1、课程编码 制订人 制订日期 修订人 修订日期 审定组（人） 审定日期0500006 殷亚玲 2013.10 孙清 2014-6-17学 分：3学 时：54适用专业：计算机类专业操作系统教学大纲一、 课程的性质与任务操作系统是计算机类专业的专业基础课程，是后续专业课程的理论基础。本课程讲述计算机操作系统的结构和原理，主要偏重于操作系统功能与结构的理论分析，对于其中的重要部分辅之以实验，以加深对理论知识的理解和掌握。通过本课程的学习，使学生掌握计算机操作系统各部分的功能和实现这些功能的体系结构和重要算法；对深入了解计算机的使用、计算机工作的原理以及应用软件的设计和运行起到重要的指导作用；可为后续专
2、业课程的学习、以及提高软件设计水平和计算机应用的技术等奠定坚实的理论基础。二、与教学计划中前后课程的关系 前导课程：计算机组成原理与系统结构、程序设计基础、算法与数据结构等。后续课程：软件工程、编译原理等。二、 教学方法 1、 传统的讲授为主的授课形式，借助 PPT 课件展示必要信息。2、 在一种操作系统环境下，通过演示相关的命令以及运行前期准备的程序代码来辅助学生理解实际系统的构造机理。3、 教学过程中，在相应章节安排必要的实验。4、 随课堂内容布置并批改课后作业。5、 实验教学环节：结合一种实用的操作系统平台实施相关实验，强化实验课程教学，重视学生的实际动手操作基本技能训练，培养学生掌握操
3、作系统的原理和实际的应用。四、教学内容组织安排教学时数及分配：本课程在第四学期开设，教学周为十八周，每周 3 个学时，总学时为 54 学时。其中理论教学 42 学时，实验 12 学时。操作系统课程的课堂讲授主要包括：操作系统的体系结构；进程的概念、进程的描述与控制、进程的同步与通讯以及进程管理的常用算法； 处理机调度的策略和处理死锁的方法；存储器管理的方案和分配算法；文件系统的运行机制及关键的数据结构；设备与系统的结合方式，设备驱动程序的结构及加载机制。本课程教学的重点是进程的概念，并以进程管理为主线，协调组织计算机内的硬软件资源。结合进程的管理分析存储管理机制、系统调度机制、文件存储和访问机
4、制以及设备驱动机制。五、教材编选原则及教材与教学参考书1、选择教育部组编教材或权威的面向 21 世纪课程教材，根据我校学生实际情况对教材中部分内容进行充实和调整。2、参考教材1 汤晓丹. 计算机操作系统,西安电子科技大学出版社,2010.2 黄刚等.操作系统教材,人民邮电出版社,2009.3、教学参考书：1 (荷兰)AnderwS.Tanenbaum 现代操作系统，机械工业出版社， 2012.2 美斯托林斯著，陈向群译.操作系统精髓与设计,机械工业出版社 ,2010. 3 Linux 内核完全剖析 赵炯 机械工业出版社 2006 年 1 月六、讲授大纲（一） 操作系统引论教学目标：认识操作系统
5、的基本概念和基本结构类型。主要内容：熟悉操作系统的目标和作用、操作系统的发展过程、操作系统的基本特性和主要功能。教学重点：操作系统的计本特性和主要功能。 学时：2（教学）+2（实验）（二） 进程管理 教学目标：掌握进程的概念、进程的控制、进程的同步、进程间通信以及进程管理的常用算法教学内容：认识进程概念引入的必要性，掌握 PCB 的使用；掌握进程状态转换及其相关控制原语机制；熟悉进程同步和互斥的原理；掌握进程同步编程方法；掌握进程通信过程编程方法。教学重点：进程的同步、通信以及进程管理的常用算法。学时：12（教学）+4（实验） （三） 处理机调度与死锁教学目标：掌握处理机调度的策略和处理死锁的
6、方法。 教学内容：熟悉处理机调度种类与调度模型；掌握调度基本算法；认识死锁预防和掌握银行家算法的使用；掌握解除死锁的方法。教学重点：处理机调度的策略及处理死锁的方法。学时：8（教学）+2（实验）（四） 存储器管理教学目标：掌握存储器管理的方案和分配算法。教学内容：熟悉存储器种类和程序装入内存的方式；掌握存储器分区管理的方法；掌握存储器分页管理的方法；掌握存储器分段管理的方法；掌握页面置换的算法。教学重点：存储器管理的方案和分配算法。学时：12（教学）+2（实验）（五） 文件管理教学目标：掌握文件管理的组织结构、存取结构以及共享和保护。教学内容：熟悉文件系统的结构特点；了解磁盘的使用和分配特点；
7、掌握目录结构；熟悉文件共享与保护的原理。教学重点：文件的逻辑和物理结构。 学时：4（教学）+2（实验）（六） 设备管理教学目标：掌握设备管理的方案和设备驱动程序的结构。教学内容：熟悉设备与系统的硬件连接机制；熟悉设备驱动程序与系统内核通用模块的对接机制；掌握缓冲区技术；掌握磁盘存储器的特点与使用方法。教学重点：独立于设备的管理机制和设备驱动程序的结构。 学时：4（教学）七、考核方式本课程为闭卷考试课程。考核成绩由: （出勤作业+ 实验）（30%）试卷成绩（70%）构成。操作系统实验教学大纲授课对象：计算机科学与技术专业、网络工程专业、软件工程专业本科二年级在校学生。所须先修课程或知识：计算机组
8、成原理与系统结构、C 语言编程基础及数据结构基础知识。一、实验教学内容本课程的实验教学内容主要包括四大部分：第一部分为 Linux 用户接口和运行环境 ，第二部分为进程管理，第三部分为内存管理中的页面置换算法，第四部分文件系统的模拟和设计。二、实验目的通过本课程的学习，要求学生掌握操作系统的基本原理及在 Linux 环境下的实现。三、 实验教学重点、难点及教学方式序号 重点（难点）内容简述 指导方式1Linux 用户接口和运行环境重点：1、熟悉开机后登录 Linux 系统和退出系统的过程2、熟悉运用 Linux 字符界面，掌握常用的命令3、学习使用 Linux 的在线求助系统，如 man4、掌
9、握一种 Linux 下编辑器，特别是 vi5、用 vi 编写 Hello world!程序，然后编译并运行，熟悉 gcc 编译器的使用。实验内容举例演示2进程的创建重点：1、了解进程与程序的区别，加深对进程概念的理解。2、掌握进程并发执行的原理，理解进程并发执行的特点，区分进程并发执行与串行执行。3、了解 fork()系统调用的返回值，掌握调用fork()创建进程的方法。4、熟悉 wait, exit 等系统调用。实验内容举例演示3进程间消息通信重点：1、Linux 系统的进程通信机构 IPC 允许在任意进程之间大批量地交换数据。2、利用消息缓冲队列进行进程间的通信，并加深实验内容举例演示对消
10、息通信机制的理解。4. 处理机调度模拟重点：1、模拟在采用多道程序设计的系统中，依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。2、分别实现优先级算法和轮转法等调度算法，并给出运行性能的比较。说明设计要求，讲解关键的实现技术5.页 面 置 换 算 法 模 拟重点： 1、掌握虚拟内存的管理机制2、实现最 佳 淘 汰 算 法 （ OPT）3、 实 现 先 进 先 出 的 算 法 （ FIFO）4、 实 现 最 近 最 久 未 使 用 算 法 （ LRU）说明设计要求，讲解关键的实现技术6文件系统的模拟和设计重点： 1、通过模拟文件的逻辑结构和物理结构认识文件管理问题2、理解目录结构3、实现常用文件操作说
11、明设计要求，讲解关键的实现技术四、 实验操作技能、能力和科学作风概述 与哪些教学内容有联系1、Linux 用户和运行环境 操作系统概述2、进程间的创建3、进程间的消息通讯4、进程调度模拟进程管理5、页面置换算法模拟 存储管理实验操作6、文件系统的模拟和设计 文件管理1、Linux 环境的熟悉 操作系统概述2、进程及其相关知识的理解和运用 进程管理3、 页 面 操 作 的 知 识 的 理 解 和 操 作 存储管理学生的应用能力4、文件系统在 Linux 环境下的具体的实现原理的理解和掌握文件管理 科学作风通过实验操作，使学生进一步理解课堂教学中所学的知识，使学生掌握操作系统的基本原理、基本理论、
12、基本知识，具有较强的操作能力，对学生进行基本原理的理解和后续课程的学习奠定必要的基础。五、 实验教学条件具有 Linux 操作系统环境和操作系统源代码，并拥有 root 权限。五、实验考核考核方法：1、学生根据实验课的教学操作内容完成相关内容及要求。2、要求认真书写实验报告，包括实验目的，实验内容，实验步骤，实验结果等。3、通过检查实验报告和实验任务结果完成情况对学生成绩进行评定，实验分数采用 100 分制。实验考核成绩占课程成绩的 30%。六、教学进度实验内容概述 所用学时 教学周实验类型【实验一】Linux 用户接口和运行环境：1、熟悉开机后登录 Linux 系统和退出系统的过程2、熟悉运
13、用 Linux 字符界面，连续掌握常用的命令3、学习使用 Linux 的在线求助系统，如 man4、掌握一种 Linux 下编辑器，特别是 vi5、用 vi 编写 Hello world!程序，然后编译并运行，熟悉gcc 编译器的使用。2 第二/三周 验证【实验二】进程的创建：1、编写一个 C 语言程序，实现在程序运行时通过系统调用fork()创建两个进程，使父、子、女三进程并发执行。2、多次反复运行这个程序，观察程序的显示变化，并记录这些变化，试分析其中原因。3、修改程序，在父、子进程中分别使用 wait, exit 等系统调用“实现”其同步推进，多次反复运行改进后的程序，观察并记录运行结果
14、。2 第五/六周 验证【实验三】进程间消息通信：1、编写一个 C 语言程序，实现消息的创建、发送和接受。使用 msgget(),msgsnd(),msgrev(),及 msgctl()编制消息的发送和接收程序。2、server.c 程序后台运行，client.c 程序前台运行，server.c 先于 client.c 运行。2 第八/九周 验证【实验四】处 理 机 调 度 模 拟 ：1、 设 计 一 个 按 优 先 级 调 度 算 法 实 现 处 理 器 调 度 的 程 序2、 设 计 一 个 按 时 间 片 轮 转 法 实 现 处 理 器 调 度 的 程 序2 第十一/十二周 设计【实验五】
15、页 面 置 换 算 法 模 拟 ：设 计 一 个 虚 拟 存 储 区 和 内 存 工 作 区 ， 并 使 用 下 列 算 法 计 算 访 问命中 率 。 1、 最 佳 淘 汰 算 法 （ OPT） 2、 先 进 先 出 的 算 法 （ FIFO）3、 最 近 最 久 未 使 用 算 法 （ LRU）2 第十四/十五周 设计【实验六】文 件 系 统 模 拟 设 计 ：设 计 一 个 简 单 的 二 级 文 件 系 统 ， 可 以 实 现 以 下 几 条 命 令:login（ 用 户 登 录 ） 、 dir（ 列 文 件 目 录 ） 、 create（ 创 建 文 件 ） 、delete（ 删 除 文 件 ） 、 read（ 读 文 件 ） 、 write（ 写 文 件 ） 、open（ 打 开 文 件 ） 、 close（ 关 闭 文 件 ） 等 命 令 。2 第十六/十七周 设计总学时数 12
