《操作系统》课程教学大纲

《操作系统》课程教学大纲

第一部分 课程简介

【课程名称】：操作系统 【课程代码】：252010341 【课程属性】：专业教育基础课程

【授课对象】：计算机专业 2年级 本科生 【学时/学分】：48/3(另上机16学时)

一、课程性质与教学目的

（一）课程性质（指课程的地位、作用）

计算机所有能做的一切——编程、游戏、上网、看影碟??最终都要归结于硬件的操作序列。人们为了表达自己对硬件操作序列的安排，编制了机器语言。然而，机器语言由0、1代码构成，用户界面不很友好。这从客观上需要有一系列软件来方便用户使用计算机。设置操作系统的首要目的就是提供更利于使用的人机界面；随着“多道程序设计”概念的提出，计算机系统资源的利用率得到了极大的提高。与此同时，操作系统也肩负了使相互竞争的各进程能有序地、高效地使用处理机、存储器、外设等资源的任务。

正是因此，操作系统既作为资源的管理者，负责与硬件的直接联系；又作为计算机与人之间的接口，与用户的使用息息相关，最终弥补了人与计算机硬件之间的鸿沟。而且，作为计算机硬件的首次扩充，它还要对语言编译、应用程序、数据库管理程序等提供必要的支持，是学习“软”部分课程的基础。

计算机专业主干课程中，硬件部分以《计算机组成原理》为基础；软件部分以《操作系统》为基础；软硬件联系与《汇编语言》课程的展开。在课程设置上，《操作系统》居于学制中期，学生学习了一定的软硬件知识，但仍很庞杂，难以提高到全局高度再认识；再者，面对一系列日新月异的专业课，同学也需要这样一门课程告诉他们究竟这些课程讲授的内容在计算机系统中居于什么样的地位。

（二）教学目的

通过本课程的学习，应使学生从定性上了解计算机系统、特别是软件系统的构成及工作原理。

二、课程基本内容

主要包括操作系统用户接口、进程管理、处理机调度、存储管理、文件系统及设备管理

等几个部分。其知识能力及技能方面的基本要求包括：

1． 了解操作系统的历史、类型、功能。

2． 深刻理解什么是进程，理解进程在操作系统中的重要性。

3． 了解多道程序系统面临的问题及几种解决进程同步与互斥的方法。 4． 理解临界资源与临界段。

5． 掌握计数信号量机制如何解决进程的同步与互斥,能看懂简单的P、V操作原语解决

进程的同步与互斥的问题。

6． 深刻理解什么是死锁，理解死锁发生的原因和必要条件． 7． 理解CPU调度有几级，各在何时起作用。 8． 了解存储管理提供的主要功能。 9． 知道交换与覆盖。 10． 理解页、段式管理涉及的数据结构及地址变换过程。 11． 深刻理解什么是虚拟存储器。 12． 了解I/O请求的处理步骤。 13． 理解SPOOLING技术。 14． 理解设备分配机制及设备无关性。 15． 了解什么是文件，理解文件的组织、共享、命名冲突和目录的关系。

三、先修课程及后续课程 （一）先修课程

《程序设计基础》、《汇编语言》、《计算机组成原理》、《编译原理》、《接口与通信》、《计算机网络》

（二）后续课程

第二部分 教学总体安排

一、学时分配

章节 主要内容 计算机系统组成、操作第一章 绪论 系统的概念、功能 操作系统的形成和发展、基本类型与结构 程序库与链接编辑、作第二章 作业管理 业的概念与状态 作业的建立过程与用户接口 进程的概念、描述与状态转换 进程控制与进程互斥 进程同步 第三章 进程管理 进程通信、死锁的提出及必要条件 死锁的预防及银行家算法、死锁解除 分级调度与作业调度、进程调度，调度算法 调度算法评价 存储管理的功能、单道环境下的存储管理 第四章 存储管理 分区存储管理 覆盖与交换技术 页式管理 段式与段页式存储管理 第五章 文件管理 文件系统的概念、文件的逻辑结构与存取方法 文件的物理结构与存储设备、文件存储空间管各教学环节学时分配 讲授 2 实验 讨论 习题 课外 2 其他 小计 4 4 6 2 2 2 2 4 2 2 4 2 2 2 4 2 2 2 2 2 2 4 2 2 2 2 10 6 2 2 2 4 2 2 2 2 16+10 12+6 2 2 理 文件的共享与安全性、文件的存取控制、文件的使用、 文件系统的层次模型 第六章 I/O 请求的处理步骤 虚拟设备与SPOOLING技设备管术、设备分配机制与I/O理 优化 2 2 6 2 2 合计 2 2 4 48+16

二、教学重点与难点 （一）教学重点

1、 计算机硬件的组成和软件的结构. 2、 设置操作系统的目的.

3、 什么是操作系统,具备什么样的功能. 4、 操作系统有哪几种类型,各有什么特点.

5、 什么是多道程序设计,支持其的软硬件基础有哪些.

6、 多道程序系统有哪些特征,这些特征为操作系统的设计与实现带来了什么影响. 7、 系统调用的执行过程是什么. 8、 作业、进程与线程.

9、 进程的特征是什么,它与程序有何不同. 10、 进程的状态及状态转换的条件(五状态). 11、 为什么PCB是系统感知进程存在的唯一标志,PCB中包含的信息. 12、 什么是内核,内核实现什么基本功能. 13、 内核为什么发展到了微内核. 14、 什么是原语,它通常提供哪些功能. 15、 顺行程序和并行程序各有什么特点. 16、 程序并发执行的Bernstein条件. 17、 什么是临界资源、临界区,进程进入临界区的准则. 18、 解决进程互斥的办法有几种,如何利用这些机制编写简单的P、V操作原语解决进程间互斥和同步. 19、 生产者─消费者与读写者问题各描述了什么样的进程同步和互斥的关系. 20、 CPU的调度级别有几种,各在什么时候起作用. 21、 作业与进程调度的算法有哪些,会定量计算得出具体环境下它们的优劣. 22、 进程调度的时机. 23、 死锁原因、必要条件及死锁的解决(含银行家算法). 24、 用户与操作系统的接口有几种. 25、 什么是系统调用. 26、 CPU有几种工作状态,状态间的转换条件是什么. 27、 存储管理主要具备哪些功能. 28、 区分地址空间和存储空间,相对(逻辑)地址和物理地址.什么是地址重定位. 29、 重定位有几种方法,有什么区别,各有什么好处.