计算机操作系统教案09文档格式.docx

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其他：

学时

56

课程类别

公共课（）基础课（）专业课（）

技术基础课（√）专业选修课（）公共选修课（）

授课对象

软件工程本科

教材：

张尧学主编.操作系统（第3版）.北京:

清华大学出版社，2006。

主要参考资料：

[1]汤子瀛编.计算机操作系统（修订版）.西安:

西安电子科技大学出版社，2001。

[2]陈向群等编.Solaris操作系统原理.北京:

机械工业出版社，2008。

[3]陈莉君等编.Linux操作系统原理与应用.北京:

[4]冯耀霖等编.操作系统.西安:

[5]尤晋元等编.Windows操作系统原理.北京:

机械工业出版社,2004。

[6]（美）WilliamStallings.操作系统—内核与设计原理（第四版）魏迎梅、王涌译，北京:

电子工业出版社,2001.

[7]（美）MarkG.Sobell.Linux命令、编辑器与Shell编程杨明军等译，北京：

:

清华大学出版社，2007

教学目的、要求：

学习本课程，使学生了解操作系统的基本概念、功能、分类和发展历史，掌握操作系统的使用操作方法，掌握进程和线程的管理技术，掌握处理机的管理和调度策略，掌握存储管理系统、文件系统和设备管理技术，在此基础上结合Linux的进程和存储管理与文件系统进行深入学习与分析，掌握目前主流操作系统Linux的基本原理和功能以及特点。

通过本课程的学习，深刻理解操作系统体系结构、设计思想和算法；

在开发大型软件时可以借鉴操作系统的理论，为以后设计和实现大型应用软件和系统软件打好基础；

同时具备基本的分析问题和解决问题的能力。

课程中应使学生掌握计算机操作系统的基本理论知识，基本原理与设计分析方法，掌握基本的实验技能。

教学重点、难点：

重点：

进程的概念、控制和同步；

处理机调度的概念、算法，多处理机调度，死锁；

连续分配方式，基本分页和基本分段管理方式，虚拟存储器的概念，请求分页和请求分段管理方式，页面置换算法；

I/O系统，I/O控制方式，缓冲管理，设备分配及处理，磁盘管理，SPOOLing技术；

文件系统，文件逻辑结构，外存分配，目录管理，文件共享

难点：

OS的基本特性（并发、共享、虚拟、异步）；

wait、signal操作，用信号量机制实现进程同步；

调度算法（先来先服务、短作业优先、高优先权优先、高响应比优先、时间片轮转等调度算法）；

请求分页和请求分段管理方式，页面置换算法（FIFO和LRU置换算法）；

I/O控制，缓冲管理，SPOOLing技术，磁盘管理；

外存分配，目录管理，文件共享

内蒙古工业大学教案（课次）

第1次课2学时

授课题目：

绪论

理解操作系统的概念，了解操作系统的发展过程，掌握操作系统的七种基本类型，掌握操作系统的五个基本功能，理解研究操作系统的几种观点。

操作系统的概念、基本类型和基本功能。

操作系统的功能。

教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：

教学内容、时间分配：

1.1操作系统概念（讲解，10分钟）

1.2操作系统的历史（讲解，30分钟）

1.3操作系统的基本类型（讲解，20分钟）

1.4操作系统功能（讲解，30分钟）

1.5研究操作系统的几种观点（讲解，10分钟）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

和学生一起探讨操作系统的发展历程和基本特征。

作业布置：

习题1.1，1.2思考题1.4，1.6

[1]汤子瀛主编.《计算机操作系统》（修订版）.西安:

西安电子科技大学出版社，2001

机械工业出版社，2008

[3]（美）WilliamStallings.《操作系统—内核与设计原理（第四版）》魏迎梅、王涌译，北京:

电子工业出版社,2001

课后自我总结分析：

第2次课2学时

操作系统用户界面

了解操作系统的用户界面，理解一般用户的输入输出界面，掌握Linux和Windows的命令控制界面，掌握Linux和Windows的系统调用。

Linux和Windows的命令控制界面，Linux和Windows的系统调用。

Linux和Windows的系统调用。

2.1简介（讲解，5分钟）

2.2一般用户的输入输出界面（讲解，5分钟）

2.3命令控制界面（讲解，10分钟）

2.4Linux和Windows的命令控制界面（讲解，30分钟）

2.5系统调用（讲解，20分钟）

2.6Linux和Windows的系统调用（讲解，30分钟）

课堂教学。

使用多媒体课题，以讲授为主。

与学生一起操作Linux和Windows的命令控制界面，找出其中的区别与联系。

习题2.2，2.5，2.7，2.9思考题2.3，2.6，2.8，2.10，2.11

第3次课2学时

进程的描述

掌握进程的并发执行和定义，理解进程的描述，掌握进程的状态及转换。

进程的并发执行和定义，进程的状态及转换。

进程的并发执行。

3.1进程的概念（讲解，10分钟）

3.2进程的描述（讲解，20分钟）

3.3进程状态及转换（讲解，30分钟）

3.4进程控制（讲解，40分钟）

和学生一道结合状态的转化模型，讲解控制原语。

习题3.2，3.6，思考题3.4，

[4]（荷）AndrewS.Tanenbaum.《现代操作系统（第2版）》陈向群、马洪兵等译.北京：

机械工业出版社，2006。

第4次课2学时

进程的互斥与同步

掌握临界资源、临界区的概念；

理解进程互斥和同步的基本原理；

掌握解决进程互斥和同步的办法——信号量。

信号量解决进程互斥和同步的办法。

3.5进程互斥（讲解，50分钟）

3.6进程同步（讲解，50分钟）

帮助学生理解临界区和临界资源的概念，加深对进程并发执行特征的理解。

习题3.9，3.11思考题3.7，3.8

[1]（美）WilliamStallings.《操作系统—内核与设计原理（第四版）》魏迎梅、王涌译.北京:

[2]（荷）AndrewS.Tanenbaum.《现代操作系统（第2版）》陈向群、马洪兵等译.北京：

第5次课2学时

进程的通信

掌握共享存储区、消息和邮箱通信的基本原理，以及实现的方法。

掌握共享存储区、消息和邮箱通信的基本原理。

消息队列的实现

3.7进程通信

共享存储区（讲解30分钟）

消息通信的基本原理（讲解50分钟）

邮箱通信的基本原理（讲解20分钟）

让学生总结进程通信的基本类型，思考管道通信的实现方法。

思考3.10，3.14，

第6次课2学时

死锁问题的研究

理解死锁产生的原因和解决的办法；

掌握线程的基本概念和分类。

死锁的概念、四所产生的原因和解决办法。

掌握线程的基本概念。

死锁的解决办法。

3.8死锁问题（讲解50分钟）

3.9线程的概念（讲解20分钟）

3.10线程分类与执行（讲解20分钟）

让学生理解进程并发带来的副面影响，以及如何解决提出自己的看法。

习题：

3.13

思考题：

3.15

第7次课2学时

作业调度

掌握作业的状态及其转换，掌握作业调度的目标、功能和性能，理解作业与进程的关系。

作业的状态及其转换；

掌握作业调度的目标和性能。

作业的状态转换。

4.1分级调度（举例，讲解，约50分钟）

4.2作业调度（举例，讲解，约50分钟）

结合进程状态转换机制，与学生一道得到作业的状态转换。

4.2，4.4

4.1

第8次课2学时

进程调度

掌握进程调度的基本原理；

掌握进程的调度算法

进程调度的基本原理

进程调度算法

4．3进程调度（讲解、举例，约100分钟）；

让学生推导出进程调度的时机。

4.6，4.9

4.3，

第9次课2学时

调度算法

掌握进程、作业的调度算法，以及算法的评价方法。

调度算法

算法评价方法

4.4调度算法（讲解，70分钟）

4.5实时系统调度方法（讲解，30分钟）

与学生一道计算分析调度算法的性能。

第10次课2学时

存储管理概述

掌握存储管理的基本功能，理解存储管理的发展，掌握内存管理的基本方法——分区管理，理解覆盖与交换技术的实现原理。

存储管理的基本功能，分区管理的基本方法，覆盖与交换技术。

覆盖与交换技术

5.1存储管理的功能（讲解，20分钟）

5.2分区存储管理（讲解，60分钟）

5.3覆盖与交换技术（讲解，20分钟）

关于中级调度的具体实现——覆盖与交换技术。

5.1，5.3

第11次课2学时

页式存储管理——静态管理

掌握分页存储管理的实现原理和地址变换过程

分页存储管理的实现原理和地址变换过程

页表的结构和地址变换过程

（1）分页存储管理的实现原理（讲解，约50分钟）

（2）地址变换过程（讲解，约50分钟）

让学生进行地址转换的计算。

[1]（美）WilliamStallings.《操作系统—内核与设计原理（第四版）》魏迎梅、王涌译.北京:

第12次课2学时

页式存储管理——动态管理

理解虚拟存储器的概念，掌握请求分页存储管理的实现原理和地址变换过程，掌握页面置换算法。

虚拟存储器概念，请求分页分段存储管理的实现原理和地址变换过程，掌握页面置换算法。

虚拟存储器的实现技术，缺页中断，页面置换算法

（1）虚拟存储器概念（讲解，约10分钟）

（2）请求分页存储管理的实现原理（讲解、画图，约20分钟）

（3）请求分页存储管理地址变换过程（讲解、画图，约20分钟）

（4）置换算法（讲解、画图，约50分钟）

让学生推导出虚拟存储器的优点。

第13次课2学时

分段存储管理

掌握分段存储管理的实现原理和地址变换过程，掌握请求分段存储管理的实现原理和地址变换过程，了解缺页率对有效访问时间的影响、掌握工作集、了解抖动产生的原因和预防方法。

分段存储管理的实现原理和地址变换过程，缺页率、工作集等概念、抖动产生的原因。

分段管理的共享与保护，工作集

（1）分段存储管理的实现原理（讲解，画图，约30分钟）

（2）地址变换过程（讲解，画图，约20分钟）

（3）共享和保护（讲解，画图，约10分钟）

（4）缺页率对有效访问时间的影响（讲解，约10分钟）

（5）掌握工作集（讲解，约10分钟）

（6）了解抖动产生的原因和预防方法（讲解，约20分钟）

让学生进行分页和分段的区别。

第14次课2学时

进程与存储管理示例

掌握Linux进程结构，控制过程，理解进程调度的优先级计算函数。

进程结构、进程状态转换、进程调度

进程结构、进程调度、系统调用

6.1Linux进程和存储管理简介（讲解，10分钟）

6.2Linux进程结构（讲解，20分钟）

6.3进程控制（讲解，30分钟）

6.4Linux进程调度（讲解，40分钟）

让学生结合前面所讲的理论内容与Linux系统进行对比。

6.2，6.4

第15次课2学时

Linux存储管理

掌握Linux的通信方法，掌握Linux的存储管理方法。

Linux的通信方法——管道、信号、消息，掌握Linux的存储管理方法。

管道、信号、消息的使用

6.5进程通信（讲解，50分钟）

6.6Linux存储管理（讲解，50分钟）

让学生进行进程通信系统调用的应用。

6.7，6.13

第16次课2学时

文件系统概述

理解文件和文件系统的概念，掌握文件的逻辑结构，物理组织及对不同类型文件的存取方法

文件和文件系统的概念，文件的逻辑结构，及对不同类型文件的存取方法

文件的存取方法

课堂教学

8.1文件系统的概念（讲解、举例，约40分钟）

8.2文件的逻辑结构与存储方法

8．2．1逻辑结构（讲解，举例，约30分钟）

8．2．2存储方法（讲解，举例，约30分钟）

谈文件系统的应用方法和设计方法。

6.2，6.4

[2]（荷）AndrewS.Tanenbaum.《现代操作系统（第2版）》陈向群、马