操作系统 教学大纲 

《操作系统》课程教学大纲

课程代码：090132111

课程英文名称：Operating system

课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0 适用专业：信息与计算科学专业 大纲编写（修订）时间：2017.11

一、 大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

操作系统是计算机硬件的第一层软件封装，延拓了计算机的基本功能，有效地管理各种资源并协调其它软件的运行活动。作为硬件和其它计算机软件之间的桥梁，操作系统既要考虑硬件特性，也要考虑软件效率，同时还要考虑最终用户，由此而产生的种种策略形成操作系统的核心内容。学习这门课程，需要了解操作系统的发展历史、功能特性，需要理解操作系统常用的算法理论和管理方法；学生不应该仅仅满足对既有知识的掌握，还要学会使用这些知识理论去解决实际的应用问题。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

1.基本知识：通过本课程的理论教学环节，要求理解该门课程的一些基本概念。例如进程管理的概念、存储管理的概念等。

2.基本理论和方法：掌握各种算法理论或处理策略的精髓所在。例如进程间同步互斥的概念和实现原理，处理器管理中的有关调度算法，系统死锁和资源分配的相应策略，存储管理中的各种分配技术，虚拟存储管理的策略和页面置换算法，文件管理中的文件逻辑结构与物理结构的映射关系以及有关的数据结构，设备管理中的假脱机技术和磁盘管理的各种调度算法等。

3.基本技能:能结合有关经典的例子做细致的分析。 （三）实施说明

1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力，调动学生学习的主观能动性。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。 2．教学手段：在教学中采用电子教案及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求

要求学生掌握C语言程序设计等计算机相关知识。 （五）对习题课、实验环节的要求

1. 对重点、难点章节安排适当的习题讲解，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，

用以解决实际问题为目的。

2. 课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及分析设

计等方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握基本原理和方法，提高分析问题、解决问题能力，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。

（六）课程考核方式 1. 考核方式：考试

2. 考核目标：考核学生对操作系统基本知识掌握程度，各种算法理论或处理策略的精髓所

在。 3. 成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）

占30%，期末考试成绩占70%。

平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。 （七）主要参考书目:

1. 《操作系统基础》 屠祁、屠立德等编著 清华大学出版社 2012年12年5月 2. 《计算机操作系统》（第四版）汤小丹等著 西安电子科技大学出版社 2014年5月

二、中文摘要

本课程是信息与计算科学专业的一门选修课。本课程主要内容围绕计算机系统中最重要的系统软件即计算机操作系统的设计与实现而展开，具体包括操作系统的形成、发展、类型、功能、特征和结构设计，进程和线程的概念、同步和通信机制、调度算法和死锁处理策略，分页、分段以及虚拟存储等内存管理方法与技术，以及设备管理、磁盘存储管理和文件系统等。本课程将为后续相关课程的学习以及毕业设计等奠定重要的基础。

三、课程学时总体分配表

序号 1 1.1 1.2 2 2.1 2.2 2.3 3 3.1 3.2 3.3 4 4.1 4.2 4.3 5 5.1 5.2 6 6.1 6.2 操作系统概述 操作系统的定义、功能及结构 操作系统的发展过程、分类与基本特征 进程和线程 进程的定义 进程的管理 线程的定义 调度与死锁 处理机调度概述 常用调度算法 死锁 存储管理 存储管理概述 分页存储管理和分段存储管理 虚拟存储管理 设备管理 设备管理概述 设备管理相关技术 文件管理 文件系统概述 文件管理相关技术 合计 教学内容 学时 4 8 6 6 4 4 32 讲课 4 2 2 8 2 4 2 6 2 2 2 6 2 2 2 4 2 2 4 2 2 32 实验 上机 四、教学内容及基本要求

第1部分 操作系统概述

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

第1.1部分 操作系统的定义、功能及结构（讲课2学时） 具体内容:

1) 掌握操作系统概念

2) 了解操作系统的功能和结构

第1.2部分 操作系统的发展过程、分类与基本特征（讲课2学时） 具体内容:

1) 了解操作系统的形成和发展 2) 了解操作系统的分类和基本特征 重 点:

1. 什么是操作系统 2. 操作系统的主要功能 3. 操作系统的结构 4. 操作系统的主要类型 5. 操作系统的基本特征 难 点：

操作系统的概念，功能和操作系统结构 习 题:

操作系统的基本概念等 第2章 进程和线程

总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0 第2.1部分 进程的定义（讲课2学时） 具体内容:

1) 进程的引入 2) 进程的概念

第2.2部分 进程的管理（讲课4学时） 具体内容:

1) PCB简介 2) 进程的调度

3) 进程的同步与互斥 4) 进程通信

第2.3部分 线程的定义（讲课2学时） 具体内容:

1) 线程的引入

2) 线程的概念和属性 3) 超线程简介 重 点:

1) 进程的概念和进程调度 2) 进程间的关系 3) 临界资源 4) 信号量机制 5) 进程通信

6) 线程的概念和属性 难 点：

进程的调度、进程的同步与互斥、进程通信

习 题:

进程的同步与互斥等 第3部分 调度与死锁

总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 第3.1部分 处理机调度概述（讲课2学时） 具体内容:

1) 理解处理机调度的基本概念 2) 了解常用调度方式 3) 了解常用调度队列模型

第3.2部分 常用调度算法（讲课2学时） 具体内容:

1) 常用调度算法 2) 多处理机的调度

第3.3部分 死锁（讲课2学时） 具体内容:

1) 产生死锁的原因 2) 产生死锁的必要条件 3) 预防死锁的基本方法 4) 系统运行的安全状态 重 点:

1. 处理机调度的基本概念

2. 调度队列模型、调度算法以及多处理机的调度 3. 死锁的产生和预防 难 点：

调度队列模型、调度算法、死锁的产生和预防 习 题:

调度算法、死锁产生及预防等 第4部分 存储管理

总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 第4.1部分 存储管理概述（讲课2学时） 具体内容:

1) 存储管理的功能 2) 重定位

3) 存储空间的分配 4) 覆盖技术 5) 交换技术

第4.2部分 分页存储管理和分段存储管理（讲课2学时） 具体内容:

1) 分页存储管理 2) 分段存储管理 3) 段页式存储管理

第4.3部分 虚拟存储管理（讲课2学时） 具体内容:

1) 虚拟存储的概念

2) 请求分页存储管理 3) 页面置换算法 4) 请求分段存储管理 重 点:

1. 存储空间的分配

2. 覆盖技术、交换技术、分页存储管理、分段存储管理、段页式存储管理 3. 虚拟存储管理 难 点：

各种存储管理方法的比较、逻辑地址空间的概念、各种管理方法的地址变换原理、虚存原理。 习 题:

分页存储管理、分段存储管理以及虚拟存储管理等 第5部分 设备管理

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 第5.1部分 设备管理概述（讲课2学时） 具体内容:

1) 设备的分类

2) 设备管理的任务和功能 3) 设备控制器

4) 输入输出的控制方式

第5.2部分 设备管理相关技术（讲课2学时） 具体内容:

1) 中断技术 2) 缓冲技术

3) 设备的分配技术 4) SPOOLing技术 重 点:

1. 硬件设备的特性及其管理方法 2. 中断的处理过程和设备分配的过程 3. 缓冲技术的原理 难 点：

设备管理的基本概念、中断技术、缓冲技术和SPOOLing技术。 习 题:

设备管理的基本概念等 第6部分 文件管理

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 第6.1部分 文件系统概述（讲课2学时） 具体内容:

1) 文件和文件系统 2) 文件的类型和属性 3) 文件系统的基本功能

第6.2部分 文件管理相关技术（讲课2学时） 具体内容:

1) 文件结构与存储 2) 文件存储空间的管理

3) 文件目录的管理 4) 文件的共享与保护 重 点:

1. 文件系统的基本概念

2. 文件的存储空间管理和目录管理 难 点：

文件的存储空间管理和目录管理。 习 题:

文件系统基本概念等