操作系统教学大纲.doc

(完整版)操作系统教学大纲
《操作系统》课程教学大纲

一 课程说明
1、课程基本情况
课程名称：操作系统
英文名称： Operation System
课程编号：2413218
开课专业:计算机科学与技术
开课学期：第4学期
课程学分/周学时：5/5
课程类型:专业主干必修课
2、课程性质
操作系统是计算机专业的专业课，以计算机组成原理为先导课程。通过本课程的学习使学生能够从资源管理的角度了解操作系统的工作方式。操作系统是计算机的核心软件，是所有计算机专业的必修课程，但由于课程本身理论性较强，较抽象，使得该门课程的教与学一直是计算机专业的一个难点。
3、本课程的教学目的和任务
操作系统是计算机系统中的重要系统软件,是计算科学、信息学、软件专业重要的专业课程。
本课程的目的和任务是使学生全面地了解和掌握操作系统的目标、作用和模型，从资源管理的角度领会操作系统的功能和实现过程。使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力。本课程概述操作系统的形成、类型和功能；阐述进程管理,包括进程和线程的基本概念、进程的同步和通信、调度和死锁；详细介绍存储器管理和虚拟存储器的概念以及对虚拟存储器性能的分析；讨论设备管理、文件系统以及磁盘存储器的管理以及操作系统的保护与安全;最后,对操作系统的最新发展包括网络操作系统、分布式操作系统做扼要介绍。通过本课程的学习，帮助学生建立计算机操作系统处理问题的思维模式，初步掌握设计系统的基本思想，基础知识、基本原理和基本方法,培养和提高学生设计程序和调试程序的能力，启发学生将该课程的知识引入到其它基础课和专业课的学习.
4、本课程与相关课程的关系、教材体系特点及具体要求
先行课程：《汇编语言程序设计》、C语言程序设计、数据结构、计算机组成原理
关联课程:数据库原理与设计、计算机网络、分布式系统
计算机操作系统是一个大型且复杂的系统软件，它是许多人共同合作编制而成。对于学生，要求其从总体的概念和基本工作原理上入手，掌握操作系统的结构,计算机操作系统是由哪些功能模块组成，各模块的功能以及他们对软硬件资源进行管理的技术和方法，了解计算机操作系统的各部分是如何协调一致进行工作的
5、教学时数及课时分配
章（专题）
主要内容
理论学时安排
实验学时安排
1
   操作系统的基本概念
6
2
2
  进程管理
12
4
3
进程的同步与通信
12
4
4
调度和死锁
12
8
5
存储器管理
8
0
6
虚拟存储器
4
0
7
设备管理
8
0
8
文件系统
6
0
9
磁盘存储器管理
4
0
合计学时

72
18

二 教材及主要参考书
《操作系统教程》孙钟秀编,高等教育出版社；
《操作系统》庞丽萍等编,华中理工大学出版社；
《Windows操作系统原理》，尤晋元编著，机械工业出版社，2001年8月
《UNIX网络编程(第2版）（第2卷:进程间通信）》，[美]W.Richard Stevens著，杨继张 译，清华大学出版社，2000年3月
《操作系统原理教程》，孟静编著，清华大学出版社

三 教学方法和教学手段说明
启发式、讲授法多媒体授课和实验室实验

四 成绩考核办法
考核内容应包括平时作业(实验过程)的认真程度；实验记录、实验报告、实验课程总结记录书写情况；仪器设备操作使用情况;遵守实验室工作规章制度情况；学期理论与操作考核等。
成绩考核采用百分制或优秀、良好、中等、及格、不及格五级记分制。
学生考核、考试成绩60分以上或合格、及格取得该实验课程的学分。

五 教学内容

第一章    操作系统的基本概念（理论6学时,实验2学时)
一、教学目的
1、了解操作系统的目标、作用和模型。
2、了解操作系统的的发展过程。
3、掌握操作系统的基本类型.
3、掌握操作系统的功能和特征.
二、教学重点
1、操作系统每种基本类型的特点及比较。
2、操作系统的四大特征。
三、教学难点
1、操作系统发展史上出现的几种技术。
2、操作系统的基本类型。
3、操作系统的四大特征。
四、讲授要求
了解操作系统的发展历程，分时和实时操作系统的特点，操作系统的用户界面，操作系统在计算机系统中的地位,主要操作系统产品系列.
五、讲授要点
1、操作系统的定义及在计算机系统中的地位。
2、操作系统的形成和发展。
3、操作系统的基本类型。
4、操作系统的特征和功能.
六、实验及实践要求
实验一： Windows 2000/XP操作系统
1、 实验项目名称： Windows 2000/XP操作系统
2、 实验类型：验证性
3、 学时分配：2学时
4、 每组人数：1人
5、 实验内容及要求：a。了解所用系统的常规属性，计算机名及所在工作组；b。使用Windows 2000/XP任务管理器，对应用程序、进程、性能、联网等方面进行查看和管理；c.使用Windows 2000/XP系统性能监视器，跟踪内存、硬盘、CPU、缓存、文件系统、网络等方面的性能。

第二章    进程管理（理论12学时，实验4学时）
一、教学目的
1、掌握进程的基本概念与特征。
2、掌握进程的基本状态转换。
3、掌握进程控制。
二、教学重点
1、程序的顺序执行和并发执行。
2、进程与程序的区别。
3、基本状态演变图.
4、PCB的作用。
5、进程控制的原语实现。
三、教学难点
1、操作系统发展史上出现的几种技术。
2、操作系统基本类型.
3、操作系统的四大特征.
四、讲授要求
1、掌握：进程定义，进程的状态及其变化，进程的同步与互斥，死锁的概念。
2、理解:多道程序设计概念，进程的组成,临界区概念，信号量和P、V操作，死锁的必要条件。
3、了解：进程间的通信,死锁的预防和避免。
五、讲授要点
1、顺序与并发。
2、进程与程序的区别。
3、挂起的实质.
4、PCB是进程存在的唯一标志.
六、实验及实践要求
实验二：虚拟机的安装
1、 实验项目名称：虚拟机的安装
2、 实验类型: 验证性
3、 学时分配：4学时
4、 每组人数：1人
5、 实验内容及要求：vmware虚拟机的安装。

第三章 进程的同步与通信(理论12学时，实验4学时)
一、教学目的
1、能够区分进程互斥和进程同步。
2、掌握临界区、临界资源等概念.
3、了解利用硬件方法解决进程互斥。
4、掌握利用信号量机制解决进程互斥与同步。
5、掌握进程通信的概念，各种不同的进程通信类型。
二、教学重点
1、临界区、临界资源的概念。
2、进程互斥和进程同步的区别。
3、利用互斥信号量和同步信号量解决进程互斥和同步。
4、直接通信方式和管道通信方式。
三、教学难点
1、临界区、临界资源的确定。
2、利用互斥信号量和同步信号量解决进程互斥和同步.
3、消息传递系统工作方式的描述.
四、讲授要求
1、掌握：利用互斥信号量和同步信号量解决进程互斥和同步。
2、了解：信号量机制与P、V操作。
五、讲授要点
1、临界区、临界资源的概念。
2、进程互斥和进程同步的概念。
3、利用硬件方法解决进程互斥。
4、信号量机制与P、V操作。
5、进程通信的基本类型.
六、实验及实践要求
实验三：进程创建实验
1、 实验项目名称：进程创建实验
2、 实验类型： 设计性
3、 学时分配：4学时
4、 每组人数:1人
5、 实验内容及要求：用高级语言编写和调试一个简单的程序，来模拟实现进程的创建。

第四章 调度和死锁(理论12学时，实验8学时）
一、教学目的
1、 掌握操作系统中存在的3级调度
2、 熟练掌握调度算法，并掌握衡量调度性能优劣的作业周转时间、进程周转时间等概念
3、 了解产生死锁的各种原因
4、 掌握各种死锁解决措施,特别是避免死锁的方法
二、教学重点
1、调度的性能衡量
2、调度算法
3、死锁的预防
4、利用银行家算法避免死锁
三、教学难点
1、银行家算法
2、资源分配图的化简
四、讲授要求
1、掌握：作业调度和进程调度的功能。
2、了解：调度性能评价标准
五、讲授要点
1、 3级调度的任务
2、 调度的目标和性能衡量
3、 调度算法
4、 产生死锁的原因
5、 产生死锁的必要条件
6、 处理死锁的基本方法
7、 资源分配图及死锁定理
六、实验及实践要求
实验四：处理机调度实验
1、 实验项目名称:处理机调度实验
2、 实验类型:综合性
3、 学时分配：8学时
4、 每组人数:1人
5、 实验内容及要求:进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求用C语言编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验可以加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解优先数和时间片轮转调度算法的具体实施办法。

第五章 存储器管理（8学时）
一、教学目的
1、熟练掌握相关概念：名空间，逻辑（虚拟)地址空间，存储(物理地址）空间,静态重定位，动态重定位
2、掌握三种程序装入方式：绝对装入、可重定位装入、动态运行时装入
3、了解三种程序链接方式
4、熟练掌握连续分配存储管理的几种方式
5、掌握对换技术
6、掌握分页存储管理方式
7、了解分段存储管理方式
二、教学重点
1、名空间，逻辑（虚拟)地址空间，存储(物理地址）空间，重定位的概念
2、动态分区分配算法
3、分区回收算法
4、分页系统中的地址变换机构
5、分页与分段的主要区别
三、教学难点
1、 逻辑（虚拟）地址、重定位的概念
2、 动态分区分配算法
3、 内、外零头的概念
4、 快表
四、讲授要求
1、掌握:覆盖技术、交换技术、逻辑地址、物理地址、分页和分段、虚拟存储技术等概念。
2、理解：存储器层次，段页式存储管理技术。
五、讲授要点
1、逻辑（虚拟)地址空间，存储(物理地址)空间，重定位
2、单一连续区分配，固定分区分配，动态分区分配:分区分配算法
3、分区回收算法
4、紧凑技术
5、对换
6、页面、物理块及页面
7、分页系统中的基本地址变换机构
8、分页与分段的主要区别

第六章 虚拟存储器（4学时）
一、教学目的
1、掌握虚拟存储器的基本概念
2、掌握请求分页存储管理方式
3、熟练掌握页面置换算法
4、了解请求分段存储管理方式
二、教学重点
1、虚拟存储器的特征
2、请求分页中的硬件支持
3、页面置换算法
三、教学难点
页面置换算法
四、讲授要求
1、掌握：掌握请求分页存储管理方式
2、理解：了解请求分段存储管理方式
五、讲授要点
1、虚拟存储器的定
2、虚拟存储器的特征
3、请求分页中的硬件支持
4、最小物理块数
5、页面分配和置换策略
6、分配算法
7、页面置换算法
8、请求分段存储管理方式

第七章 设备管理（8学时）
一、教学目的
1、了解I/O系统的组成
2、掌握I/O控制方式
3、了解缓冲管理
4、了解Spooling技术
5、了解设备驱动程序
二、教学重点
1、I/O系统的组成
2、I/O控制方式
3、Spooling技术
三、教学难点
I/O控制方式
四、讲授要求
1、掌握：设备管理功能.
2、理解：设备分配技术，缓冲技术、中断技术。
3、了解:设备分类，Spooling系统，处理I/O请求的步骤。
五、讲授要点
1、I/O系统的组成
2、I/O控制方式
3、spooling技术
4、设备驱动程序的功能、特点
5、面置换算法
6、求分段存储管理方式

第八章 文件系统(6学时）
一、教学目的
1、掌握文件的相关概念
2、掌握文件的逻辑结构
3、掌握单级目录结构、两级目录结构、树型目录结构以及各自的目录查询技术
4、了解文件共享的含义，实现文件共享的方法
5、了解文件保护的相关方法
二、教学重点
1、文件的逻辑结构
2、文件目录结构
三、教学难点
文件目录结构
四、讲授要求
1、掌握：单级目录结构、两级目录结构、树型目录结构以及各自的目录查询技术
2、理解：文件的逻辑结构
3、了解:了解文件共享的含义，实现文件共享的方法
五、讲授要点
1、 文件的相关概念
2、 文件的逻辑结构
3、 单级目录结构、两级目录结构、树型目录结构
4、 文件共享
5、 文件保护

第九章 磁盘存储器管理（4学时）
一、教学目的
1、掌握各种磁盘调度算法
2、掌握文件在外存上的分配方法
3、掌握外存空闲存储空间的分配和回收
4、了解磁盘容错技术
二、教学重点
1、磁盘调度算法
2、文件在外存上的分配方法
三、教学难点
磁盘调度算法
四、讲授要求
1、 掌握:外存空闲存储空间的分配和回收
2、 理解：外存空闲存储空间的分配和回收
3、 了解:磁盘容错技术
五、讲授要点
1、磁盘调度算法
2、文件在外存上的分配方法
3、外存空闲存储空间的分配和回收
4、磁盘容错技术