操作系统教学大纲剖析.docx
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操作系统教学大纲剖析
操作系统课程教学大纲
课程编码：
N16103010总学时（实践学时）：
45（10）执笔者：
郭迎九
修（制）订日期：
2015.9适用专业：
软件工程审阅者：
一、课程的性质和学习目的
本课程是软件工程专业的主要专业基础课,主要内容是操作系统的基本概念、原理和基本方法等知识。
通过对本课程的学习，使学生掌握操作系统的基本概念、原理和基本方法，掌握操作系统的开发模式、开发方法和操作系统的分析、设计能力，了解操作系统的发展方向，培养学生观察问题、分析问题、解决问题和实际动手能力，为学生以后参与系统软件分析和开发奠定基础。
同时养成踏实认真、刻苦钻研的基本素质，为后续专业课学习和参加本专业的工程实践打下必要的基础。
二、课程总学时分配
总学时
讲授学时
实验学时
实训学时
45
35
10
0
三、课程教学内容、要求及学时
（一）操作系统概论（讲授3学时）
教学目标
通过列举已有的操作系统的特点及分类，了解操作系统的发展历史、操作系统的分类，掌握操作系统的功能及配置、"生成"概念。
掌握至少一种常用操作系统的安装、使用和维护。
教学内容
操作系统定义及发展；操作系统的形成和五大类型；操作系统的五大功能；表征操作系统的属性；操作系统的配置、"生成"概念。
至少一种常用操作系统的安装、使用和维护。
教学要求
1.了解如何认识、熟悉和解剖操作系统；
2.掌握操作系统概念；操作系统的五大类型和五大功能；
3.掌握操作系统的安装、使用和维护（选择一种）；
5.掌握计算机网络拓扑结构的定义、分类与特点。
重点：
操作系统概念；操作系统的五大类型和五大功能。
难点：
操作系统的安装、使用和维护。
（二）进程管理（讲授6学时，实验3学时）
教学目标
通过讲解进程PCB结构以及进程的状态转换图，使学生掌握进程的定义及基本特征；通过讲解多进程管理以及生产者与消费者例子使学生掌握进程的通信、进程调度以及同步、互斥防止死锁的算法。
教学内容
进程的定义；进程的五个基本特征；程序与进程的对比；进程与线程；进程控制块；进程的描述；进程通信；进程调度算法；同步与互斥；信号灯；死锁及产生死锁的四个必要条件。
教学要求
1.掌握操作系统核心运行与“进程”的基本概念及“进程”的基本转换状态与应用特点；
2.掌握操作系统进程的概念及与线程的关系；
3.掌握作业的概念；
4.了解操作系统核心运行及状态转换；
5．了解进程调度算法的程序编制；
重点：
操作系统进程的概念及与线程的关系;
难点：
作业的概念。
（三）文件管理（讲授4学时、实验3学时）
教学目标
通过列举C程序中文件操作的例子函数，讲解操作系统对文件的管理，使学生掌握文件的结构（物理结构和逻辑结构）以及文件的存储目录和存取方法以及安全机制。
教学内容
文件管理的任务与功能；文件的结构与分类；文件的物理结构和逻辑结构；文件的目录结构；文件的存取控制和安全机制；文件系统与模型结构。
。
教学要求
1.了解文件系统的编程设计；
2.理解文件系统的目录分类管理特点；
3.掌握文件的基本存取控制和系统管理；
重点：
文件的基本存取控制和系统管理
难点：
文件系统的目录分类管理特点；文件系统的编程设计
（四）存储管理（讲授4学时）
教学目标
通过列举计算机三级存储结构的例子说明计算机存储系统在计算机体系结构的地位和作用。
使学生理解和掌握内存的分区、分页、分段管理、物理地址与逻辑地址的概念以及内存管理与分配的算法。
教学内容
内存的分区、分页、分段管理概念；物理地址与逻辑地址；内存"扩充"技术；式存储管理；段式存储管理；内存的分配算法。
教学要求
1.了解内存空间的有效利用；
2.理解内存管理中各种分区、分頁和分段方法的特点；
2.掌握内存管理中基本分配和调度方法；
重点：
内存管理中基本分配和调度方法。
难点：
内存管理中各种分区、分頁和分段方法的特点
（五）输入输出设备管理（讲授4学时）
教学目标
通过列举键盘、鼠标、显示器、显卡等输入输出设备讲解输入输出设备功能与分类。
使学生掌握输入输出设备的独享、共享、拟设备的管理特点；理解输入输出设备处理程序的功能和输入输出设备的管理策略。
教学内容
输入输出设备功能与分类；独享、共享、拟设备的管理特点；输入输出设备处理程序；输入输出设备的管理策略。
教学要求
1.了解输入输出设备处理程序的编程要点；
2.了解输入输出设备的分类设计方法；
3.掌握输入输出设备的管理特点。
重点：
输入输出设备的管理特点。
难点：
输入输出设备的分类设计方法；输入输出设备处理程序的编程要点。
（六）处理机调度与死锁（讲授6学时、实验2学时）
教学目标
通过讲解处理机调度程序使学生掌握处理机调度的概念及调度算法，多处理机调度的概念和死锁的概念，并掌握预防死锁的算法。
教学内容
处理机调度的基本概念；调度算法；实时调度；多处理机的调度；"死锁"概念。
教学要求
1.了解进程调度算法的程序编制；
2.了解产生死锁的原因和必要条件，预防死锁，死锁的检测与解除；
3.掌握核心运行与“进程”的基本概念；产生死锁的原因和必要条件，预防死锁；
重点：
产生死锁的原因和必要条件，预防死锁;
难点：
死锁的检测与解除。
（七）操作系统接口（讲授4学时、实验2学时）
教学目标
引用WINDOWS操作系统讲解操作系统的命令接口，使学生掌握操作系统的人机界面设计原则和系统调用的方法。
教学内容
操作系统的命令接口；操作系统的调用；UNIX系统调用；图形用户接口。
教学要求
1.了解操作系统传统的接口界面；
2.了解操作系统人机接口界面的基本设计思想；
3.掌握人机接口界面的设计；
4.掌握操作系统的系统调用。
重点：
操作系统的系统调用。
难点：
图形用户接口。
（八）操作系统的性能指标和系统结构（讲授4学时）
教学目标
演示常见操作系统的性能，使学生了解操作系统的性能指标和操作系统的结构特点。
教学内容
操作系统的性能指标；了解操作系统结构的五种形式。
教学要求
1.了解UNIX和Windows的系统结构；
2.了解操作系统主要性能指标的含义；
3.掌握操作系统的性能指标、设计简单的操作系统。
重点：
操作系统的性能指标。
难点：
设计简单的操作系统。
四、课程实验（实训）环节内容
总体上要考虑实验内容由简单到复杂、由验证到综合应用，实验用时由少到多，实验难度由低到高这几个环节。
以下安排仅作参考：
1、进程管理实验（3学时）
2、文件管理实验（3学时）
3、处理机调度与死锁实验（2学时）
4．操作系统接口实验（2学时）
说明：
有关实验环节的具体要求见所附本课程实验教学大纲。
五、课程的主要教学方法
操作比较抽象，可针对不同知识点采取灵活授课方法，如讲授法、谈论法、演示法、启发法、实验法、发现法、练习法、课堂讨论法等多种教学方法进行授课，充分调动学生的积极性。
六、课程的考核办法
突出学生解决实际问题的能力，加强过程性考核。
总评成绩包括平时出勤（10%）、课堂表现（10%）、作业（10%）、实验（10%）、阶段性测验（10%）、期末考试（50%）等六部分组成。
期末考试采用闭卷形式，试题应包括基本概念、基本理论、程序设计、结构设计等部分，题型可采用填空、选择、简答、编程、画图等方式。
七、本课程的先修课
高级程序设计语言、数据结构，计算机体系结构
八、建议教材、教学参考书及其他教学资源网站
[1]刘循等编著，计算机操作系统，人民邮电出版社，2009年。
[2]陈向群等译，现代操作系统（第2版），机械工业出版社，2005年。
[3]AbrahamSilberschatz，OperatingSystemConcept（影印），高等教育出版社，2002年。
[4]AndrewTanenbaum，ModernOperatingSystems（第2版，影印），机械工业出版社，2002年。
[5]孙钟秀等编著，操作系统教程，高等教育出版社，2003年。
[6]陈向群杨芙清，操作系统教程（第二版），北京大学出版社，2006年。
[7]汤小丹、梁红兵.计算机操作系统.西安：
西安电子科技大学出版社,2007-8
[8]汤小丹、梁红兵.计算机操作系统习题解答组成原理.西安：
西安电子科技大学出版社,2008-9
[9]何炎祥、李飞，计算机操作系统，北京：
清华大学出版社，2011-6。
[10]伯尔,肖.操作系统原理.北京:
清华大学出版社,2005-10
操作系统课程实验教学大纲
课程编码：
N16103010实验学时数：
10执笔者：
郭迎九
修（制）订日期：
2015.5适用专业：
软件工程审阅者：
一、实验的性质和目的
操作系统课程是软件工程专业的主要专业基础课，而本实验课程的学习目的在于配合课堂教学使学生更好地理解和掌握操作系统的基本概念、基本原理和应用方法，同时培养学生动手能力和知识的应用能力。
二、实验的教学内容、教学要求及考核办法
单片机原理及接口技术课程实验项目汇总表
序号
实验项目名称
实验类型
学时
1
进程管理实验
验证性
3学时
2
文件管理实验
验证性
3学时
3
处理机调度与死锁实验
验证性
2学时
4
操作系统接口实验
验证性
2学时
合计
10
注：
实验类型通常指演示性、验证性、设计性及综合性实验。
其中设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验；综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。
实验一进程管理实验
【实验目的】
加深理解进程并发执行的概念，认识多进程并发执行的实质；观察进程争夺资源的现象，分析其过程和原因，学习解决进程互斥的方法；通过设计，编制，调试一个简单的进程调度模拟系统，对进程管理，进程运行状态变换及PV操作加深理解和掌握。
【实验类型】
验证性。
【实验内容及要求】
1、模拟批处理多道操作系统的进程调度；
2、模拟实现同步机构避免并发进程执行时可能与时间相关的错误；
随机给出一个进程调度实例，如：
进程到达时间服务时间
A03
B26
C44
D65
E82
模拟进程调度，给出按照算法先来先服务FCFS、轮转RR（q=1）、最短进程优先SPN、最短剩余时间SRT、最高响应比优先HRRN进行调度各进程的完成时间、周转时间、响应比的值。
【教学方法】
实验法为主，讲授法、演示法、谈论法、启发法、练习法、课堂讨论法等多种教学方法为辅。
【考核办法】
当堂检查验收学生实验完成情况，作为课程实验成绩的一部分。
实验二文件管理实验
【实验目的】
文件系统是操作系统中管理取信息的机构，他具有“按名存取”的功能，不仅方便用户，而且能提高系统效率且安全可靠。
为了使学生对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有深入了解，指导学生使用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，达到模拟文件管理工作的目的。
【实验类型】
验证性。
【实验内容及要求】
模拟实现采用二级文件目录结构，第一级为主目录文件MFD，第二级为用户文件。
目录文件UFD。
（1）设计一个有m个用户的文件系统，每个用户最多可保存一个文件；
（2）规定用户在一次运行中只能打开K个文件；
（3）系统能检查键入命令的正确性，出错时应能显示出错原因；
（4）对文件应能设置保护措施，如只能执行，允许读，允许写等；
（5）对文件的操作设计提供一套文件操作：
CREATE建立文件
DELETE删除文件
OPEN打开文件
CLOSE关闭文件
READ读写文件
WRITE写文件
【教学方法】
实验法为主，讲授法、演示法、谈论法、启发法、练习法、课堂讨论法等多种教学方法为辅。
【考核办法】
当堂检查验收学生实验完成情况，作为课程实验成绩的一部分。
实验三处理机调度与死锁
【实验目的】
对理论课中学习的进程通信机制-消息队列、共享内存、信号量-概念做进一步的理解，明确进程通信的原理；加深理解进程通信所使用的各种方法的概念，认识进程通信机制的优点；本实验要求学生模拟作业调度的实现，了解作业调度在操作系统中的作用。
【实验类型】
验证性。
【实验内容及要求】
采用先来先服务算法和运行时间最短者优先算法模拟设计作业调度程序。
。
要求学生通过本实验课程的学习能掌握处理机调度与死锁的原理及算法，培养学生对操作系统处理机调度与死锁等问题的应用能力。
【教学方法】
实验法为主，讲授法、演示法、谈论法、启发法、练习法、课堂讨论法等多种教学方法为辅。
【考核办法】
当堂检查验收学生实验完成情况，作为课程实验成绩的一部分。
实验四操作系统接口实验
【实验目的】
对理论课中学习的接口中的概念进一步的理解；熟悉Linux文件系统的用户界面；了解接口管理的主要实现方法；熟悉linux环境，基本常识及使用。
【实验类型】
验证性。
【实验内容及要求】
实验包括以下内容：
1.Linux常用命令
2.Linux命令解释程序shell的使用
3.vi使用基础
4.练习基本C程序
5.进程状态及控制
6.文件链接与复制（hardlink）
7.符号链接（软链接）symboliclink/softlink
8.不同用户之间的硬链接和符号链接
9.Linux中与文件系统相关的系统调用
【教学方法】
实验法为主，讲授法、演示法、谈论法、启发法、练习法、课堂讨论法等多种教学方法为辅。
【考核办法】
当堂检查验收学生实验完成情况，作为课程实验成绩的一部分。
三、考核办法和成绩评定
综合考虑学生平时实验课课堂表现、完成实验情况给出实验成绩，作为课程总成绩的一部分（20%）。
四、教材及参考资料
[1]刘循等编著，计算机操作系统，人民邮电出版社，2009年。
[2]陈向群等译，现代操作系统（第2版），机械工业出版社，2005年。
[3]AbrahamSilberschatz，OperatingSystemConcept（影印），高等教育出版社，2002年。
[4]AndrewTanenbaum，ModernOperatingSystems（第2版，影印），机械工业出版社，2002年。
[5]孙钟秀等编著，操作系统教程，高等教育出版社，2003年。
[6]陈向群杨芙清，操作系统教程（第二版），北京大学出版社，2006年。
[7]汤小丹、梁红兵.计算机操作系统.西安：
西安电子科技大学出版社,2007-8
[8]汤小丹、梁红兵.计算机操作系统习题解答组成原理.西安：
西安电子科技大学出版社,2008-9
[9]何炎祥、李飞，计算机操作系统，北京：
清华大学出版社，2011-6。
[10]伯尔,肖.操作系统原理.北京:
清华大学出版社,2005-10
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