1、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
2、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)William Stallings.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)Mark G.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
3、,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,
4、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
5、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,
6、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,20012陈向群等编.Solaris操作系统原理.北京:机械工业出版社,20083 (美)William Stallings.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
7、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) 2.4 Linux和Window
8、s的命令控制界面(讲解,30分钟) 2.5 系统调用(讲解,20分钟) 2.6 Linux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,20012陈向群等编.Solaris操作系统原理.北京:机械工业出版社,20083 (美)William Stallings.操作系统内核与设计原
9、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
10、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,20012陈向群等编.Solaris操作系统原理.北京:机械工业出版社,20083 (美)William Stallings.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,20014(荷)Andrew S.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
11、: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
12、,3.8主要参考资料:1 (美)William Stallings.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)Andrew S.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):
13、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)William Stallings.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)Andrew S.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
14、 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
15、考资料:1 (美)William Stallings.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)Andrew S.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
16、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)William Stallings.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)Andrew S.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
17、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: 43 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)William Stallings.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)Andrew S.Tanenbau
18、m.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)William
19、Stallings.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)Andrew S.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
20、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)William Stallings.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)Andrew S.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
21、 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)William Stallings.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,2
22、001.2(荷)Andrew S.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
23、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)William Stallings.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)Andrew S.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
24、 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)
25、(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)William Stallings.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)Andrew S.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
26、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:6.1 Linux进程和存储管理简介 (讲解,10分钟)6.2 Linux进程结构 (讲解,20分钟)6.3 进程控制 (讲解, 30分钟)6.4 Linux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
27、主要参考资料:1(美)William Stallings.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)Andrew S.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
28、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) 6.6 Linux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)William Stallings.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)Andrew S.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
29、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 821 逻辑结构 (讲解,举例,约30分钟)822 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)William Stallings.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)Andrew S.Tanenbaum.现代操作系统(第2版)陈向群、马
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