030731007《操作系統(tǒng)》教學(xué)大綱

1、030731007操作系統(tǒng)教學(xué)大綱操作系統(tǒng)課程教學(xué)大綱課程代碼:030731007課程英文名稱：Operating System課程總學(xué)時(shí)：48講課：40實(shí)驗(yàn)：8上機(jī)：適用專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù)大綱編寫（修訂）時(shí)間：2021.7一、大綱使用說明（一）課程的地位及教學(xué)目標(biāo)操作系統(tǒng)是電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課，主 要講授操作系統(tǒng)的基本概念、管理策略和實(shí)現(xiàn)原理。本課程在教 學(xué)內(nèi)容方面除基本知識(shí)、基本理論和基本方法的教學(xué)外，著重培 養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目管理與團(tuán)隊(duì)協(xié)作 等素質(zhì)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將達(dá)到以下要求：1. 建立起以操作系統(tǒng)為中心的對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體性和系

2、統(tǒng)級(jí) 的認(rèn)識(shí)；2深入理解操作系統(tǒng)的基本概念、原理和方法；3. 掌握操作系統(tǒng)中處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理和文件 管理中的關(guān)鍵技術(shù)；4. 了解計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的新發(fā)展，跟上現(xiàn)代操作系統(tǒng)發(fā)展的速度和步伐。（二）知識(shí)、能力及技能方面的基本要求1. 基本知識(shí)：掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的一般知識(shí)，操作系統(tǒng)的定 義和功能、硬件支撐環(huán)境、常采用的結(jié)構(gòu)模式以及分類等。2. 基本理論和方法：掌握處理機(jī)管理涉及到的關(guān)鍵技術(shù)，各 種作業(yè)調(diào)度算法、各種進(jìn)程調(diào)度算法、實(shí)時(shí)處理與實(shí)時(shí)調(diào)度算法 等；掌握基本存儲(chǔ)管理和虛擬存儲(chǔ)管理的基本策略，分頁式、分 段式、段頁式、請(qǐng)求分頁式、請(qǐng)求分段式存儲(chǔ)管理以及請(qǐng)求頁式 虛擬存儲(chǔ)管理、請(qǐng)

3、求段式虛擬存儲(chǔ)管理的基本思想；掌握文件管 理，文件的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、目錄結(jié)構(gòu)、磁盤存儲(chǔ)空間的管 理、按名存取的實(shí)現(xiàn)過程等；掌握設(shè)備管理，I/O的組織結(jié)構(gòu)、實(shí) 現(xiàn)方式、緩沖技術(shù)、虛擬設(shè)備與SPOOLing技術(shù)以及磁盤的移臂調(diào) 度策略；掌握并發(fā)進(jìn)程的設(shè)計(jì)技術(shù)，用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)互斥、同步、 資源分配的方法；掌握死鎖的概念、產(chǎn)生死鎖的必要條件、死鎖 的預(yù)防、避免、檢測(cè)與恢復(fù)、各種安全威脅與防護(hù)措施等。3. 基本技能：掌握系統(tǒng)分析、軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、編 程技術(shù)等技能。（三）實(shí)滋說明1. 教學(xué)方法：課堂講授中要重點(diǎn)對(duì)基本概念、基本原理和基 本方法的講解；采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題

4、和解決問題的能力；引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生通過實(shí)踐和自學(xué)獲取知識(shí)， 培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力；增加討論課，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng) 性；注意培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)操作系統(tǒng)知識(shí)分析問題、解決問題的 能力。講課要聯(lián)系實(shí)際并注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。2. 教學(xué)手段：本課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)中采用電子教 案、課件、多媒體教學(xué)系統(tǒng)等先進(jìn)教學(xué)手段，以確保在有限的學(xué) 時(shí)內(nèi)，全面、高質(zhì)量地完成課程教學(xué)任務(wù)。3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：要求學(xué)生基于Linux操作系統(tǒng)利用相關(guān) 程序語言進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（四）對(duì)先修課的要求本課程的教學(xué)必須在完成先修課程之后進(jìn)行。本課程主要的 先修課程為：計(jì)算機(jī)原理。本課程將為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程等 其它專業(yè)課的學(xué)習(xí)

5、以及課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。（五）對(duì)習(xí)題課、實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求1. 對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)章節(jié)（如：處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、進(jìn)程的 互斥與同步、進(jìn)程的死鎖等）應(yīng)安排習(xí)題課，例題的選擇以培養(yǎng)學(xué)生消化和鞏固所學(xué)知 識(shí)，用以解決實(shí)際問題為目的。2. 課后作業(yè)要少而精，內(nèi)容要多樣化，作業(yè)題內(nèi)容必須包括 基本概念、基本理論及算法實(shí)現(xiàn)方面的內(nèi)容，作業(yè)要能起到鞏固 理論，掌握方法和技巧，提高分析問題、解決問題能力，對(duì)作業(yè) 中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，課上應(yīng)做必要的提示，并適當(dāng)安排課內(nèi)講評(píng)作 業(yè)。學(xué)生必須獨(dú)立、按時(shí)完成課外習(xí)題和作業(yè)，作業(yè)的完成情況 應(yīng)作為評(píng)定課程成績的一部分。3. 每個(gè)學(xué)生要完成大綱中規(guī)定的必修實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)環(huán)

6、節(jié)， 學(xué)生應(yīng)掌握操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的工作流程，獲得實(shí)驗(yàn)操作的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際應(yīng)用問題的解決能力，以達(dá)到 理論聯(lián)系實(shí)際的目的。實(shí)驗(yàn)成績作為評(píng)定課程成績的一部分。4. 安排大作業(yè)，大作業(yè)成績作為平時(shí)成績的一部分。5. 本課程的課程設(shè)計(jì)單獨(dú)設(shè)課，單獨(dú)考核，具體要求參見相 應(yīng)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱。（六）課程考核方式 1.考核方式：考試2. 考核目標(biāo)：在考核學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)基本知識(shí)、基本原理和 方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)通過特定 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法來實(shí)現(xiàn)的能力。3. 成績構(gòu)成：本課程的總成績主要由三部分組成：平時(shí)成績 （包括作業(yè)情況、出勤情況等）占10%,實(shí)驗(yàn)成績占15%,

7、期末考試成績占75%O平時(shí)成績由任課教師視具體情況按百分制給出；實(shí)驗(yàn)成績由 實(shí)驗(yàn)老師參照相關(guān)規(guī)定按百分制給出，實(shí)驗(yàn)無成績或?qū)嶒?yàn)不及 格，取消期末考試資格，總成績直接以不及格計(jì)。（七）參考書目操作系統(tǒng)，宗大華、宗濤、陳吉人編，人民郵電出版社,2021操作系統(tǒng)教程（第4版），孫鐘秀、費(fèi)翔林、駱斌編，高等教育出版社，2021現(xiàn)代操作系統(tǒng)，湯小丹、梁紅兵、哲鳳屏、湯子瀛編，電子工業(yè)出版社，2021計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教 程，張堯?qū)W、史美林編，清華大學(xué)出版社，20xx計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解（第2版），梁紅兵、湯 小丹編，西安電子科技大學(xué)出版社，2021二、中文摘要本課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生必修的一門主干專業(yè)

8、基礎(chǔ)課程。課 程通過對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)涉及到的內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)的講授，使學(xué) 生掌握操作系統(tǒng)計(jì)的基本知識(shí)、基本原理和基本方法，并具有將 操作系統(tǒng)中的基本管理策略通過特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的 能力。課程主要內(nèi)容包括處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、文件管理、設(shè) 備管理、并發(fā)進(jìn)程的設(shè)計(jì)與死鎖等。本課程將為后續(xù)課程的學(xué)習(xí) 以及相關(guān)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等奠定重要的基礎(chǔ)。三、課程學(xué)時(shí)分配表序號(hào)1操作系統(tǒng)概述教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)66講課4 224 2實(shí)驗(yàn)22 2上機(jī)1. 1操作系統(tǒng)的定義與功能1.2操作系統(tǒng)的接口與內(nèi)核模式1.3操作系統(tǒng)的基本 分類1.4硬件支撐環(huán)境1.5 Linux操作系統(tǒng)的誕生2操作系統(tǒng) 的基本功能實(shí)驗(yàn)進(jìn)程與

9、線程2.1進(jìn)程的概念2.2進(jìn)程的管理 2.3線程2.4 Linux的進(jìn)程3進(jìn)程管理實(shí)驗(yàn)處理機(jī)管理 8 66648626 2 2 24 11 1 1 4 1 1 1 1 4 1 1 1 14 2 26 1 1 2 1 1 4 22 22223. 1處理機(jī)調(diào)度概述3.2作業(yè)調(diào)度算法3.3進(jìn)程調(diào)度算法3.4實(shí)時(shí)處理與實(shí)時(shí)調(diào) 度算法3.5 Linux的處理機(jī)調(diào)度4處理機(jī)管理實(shí)驗(yàn)基本存儲(chǔ)管 理4. 1存儲(chǔ)管理預(yù)備知識(shí)4.2分區(qū)存儲(chǔ)管理4.3分頁式存儲(chǔ)管 理4.4分段式和段頁式存儲(chǔ)管理5虛擬存儲(chǔ)管理5.1請(qǐng)求頁式 虛擬存儲(chǔ)管理基礎(chǔ)5.2請(qǐng)求頁式的替換策略5.3請(qǐng)求段式虛擬 存儲(chǔ)管理5.4 Linux的存儲(chǔ)

10、管理6文件管理6. 1文件系統(tǒng)概述6. 2文件的目錄結(jié)構(gòu)6. 3文件在磁盤上的組織6.4文件的使用 6.5 Linux的文件管理7文件管理實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理7.1設(shè)備管理 概述7.2 I/O的4種實(shí)現(xiàn)方式7.3緩沖技術(shù)、虛擬設(shè)備與 SPOOLing技術(shù)7.4磁盤及磁盤的移臂調(diào)度策略7.5 Linux的I/O 管理8并發(fā)性：互斥和同步8.1互斥和同步8.2實(shí)現(xiàn)互斥的方 法討論8.3信號(hào)量與P、V操作8.4互斥、同步的樣例分析8.5 高級(jí)進(jìn)程通信9死鎖、系統(tǒng)安全9. 1死鎖概述9.2死鎖的預(yù) 防、避免、檢測(cè)與恢復(fù)9.3系統(tǒng)的安全與保護(hù)合計(jì)56 2 40 8 四、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第1部分操作系統(tǒng)概述總學(xué)

11、時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）：6講課：4實(shí)驗(yàn)：2上機(jī)：0第1.1部分操作系統(tǒng)的定義與功能、第1.2部分操作系統(tǒng) 的接口與內(nèi)核模式（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）明確本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)；2）掌握操作系統(tǒng)的定義與功能；3）掌握操作系統(tǒng)的兩種接口；4）掌握操作系統(tǒng)內(nèi)核的結(jié)構(gòu)模式。重 點(diǎn)：操作系統(tǒng)內(nèi)核的結(jié)構(gòu)模式；第1.3部分操作系統(tǒng)的基本分類、第1.4部分硬件支撐環(huán) 境、第1.5部分Linux操作系統(tǒng)的誕生（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）掌握操作系統(tǒng)的基本分類；2）掌握計(jì)算機(jī)硬件的基本構(gòu)成；3）掌握中斷的概念及中斷的處理過程；4）了解操作系統(tǒng)的發(fā)展簡史。重 點(diǎn)：計(jì)算機(jī)硬件的基本構(gòu)成難點(diǎn)：中斷的處理過程習(xí) 題：CPU

12、的核心態(tài)與用戶態(tài)的區(qū)別、多道程序設(shè)計(jì)中資源利用率的 計(jì)算等實(shí) 驗(yàn)：操作系統(tǒng)的基本功能實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）第2部分進(jìn)程與線程總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）：6講課：4實(shí)驗(yàn)：2上機(jī)：0第2.1部分 進(jìn)程的概念（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）掌握多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境下的程序特點(diǎn)；2）掌握進(jìn)程的定義；3）掌握進(jìn)程的狀態(tài)及狀態(tài)變遷。重 點(diǎn)：進(jìn)程的狀態(tài)及狀態(tài)變遷難點(diǎn)：多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境下的程序特點(diǎn)第2. 2部分進(jìn)程的管理、第2. 3部分線程、第2. 4部分 Linux的進(jìn)程（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）掌握進(jìn)程控制塊；2）掌握進(jìn)程控制的系統(tǒng)調(diào)用命令；3）掌握線程；4）掌握Linux進(jìn)程。重 點(diǎn)：進(jìn)程與線程的關(guān)系難 點(diǎn)：進(jìn)程控制的系統(tǒng)

13、調(diào)用命令習(xí) 題：進(jìn)程狀態(tài)的變遷圖、進(jìn)程的直接制約和間接制約關(guān)系等實(shí) 驗(yàn)：進(jìn)程管理實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）第3部分處理機(jī)管理總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）：8講課：6實(shí)驗(yàn)：2上機(jī)：0第3.1部分 處理機(jī)調(diào)度概述、第3. 2部分作業(yè)調(diào)度算法 （講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）掌握處理機(jī)的3個(gè)層次；2）掌握調(diào)度算法的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)；3）掌握各種作業(yè)調(diào)度算 法的基本策略。重 點(diǎn)：各種作業(yè)調(diào)度算法的基本策略第3. 3部分進(jìn)程調(diào)度算法（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）掌握進(jìn)程調(diào)度的功能、時(shí)機(jī)；2）掌握各種進(jìn)程調(diào)度算法的基本策略。重 點(diǎn)：各種進(jìn)程調(diào)度算法的基本策略第3. 4部分 實(shí)時(shí)處理與實(shí)時(shí)調(diào)度算法、第3. 5部分Linux的 處理機(jī)調(diào)度（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）了解實(shí)時(shí)處理的特征；2）掌握各種實(shí)時(shí)調(diào)度算法的基本策略；3） 了解Linux的處 理機(jī)