操作系统.docx
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操作系统
《操作系统》
教学大纲
一、说明部分
（一）课程的性质和任务
操作系统是计算机系统中最重要的系统软件，是计算机系统的核心，是计算机系的必修课程。
本课程学习操作系统的主要概念和方法，包括进程调度、存储管理、文件系统、设备管理的基本原理以及Windows、Unix、Linux操作系统的具体实现等必要的知识，让学生理解操作系统的基本概念，原理和方法，了解现代计算机系统是如何工作的，基本掌握配置和应用操作系统的技能，为后续专业课的学习打下基础。
（二）教学的基本要求
操作系统是一门理论性很强的课程，有很多新的概念，但同时也是学生最常使用的工具和界面。
在授课过程中，既要注意理论问题的阐述，也要注意结合常用操作系统的实际功能，深入浅出地介绍经典理论的具体应用，使晦涩枯燥的理论通俗化，要注意结合授课内容，开展相配套的实验和实践课程，使学生具有更直观的感性化认识，从而加深对各种概念的理解和掌握。
（三）适用专业与学时
本课目适用于计算机系软件技术、网络技术、多媒体技术等专业，课程学时为72课时。
（四）与其它课程的关系
操作系统是计算机学科重要的专业基础课，是计算机系各专业的主干课程，目的是使学生了解操作系统的基本类型、功能、结构及其在计算机系统中的地位和作用，明晰操作系统的内部结构与活动方式以及用户提交的任务在操作系统中的活动过程，系统地掌握计算机操作系统的基本概念、基本理论、设计方法和实现技术，为系统学习计算机科学和应用的专业理论和技术奠定基础。
本课程的先修课程为《计算机文化基础》、《计算机组成原理》、《程序设计语言》。
（五）推荐教材与参考书
推荐教材：
《操作系统教程》
作者：
韩劼
出版社：
北京大学出版社
参考教材：
《操作系统教程》
作者：
王素华
出版社：
人民邮电出版社
（六）主要教学方法与设备要求
本课程在教学方法上以课堂教学为主，注意结合当前流行的操作系统实例，深入浅出地介绍操作系统的经典理论。
要充分利用多媒体等各种现代化教学手段，直观地介绍操作系统主要功能及其用户界面和使用方法。
在进行理论和实践教学时，要注意配置与课程内容相一致或兼容的硬件和软件系统，以供教学演示和实际练习之用。
二、正文部分
第一章概论
基本要求和基本知识点：
了解操作系统的发展过程和主要分类，以及操作系统在计算机系统中的地位；理解其工作机制以及多道程序设计、进程、资源，并发、共享、中断等概念；掌握操作系统的定义、作用、主要组成结构、中断处理过程。
本章的基本知识点有：
操作系统、多道程序设计、进程、资源；操作系统的分类和作用；操作系统的发展过程；操作系统的基本概念和组成。
本章重点：
操作系统的定义，操作系统的组成结构，操作系统作用。
多道程序设计、进程和资源的概念，中断的概念，中断处理过程。
本章难点：
多道程序设计，进程与资源的概念，中断的概念。
第一节操作系统的定义与作用
1．教学内容：
（1）操作系统的地位
（2）操作系统的作用
（3）操作系统的定义
（4）操作系统的形成与发展
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
了解操作系统的地位和发展过程，掌握操作系统的定义及作用。
第二节操作系统的基本概念
1．教学内容：
（1）多道程序设计的思想
（2）进程与资源
（3）操作系统依赖的硬件环境
（4）当前操作系统的主要分类
（5）研究分析操作系统的几种观点
（6）操作系统的功能
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
了解操作系统的主要分类和研究观点；理解并发程序、进程、资源、中断的概念；掌握操作系统的主要功能。
第三节常用微机操作系统的特点
1．教学内容：
（1）DOS
（2）Windows
（3）Unix
（4）Linux
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
了解DOS、Unix、Linux操作系统，理解Windows操作系统的主要特征。
第四节操作系统的组成与工作机制
1．教学内容：
（1）操作系统的组成结构
（2）操作系统的引导
（3）操作系统的基本工作机制
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
了解操作系统的引导过程，理解操作系统的基本工作机制，掌握操作系统的主要结构形式。
第二章作业管理和用户界面
基本要求和基本知识点：
掌握作业的概念、作业状态及转换，理解作业调度策略和算法；了解系统调用的概念及执行过程；掌握Windows的用户界面。
本章的基本知识点有：
作业，作业类型，作业状态，作业管理，系统调用，接口。
本章重点：
作业概念，作业状态及转换，作业调度算法
本章难点：
系统调用的概念及实况，操作系统各类接口组成
第一节作业及其管理
1．教学内容：
（1）作业管理的一般概念
（2）批量型作业的管理
（3）终端型作业的管理
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
掌握作业、作业类型、作业状态及转换、作业调度的基本概念，理解作业调度算法。
第二节系统调用
1．教学内容：
（1）系统调用的一般概念
（2）系统调用的执行过程与使用方法
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
了解系统调用的基本概念、系统调用的执行过程与使用方法。
第三节Windows的用户界面
1．教学内容：
（1）操作命令接口
（2）编程接口
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
了解Windows的主要用户界面中的操作命令接口和编程接口的概念。
第三章进程管理
基本要求和基本知识点：
进程是操作系统最重要的概念之一，通过本章的学习要求掌握进程的概念、进程的状态及转换、进程控制块的结构和作用、进程的控制、进程调度算法；理解线程的概念、进程与线程的关系；理解处理器调度的类型，了解Windows系统的线程调度算法。
本章的基本知识点有：
进程基本特征、状态及转换，进程描述和控制；线程的概念、种类与实现，Windows线程调度。
本章重点：
进程定义，进程基本特征、状态及转换，进程控制器块、线程的概念，进程与线程关系和区别，进程调度。
本章难点：
进程的概念，进程控制，进程调度算法。
第一节进程
1．教学内容：
（1）进程的基本特征
（2）进程的状态及其转换
（3）进程的描述
（4）进程控制
2．教学时间：
课堂教学4课时、上机实训2课时。
3．教学要求：
掌握进程的概念，进程的状态及转换，进程描述，进程控制块及其作用，进程控制的内涵。
第二节线程
1．教学内容：
（1）线程的概念
（2）线程的种类与实现
（3）Windows系统中的进程与线程
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
了解线程的概念、定义、作用，Windows系统的线程。
第三节处理器调度
1．教学内容：
（1）处理器调度的三种类型
（2）进程调度算法
（3）进程调度的时机
（4）进程调度的操作内容
（5）Windows系统的线程调度
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
了解处理器调度的类型，理解常用的进程调度算法和进程调度操作内容，了解Windows系统的线程调度方案。
第四章进程通讯与死锁
基本要求和基本知识点：
掌握死锁的定义及发生条件，理解死锁的预防、检测、解除的一般思路，了解死锁的检测与解除；掌握进程同步、互斥的概念，理解信号量及其P、V操作的工作原理和简单的同步、互斥算法。
了解进程间高级通信原理及Windows系统中的进程通信机制。
本章的基本知识点有：
死锁的定义，死锁发生的条件和预防，进程的同步与互斥，信号量与P、V操作及应用。
本章重点：
死锁概念，进程的同步与互斥，信号量与P、V操作及其应用
本章难点：
，死锁产生的必要条件，死锁预防和避免、检测与解除，进程通信，P、V操作。
第一节死锁
1．教学内容：
（1）死锁的基本概念
（2）死锁的预防
（3）死锁的避免
（4）死锁的检测与解除
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
掌握死锁的定义及发生条件，理解死锁的预防、检测、解除的一般思路，了解死锁检测与解除。
第二节进程的同步与互斥
1．教学内容：
（1）进程之间的关系
（2）同步与互斥
（3）生产者与消费者问题
（4）进程互斥的一种实现方法
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
理解进程之间的关系，掌握同步与互斥的概念和实现方法。
第三节进程间的低级通信—信号量及其操作
1．教学内容：
（1）信号量与P、V操作
（2）运用信号量实现同步与互斥
（3）经典的进程同步问题示例
（4）Windows系统中的同步与互斥
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
掌握信号量和P、V操作的概念以及用信号量实现同步与互斥的方法，了解Windows系统中的同步与互斥。
第四节进程间的高级通信
1．教学内容：
（1）消息缓冲通信
（2）信箱通信
（3）管道
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
理解消息缓冲通信、信箱通信和管道的概念及原语描述。
第五章存储管理
基本要求和基本知识点：
掌握操作系统存储管理的基本任务，掌握存储系统的层次组织结构，掌握符号地址、逻辑地址、物理地址的概念，掌握简单页式和请求页式的基本思想和基本技术，理解常用的调页算法。
了解段式和段页式的基本思想和概念。
本章的基本知识点有：
计算机存储层次结构，地址空间、分区、页式、段式、段页式管理，虚拟存储。
本章重点：
分区、分页、分段存储管理实现原理置换算法
本章难点：
虚拟存储概念，请求分页式存储管理实现，虚拟存储设计思想和实现方法
第一节存储管理的基本概念
教学内容：
（1）存储系统的层次组织
（2）程序及其运行与存储器地址的关系
（3）存储管理的基本任务
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
掌握存储系统的层次组织和基本任务。
第二节分区存储管理
教学内容：
（1）分区存储管理技术
（2）固定分区
（3）可变分区
（4）覆盖技术
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
理解分区存储管理概念和技术。
第三节简单页式存储管理
教学内容：
（1）页面
（2）页表与地址映射
（3）快表与关联寄存器
（4）交换技术
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
掌握简单页式存储概念、页表与地址映射。
第四节请求页式虚拟存储管理
教学内容：
（1）虚拟存储的一般概念
（2）请求页式存储管理技术
（3）调页与页面淘汰
（4）页面置换算法
（5）局部性原理与抖动现象
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
掌握页式虚拟存储概念、页表调用与淘汰、页面置换算法。
第五节Windows系统的存储管理
教学内容：
（1）地址空间
（2）页表与地址转换
（3）调页
（4）内存页帧的状态与队列
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
了解Windows系统的存储管理技术。
第六节段式与段页式存储管理
教学内容：
（1）段式存储管理
（2）段页式存储管理
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
了解段式存储和段页式存储管理技术。
第六章设备管理
基本要求和基本知识点：
了解设备的分类和设备管理的基本任务，了解设备控制器的功能，掌握中断、DMA（直接存储器存取）、通道等数据交换方式的工作原理和缓冲技术，掌握设备管理软件的层次结构和设备驱动程序、与设备无关I/O软件的功能。
理解设备分配和回收的常用算法，掌握磁盘调度和SPOOLING技术的原理。
本章的基本知识点有：
设备管理的基本概念、设备的分类，设备管理的任务。
本章重点：
设备管理基本功能，缓冲技术，I/O软件组成，虚拟设备概念，SPOOLING技术。
本章难点：
I/O控制，设备分配主要数据结构，设备管理基本功能，磁盘调度
第一节设备管理的基本概念
教学内容：
（1）设备的分类
（2）设备管理的任务
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
了解设备常用分类方式，掌握设备管理的任务。
第二节设备管理的基本原理
教学内容：
（1）设备的连接与控制
（2）设备的控制方式
（3）缓冲区的管理
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
理解常用的设备控制方式和缓冲技术的意义。
第三节I/O软件原理
教学内容：
（1）设备处理程序
（2）物理设备与逻辑设备
（3）I/O进程的工作过程
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
掌握I/O软件的层次结构，理解设备驱动程序和与设备无关的I/O软件，了解I/O进程的工作过程。
第四节设备的分配与回收
教学内容：
（1）设备分配一般问题
（2）虚拟设备与SPOOLING技术
（3）磁盘调度问题
2．教学时间：
课堂教学2课时、上机实训2课时。
3．教学要求：
了解设备分配与回收的概念，理解SPOOLING技术原理，掌握磁盘调度策略。
第七章文件管理
基本要求和基本知识点：
掌握文件与文件系统的概念，掌握文件基本物理和逻辑结构以及常用的存储方式，了解磁盘等常用介质的文件存取特点。
本章的基本知识点有：
文件与文件系统的概念，文件的物理结构和逻辑结构，文件基本操作，文件共享与安全。
本章重点：
文件系统相关概念、文件目录管理方法，文件共享与保护有关方法
本章难点：
文件物理结构，文件基本操作，文件存取方式，文件共享与安全
第一节文件系统的基本概念
教学内容：
（1）文件与文件系统
（2）外存设备的存储特点
（3）文件的逻辑结构
（4）文件的物理结构
（5）文件的存取方式
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
掌握文件和文件系统的概念，文件的逻辑结构和物理结构以及存取方式
第二节文件系统的实现
教学内容：
（1）文件目录
（2）盘图文件
（3）Windows系统的FAT文件系统
（4）Windows系统的NTFS文件系统
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
掌握文件系统的目录结构和文件结构，理解Windows系统中常用的文件系统。
第三节文件共享与安全
教学内容：
（1）文件的共享
（2）文件的保密
（3）文件的保护
（4）NTFS系统的安全性措施
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
理解文件共享、保密、保护的意义和方法。
第四节文件操作的实现过程
教学内容：
（1）文件系统的功能模块
（2）文件操作的基本内容与过程
（3）Windows文件系统的层次结构
2．教学时间：
课堂教学1课时、上机实训2课时。
3．教学要求：
理解文件操作的基本内容和实现过程。
第八章网络操作系统简介
基本要求和基本知识点：
了解网络通信协议和OSI参考模型，掌握局域网、互联网的主要技术和TCP/IP协议的主要概念，了解主从网、对等网的基本特点和服务器操作系统的主要功能，掌握资源共享、用户管理、访问控制的原理，掌握消息传递机制的工作原理和传输层通信接口的运用方法，了解互联网的典型应用服务。
本章的基本知识点有：
计算机网络分类，网络协议，网络操作系统的概念，TCP/IP协议，局域网、互联网。
本章重点：
网络体系结构与协议，局域网网络操作系统组成，互联网技术的特点
本章难点：
计算机网络，局域网的工作模式，TCP/IP协议
第一节计算机网络与网络操作系统
教学内容：
（1）计算机网络
（2）网络体系结构与协议
（3）网络操作系统
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
理解计算机网络的目的和分类，掌握网络协议的概念和OSI参考模型，了解网络操作系统的功能和作用。
第二节局域网网络操作系统
教学内容：
（1）局域网的工作模式
（2）局域网网络操作系统组成
（3）主从网中的服务器操作系统
（4）Windows服务器操作系统
2．教学时间：
课堂教学2课时。
3．教学要求：
了解局域网的工作模式，了解局域网操作系统的组成，了解常用的Windows服务器操作系统特点和功能。
第三节操作系统对互联网的支持
教学内容：
（1）互联网技术的特点
（2）TCP/IP协议
（3）Windows对互联网的支持
（4）传输层通信接口Winsock
2．教学时间：
课堂教学1课时、上机实训1课时。
3．教学要求：
了解互联网技术的特点、TCP/IP协议。
第九章Linux操作系统简介
基本要求和基本知识点：
了解Linux系统的基本构成和常用命令，了解Linux系统中的进程管理、存储管理、文件管理和设备管理的主要特点。
本章的基本知识点有：
计算机网络分类，网络协议，网络操作系统的概念，TCP/IP协议，局域网、互联网。
本章重点：
基本应用知识，文件与目录，创建于维护用户账户和组账户
本章难点：
Linux的进程管理和存储管理、设备、文件管理
第一节Linux概述
教学内容：
（1）系统构成与引导
（2）基本应用知识
（3）文件与目录
（4）创建于维护用户账户和组账户
（5）系统调用
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
了解Linux系统的基本使用方法和文件与目录结构。
第二节Linux的进程管理
教学内容：
（1）有关进程的一些概念
（2）进程控制
（3）进程调度
（4）进程通信
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
了解Linux系统进程的概念。
第三节Linux的存储管理
教学内容：
（1）虚空间与实空间的映射
（2）物理空间页帧的管理
（3）交换
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
了解Linux系统的存储管理功能。
第四节Linux的设备与文件管理
教学内容：
（1）设备管理
（2）磁盘空间管理
（3）EXT2文件系统
（4）文件系统的可装卸性
（5）Linux通过VFS支持多种文件系统
（6）文件的共享与保护
2．教学时间：
课堂教学1课时。
3．教学要求：
了解Linux系统设备与文件管理功能。
三、实践教学环节
操作系统既有很多的理论内容，又需要有各种层次的实验和训练。
在讲解操作系统理论的同时，应注意与计算机常用的操作系统实例相结合，通过实际操作，加深理解操作系统经典理论的理解，掌握常用操作系统主要操作功能和用户界面，在涉及重要概念和算法的章节，要配合一定量的书面作业练习，以促进消化理解。
各部分的课堂教学、试验实践及课后练习安排如下：
教学内容
学时分配
小计
课堂教学
上机实验
习题（次）
第一章引论
4
1
4
第二章作业管理与用户界面
6
1
6
第三章进程管理
8
2
1
10
第四章进程通信与死锁
8
1
8
期中测试
2
2
第五章存储管理
10
2
1
12
第六章设备管理
6
2
1
8
第七章文件管理
6
2
1
8
第八章网络操作系统简介
4
1
6
第九章Linux操作系统简介
4
4
总复习
2
2
期末考试
2
2
合计
64
8
四、考核方式和要求
本课目为考试课目，考核方式为卷面笔试。
考核内容应主要考查学生对基本概念、典型算法、常用知识点的理解和掌握程度。
重点为第一章至第七章，对第八章中要求理解部分的内容亦可进行考核。
第九章不作考核要求。
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