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《操作系统》课程教学大纲

课程名称	操作系统/ Operation System
设立股份有限公司的条件课程编码	10000500710	课程类型	专业必修课
课程性质	专业主干课	适用范围	信息与计算科学专业、信息安全专业
学分数	3	先修课程	程序设计语言、操作系统原理
学时数	54	实验/实践学时	无
课外学时	无	考核方式	考试

一、教学大纲说明

(一)课程的地位、作用与任务

　《操作系统》是信息类计算机应用专业学生必修的公共基础课之一，是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程。在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。

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。因此本课程的目的与任务是使学生通过本课程的学习，理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统（如UNIX、xinux）的使用和一般管理方法，了解它是如何组织和运作的，从而为学生以后的学习和工作打下基础。先修课要求，本课程在学习之前最好具有计算机组成原理、程序设计语言的知识。

(二)课程的教学目的和要求

通过本课程的学习，使学生较好地掌握操作系统在计算机系统中的重要作用和基本工作原理。了解操作系统发展过程、新技术的应用。理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统及它们的使用和一般管理方法，为今后的进修、应用实务作好技术准备。

掌握：基本概念包括：多道程序设计、并发、分时、作业、进程、互斥与同步、周转时间、吞吐量、重定位、连接、虚拟存储、虚拟设备、死锁、线程。

基本知识：计算机系统资源（处理机、存储器、设备、文件）的管理策略。

基本技能：管理系统资源的常用命令、系统配置与维护的方法和技术。

理解重点：进程概念、存储管理（尤其虚拟存储）的各种策略、文件系统的管理、设备的管理和配置。结合具体现代操作系统加深理解。

了解难点：进程的概念及其与程序的区别、进程间同步与互斥的正确实现、虚拟设备与虚拟存储。Unix,Windows NT的系统结构、功能特点。

(三)课程的教学方法与手段

　１、本课程概念多、较抽象、涉及面广，因此教学形式以讲授方式为主。约佔80%。实验与自学约佔20%。教师应该提供自学提纲并适当辅导。提倡学员关注部份资料性的教材。

　２、为加强和落实动手能力的培养，应充分重视实践性教学环节，保证上机机时不少于 6学时。建议在UNIX或兼容的系统中完成实验。

　３、对关键性概念、整体实现思想方面的问题可辅以课堂讨论的形式。

　４、如条件许可，应利用网络技术进行授课、答疑和讨论。

5、文字教材与课件教材的配合。课程以文字教材为主(包括主教材和实验教材两部分),文字教材担负起形成整个课程体系系统性和完整性的任务，是学生学习的主要媒体形式。因此教材要概念清晰、条理分明、深入浅出、便于自学，并要注意加强导学。在内容上要紧密围绕培养目标，突出重点、兼顾一般，反映当代最新技术及应用。

6、教材及课件作为文字教材的强化媒体，配合文字教材讲授课程的重点、难点以及问题的分析方法与思路。两者互相补充，彼此配合。

(四)课程与其它课程的联系

操作系统作为计算机硬件和软件的接口，涉及计算机组成的各部件，应用程序设计等方面知识，因而先修课程有：计算机基础、计算机组成原理、程序语言设计等。后继课程有：计算机网络、软件工程等。

(五)教材与教学参考书

教材：汤子瀛、哲凤屏、汤小丹，《计算机操作系统》，计算机操作系统，西安电子科技大学出版社，2000年

教学参考书：1、张尧学、史美林，《计算机操作系统教程》，清华大学出版社，北京，1999年2月

2、罗宇等.《操作系统》，电子工业出版社，北京，2005年7月

3、刘乃琦，《计算机操作系统》，北京，电子工业出版社，2001年

二、课程的教学内容、重点和难点

第一章引论

教学内容：介绍操作系统的组成、形成和发展，多道程序设计，操作系统的功能和特性，类型和主要产品。

重点：操作系统的定义，操作系统的特性和主要功能。

难点：操作系统的主要类型，多道程序设计概念，分时概念。

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。

教学建议

各实施单位可根据具体情况，对所用操作系统的运行环境作适当介绍。

第二章操作系统的运行环境

操作系统的运行环境主要有系统的硬件，处理器、主存、输入输出设备及有关的系统软件等，还有使用它的人。操作系统对环境的要求。CPU、主存偖器、缓冲技术、中断技术、时钟、与其它软件系统的关系、与人的接口、固件

重点：操作系统对软、硬环境的要求。

难点：缓冲技术、中断技术、重定位技术、固件_微程序设计概念

第三章进程管理

进程的定义、状态、组成和管理；进程的相互作用和通信。操作系统与进程控制的执行。

重点：进程定义，临界区概念，进程的状态及其变化，进程的同步与互斥。

难点：进程的控制，进程管理，UNIX SVR4的进程管理。

教学建议：进程以及进程的控制原语，可组织适当讨论，多加练习，鼓励学生积极思考，分析问题。

第四章多线程

线程(THREAD)是近年在操作系统领域出现的非常重要的机制和技术，重要性与进程相当。能提高程序执行的有效性、方便用户结构。它适用于多处理机系统SMP及PC机，现代OS均支持线程机制。主要内容：线程概念、状态和管理，多线程的实现、UNIXR 的线程机制。

重点：线程概念的引入、线程的性质、状态与管理。操作系统如何管理线程，线程与进程的关系。

难点：多线程机制。

第五章并行性：互斥和同步

并行技术—多道程序设计、多进程、多线程进行管理是操作系统的关键技术，资源共享引起的问题，竞争和互斥要求，同步与进程间的通讯等解决办法。

重点：临界段、互斥、信号量、用信号量实现进程间的互斥、生产者和消费者问题、进程的通讯、UNIX的进程同步和通讯。

难点：用信号量实现进程间的互斥、进程同步和通讯。

第六章处理机管理和多处理器系统

多处理器系统、调度的层次和作业调度；SMP管理及调度；作业调度和常用调度算法；UNIX类系统的处理器调度。

重点：作业调度和进程调度的功能，常用调度算法。

难点：SMP管理及调度；调度级别，性能评价标准，UNIX常用调度命令。

第七章死锁

教学内容：死锁的概念、预防和避免；死锁的检测及恢复及有关算法。

重点：掌握:死锁的概念,死锁的预防和避免。

难点：理解:死锁的必要条件；银行家算法,死锁的检测及恢复。

第八章实存储器管理技术

教学内容：主存储器管理主要技术和工作原理及它们优劣比较。这是不同操作系统的主要区别之一。

重点：用户程序的主要处理阶段及相应概念，分区、分页和分段的概念，分页存储管理技术；段页式存储管理技术和算法。

难点：动态重定位技术及其工作原理，分段存储管理技术。

建议：处理机管理和存储器管理的实验可一起进行，以体现二者的联系。

第九章虚拟存储管理

虚拟存储器的概念、逻辑地址，物理地址，虚拟地址空间，快表地址转换，段页式存储管理和算法，主存共享、快表一致性。

难点：虚拟存储管理在操作系统中的作用、段页式存储管理的原理、算法和实现。算法分析与策略。

重点：段页式存储管理的原理、算法和实现，WINDOWS NT的虚拟存储管理。

第十章设备管理

设备管理概述；I/O子系统的功能的三种技术模式(编程I/O、中断驱动I/O、DMA)、输入输出管理；缓冲技术；驱动程序；磁盘调度。

重点：设备分配技术，设备驱动程序功能，DMA、通道、SPOOL系统。

难点：缓冲技术、流、处理I/O请求的步骤。

第十一章文件系统

文件存储空间的管理，文件的共享和文件系统的安全性及基本操作。

重点：文件的逻辑组织和物理组织的概念及不同的组织形式，文件的目录结构，文件和目录的主要操作。

难点：文件系统的实现，文件的存取控制，UNIX文件系统的主要操作、虚拟文件系统、安全性和保护。

第十二章分布式计算机系统、操作系统结构和范例

分布式计算机系统的特点和主要功能；分布式操作系统的资源管理、系统结构、进程通讯、客户/服务器模式、分布式文件系统、互斥与死锁及相关算法。

重点：分布式系统的资源管理、资源分配的算法、进程通讯。

难点：分布式环境的进程通讯、TCP/IP协议。

第十三章微内核、操作系统的结构和设计

微内核结构是当前操作系统设计的潮流，是现代操作系统的特征之一。

重点：微内核(MICROKERNET)技术及其重要性；微内核对系统的安全性、可靠性及其它优点；微内核的结构与实现。

难点：操作系统的设计、客户/服务器模式是第三代的操作系统；Windows NT操作系统的内核及其特点。

第十四章 Windows NT 操作系统

Windows NT的系统模型是Client/server模型,Object模型,SMP模型的组合。NT的结构及其特点；NT的基本成份—对象、进程、线程。微内核和对称多处理机系统SMP、NT的虚拟存储器及其管理、输入输出系统、内装网络、对象管理、进程管理、安全性。

重点：NT结构上的用户态层、核心态层，多重的文件系统、动态优先级的多任务多线程环境、支持对称的多处理、高安全性级别。

难点：从操作系统主要理论的角度来理解NT的结构和特点，分析NT的设计目标和系统模型。

三、主要教学媒体的使用与学时分配

北京现代汽车培训管理系统

教学内容		各教学环节学时分配施慧达
章节	主要内容	讲授	实验	讨论	习题	課外	其它	小计	采用何种多媒体教学手段
一	引论	2						2
二	操作系统的运行环境	2						2
三	进程管理	2	2		2			6
四	多线程	2						2
五	并行性：互斥和同步	4						4
六	多处理器管理系统	4						4
七	死锁	2						2
八	实存储器管理技术	4			2			6
九	虚拟存储管理	测井4						4
十	设备管理	2	2					4
十一	文件系统	2	2		2			6
十二	分布式计算机系统(自学参考) 政治体制改革的必要性	2						2
十三	微内核、操作系统结构与设计	4						4
十四	Windows NT操作系统	4	2					6
	合计	40	8		6			54
						信息技术的负面影响

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