计算机操作系统教案09.docx

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计算机操作系统教案09

内蒙古工业大学

教案

2009/2010学年一学期

学院信息工程学院

系别计算机系

课程名称操作系统

授课对象软件工程专业

主讲教师马志强

职称讲师

课程学时56学时

内蒙古工业大学教案（课程）

教案编写时间：

2009.8.25

课程名称

操作系统

课程代码

总学时：

56学时

讲课：

46学时

上机：

学时

实验：

10学时

其他：

学时

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:

清华大学出版社，2006。

[4]冯耀霖等编.操作系统.西安:

西安电子科技大学出版社，2001。

[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

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

操作系统的概念、基本类型和基本功能。

难点：

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

主要参考资料：

[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

[2]陈向群等编.Solaris操作系统原理.北京:

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：

内蒙古工业大学教案（课次）

第2次课2学时

授课题目：

操作系统用户界面

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

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

难点：

Linux和Windows的系统调用。

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：

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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课题，以讲授为主。

师生互动：

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。

作业布置：

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

主要参考资料：

[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

[2]陈向群等编.Solaris操作系统原理.北京:

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：

内蒙古工业大学教案（课次）

第3次课2学时

授课题目：

进程的描述

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

进程的并发执行和定义，进程的状态及转换。

难点：

进程的并发执行。

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：

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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

和学生一道结合状态的转化模型，讲解控制原语。

作业布置：

习题3.2，3.6，思考题3.4，

主要参考资料：

[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

[2]陈向群等编.Solaris操作系统原理.北京:

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

[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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第4次课2学时

授课题目：

进程的互斥与同步

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

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。

难点：

信号量解决进程互斥和同步的办法。

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：

3.5进程互斥（讲解，50分钟）

3.6进程同步（讲解，50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：

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。

作业布置：

习题3.9，3.11思考题3.7，3.8

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第5次课2学时

授课题目：

进程的通信

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

掌握共享存储区、消息和邮箱通信的基本原理。

难点：

消息队列的实现

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：

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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

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。

作业布置：

思考3.10，3.14，

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第6次课2学时

授课题目：

死锁问题的研究

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

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。

难点：

死锁的解决办法。

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：

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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

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。

作业布置：

习题：

3.13

思考题：

3.15

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第7次课2学时

授课题目：

作业调度

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

作业的状态及其转换；掌握作业调度的目标和性能。

难点：

作业的状态转换。

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：

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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

结合进程状态转换机制，与学生一道得到作业的状态转换。

作业布置：

习题：

4.2，4.4

思考题：

4.1

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第8次课2学时

授课题目：

进程调度

教学目的、要求：

掌握进程调度的基本原理；掌握进程的调度算法

教学重点、难点：

重点：

进程调度的基本原理

难点：

进程调度算法

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：

4．3进程调度（讲解、举例，约100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：

让学生推导出进程调度的时机。

作业布置：

习题：

4.6，4.9

思考题：

4.3，

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第9次课2学时

授课题目：

调度算法

教学目的、要求：

掌握进程、作业的调度算法，以及算法的评价方法。

教学重点、难点：

重点：

调度算法

难点：

算法评价方法

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：

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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

与学生一道计算分析调度算法的性能。

作业布置：

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第10次课2学时

授课题目：

存储管理概述

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

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。

难点：

覆盖与交换技术

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：

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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

关于中级调度的具体实现——覆盖与交换技术。

作业布置：

5.1，5.3

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第11次课2学时

授课题目：

页式存储管理——静态管理

教学目的、要求：

掌握分页存储管理的实现原理和地址变换过程

教学重点、难点：

重点：

分页存储管理的实现原理和地址变换过程

难点：

页表的结构和地址变换过程

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）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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

让学生进行地址转换的计算。

作业布置：

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第12次课2学时

授课题目：

页式存储管理——动态管理

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

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。

难点：

虚拟存储器的实现技术，缺页中断，页面置换算法

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）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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

让学生推导出虚拟存储器的优点。

作业布置：

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第13次课2学时

授课题目：

分段存储管理

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

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。

难点：

分段管理的共享与保护，工作集

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）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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

让学生进行分页和分段的区别。

作业布置：

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第14次课2学时

授课题目：

进程与存储管理示例

教学目的、要求：

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。

教学重点、难点：

重点：

进程结构、进程状态转换、进程调度

难点：

进程结构、进程调度、系统调用

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：

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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课件，以讲授为主。

师生互动：

让学生结合前面所讲的理论内容与Linux系统进行对比。

作业布置：

6.2，6.4

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第15次课2学时

授课题目：

Linux存储管理

教学目的、要求：

掌握Linux的通信方法，掌握Linux的存储管理方法。

教学重点、难点：

重点：

Linux的通信方法——管道、信号、消息，掌握Linux的存储管理方法。

难点：

管道、信号、消息的使用

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：

6.5进程通信（讲解，50分钟）

6.6Linux存储管理（讲解，50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：

让学生进行进程通信系统调用的应用。

作业布置：

6.7，6.13

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

[2]（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。

课后自我总结分析：

内蒙古工业大学教案（课次）

第16次课2学时

授课题目：

文件系统概述

教学目的、要求：

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

教学重点、难点：

重点：

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

难点：

文件的存取方法

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）：

教学方法：

课堂教学

教学内容、时间分配：

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）

教学方法：

课堂教学。

使用多媒体课题，以讲授为主。

师生互动：

谈文件系统的应用方法和设计方法。

作业布置：

6.2，6.4

主要参考资料：

[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:

电子工业出版社,2001.

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