《操作系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

1、 操作系統(tǒng)課程教學(xué)大綱課程名稱操作系統(tǒng)/ Operation System課程編碼10000500710課程類型專業(yè)必修課課程性質(zhì)專業(yè)主干課適用范圍信息與計算科學(xué)專業(yè)、信息安全專業(yè)學(xué)分數(shù)3先修課程程序設(shè)計語言、操作系統(tǒng)原理學(xué)時數(shù)54實驗/實踐學(xué)時無課外學(xué)時無考核方式考試一、教學(xué)大綱說明 (一)課程的地位、作用與任務(wù)操作系統(tǒng)是信息類計算機應(yīng)用專業(yè)學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課之一，是一門涉及較多硬件知識的計算機系統(tǒng)軟件課程。在計算機軟硬件課程的設(shè)置上，它起著承上啟下的作用。其特點是概念多、較抽象和涉及面廣，其整體實現(xiàn)思想和技術(shù)又往往難于理解。 操作系統(tǒng)對計算機系統(tǒng)資源實施管理，是所有其他軟件與計算機硬件的

2、唯一接口，所有用戶在使用計算機時都要得到操作系統(tǒng)提供的服務(wù)。因此本課程的目的與任務(wù)是使學(xué)生通過本課程的學(xué)習，理解操作系統(tǒng)的基本概念和主要功能，掌握常用操作系統(tǒng)（如UNIX、xinux）的使用和一般管理方法，了解它是如何組織和運作的，從而為學(xué)生以后的學(xué)習和工作打下基礎(chǔ)。先修課要求，本課程在學(xué)習之前最好具有計算機組成原理、程序設(shè)計語言的知識。 (二)課程的教學(xué)目的和要求通過本課程的學(xué)習，使學(xué)生較好地掌握操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的重要作用和基本工作原理。了解操作系統(tǒng)發(fā)展過程、新技術(shù)的應(yīng)用。理解操作系統(tǒng)的基本概念和主要功能，掌握常用操作系統(tǒng)及它們的使用和一般管理方法，為今后的進修、應(yīng)用實務(wù)作好技術(shù)準備。

3、掌握：基本概念包括：多道程序設(shè)計、并發(fā)、分時、作業(yè)、進程、互斥與同步、周轉(zhuǎn)時間、吞吐量、重定位、連接、虛擬存儲、虛擬設(shè)備、死鎖、線程?；局R：計算機系統(tǒng)資源（處理機、存儲器、設(shè)備、文件）的管理策略。 基本技能：管理系統(tǒng)資源的常用命令、系統(tǒng)配置與維護的方法和技術(shù)。 理解重點：進程概念、存儲管理（尤其虛擬存儲）的各種策略、文件系統(tǒng)的管理、設(shè)備的管理和配置。結(jié)合具體現(xiàn)代操作系統(tǒng)加深理解。 了解難點：進程的概念及其與程序的區(qū)別、進程間同步與互斥的正確實現(xiàn)、虛擬設(shè)備與虛擬存儲。Unix,Windows NT的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能特點。 (三)課程的教學(xué)方法與手段、本課程概念多、較抽象、涉及面廣，因此教學(xué)形式

4、以講授方式為主。約佔80%。實驗與自學(xué)約佔20%。教師應(yīng)該提供自學(xué)提綱并適當輔導(dǎo)。提倡學(xué)員關(guān)注部份資料性的教材。、為加強和落實動手能力的培養(yǎng)，應(yīng)充分重視實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，保證上機機時不少于 6學(xué)時。建議在UNIX或兼容的系統(tǒng)中完成實驗。、對關(guān)鍵性概念、整體實現(xiàn)思想方面的問題可輔以課堂討論的形式。、如條件許可，應(yīng)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行授課、答疑和討論。 5、 文字教材與課件教材的配合。課程以文字教材為主(包括主教材和實驗教材兩部分),文字教材擔負起形成整個課程體系系統(tǒng)性和完整性的任務(wù)，是學(xué)生學(xué)習的主要媒體形式。因此教材要概念清晰、條理分明、深入淺出、便于自學(xué)，并要注意加強導(dǎo)學(xué)。在內(nèi)容上要緊密圍繞培養(yǎng)目標

5、，突出重點、兼顧一般，反映當代最新技術(shù)及應(yīng)用。6、教材及課件作為文字教材的強化媒體，配合文字教材講授課程的重點、難點以及問題的分析方法與思路。兩者互相補充，彼此配合。 (四)課程與其它課程的聯(lián)系 操作系統(tǒng)作為計算機硬件和軟件的接口，涉及計算機組成的各部件，應(yīng)用程序設(shè)計等方面知識，因而先修課程有：計算機基礎(chǔ)、計算機組成原理、程序語言設(shè)計等。后繼課程有：計算機網(wǎng)絡(luò)、軟件工程等。 (五)教材與教學(xué)參考書 教材：湯子瀛、哲鳳屏、湯小丹，計算機操作系統(tǒng)，計算機操作系統(tǒng)，西安電子科技大學(xué)出版社，2000年 教學(xué)參考書：1、張堯?qū)W、史美林，計算機操作系統(tǒng)教程，清華大學(xué)出版社，北京，1999年2月2、 羅宇等

6、.操作系統(tǒng)，電子工業(yè)出版社，北京，2005年7月3、 劉乃琦，計算機操作系統(tǒng)，北京，電子工業(yè)出版社，2001年 二、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點和難點第一章 引論教學(xué)內(nèi)容：介紹操作系統(tǒng)的組成、形成和發(fā)展，多道程序設(shè)計，操作系統(tǒng)的功能和特性，類型和主要產(chǎn)品。重點：操作系統(tǒng)的定義，操作系統(tǒng)的特性和主要功能。難點：操作系統(tǒng)的主要類型，多道程序設(shè)計概念，分時概念。了解：操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程，分時和實時操作系統(tǒng)的特點，操作系統(tǒng)的用戶界面，操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位，主要操作系統(tǒng)產(chǎn)品系列。教學(xué)建議 各實施單位可根據(jù)具體情況，對所用操作系統(tǒng)的運行環(huán)境作適當介紹。第二章 操作系統(tǒng)的運行環(huán)境操作系統(tǒng)的運行環(huán)境主要有系統(tǒng)

7、的硬件，處理器、主存、輸入輸出設(shè)備及有關(guān)的系統(tǒng)軟件等，還有使用它的人。操作系統(tǒng)對環(huán)境的要求。CPU、主存?zhèn)?、緩沖技術(shù)、中斷技術(shù)、時鐘、與其它軟件系統(tǒng)的關(guān)系、與人的接口、固件重點：操作系統(tǒng)對軟、硬環(huán)境的要求。難點：緩沖技術(shù)、中斷技術(shù)、重定位技術(shù)、固件_微程序設(shè)計概念第三章 進程管理 進程的定義、狀態(tài)、組成和管理；進程的相互作用和通信。操作系統(tǒng)與進程控制的執(zhí)行。 重點：進程定義，臨界區(qū)概念，進程的狀態(tài)及其變化，進程的同步與互斥。 難點：進程的控制，進程管理，UNIX SVR4的進程管理。 教學(xué)建議：進程以及進程的控制原語，可組織適當討論，多加練習，鼓勵學(xué)生積極思考，分析問題。第四章 多線程線程(

8、THREAD)是近年在操作系統(tǒng)領(lǐng)域出現(xiàn)的非常重要的機制和技術(shù)，重要性與進程相當。能提高程序執(zhí)行的有效性、方便用戶結(jié)構(gòu)。它適用于多處理機系統(tǒng)SMP及PC機，現(xiàn)代OS均支持線程機制。主要內(nèi)容：線程概念、狀態(tài)和管理，多線程的實現(xiàn)、UNIXR 的線程機制。重點：線程概念的引入、線程的性質(zhì)、狀態(tài)與管理。操作系統(tǒng)如何管理線程，線程與進程的關(guān)系。難點：多線程機制。 第五章 并行性：互斥和同步并行技術(shù)多道程序設(shè)計、多進程、多線程進行管理是操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，資源共享引起的問題，競爭和互斥要求，同步與進程間的通訊等解決辦法。重點：臨界段、互斥、信號量、用信號量實現(xiàn)進程間的互斥、生產(chǎn)者和消費者問題、進程的通訊、U

9、NIX的進程同步和通訊。難點：用信號量實現(xiàn)進程間的互斥、進程同步和通訊。第六章 處理機管理和多處理器系統(tǒng) 多處理器系統(tǒng)、調(diào)度的層次和作業(yè)調(diào)度；SMP管理及調(diào)度；作業(yè)調(diào)度和常用調(diào)度算法；UNIX類系統(tǒng)的處理器調(diào)度。 重點：作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度的功能，常用調(diào)度算法。難點：SMP管理及調(diào)度；調(diào)度級別，性能評價標準，UNIX常用調(diào)度命令。第七章 死 鎖 教學(xué)內(nèi)容：死鎖的概念、預(yù)防和避免；死鎖的檢測及恢復(fù)及有關(guān)算法。重點：掌握:死鎖的概念,死鎖的預(yù)防和避免。難點：理解:死鎖的必要條件；銀行家算法,死鎖的檢測及恢復(fù)。第八章 實存儲器管理技術(shù) 教學(xué)內(nèi)容：主存儲器管理主要技術(shù)和工作原理及它們優(yōu)劣比較。這是不同操

10、作系統(tǒng)的主要區(qū)別之一。 重點：用戶程序的主要處理階段及相應(yīng)概念，分區(qū)、分頁和分段的概念，分頁存儲管理技術(shù)；段頁式存儲管理技術(shù)和算法。難點：動態(tài)重定位技術(shù)及其工作原理，分段存儲管理技術(shù)。建議：處理機管理和存儲器管理的實驗可一起進行，以體現(xiàn)二者的聯(lián)系。第九章 虛擬存儲管理 虛擬存儲器的概念、邏輯地址，物理地址，虛擬地址空間，快表地址轉(zhuǎn)換，段頁式存儲管理和算法，主存共享、快表一致性。難點：虛擬存儲管理在操作系統(tǒng)中的作用、段頁式存儲管理的原理、算法和實現(xiàn)。算法分析與策略。重點：段頁式存儲管理的原理、算法和實現(xiàn)，WINDOWS NT的虛擬存儲管理。第十章 設(shè)備管理 設(shè)備管理概述；I/O子系統(tǒng)的功能的三種

11、技術(shù)模式(編程I/O、中斷驅(qū)動I/O、DMA)、輸入輸出管理；緩沖技術(shù)；驅(qū)動程序；磁盤調(diào)度。 重點：設(shè)備分配技術(shù)，設(shè)備驅(qū)動程序功能，DMA、通道、SPOOL系統(tǒng)。難點：緩沖技術(shù)、流、處理I/O請求的步驟。第十一章 文件系統(tǒng) 文件存儲空間的管理，文件的共享和文件系統(tǒng)的安全性及基本操作。 重點：文件的邏輯組織和物理組織的概念及不同的組織形式，文件的目錄結(jié)構(gòu)，文件和目錄的主要操作。難點：文件系統(tǒng)的實現(xiàn)，文件的存取控制，UNIX文件系統(tǒng)的主要操作、虛擬文件系統(tǒng)、安全性和保護。第十二章 分布式計算機系統(tǒng)、操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和范例 分布式計算機系統(tǒng)的特點和主要功能；分布式操作系統(tǒng)的資源管理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、進程通訊、

12、客戶/服務(wù)器模式、分布式文件系統(tǒng)、互斥與死鎖及相關(guān)算法。 重點：分布式系統(tǒng)的資源管理、資源分配的算法、進程通訊。難點：分布式環(huán)境的進程通訊、TCP/IP協(xié)議。第十三章 微內(nèi)核、操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)是當前操作系統(tǒng)設(shè)計的潮流，是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征之一。重點：微內(nèi)核(MICROKERNET)技術(shù)及其重要性；微內(nèi)核對系統(tǒng)的安全性、可靠性及其它優(yōu)點；微內(nèi)核的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)。難點：操作系統(tǒng)的設(shè)計、客戶/服務(wù)器模式是第三代的操作系統(tǒng)；Windows NT操作系統(tǒng)的內(nèi)核及其特點。第十四章 Windows NT 操作系統(tǒng) Windows NT的系統(tǒng)模型是Client/server模型,Object模型,SMP模型的組合。NT的結(jié)構(gòu)及其特點；NT的基本成份對象、進程、線程。微內(nèi)核和對稱多處理機系統(tǒng)SMP、NT的虛擬存儲器及其管理、輸入輸出系統(tǒng)、內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò)、對象管理、進程管理、安全性。 重點：NT結(jié)構(gòu)上的用戶態(tài)層、核心態(tài)層，多重的文件系統(tǒng)、動態(tài)優(yōu)先級的多任務(wù)多線程環(huán)境、支持對稱的多處理、高安全性級別。 難點：從操作系統(tǒng)主要理論的角度來理解NT的結(jié)構(gòu)和特點，分析NT的設(shè)計目標和系統(tǒng)模型。三、主要教學(xué)媒體的使用與學(xué)時分配 教學(xué)內(nèi)容 各教學(xué)環(huán)節(jié)