操作系统的定义；

2.理解操作系统的主要类型；

3.了解操作系统的特征；操作系统的发展历程；

4.掌握操作系统结构设计

教学重点1.操作系统的定义；

2.操作系统的特征和结构设计

学习难点操作系统的类型；操作系统结构设计

章节内容主要教学内容

1.计算机硬件结构处理器、存储器、I/O设备、总线

2.什么是操作系统操作系统概念、主要功能、地位

3.操作系统的发展历程糜作系统的形成、发展，推动操作系统发展的动力

4.操作系统的类型批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、分

布式操作系统、其他操作系统

5.操作系统的特征并发、共享、不确定性

6/20

6.操作系统的特征整体结构、层次结构、虚拟机结构、客户一服务器

教学方法建议建议采用多媒体教学,形象化抽象的概念帮助学生理解

第二章

章节名称：进程和线程学时：4

教学目标1.掌握进程的定义,进程管理,进程的同步与互斥；

2.理解进程的状态和组成；

3.了解线程和管程；

教学重点1进.程定义,进程的状态及其变化；

2.进程的同步与互斥

学习难点进程的状态和组成,进程的同步和互斥

章节内容主要教学内容

1.进程概念多道程序设计,进程概念

2.进程的状态和组成进程的状态及其转换,进程描述,进程队列

3.进程管理进程图、进程创建、进程终止、进程阻塞、进程唤醒

4.线程线程概念、线程的实现

5.进程的同步和互斥进程同步与互斥的概念,临界资源和临界区，互斥实现

方式,信号量，信号量的一般应用

6.经典进程同步问题生产者一消费者问题，读者一写者问题

7.管程管程能有效地实现互斥

8.进程通信消息传递系统,客户一服务器系统中的通信

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

弟AA*二-----*早■AL

7/20

章节名称：死锁学时：2

教学目标1.掌握死锁的概念,死锁的条件；

2.理解死锁的预防、避免；

3.了解死锁的检测和恢复；

教学重点1.死锁的预防；

2.死锁的检测和恢复；

学习难点死锁的检测和恢复

章节内容主要教学内容

1.资源资源使用模式,可抢占资源与不可抢占资源

2.死锁概念死锁的条件,资源分配图,处理死锁的方法

3.死锁的预防破坏互斥条件,破坏占有且等待条件,破坏非抢占条件，

破坏循环等待条件

4.死锁的避免安全状态,资源分配图算法,银行家算法

5.死锁的检测和恢复对单体资源类的死锁检测，多多提资源类的死锁检测，

从死锁恢复,“饥饿”和活锁的概念

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

第四章

章节名称：调度学时：4

教学目标1.掌握调度类型，作业调度,进程调度,线程调度；

2.理解调度准则，调度算法；

3.了解多处理器调度,实时调度；

教学重点1.进程调度；

8/20

2.多处理器调度，信号机制；

学习难点调度算法

章节内容主要教学内容

1.调度类型高级调度，中级调度，低级调度

2.作业调度作业状态，作业控制块和作业调度的功能

3.进程调度进程调度的功能,实际,基本方式,叫胡思系统中常用的

调度算法,两级调度模型

4.调度准则影响调度算法选择的主要因素,调度性能评价准则

5.调度算法先来先服务法,短作业优先法,最短剩余时间优先法，优

先级法,轮转法，多级队列法，多级反馈列法，高响应比

优先法,公平共享法,几种常用调度算法的比较

6.线程调度用户级线程，核心级线程

7.多处理器调度多处理器系统的类型，多处理器调度方法

8.实时调度实时任务类型,实时调度算法

9.UNIX/Linux进程调度JNIX进程调度,Linux进程调度

10.中断处理中断概述，中断的处理过程，中断优先级和多重中断

11.信号机制信号机制概念，信号的分类、产生和传送,信号的处理方

式，信号的检测和处理

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

第五章

章节名称：存储管理学时：4

教学目标1.掌握分页和分段的概念,虚拟存储器概念；

9/20

2.理解分区法,段页式,请求分页技术；

3.了解页面置换算法，内存块的分配和抖动问题；

教学重点1.虚拟存储器，页面置换算法；

2.分区法,分页技术,分段技术,段页式技术；

学习难点页面置换算法，内存块的分配和抖动问题

章节内容主要教学内容

1.引言用户程序的地址空间，重定位,对换技术

2.分区法固定分区法,动态分区法,可重定位分区分配

3.分页技术分页存储管理的基本概念，分页系统中的地址映射，页

面尺寸,硬件支持，保护方式,页表的构造,页面共享

4.分段技术分段存储管理的基本概念，地址转换,端的共享和保护

5.段页式技术段页式存储管理的基本原理，地址转换过程

6.虚拟存储器虚拟存储器的概念,虚拟存储器的特征

7.请求分页技术请求分页存储管理的基本思想，硬件支持及缺页处理，

请求分页技术的性能

8.页面置换算法页面置换,先进先出法,最佳置换法,最近最久未使用置

换法,最近未使用置换法,第二次机会置换法,时钟置换

法,最少使用置换法,页面缓冲算法

9.内存块的分配和抖动内存块的分配,抖动问题

问题

10.请求分段技术在MULTICS

11.Linux系统的存储管Linux的多级页表结构，内存页的分配与释放，内存交

理换

10/20

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

弟八早

章节名称：文件系统学时：4

教学目标1.掌握文件的概述，文件系统的功能和结构；2.

理解目录结构和目录查询，文件和目录操作；

3.了解文件系统的实现；

教学重点1.目录结构和目录查询；

2.文件系统的可靠性；

学习难点文件系统的实现

章节内容主要教学内容

1.概述文件及其分类，文件命名，文件属性,文件存取方法

2.文件系统的功能和结文件系统的功能,文件系统的结构

构

3.目录结构和目录查询文件控制块和文件目录,单击目录结构,二级目录结构，

树形目录结构，非循环图目录结构，目录查询方法

4.文件和目录操作文件操作，目录操作

5.文件系统的实现文件系统的格式,文件存储分配,空闲存储空间的管理

6.管道文件可以实现两个或多个进程间的直接通信

7.文件系统的可靠性磁盘坏块管理,后备，文件系统和一致性

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

第七章

章节名称：输入/输出管理学时：2

11/20

教学目标1.掌握I/O管理的概述,1/0软件层次;

2.理解设备分配；

3.了解磁盘调度和管理；

教学重点1.I/O管理的概述；

2.磁盘调度和管理；

学习难点设备分配

章节内容主要教学内容

I.I/O管理的概述I/O设备分类和标识,I/O系统结构,设备控制器,I/O系

统的控制方式,1/。管理的功能

2.设备分配与设备分配相关的因素，设备分配技术，设备分配算

法,SPOOLing系统

3.I/O软件层次中断处理程序,设备驱动程序,与设备无关的操作系统

I/O软件,用户级I/O软件

4.磁盘调度和管理磁盘调度,磁盘管理

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

第八章

章节名称：用户接口服务学时：2

教学目标1.掌握用户接口的发展；

2.理解系统调用；

3.了解命令行接口；

教学重点1.系统调用；

2.图形用户界面；

12/20

学习难点命令行接口

章节内容主要教学内容

1.用户接口的发展命令行方式，图形用户接口

2.系统调用系统调用和库函数,系统调用使用方式,处理方式

3.命令行接口命令行的一般使用方式,命令解释程序,shell程序设计

4.图形用户界面图形界面简介，XWindow

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

第九章

章节名称：嵌入式操作系统学时：3

教学目标1.掌握嵌入式系统概述；

2.理解嵌入式操作系统概述；

3.了解实时内核及其实现；

教学重点1.嵌入式操作系统概述；

学习难点实时内核及其实现

章节内容主要教学内容

1.嵌入式系统概述以应用为中心，以计算机技术为基础

2.嵌入式操作系统概述嵌入式操作系统的体系结构,嵌入式操作系统

3.实时内核及其实现任务管理与调度，中断和时间管理，任务的同步和通

信，内存管理

4.实例简介

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

13/20

第十章

章节名称：分布式操作系统学时：4

教学目标1.掌握分布式系统概述；

2.理解分布式操作系统概述；

3.了解分布式系统的实现；

教学重点1.分布式操作系统概述；

2.云计算系统

学习难点分布式系统的实现

章节内容主要教学内容

1.分布式系统概述分布式系统特征,分布式系统的优点

2.分布式操作系统概述分布式操作系统简介,分布式系统的设计目标

3.分布式系统的实现通信问题,进程管理,死锁问题,文件系统，中间件

4.4种多机系统的比较多处理器系统,多计算机系统,网络系统,分布式

5.云计算系统云计算简述,云操作系统简述

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

第十一章

章节名称：安全性与保护机制学时：2

教学目标1.掌握安全性概述；

2.理解常见的安全性攻击；

3.了解一般性安全机制；

教学重点1.掌安全性概述；

14/20

2.常见的安全性攻击

学习难点保护机制

章节内容主要教学内容

1.安全性概述信息安全问题,安全环境

2.常见的安全性攻击常见的攻击点，网络威胁,计算机病毒

3.一般性安全机制安全措施,一般性安全机制

4.保护机制保护域,存取控制表,权力,可信系统,安全性能评测

标准

教学方法建议建议采用多媒体配合板书教学

六、可利用的教学方法

教学行政周章节［序号内容教学方法

①计算机硬件结构；②什么是操

作系统③操作系统的发展历程

第一章操作课堂讲授、多

④操作系统的类型⑤操作系统的

系统引论媒体演示

特征⑥操作系统的特征

第一周

①进程概念；②进程的状态和组

第二章进程多媒体演示、

成；③进程管理

和线程举例分析

第二章进程①线程；②进程的同步和互斥；

多媒体演示、

和线程③经典进程同步问题；

第二周举例分析、课

第二章进程

①管程；②进程通信堂讨论

和线程

第二章进程课堂讲授、举

①软件生存周期。

第三周和线程例分析

①资源；②死锁概念；③死锁的实例分析、演

第三章死锁

预防；示法

④死锁的避免；⑤死锁的检测和

第三章死锁讲授法

恢复

第四周①调度类型；②作业调度；③进讲授法、实例

第四章调度分析、课堂讨

论

15/20

程调度；

④调度准则；⑤调度算法；⑥线

第四章调度讲授法、实例

程调度；

第五周分析、课堂讨

论

第四章调度⑦多处理器调度；⑧实时调度；

⑨UNIX/Linux进程调度；⑩中断讲授法、演示

第四章调度

处理。法

第六周

第五章存储①引言；②分区法；③分页技术讲授法、演示

管理法

④分段技术；⑤段页式技术；⑥

第五章存储讲授法、演示

管理虚拟存储器；法、实例分析

第七周

⑦请求分页技术；⑧页面置换算

第五章存储讲授法、演示

管理法；⑨内存块的分配和抖动问题；法、实例分析

⑩请求分段技术；11.Linux系统

第五章存储讲授法、演示

管理的存储管理。法

第八周①概述；②文件系统的功能和结

第六章文件

构；多媒体演示、

系统举例分析

第六章文件c”目录结构和目录查询；④文件

系统和目录操作

多媒体演示、

第九周

第六章文件⑤文件系统的实现；⑥管道文件；举例分析

系统

第六章文件⑦文件系统的可靠性。

讲授法、演示

系统法

第十周

第七章输入①I/O管理的概述；②设备分讲授法、多媒

体演示、举例

/输出管理配

分析

16/20

③I/O软件层次；④磁盘调度和

第七章输入/

输出管理管理讲授法、举例

第十一周

分析

第八早用户①用户接口的发展；②系统调用

接口服务

弟八草用户③命令行接口；④图形用户界面

接口服务

讲授法、演示

第十二周①嵌入式系统概述；例入式操

第九章嵌入法、举例分析

式操作系统作系统概述

第九章嵌入③实时内核及其实现

式操作系统

第十三周举例分析

第九章嵌入④实例简介

式操作系统

第十章分布①分布式系统概述；②分布式操

讲授法

式操作系统作系统概述

第十四周

第十章分布③分布式系统的实现讲授法、演小

式操作系统法、举例分析

第十草分布©4种多机系统的比较

式操作系统讲授法、演示

第十五周

第十章分布⑤云计算系统法、举例分析

式操作系统

第-一章安①安全性概述；②常见的安

全性与保护

机制

全性攻击讲授法、演示

第十六周

法、举例分析

第H章安

全性与保护③一般性安全机制；④保护机制

机制

七、可利用的教学手段、教学媒体设计

教学行政周章节（序号内容教学方法

①计算机硬件结构；②什么是操

作系统③操作系统的发展历程

第一章操作课堂讲授、多

④操作系统的类型⑤操作系统的

第一周系统引论媒体演示

特征⑥操作系统的特征

第二章进程（）进程概念；②进程的状态和组多媒体演示、

17/20

和线程成；③进程管理举例分析

第二章进程①线程；②进程的同步和互斥；

多媒体演示、

和线程③经典进程同步问题；

第二周举例分析、课

第二章进程

①管程；②进程通信堂讨论

和线程

第二章进程①软件生存周期。课堂讲授、举

第三周和线程例分析

①资源；②死锁概念；③死锁的实例分析、演

第三章死锁

预防；示法

④死锁的避免；⑤死锁的检测和

第三章死锁讲授法

恢复

第四周①调度类型；②作业调度；③进讲授法、实例

第四章调度分析、课堂讨

程调度；

论

④调度准则；⑤调度算法；⑥线

第四章调度讲授法、实例

程调度；

第五周分析、课堂讨

论

第四章调度⑦多处理器调度；⑧实时调度；

⑨UNIX/Linux进程调度;⑩中断讲授法、演示

第四章调度

处理。法

第六周

第五章存储①引言；②分区法；③分页技术讲授法、演示

管理法

④分段技术；⑤段页式技术；⑥

第五章存储讲授法、演示

管理虚拟存储器；法、实例分析

第七周

⑦请求分页技术；⑧页面置换算

第五章存储讲授法、演示

管理法；⑨内存块的分配和抖动问题；法、实例分析

⑩请求分段技术；ILLinux系统

第五章存储讲授法、演示

管理的存储管理。法

第八周①概述；②文件系统的功能和结

第六章文件

构；多媒体演示、

系统举例分析

第九周第六章文件③目录结构和目录查询；④文件多媒体演示、

18/20

系统和目录操作举例分析

第六章文件⑤文件系统的实现；⑥管道文件；

系统

第六，；「文件⑦文件系统的可靠性。

讲授法、演示

系统法

第十周

第七章输入①I/O管理的概述；②设备分讲授法、多媒

体演示、举例

/输出管理酉己

分析

软件层次；④磁盘调度和

第七章输入/③I/O

输出管理管理讲授法、举例

第十一周