大学本科操作系统教学大纲

大学本科课程教学大纲

课程名称：操作系统（Operating System）

学分：4 总学时：72

实验（上机）学时：18

开课专业：计算机科学与技术专业

一、本课程的性质、目的和培养目标

操作系统是计算机中的重要系统软件，是计算机科学与技术专业的一门必修棵。本课程以当代最新的操作系统为背景，以多道程序为重点，着重讲解操作系统的五大管理功能及实现，突出操作系统的并发性。同时还介绍了在网络和分布系统环境下OS的基本概念、功能及实现方法，并以多用户、多任务的UNIX为实例，作深入的阐述。本大纲的基本要求是，使学生掌握操作系统的基本原理，功能，各种资源管理和控制的思路，策略、信息流程，数据结构和实现技术；并兼备使用，维护和开发操作系统的初步知识。

二、预修课程

算法与数据结构、计算机组成原理

三、课程内容及学时分配

第一章操作系统引论

1．操作系统的目标作用和模型

2．操作系统的发展过程

3．操作系统的特征和服务

4．操作系统的功能

5．操作系统的进一步发展

说明：

本章是操作系统的引论，主要讲解操作系统的形成和发展，了解操作系统的特点并发、虚拟、共享等特征。

1．了解操作系统的形成及定义目标、作用和层次模型

2．了解操作系统的分类：批处理（单道、多道）、分时、网络、分布式系统3．操作系统特征：并发、共享、虚拟、异步性

4．了解操作系统的功能：存储管理、处理器管理、设备管理、文件管理、用户接口

5．了解、分析操作系统的几种观点，资源管理观点、模块分层观点

6．了解多处理机操作系统网络操作系统，分布式操作系统

本章学时数：4，本章习题数：2

第二章进程的描述与控制

1．前趋图和程序的执行

2．进程的描述

3．进程控制

4．进程二基本概念

说明：

本章主要讲解进程的定义和特征及基本状态，掌握进程的控制、进程的创建、撤消等，掌握线程的基本概念描述与控制。

1．掌握程序前趋图，程序的顺序执行与并发执行前趋图，程序并发执行条件2．掌握进程的定义与特性，进程的三种基本状况：就绪、执行、阻塞

3．掌握进程的创建、撤消、运行、阻塞、唤醒；进程的激活与挂起

4．掌握进程的基本概念描述与控制

本章学时数：6，本章习题数：2

第三章进程同步与通信

1．进程同步的基本概念

2．信号量机制及信号量集机制

3．经典进程同步问题

4．管理机制

5．进程通信

说明：

本章主要讲解进程同步的概念和实现机制，重点讲解经典的进程同步问题，最后简要介绍管程的概念和进程的通讯。

1．掌握进程间的资源共享，相互合作关系；临界资源，临界区；同步机制遵循的准则：空闲让进，忙则等待，有限等待，让权

2．掌握进程互斥的软硬件解决方法

3．掌握信号量机制：整行信号量机制，记录型信号量机制，信号量集机制4．掌握经典进程同步问题，生产者消费者问题，读者写者问题、哲学家进餐问题

5．掌握管理机制，管理的基本概念，用管程方法解决生产者消费者问题及哲学家进餐问题的具体实现

6．了解进程通信类型；进程同步方式；消息缓冲队列通信机制，包括：数据结构，发送原语，接收原语

本章学时数：8，本章习题数：6

第四章调度与死锁

1．调度的类型和模型

2．调度算法

3．实时系统中的调度

4．多处理和调度

5．死锁及其预防和避免基本概念

6．死锁的检测和解除

说明：

本章主要讲解操作系统中的调度类型和各种调度算法，了解死锁的概念和预防死锁的方法。

1．了解高级，低级，中级，三级调度，特别要了解低级调度中的抢占方式与非抢占方式的特点

2．掌握调度队列模型，选择调度方式和算法的准则

3．掌握调度算法，FCFS调度算法，短作业（进程）优先调度算法，多级队列调度、多级反馈队列调度算法

4．掌握实时系统中的调度，多处理和调度

5．了解死锁的基本概念，产生原因，死锁的必要条件

6．了解死锁的预防和避免；系统的安全状况，掌握银行家算法避免死锁

7．了解死锁的检测和解除

本章学时数：6，本章习题数：4

第五章存储管理

1．程序的装入和链接

2．连续分配存储管理方式

3．多道程序环境下的对换

4．分页存储管理方式

5．分段存储管理方式

说明：

本章主要讲解操作系统中的存储管理。重点讲解分页式存储系统，了解分段式管理系统。

1．认识存储器是计算机的宝贵资源，对它进行有效管理，不仅直接影响到存储器的利用率，而且还对系统性能有重大影响

2．了解装入模块装入内存的三种方式：绝对装入方式、可定位方式、动态装入3．掌握程序链接的三种方式：静态链接、装入时动态链接和运动时动态链接4．了解连续分配存储管理方式：单一连续方式，固定分区分配，动态分区。了解IBMPC微机的存储管理方式

5．掌握多道程序环境下对换空间的管理，进程的换出和换入

6．掌握分页存储管理的基本方法，地址变换机构，两级和多级页表，反置页表等

7．了解分段系统基本原理，共享保护，段页式存储管理方式

本章学时数：6，本章习题数：5

第六章虚拟存储器

1．虚拟存储器基本概念

2．请求分页存储管理方式

3．页面对换算法

4．请求分页系统性能分析

5．请求分段存储管理方式

说明：

本章主要讲解虚拟存储器管理，着重讲解分页存储管理，了解分页系统的性能，了解请求分段存储管理方式。

1．掌握请求分页管理方式的实现，页面分配页面置换算法

2．了解请求分段存储管理方式、请求分页系统的性能分析

本章学时数：6，本章习题数：4

第七章设备管理

1．I/O系统的组成

2．I/O控制方式

3．缓冲管理

4．设备分配和设备处理

说明：

本章主要讲解设备管理，了解I/O的控制方式，了解缓冲管理的实现方法，重点掌握假脱机系统的原理。

1．了解用于实现信息输入，输出和存储的设备进行控制和管理的方法

2．掌握I/O控制的三种方式：程序I/O方式、中断驱动I/O方式及DMA控制方式

3．掌握缓冲管理和单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲池