操作系统原理（第2版）教学大纲、实验大纲

PAGEPAGE8《操作系统原理》课程教学大纲（OperatingSystem）一、课程说明课程编码：********课程总学时（理论总学时/实践总学时）：72（46/26）周学时：5学分：5开课学期：41．课程性质：专业必修课2．适用专业与学时分配：******专业20**级教学内容与时间安排表章次内容总课时理论课时实践课时一操作系统引论 440二进程与线程18108三进程并发控制1266四死锁1064五内存管理660六页式和段式内存管理1468七I/O管理440八文件管理220九多处理机系统介绍220总计7246263．课程教学目的与要求《操作系统原理》课程是高等学校计算机专业的重要专业基础课程。本课程从操作系统实现资源管理的观点出发，阐述如何对计算机系统中的硬、软件资源进行管理，使计算机系统协调一致地、有效地为用户服务，充分发挥资源的使用效率，提高计算机系统的可靠性和服务质量。通过对本课程的学习，要求学生掌握操作系统的基本结构、工作原理和实现方法；了解它与硬件和其他软件的关系；进而为分析和设计一个操作系统打下理论基础。4．本门课程与其它课程关系本课程要求学生的预备知识包括高级语言程序设计、数据结构、计算机系统结构等。5．推荐教材及参考书教材：《操作系统原理》（第二版），于世东等编著，清华大学出版社，2024参考教材：（1）《操作系统原理习题与实验指导》（第二版），于世东等，清华大学出版社，2024（2）《操作系统—精髓与设计原理》，陈向群等译，电子工业出版社，2006（3）《计算机操作系统教程——核心与设计原理》，范策、许宪成、黄红桃等，清华大学出版社，2007（4）《分布式操作系统教程》，刘隆国等译，电子工业出版社，2003（5）MordernOperatingSystems,SecondEdition,AndrewS.Tanenbaum,PearsonEducation,Inc.20056．课程教学方法与手段：本课程课堂讲授采用电子教案的多媒体投影方式，使用PowerPoint制作的课件。7．课程考试方法与要求本课程考核按平时（20%）、期中成绩（30%）和期末成绩（50%）进行。8．实践教学内容安排具体实验内容、实验要求和实验安排将在该课程的实验大纲和实验日历中给出。二、教学内容纲要第一章操作系统引论4学时（理论4学时）1.教学目的与要求了解：操作系统的目标、作用和模型理解：操作系统的发展过程掌握：操作系统的功能；2．主要内容第一节 操作系统的目标、作用 1学时第二节 操作系统的发展过程 1学时第三节 操作系统的特征和服务1学时第四节操作系统的功能1学时第二章 进程与线程18学时（理论10学时，实验8学时）1.教学目的与要求了解：1.进程控制块的作用、包含信息和组织方式，操作系统内核的主要功能；2.进程创建、终止、阻塞、唤醒、挂起、激活的过程；3.各类进程控制原语的执行过程，线程的基本概念。理解：1.线程与进程的联系与区别；2.前趋图的作用；3.程序顺序执行和并发执行的特征。掌握：进程的概念和特征；进程的基本状态及转换；3.进程控制基本；重点：1.进程的基本状态及转换；2.处理调度常用算法。难点：1.各类进程控制原语的执行过程；2.进程创建、终止、阻塞、唤醒、挂起、激活的过程；3.各类调度算法的编程实现；2.教学内容第一节 进程的基本概念 2学时第二节 进程控制 2学时第三节线程2学时第四节处理器调度4学时第三章进程并发控制12学时（理论6学时，实验6学时）1.教学目的与要求了解：进程并发的实际意义；管程的工作原理。理解：1.临界资源和临界区的概念；消息传递系统中的发送和接受原语。掌握：1.进程的概念和特征、进程的基本状态及转换；2.整型信号量和记录型信号量机制；3.利用信号量机制解决经典进程同步问题；4.利用管程解决经典进程同步问题。重点：1.利用信号量机制解决经典进程同步问题难点：临界资源和临界区。PV操作2.教学内容第一节并发概述 0.5学时第二节PV操作1.5学时第三节 进程同步 2学时第四节管程1学时第五节进程间消息通信1学时第四章死锁10学时（理论6学时，实验4学时）1.教学目的与要求了解：死锁检测的算法和死锁解除的方法理解：1.死锁的预防的各种方法；2.产生死锁的原因、产生死锁的必要条件；掌握：1.死锁的基本概念；2.银行家算法；重点：；银行家算法难点：高响应比优先、多级队列调度和多级反馈队列调度算法2.教学内容第一节死锁原理1学时第二节死锁检测1.5学时第三节死锁避免1.5学时第四节死锁预防1学时第五节活锁与饥饿1学时第五章内存管理6学时（理论6学时）1.教学目的与要求了解：1.存储器的层次结构2.内存管理的目标；理解：1.内存管理的基础需求：重定位、保护、共享、逻辑组织、物理组织；3.空闲空间管理；掌握：1.单道编程中的内存管理；2.多道编程中的内存管理；重点：1.静态地址翻译；2.动态地址翻译；难点：非固定分区的内存管理2.教学内容第一节内存管理概述1学时第二节内存管理的基础1学时第三节单道编程中的内存管理2学时第四节多道编程中的内存管理1学时第五节空闲空间管理1学时第六章页式和段式内存管理14学时（理论6学时，实验8学时）1.教学目的与要求了解：1.程序装入的方式和实现链接的方法；2.了解对换技术；理解：1.单一连续分配和固定分区分配机制的地址转换；2.动态重定位分区分配算法；3.分页与分段的主要区别；4.段页式存储管理方式；掌握：1.动态分区分配的分配和回收算法；2.分页存储管理的基本方法、地址变换机构和页表机制；3.分段存储管理的基本原理；重点：1.动态分区分配的分配和回收算法；2.分页存储管理的基本方法、地址变换机构和页表机制；3.分段存储管理的基本原理；难点：1.动态分区分配的分配和回收算法；2.分页存储管理的基本方法、地址变换机构和页表机制。2.教学内容第一节页式内存管理1学时第二节页面更新算法2学时第三节段式内存管理2学时第四节虚拟内存1学时第七章I/O管理4学时（理论4学时）1.教学目的与要求了解：1.I/O系统的结构和I/O设备的类型，设备控制器的功能和组成，I/O通道的类型;2.引入缓冲的原因，领会单缓冲、双缓冲、循环缓冲以及缓冲池机制；3.设备驱动程序的功能和特点，领会设备驱动程序的处理过程。理解：1.设备分配中的数据结构；2.独占设备的分配程序掌握：1.I/O控制方式；2.设备独立性的概念；3.SPOOLing系统的组成和特点；4.中断处理程序的处理过程；重点：1.I/O控制方式；2.SPOOLing系统的组成和特点；3.中断处理程序的处理过程；难点：1.独占设备的分配程序2.SPOOLing系统的组成和特点2.教学内容第一节I/O管理概述0.5学时第二节I/O系统0.5学时第三节I/O缓冲0.5学时第四节独占设备的分配0.5学时第五节设备处理0.5学时第六节虚拟设备0.5学时第七节磁盘管理0.5学时第八节磁盘高速缓存0.25学时第九节磁盘讨论0.25学时第八章文件管理2学时(理论2学时)1.教学目的与要求了解：1.文件和文件系统的相关术语；2.早期实现文件共享的方法；理解：1.文件系统模型和文件操作；2.理解文件的逻辑结构3.文件保护的保护机制，。掌握：1.文件系统目录管理的实现机制，目录查询技术；2.基于索引结点的共享方式和利用符号链实现文件共享的方法；3.访问矩阵的实现方法重点：1.基于索引结点的共享方式和利用符号链实现文件共享的方法；2.访问矩阵的实现方法难点：基于索引结点的共享方式和利用符号链实现文件共享的方法；2.教学内容第一节文件管理概述0.5学时第二节文件组织和存取0.5学时第三节目录管理1学时第四节文件共享与安全1学时第五节辅存空间管理0.5学时第六节文件的使用0.5学时第九章多处理机系统介绍2学时（理论2学时）1.教学目的与要求了解：1.多处理器结构；2.超线程结构；理解：多处理机内存结构；掌握：多处理机操作系统类型；重点：多处理机同步和通信；难点：多处理调度；2.教学内容第一节多处理机基本概念0.25学时第二节多处理机内存结构0.25学时第三节多处理机操作系统类型0.25学时第四节多处理器之间的通信0.25学时第五节多处理机同步0.5学时第六节多处理机调度0.5学时撰写人：审定人：院（系）主管领导：学院盖章：年月日《操作系统原理》课程实验大纲一、课程说明：课程中文名称（课程英文名称）：操作系统原理／OperatingSystem课程编码：********适用专业和年级：******专业20**级课程总学时：72学时其中实验学时：26学时课程总学分:5学分二、实验的目的与任务：通过程序实例和相关练习，加深对操作系统理论知识的理解；通过使用Windows/Linux系统上的C/C++语言开发工具，调试开发进程的创建和进程的通信等程序，理解进程的工作原理；通过实际