3095 操作系统教学大纲

适用专业：信息与计算科学

撰写人：时华  审核人：袁庆生  批准人：李选民

学时：48  讲课：48   实验：0  上机：0

英文名称：Operating System

英文摘要：

使用说明：

     （一）课程性质、目的和任务
     本课程性质是信息与计算科学专业的专业基础课。操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。 本课程的学习目的和任务在于使学生掌握操作系统的基本概念、基本原理、设计方法和实现技术， 具有初步分析实际操作系统的能力 ，为其今后在相关领域开展工作打下坚实的基础。
    （二）课程教学基本要求
     本课程是信息与计算科学专业学生的专业基础课 , 理论性较强。课程包括课堂教学与实践教学两大部分，课堂教学在方法上，采用课堂讲授，课后自学，习题课等教学形式。实践教学部分为上机实验。教学基本要求如下：
     课堂讲授：课堂教学主要介绍操作系统的基本概念、基本结构及运行环境；操作系统原理、 设计方法和实现技术；操作系统的演化过程、发展研究动向、新技术以及新思想；介绍有代表性的、典型的操作系统实例。内容包括：操作系统概论、 进程管理、存储管理、设备管理、文件管理等部分。其中，进程管理是全书中最重要的一章。在教学中要求学生重点掌握操作系统的基本概念、基本原理和基本方法。在教学内容组织方式上尽量采用实际的操作系统与传统教学内容融合并重的形式。并将实验环节贯穿课程教学的过程，加强学生对操作系统知识的理解，培养学生分析问题、解决问题 和实际动手能力。
     课后自学： 为了培养学生整理归纳，综合分析和解决问题的能力，每章都安排一部分内容作为自学，课上教师只给出自学提纲，课后由学生根据参考网站和参考书自学。
     习题课：习题课以典型例题分析及综合性的练习为主。
     课外作业：课外作业的内容选择基于对基本理论、基本原理和基本方法的理解和巩固，每章都应选择一定的题目让学生练习，另外，可增加一些综合练习题，培养学生的分析问题和综合能力。
     考试：期末采用闭卷考试形式
    （三）与其它课程的联系
     先修课程： 《数据结构》、《计算机组成原理》、《离散数学》、《程序设计基础》。
     后继课程：《数据库分析与设计》、《计算机网络》、《分布式系统》
    （四）教材、参考书目及主要期刊
    教材：《计算机操作系统》（第三版） 汤小丹等 西安电子科技大学出版社 2008年
    （五）开课基本手段及课件
    采用多媒体教学与传统教学相结合讲课方式
    采用课件：教材配套电子教案课件
    （六）制定（或修订）日期
    2009年9月修订

参考书目：

     1、《计算机操作系统教程》 ( 第二版 )，张尧学、 史美林，清华大学出版社，2000 年
     2、dern Operating System 现代操作系统，A.S.Tanenbaum 著，陈向群等译，机械工业出版社，2002 年
     3《操作系统基础》，屠祁、屠立德，清华大学出版社，2000 年
     4《操作系统》，吴企渊 梁燕，清华大学出版社，2003 年
     5《Operating System Concepts(Sixth Edition)》，Abraham Silberschatz etc，高等教育出版社，2002 年

大纲内容

第01部分    总学时4   讲课 4   实验0   上机0 

标    题：操作系统引论

具体内容：
    内容
     （1）操作系统的概念；
     （2）操作系统的发展历史；
     （3）操作系统的类型；
     （4）操作系统的硬件环境；
     （5）操作系统的功能。

重    点：
    重点：几种有代表性OS的特点，OS五大管理功能，从资源管理、进程管理、用户界面及结构等几个角度来定义OS，从而得出什么是操作系统的概念

难    点：
    难点：操作系统的定义。

习题内容：
    课后习题

第02部分    总学时14   讲课 14   实验0   上机0 

标    题：进程管理

具体内容：
    内容
     （1）前驱图和程序执行；
     （2）进程的描述；
     （3）进程控制；
     （4）线程基本概念；
     （5）进程同步的基本概念；
     （6）信号量机制；
     （7）经典进程同步问题；
     （8）进程通信

重    点：
     重点：
     （1）进程控制结构，进程与程序区别，现代OS线程的概念，进程二种基本状态及其转换，进程状态细化；
     （2）如何用加锁法实现进程互斥，信号量物理意义，如何用PV操作实现进程的同步和互斥，进程通信原理和特点(着重邮箱通信)；
     （3）死锁概念，对付死锁的策略，预防死锁、避免死锁银行家算法，如何化简进程，资源图(RAG图)来检测死锁；
     （4）线程的概念：内核线程、轻量级线程和用户线程。

难    点：
     难点：
     （1） 用PV操作实现进程同步和互斥(生产者消费者问题，读者与写者问题)；
     （2）PV操作使用不当引起的死锁，各类资源的银行家算法，RAG图化简；
     （3）内核线程、轻量级线程和用户线程之间的关系。

习题内容：
    课后习题

第03部分    总学时10   讲课 10   实验0   上机0 

标    题：处理机调度与死锁

具体内容：
    内容
     （1）调度的类型和模型；
     （2）调度算法；
     （3）死锁的基本概念；
     （4）死锁的预防和避免；
     （5）死锁检测与解除。

重    点：
    重点：
     （1）作业生命期中四种状态转换；
     （2）调度层次(作业调度、交换调度、进程调度)；
     （3）作业调度功能与目标；
     （4）进程调度功能及时机、进程上下文切换；
     （5）几种典型调度算法：FCFS，RR，SF，HRN，HPF，多级反馈队列；
     （6）剥夺式与非剥夺式概念。

难    点：
    难点：进程上下文切换，几种典型调度算法。

习题内容：
     课后习题

第04部分    总学时16   讲课 16   实验0   上机0 

标    题：存储器管理

具体内容：
     内容
     （1）存储管理的基本概述；
     （2）连续分配存储管理方式；
     （3）对换；
     （4）分页存储管理；
     （5）分段存储管理；
     （6）虚拟存储器基本概念；
     （7）请求分页存储管理；
     （8）页面置换算法。

重    点：
    重点：
     （1）动态分区管理原理；
     （2）覆盖与交换概念；
     （3）页式管理原理，特点，地址映射机构及越界保护，缺页中断及其处理过程；
     （4）段式管理原理，特点，地址映射机构及越界保护，缺段中断及其处理过程；
     （5）段页式管理原理，特点，地址映射机构及越界保护；
     （6）存储管理。

难    点：
    难点：
     （1）请求页式管理、段式、段页式地址映射机构及其越界保护；
     （2）缺页中断及其处理过程；
     （3）页面置换算法FIFO异常现象；

习题内容：
    课后习题

第05部分    总学时2   讲课 2   实验0   上机0 

标    题：设备管理

具体内容：
     内容（简单讲授）
     （1）I/O系统的组成；
     （2）I/O控制方式；
     （3）缓冲管理；
     （4）设备分配；
     （5）设备处理。

重    点：
    重点：
     （1）中断技术，通道技术，设备分配，驱动；
     （2）OS设备管理层次结构

难    点：
    难点：SPOOLING技术及OS设备管理层次结构。

习题内容：
    课后习题

第06部分    总学时2   讲课 2   实验0   上机0 

标    题：文件系统

具体内容：
    内容（简单讲授）
     （1）文件管理系统概述；
     （2）文件的逻辑结构；
     （3）目录管理；
     （4）文件共享；
     （5）文件保护

重    点：
    重点：
     （1） 文件物理结构和存储空间管理、如何实现从文件符号名到文件物理空间的转换；
     （2） 文件目录管理；
     （3） 文件存取控制(以UNIX存取控制表为例)及文件保护；
     （4）文件操作实质。

难    点：
    难点：
     （1）如何实现从文件符号名到文件物理空间的转换；
     （2）文件目录结构；
     （3）各种基本文件操作的实质。

习题内容：
    课后习题

课时分配表