操作系统教学大纲.docx

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操作系统教学大纲

操作系统教学大纲

一、教学目的：

本课程属于计算机科学与技术专业本科生的专业教学课程，也是本专业的学位课程。

通过本课程地的学习，主要达到以下的目的：

1、  使学生掌握计算机操作系统的基本原理及组成结构；

2、  使学生掌握计算机操作系统的基本概念和相关的新概念、名词及术语；

3、  使学生理解操作系统各组成部分之间的关系、总体结构和综合工作原理；

4、  使学生了解计算机操作系统的发展特点、设计技巧和方法；

5、  培养学生分析、修改和设计操作系统的能力；

6、  对常用计算机操作系统会进行基本的操作使用。

二、课程内容

  1.操作系统简介

1、教学内容

1.1操作系统的概念

1.2批处理操作系统（BatchSystem）

1.3分时操作系统（Time-SharingSystem）（讲授、理解）

1.4个人操作系统（Personal-ComputerSystem）（讲授、了解）

1.5并行操作系统（ParallelSystem）（讲授、理解）

1.6实时操作系统（Real-TimeSystem）（讲授、理解）

1.7 分布式操作系统（DistributedSystem）（讲授、理解）

1.8嵌入式操作系统（EmbeddedSystem）（讲授、了解）

1.9常用操作系统介绍（讲授、了解）

1.10总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握操作系统的概念、目的和在计算机体系中的地位，以及在操作系统中的一些重要的概念，如并行、并发、时间片等，理解在计算机的发展过程中出现的各种不同类型的操作系统以及他们的特点，了解常用的操作系统以及操作系统的现状。

2.计算机系统结构

1、教学内容

2.1计算机系统操作（讲授、理解）

2.2计算机体系结构（讲授、掌握）

2.3中断（Interrupts）（讲授、掌握）

2.4I/O结构（讲授及自学、理解）

2.5硬件保护（讲授及自学、理解）

2.6总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握设备、设备控制器、中断等和硬件相关的重要概念和原理，理解计算机中的各个硬件部件的组成情况，以及计算机的硬件保护机制，了解计算机中硬件的工作过程和方式。

3 操作系统结构

1、教学内容

3.1操作系统的部件（讲授及自学、理解）

3.2 操作系统服务（自学、了解）

3.3系统调用（讲授及自学、了解）

3.4系统程序（自学、了解）

3.5操作系统结构（讲授）

3.6系统设计目标（讲授及自学、理解）

3.7系统实现（讲授、理解）

3.8总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握操作系统的组成部件以及它为用户和应用程序所提供的各种功能，掌握操作系统四种结构以及他们的特征和优缺点；理解操作系统设计的目标、机制和策略以及实现方法，了解操作系统服务、系统调用和系统程序。

4．进程

1、教学内容

4.1进程概念（讲授）

4.2进程调度（ProcessScheduling）（讲授）

4.3进程操作（讲授和自学）

4.4进程通信（InterprocessCommunication）（讲授、掌握）

4.5例子：

Mach（讲授、了解）

4.6例子：

NT（讲授、了解）

4.7 总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握进程的基本概念以及和进程有关的内容，包括PCB、作业、任务等；掌握进程的状态以及转换时机、调度方式、上下文切换的内容；掌握进程通信的方法；理解进程的操作、进程的调度队列等内容；了解不同操作系统的进程机制和协同进程的通信方法。

5．线程（Threads）

1、教学内容

5.1概述（讲授、掌握）

5.2用户和内核线程（讲授、掌握）

5.3多线程模式（MultithreadingModels）（讲授、掌握）

5.4 Solaris2线程（讲授、了解）

5.5 JAVA线程（自学、了解）

5.6总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握线程的概念以及线程和进程的区别；掌握用户和内核线程的定义、区别；掌握多线程模式下用户和内核线程的关系；了解Solaris和JAVA等的线程模式。

6．CPU调度（CPUScheduling）

1、教学内容

6.1基本概念（精讲、掌握）

6.2调度标准（讲授、掌握）

6.3调度算法

6.4多处理机调度（Multiple-ProcessorScheduling）（自学、了解）

6.5实时调度（Real-TimeScheduling）（自学、了解）

6.6.线程调度（讲授，掌握）

6.7 JAVA线程调度（讲授或自学、了解）

6.8算法评估（讲授、了解）

6.9 总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握CPU调度的基本概念以及调度的准则、衡量调度算法的参数，如响应时间、周转时间等；掌握四种基本的调度算法以及抢占式调度和非抢占式调度的区别；理解多级队列调度和多级反馈队列调度的算法；了解多处理机调度、实时调度和JAVA的线程调度。

7. 进程同步（ProcessSynchronization）

1、教学内容

7.1背景（讲授、掌握）

7.2临界区（CriticalSection）（精讲、掌握）

7.3信号量（Semaphore）（精讲、掌握）

7.4经典同步问题（讲授）

7.5管程（Monitor）（讲授、理解）

7.6  JAVA同步（线程同步）（自学、了解）

7.7常见OS同步机制（讲授、理解）

7.8总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握进程同步的意义、概念和方法；掌握临界区的概念以及进程同步的四个准则；掌握用信号量来解决进程的同步问题，并能熟练应用同步信号量和互斥信号量；理解管程机制；了解JAVA、NT等操作系统的同步方法。

8. 死锁（Deadlocks）

1、教学内容

8.1死锁（讲授、掌握）

8.2资源分配图（Resource-AllocationGraph）（讲授、理解）

8.3处理死锁的常见方法（讲授、理解）

8.4死锁预防（DeadlockPrevention）（讲授、理解）

8.6死锁检测（DeadlockDetection）（讲授和自学、了解）

8.7死锁的恢复（讲授、了解）

8.8总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握死锁的产生原因、定义和四个必要条件；掌握处理死锁的四种基本的方法；掌握用银行家算法来避免死锁；理解资源分配图、等待图、以及死锁的恢复和检测机制。

9. 存储管理（MemoryManagement）

1、教学内容

9.1背景（讲授，理解）

9.2交换（讲授，理解）

9.3连续存储分配（ContiguousMemoryAllocation）（讲授，掌握）

9.4分页（Paging）

9.5分段（Segmentation）

9.6段页式（SegmentationwithPaging）（讲授，了解）

9.7各种内存管理方案的比较（讲授，理解）

9.8总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握存储管理的三种主要的方法：

连续分配、分页和分段存储管理，并掌握这三种机制的方法、算法、区别和联系；理解存储管理中的基本概念，包括地址绑定、逻辑与物理地址空间、动态重定位、动态装入、动态链接、交换、碎片等；了解段页式存储管理以及覆盖等内容。

10. 虚存（VirtualMemory）

1、教学内容

10.1背景（讲授、理解）

10.2请求分页（DemandPaging）（讲授，掌握）

10.3页面置换（PageReplacement）

10.4页框分配策略（AllocationofFrames）（讲授，理解）

10.5抖动（Thrashing）（讲授，掌握）

10.6OS例子（讲授、了解）

10.7其他方面考虑（讲授及自学、理解）

10.8总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握请求式分页系统的原理以及FIFO、OPTIMAL、LRU等页面置换算法；掌握抖动的原因以及检测解决的方法；理解虚拟存储器的概念以及实现方法；理解提高虚拟存储器效率的多种方法；了解NT等操作系统虚存方案和解决抖动的方法。

11.文件系统

1、教学内容

11.1文件的概念（讲授和自学、理解）

11.2 文件的逻辑结构（精讲、掌握）

11.3文件的物理结构（精讲、掌握）

11.4文件目录结构

11.5文件系统的组织（讲授、理解）

11.6文件保护（讲授、理解）

11.7文件存储器空闲区管理

11.8文件系统的效率和性能（讲授、理解）

11.10总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握文件的逻辑、物理结构和目录结构，以及他们之间的关系；掌握文件存储器空闲区管理的方法以及文件系统的性能优化方法；理解文件的概念、结构、类型等内容，以及单级、两级目录的结构和优缺点；了解常用操作系统的文件系统及其结构。

12.I/O系统

1、教学内容

12.1 概述（讲授、掌握）

12.2I/O硬件（自学）

12.3 应用程序I/O接口

12.4 核心I/O子系统（讲授）

12.5I/O请求的处理

12.6 性能（讲授）

12.7 总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握现代I/O系统的两个基本思想：

设备驱动和与设备无关性；掌握I/O系统的结构、内核I/O子系统的功能以及I/O请求的过程；理解I/O设备的分类、中断、DMA、通道等内容；了解块设备、字符设备和网络设备等的原理和工作方式。

13.海量存储结构（Mass-StorageStructure）

1、教学内容

13.1磁盘结构（讲授、理解）

13.2磁盘调度算法（DiskScheduling）（讲授、掌握）

13.3磁盘管理（DiskManagement）（自学）

13.4交换空间管理（Swap-Space）（讲授、理解）

13.5磁盘可靠性（DiskReliability）（讲授及自学、理解）

13.6稳定存储的实现（自学、了解）

13.7第三级存储结构（讲授及自学，了解）

13.8总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生掌握磁盘调度的依据和FCFS、STF、SCAN、C-SCAN和C-LOOK等调度算法；理解磁盘的结构、管理机制以及可靠性、稳定性等的实现方法；了解其它存储设备的结构。

18.保护

1、教学内容

18.1 保护的目的（讲授或自学、理解）

18.2 保护域（讲授或自学、理解）

18.3 存取矩阵（讲授或自学、理解）

18.4 存取矩阵的实现（讲授或自学、理解）

18.5 取消存取权限（讲授或自学、了解）

18.6 基于语言的保护（讲授或自学、了解）

18.7 总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生理解保护机制的作用以及保护域、存取矩阵的实现方法；了解矩阵的多种结构，如全局表、存取列表和存取能力列表等。

19.安全

1、教学内容

19.1 安全问题（讲授或自学、理解）

19.2 授权（讲授或自学、理解）

19.3 来自程序的威胁（讲授或自学、了解）

19.4 来自系统的威胁（讲授或自学、了解）

19.5 威胁的监控（讲授或自学、了解）

19.6 加密（自学）

19.7 计算机安全的分级（自学）

19.8WindowsNT的安全模型（自学）

19.9Java的安全模型（自学）

19.10 总结（讲授）

2、教学要点

通过本章的学习，让学生理解操作系统的安全问题存在的原因，以及如何解决这个问题；理解授权、密码、特洛伊木马、后门、蠕虫和病毒等概念；了解加密的原理和方法以及Windows、JAVA等的安全模型。

说明：

对每一部分的内容，用“掌握”、“理解”、“了解”等分别定出教学要求。

对这三种程度的理解如下：

（1）掌握：

要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用其分析、初步设计和解答与应用相关的问题，能够举一反三。

（2）理解：

要求学生能够较好地理解所学内容，并且能够进行简单分析和判断。

（3）了解：

要求学生能够一般地了解所学内容。

对每一部分的内容，用“讲授”、“讲授及自学”、“自学”等分别确定教学方式。

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