计算机与信息工程学院：计算机科学与技术专业教学大纲 共计 6 页 《操作系统》教学大纲
课程名称：操作系统 课程属性：专业必修课 参考教材名称：计算机操作系统
总学时：72学时 理论学时：56 实验学时：16时 学分：3.0 开课学期：第4学期
适用专业与对象：计算机科学与技术专业本科生 先修课程：程序设计语言，数据结构，计算机组成原理等
推荐教材：汤小丹.计算机操作系统（第四版）.西安：西安电子科技大学出版社，2014.
一、课程简介
操作系统课程主要介绍操作系统的设计方法和实现技术，讲授众多操作系统的设计精髓及操作系统最新技术。包括操作系统各组成部分的讲述，互斥性、并发与同步性，处理器实现，调度算法，存储管理，设备管理，文件系统，安全与保护等。
二、课程的性质、目的与任务
操作系统是计算机科学与技术专业的一门重要的专业必修课，是涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程。在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。因此本课程的教学目的是培养学生理解和掌握计算机操作系统的基本概念、原理、技术和方法；具有剖析、设计、开发和构造现代操作系统的基本能力；深入理解操作系统在计算机系统中的地位及作用，及它与硬件和其他软件间的关系；熟悉操作系统控制和管理整个计算机系统执行的全过程，建立起以操作系统为中心的计算机系统的系统性认识和整体性把握。通过本课程的学习，要求学生掌握操作系统设计方法与实现技术，能够运用所学操作系统知识分析问题和解决问题。
三、课程的教学原则与方法
在总结操作系统课程教学实践经验的基础上，结合课程自身的特点，制定本课程的教学原则为：理论讲解和实践相结合的教学原则，教师主导作用与学生主动性结合原则。在教学过程中采用的教学方法主要有：以语言形式获得间接经验的方法（例如讲授法、讨论法、读书指导法等），以直观形式获得直接经验的方法（例如演示法），以实际训练形式形成技能、技巧的教学方法（例如讲练结合法、实验法等）。
四、教学内容与教学基本要求
第一章 操作系统引论 4学时 1、教学内容
第一节 操作系统的目标和作用
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第二节 操作系统的发展过程 第三节 操作系统的基本特性 第四节 操作系统的主要功能 第五节 操作系统的结构设计 习题课
2、教学基本要求
让学生对操作系统形成初步的认识，对操作系统中的概念有整体的了解。了解操作系统的发展过程；掌握操作系统类型和功能、操作系统的基本特征；熟练掌握操作系统定义。
3、教学重点与难点
教学重点：操作系统的发展过程，操作系统的分类、基本特征和功能 教学难点：操作系统的基本特征，操作系统的结构设计 4、复习参考题
⑴OS的作用可表现在哪几个方面？
⑵OS有哪几大特征？最基本得特征是什么？
第二章 进程管理 10学时 1、教学内容 第一节 进程的基本概念 第二节 进程的控制 第三节 进程的同步 第四节 经典进程同步问题 第五节 管程机制 第六节 进程通信 第七节 线程
习题课
2、教学基本要求
让学生认识进程，了解进程的概念；了解管程、线程的基本概念；了解进程通信的有关概念、类型和消息传递通信的实现；掌握进程的基本状态与各种基本状态之间的转换；熟练掌握进程的同步，并能熟练使用P、V原语解决进程同步问题。 3、教学重点与难点
教学重点：进程的基本概念，进程同步，用P、V原语描述同步问题 教学难点：进程的基本概念，进程同步，用P、V原语描述同步问题 4、复习参考题
⑴试说明PCB的作用，为什么说PCB是进程存在的唯一标志？ ⑵试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因？
⑶试利用信号量写出一个不会出现死锁的哲学家就餐问题的算法。
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第三章 处理机调度与死锁 10学时 1、教学内容 第一节 处理机调度的基本概念 第二节 调度算法
第三节 实时调度 第四节 多处理机系统中的调度 第五节 产生死锁的原因和必要条件 第六节 预防死锁的方法 第七节 死锁的检测与解除 习题课
2、教学基本要求 了解并掌握处理机的各种调度算法；熟练掌握死锁产生的必要条件和处理死锁的基本方法；熟练掌握避免死锁的算法。
3、教学重点与难点
教学重点：处理机的调度算法，避免死锁的算法 教学难点：避免死锁的算法 4、复习参考题
⑴高级调度与地基调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度按？ ⑵何谓死锁？死锁产生的原因和必要条件是什么？
第四章 存储器管理 14学时 1、教学内容 第一节 程序的装入和链接 第二节 连续分配方式
第三节 基本分页存储管理方式 第四节 基本分段式存储管理方式 第五节 虚拟存储器的基本概念 第六节 请求分页存储管理方式 第七节 页面置换算法 第八节 请求分段存储管理方式 习题课
2、教学基本要求 掌握内存管理的基本概念；掌握虚拟存储器的基本概念和算法；熟练掌握各种内存分配方式。
3、教学重点与难点
教学重点：各种内存分配方式，虚拟存储器的基本概念和算法
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教学难点：离散式内存分配方式，虚拟存储器的基本概念和算法 4、复习参考题
⑴为什么要引入动态重定位？如何实现？ ⑵分页和分段存储管理有何区别？
⑶虚拟存储器有哪些特征？其中最基本的特征是什么？
第五章 设备管理 6学时 1、教学内容 第一节 I/O系统 第二节 I/O控制方式 第三节 缓冲管理 第四节 设备分配 第五节 设备处理 第六节 磁盘存储管理 习题课
2、教学基本要求 了解常用I/O设备的管理原理；掌握I/O设备的相关概念；掌握设备管理中的相关技术。
3、教学重点与难点
教学重点：I/O控制方式，设备处理，缓冲管理，SPOOLING技术 教学难点：缓冲管理，SPOOLING技术 4、复习参考题
⑴引入缓冲的主要原因是什么？
⑵为何要引入设备独立性？如何实现设备的独立性？ ⑶试说明SPOOLing系统的组成。
第六章 文件管理 8学时 1、教学内容 第一节 文件和文件系统 第二节 文件的逻辑结构 第三节 外存分配方式 第四节 目录管理
第五节 文件存储空间的管理 第六节 文件共享与文件保护 习题课
2、教学基本要求
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计算机与信息工程学院：计算机科学与技术专业教学大纲 共计 6 页 了解文件共享、文件保护、可靠性的相关技术；掌握文件系统的逻辑结构及相关概念；掌握外存空间的管理与分配方式。
3、教学重点与难点
教学重点：外存的管理与分配方式，文件存储空间的管理，文件的共享 教学难点：外存的管理与分配方式，文件的共享，文件的可靠性 4、复习参考题
⑴何谓逻辑文件？何谓物理文件？ ⑵对目录管理的主要要求是什么？
总复习 4学时
五、实验项目设置及教学基本要求
实验项目一 单处理器系统的进程调度 4学时 1、实验目的与要求
加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别；深入了解系统如何组织进程、
创建进程；进一步认识如何实现处理器调度。
2、实验内容
编写程序完成单处理机系统中的进程调度，要求采用时间片轮转调度算法。 实验具体包括：首先确定进程控制块的内容，进程控制块的组成方式；然后完成进程创建原语和进程调度原语；最后编写主函数对所做工作进行测试。
3、实验类型 设计型
实验项目二 动态分区存储管理方式的主存分配与回收 4学时 1、实验目的与要求
了解动态分区分配方式中使用的数据结构和分配算法，并进一步加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解；深入了解动态分区存储管理方式主存分配与回收的实现。
2、实验内容
编写程序完成动态分区存储管理方式主存分配与回收的实现。
实验具体包括：首先确定主存空间分配表；然后采用最优适应算法完成主存空间的分配和回收；最后编写主函数对所做工作进行测试。
3、实验类型 设计型
实验项目三 页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断 4学时 1、实验目的与要求
深入了解页式存储管理如何实现地址转换；进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。
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计算机与信息工程学院：计算机科学与技术专业教学大纲 共计 6 页 2、实验内容 编写程序完成页式虚拟存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处理。 实验具体包括：首先对给定的地址转换工作，若发生缺页则先进行缺页中断，然后再进行地址转换；最后编写主函数对所做工作进行测试。假定主存64KB，每个主存块1024B，作业最大支持到64KB，系统中每个作业分得主存块4块。
3、实验类型 设计型
实验项目四 编写一个自己的Shell 4学时 1、实验目的与要求
综合所学知识，结合自己课外自学，增加学生对操作系统给的感性认识，提升学生对操作系统实现方式的理解。
2、实验内容
模拟Linux的shell编写程序，实现一个命令解释器。
实验具体包括：从标准输入读入命令并执行，每次只处理一个命令，既可以是简单命令也可以是复杂命令。可以结合自身的能力设计管道、输入输出定向、后台执行等，对具体的实现过程可以按照传统方式，也可自主创新实现方式。
3、实验类型 创新型
六、教学参考书
[1] 任爱华编. 操作系统实用教程.北京：清华大学出版社，2006.9
[2] 张尧学，史美林编著. 计算机操作系统教程.北京：清华大学出版社，2010.3 [3] 梁红兵,汤小丹编著.计算机操作系统学习指导与题解.西安：西安电子科技大
学出版社，2013.7
[4] 曾平，李春葆编著.操作系统习题与解析. 北京：清华大学出版社，2011.8 [5] 王育勤,谢余强编著.计算机操作系统——基于UNIX系统V核心. 北京：清华
大学出版社，2014.9
[6] Abraham Silberschatz，Peter Baer Galvin，Greg Gagne.Operating System
Concepts (7th Edition)
七、考试（考核）方式
本课程是考试课，闭卷考试。期末卷面成绩占60%，平时成绩占30%，实验成绩占10%，折合计算为总成绩。
执笔人：韩雪 审核人：
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