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一、課程基本信息

二、課程簡介

本課程主要講述計算機操作系統的基本概念、操作系統的五大功能、現代操作系統廣泛使用的技術、虛擬技術的基本原理和概念等。

三、課程目標

通過本課程的學習，可以使學生了解計算機操作系統的一些基本術語、概念，掌握計算機操作系統的功能。同時引入了現代操作系統廣泛使用的技術:微內核OS結構、線程的控制與通信、數據一致性、系統兼容技術等。

四、教學內容及要求

第一章 操作系統引論

教學內容:

1.1操作系統目標和作用

要點:操作系統的目標、作用、推動操作系統發展的主要動力。

1.2操作系統的發展過程

要點:無操作系統時的計算機系統、單道批處理系統、多道批處理系統、分時系統、實時系統。

1.3 操作系統的基本特性

要點:操作系統的四大特征:并發、共享、 虛擬、 異步性。

1.4操作系統的主要功能

要點:操作系統的五大功能:處理器管理的功能、存儲器管理的功能、設備管理的功能、文件管理的功能、用戶接口。

1.5操作系統的結構設計

要點: 操作系統的基本概念、傳統的操作系統結構、微內核OS結構、指令的執行與中斷。

教學要求:

了解計算機操作系統目標、作用、發展過程及發展的主要動力，理解操作系統的基本特征及功能、操作系統的結構設計。

第二章 進程的描述和控制

教學內容:

2.1前趨圖和程序執行

要點:程序的順序執行及其特征、前趨圖、程序的并發執行及其特征

2.2進程的描述

要點:程序的順序執行及其特征、前趨圖、程序的并發執行及其特征、進程的特征與狀態、進程控制塊。

2.3進程控制

要點:進程的創建、進程的終止、進程的阻塞與喚醒、進程的掛起與激活。

2.4進程同步

要點:進程同步的基本概念、信號量機制、信號量的應用。

2.5經典進程同步問題

要點:生產者-消費者問題、信號量機制、經典進程同步問題、管程機制。

2.6進程通信

要點:進程通信的類型、進程通信方式、消息緩沖機制、郵箱機制、進程通信的實例。

2.7線程的基本概念

要點:線程的引入、線程與進程比較、線程的狀態和線程控制塊

2.8線程的實現

要點:內核支持線程與用戶級線程、線程控制。

教學要求:

掌握進程和線程的基本概念、進程同步和通信機制以及進程控制過程。

第三章　處理機調度與死鎖

教學內容:

3.1處理機調度的層次和調度算法的目標

要點:高級、中級、低級調度、選擇調度算法和方式的若干準則

3.2 作業和作業調度

要點:作業調度的主要任務、作業調度的算法

3.3進程算法

要點:進程調度的任務、機制和方式、進程調度的算法。

3.4實時調度

要點:實時調度的基本條件、實時調度的算法分類、常用的幾種實時調度算法。

3.5 死鎖的概述

要點:產生死鎖的原因、必要條件，處理死鎖的基本方法

3.6預防死鎖

要點:預防死鎖

3.7避免死鎖

要點:系統安全狀態，利用銀行家算法避免死鎖

3.8死鎖的檢測與解除

要點: 死鎖的檢測，死鎖的解除

教學要求:理解處理機調度的層次，掌握單（多）處理機調度的類型與算法、死鎖的原因及處理方法，死鎖避免的銀行家算法

第四章 存儲器管理

教學內容:

4.1存儲器的層次結構

要點:主存儲器與寄存器、高速緩存和磁盤緩存

4.2 程序的裝入和鏈接

要點:程序的裝入和鏈接方式，包括靜態鏈接和動態鏈接。

4.3連續分配方式

要點:四種連續分配方式:單一連續分配、固定分區分配、動態分區分配、可重定位動態分區分配。

4.4對換

要點:對換技術、對換空間管理、進程的換進換出

4.5 基本分頁存儲管理方式

要點:頁面于頁表、地址變換機構、兩極和多級頁表。

4.6基本分段存儲管理方式

要點:分段存儲管理方式的引入、分段系統的基本原理、信息共享、段頁式存儲管理方式。

第五章虛擬存儲器

教學內容:

5.1虛擬存儲器的概述

要點:虛擬存儲器的引入、實現方法、特征。

5.2請求分頁存儲管理方式

要點:請求分頁中的硬件支持、內存分配策略和分配算法、調頁策略。

5.3頁面置換算法

要點:OPT算法、FIFO算法、LRU算法、Clock算法。

5.5請求分段存儲管理方式

要點:請求分段中的硬件支持、分段的共享與保護。

教學要求:

理解內存的分配（離散分配、連續分配）及回收、內存保護，掌握虛擬存儲技術、頁面置換算法。

第六章 輸入輸出系統

教學內容:

6.1I/O系統的功能、模型和接口

要點:I/O系統的功能、模型和接口。

6.2I/O設備和設備控制器

要點:I/O設備的類型、I/O通道、系統總線、設備控制器。

6.3中斷機構和中斷處理程序

要點:中斷、中斷處理程序

6.4設備驅動程序

要點:設備驅動程序的處理過程、I/O控制方式

6.5與設備無關的I/O軟件

要點:與設備無關的I/O軟件的基本概念，設備分配，邏輯設備名到物理設備名映射的實現。

6.6用戶層的I/O軟件

要點:系統調用和庫函數、假脫機系統

6.7緩沖管理

要點:緩沖的引入、緩沖的類型。

6.8磁盤存儲器的性能和調度

要點:磁盤性能簡述，早期的磁盤調度算法。

第七章 文件管理

教學內容:

7.1 文件的文件系統

要點:文件、記錄、數據項的基本概念、文件類型、文件系統模型、文件操作。

7.2文件的邏輯結構

要點:文件邏輯結構的類型、順序文件、索引文件、順序索引文件、直接文件、哈希文件。

7.3 文件目錄

要點:FCB和索引結點、目錄結構、目錄查詢技術。

7.4文件共享

要點:基于有向無循環圖實現文件共享、利用符號鏈實現文件共享

7.5文件保護

要點:保護域、訪問矩陣、訪問矩陣的修改和實現

第八章磁盤存儲器的管理

8.1外存的組織方式

要點:連續組織方式、鏈接組織方式、FAT技術、NTFS的文件組織方式。

8.2文件存儲空間的管理

要點:空閑表法、空閑鏈表法位示圖法、成組鏈接法

8.3提高磁盤I/O速度的途徑

要點:磁盤高速緩存、提高磁盤I/O速度的其它方法廉價磁盤冗余陣列

8.4提高磁盤可靠性的技術

要點:第一級容錯技術、第二級容錯技術、基于集群技術的容錯功能、后備系統

8.5數據一致性控制

要點:事務、檢查點、并發控制重復數據的一致性問題

第九章 操作系統接口

教學內容:

9.1 用戶接口

9.4系統調用的概念和類型

要點:系統調用的基本概念、類型。

五、考核方式

本課程為閉卷考試科目

總成績＝書面考試（成績占總成績70%）+平時考核（成績占總成績30%）

其中，平時考核:學生作業實驗報告上交情況和上機上課表現情況各占50%

六、教材及參考書

教材:

1．《計算機操作系統 (第四版)》（西安電子科技大學出版社 2014年 5月出版， 湯小丹 湯子瀛 主編）

參考書:

1．《計算機操作系統教程》（清華大學出版社 2005 年 6 月出版，張堯學 史美林主編）

七、教學策略與方法的建議

通過實驗加深學生對理論課教學內容的理解。

修訂人 (簽字) 鐘寶華

審核人 (簽字) 曾鋒

批準人（簽字）