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1.了解操作系统的历史、类型、功能。
2.深刻理解什么是进程,理解进程在操作系统中的重要性。
3.了解多道程序系统面临的问题及几种解决进程同步与互斥的方法。
4.理解临界资源与临界段。
5.掌握计数信号量机制如何解决进程的同步与互斥,能看懂简单的P、V操作原语解决进程的同步与互斥的问题。
6.深刻理解什么是死锁,理解死锁发生的原因和必要条件.
7.理解CPU调度有几级,各在何时起作用。
8.了解存储管理提供的主要功能。
9.知道交换与覆盖。
10.理解页、段式管理涉及的数据结构及地址变换过程。
11.深刻理解什么是虚拟存储器。
12.了解I/O请求的处理步骤。
13.理解SPOOLING技术。
14.理解设备分配机制及设备无关性。
15.了解什么是文件,理解文件的组织、共享、命名冲突和目录的关系。
三、先修课程及后续课程
(一)先修课程
《程序设计基础》、《汇编语言》、《计算机组成原理》、《编译原理》、《接口与通信》、《计算机网络》
(二)后续课程
第二部分教学总体安排
一、学时分配
章节
主要内容
各教学环节学时分配
小计
讲授
实验
讨论
习题
课外
其他
第一章绪论
计算机系统组成、操作系统的概念、功能
2
操作系统的形成和发展、基本类型与结构
4
6
第二章作业管理
程序库与链接编辑、作业的概念与状态
作业的建立过程与用户接口
第三章进程管理
进程的概念、描述与状态转换
进程控制与进程互斥
进程同步
进程通信、死锁的提出及必要条件
死锁的预防及银行家算法、死锁解除
分级调度与作业调度、进程调度,调度算法
10
调度算法评价
16+10
第四章存储管理
存储管理的功能、单道环境下的存储管理
分区存储管理
覆盖与交换技术
页式管理
段式与段页式存储管理
12+6
第五章文件管理
文件系统的概念、文件的逻辑结构与存取方法
文件的物理结构与存储设备、文件存储空间管理
文件的共享与安全性、文件的存取控制、文件的使用、文件系统的层次模型
第六章设备管理
I/O请求的处理步骤
虚拟设备与SPOOLING技术、设备分配机制与I/O优化
合计
48+16
二、教学重点与难点
(一)教学重点
1、计算机硬件的组成和软件的结构.
2、设置操作系统的目的.
3、什么是操作系统,具备什么样的功能.
4、操作系统有哪几种类型,各有什么特点.
5、什么是多道程序设计,支持其的软硬件基础有哪些.
6、多道程序系统有哪些特征,这些特征为操作系统的设计与实现带来了什么影响.
7、系统调用的执行过程是什么.
8、作业、进程与线程.
9、进程的特征是什么,它与程序有何不同.
10、进程的状态及状态转换的条件(五状态).
11、为什么PCB是系统感知进程存在的唯一标志,PCB中包含的信息.
12、什么是内核,内核实现什么基本功能.
13、内核为什么发展到了微内核.
14、什么是原语,它通常提供哪些功能.
15、顺行程序和并行程序各有什么特点.
16、程序并发执行的Bernstein条件.
17、什么是临界资源、临界区,进程进入临界区的准则.
18、解决进程互斥的办法有几种,如何利用这些机制编写简单的P、V操作原语解决进程间互斥和同步.
19、生产者─消费者与读写者问题各描述了什么样的进程同步和互斥的关系.
20、CPU的调度级别有几种,各在什么时候起作用.
21、作业与进程调度的算法有哪些,会定量计算得出具体环境下它们的优劣.
22、进程调度的时机.
23、死锁原因、必要条件及死锁的解决(含银行家算法).
24、用户与操作系统的接口有几种.
25、什么是系统调用.
26、CPU有几种工作状态,状态间的转换条件是什么.
27、存储管理主要具备哪些功能.
28、区分地址空间和存储空间,相对(逻辑)地址和物理地址.什么是地址重定位.
29、重定位有几种方法,有什么区别,各有什么好处.
30、什么是虚拟存储器,支持之的物质基础是什么.
31、可变分区的分配和回收算法及保护方式.
32、覆盖与交换技术.
33、分页管理涉及的数据结构、请求页式管理、静态页式管理的地址变换过程.
34、请求分页的淘汰算法及程序的局部性原理.
35、页式管理的优缺点.
36、段、页式管理之间的区别.
37、设备管理主要完成哪些任务.
38、处理一个I/O请求需要哪些步骤.
39、为什么要设置缓冲区,有几种实现方法及SPOOLING技术.
40、系统磁盘的调度策略.
41、设备分配机制.
42、什么叫设备无关性,设备管理中哪一部分体现了设备无关性.
43、设备分配通常采用哪些策略.
44、什么是文件,文件系统的主要功能.
45、文件的分类.
46、文件的物理组织有几种形式,各有什么特点.
47、文件存贮空间的管理方法有哪些.
48、文件目录有什么作用,目录项包含哪些内容,目录如何组织.
49、什么叫便于共享的目录结构,有什么好处.
50、文件如何进行存取控制.
51、文件操作命令实现的功能.
52、文件系统七层模型中各层主要的功能.
(二)教学难点
1、什么是操作系统,具备什么样的功能.
2、什么是多道程序设计,支持其的软硬件基础有哪些.
3、系统调用的执行过程是什么.
4、进程的状态及状态转换的条件(五状态).
5、什么是原语,它通常提供哪些功能.
6、程序并发执行的Bernstein条件.
7、什么是临界资源、临界区,进程进入临界区的准则.
8、解决进程互斥的办法有几种,如何利用这些机制编写简单的P、V操作原语解决进程间互斥和同步.
9、生产者─消费者与读写者问题各描述了什么样的进程同步和互斥的关系.
10、CPU的调度级别有几种,各在什么时候起作用.
11、作业与进程调度的算法有哪些,会定量计算得出具体环境下它们的优劣.
12、进程调度的时机.
13、死锁原因、必要条件及死锁的解决(含银行家算法).
14、什么是系统调用.
15、存储管理主要具备哪些功能.
16、区分地址空间和存储空间,相对(逻辑)地址和物理地址.什么是地址重定位.
17、重定位有几种方法,有什么区别,各有什么好处.
18、可变分区的分配和回收算法及保护方式.
19、请求分页的淘汰算法及程序的局部性原理.
20、设备管理主要完成哪些任务.
21、处理一个I/O请求需要哪些步骤.
22、为什么要设置缓冲区,有几种实现方法及SPOOLING技术.
23、系统磁盘的调度策略.
24、什么叫设备无关性,设备管理中哪一部分体现了设备无关性.
25、设备分配通常采用哪些策略.
26、文件存储空间的管理方法有哪些.
三、教学材料
(一)推荐教材
《OperatingSystemsInternalsandDesignPrinciples》WilliamStallings
清华大学出版社
(二)推荐参考书
《计算机操作系统》汤子赢、杨成忠、哲凤屏
西安电子科技大学出版社
《操作系统基础》屠立德、屠祁
清华大学出版社
《基于微内核的国产操作系统COSIXV2.0教程》
周明德中软总公司基础软件事业部
《操作系统实验指导说明书和UNIX系统手册》
张丽芬北京理工大学
《计算机操作系统》
翟一鸣清华大学出版社
《OperatingSystemsDesignandImplementation》
AndrewS.TanenbaumAlbertS.Woodhull
清华大学出版社
(三)推荐网站(包括课程网站、专业网站等)
四、本课程开设需要的教学环境和设备条件
需要电化教学设备,实验用计算机上必须要有主流的编程软件
五、考核方法及成绩评定(包括考核方式及所占比例)
该科目为考试课
1.成绩评定总则:
以百分制计算总成绩,其中平时成绩占总成绩的40%,期末考试成绩占60%。
总成绩满分100分,60分即获得该课程学分;
2.平时成绩评定:
分作业、实验两部分,每部分各占20分;
3.期末考核方式:
闭卷考试。
第三部分课程教学内容及教学要求
第一章绪论学时6
【教学目的及要求】
一、熟练掌握
什么是操作系统,什么是多道程序设计
二、掌握
操作系统的功能,形成与发展,以及操作系统的基本类型
三、了解
计算机系统的组成以及操作系统的结构
【教学重点与难点】
一、教学重点:
二、教学难点:
【教学手段及方式方法】
课堂讲授
【教学内容】
一、绪论
(一)计算机系统组成
(二)操作系统的概念
(三)操作系统的功能
(四)操作系统的形成和发展
(五)操作系统的基本类型
(六)操作系统的结构
【思考题】
1、语言支持系统还是系统支持语言
2、什么是操作系统,指出某些系统是不是操作系统,并说明为什么
第二章作业管理学时4
什么是系统调用,以及系统调用的执行过程
作业的概念与状态,以及计算机的用户接口
程序库与链接编译和作业的建立过程
1、什么是系统调用.
2、系统调用的执行过程是什么.
3、用户与操作系统的接口有几种.
二、作业管理
(一)程序库与链接编辑
(二)作业的概念与状态
(三)作业的建立过程
(四)用户接口
1.命令接口的演变
2.程序接口
1、简述作业的状态及其转换,说明状态装换的时机,以及每个状态下作业存在的形式和位置。
第三章进程管理学时16
什么是进程,进程的状态及转换,程序的并发执行,临界资源,并发进程的同步、互斥、条件互斥,死锁及其必要条件、充分条件、避免、解除和检测,信号量以及P、V操作原语解决进程的同步与互斥,处理机调度的分级模型以及调度的过程。
进程的特征,PCB,原语,Bernstein条件,进入临界区的准则,进程通信的实现过程,死锁的必要条件,作业调度与进程调度的主要算法
什么是操作系统内核,信号量集和管程,以及调度算法的评价
1、作业、进程与线程.
2、进程的特征是什么,它与程序有何不同.
3、进程的状态及状态转换的条件(五状态).
4、为什么PCB是系统感知进程存在的唯一标志,PCB中包含的信息.
5、什么是内核,内核实现什么基本功能.
6、内核为什么发展到了微内核.
7、什么是原语,它通常提供哪些功能.
8、顺行程序和并行程序各有什么特点.
9、程序并发执行的Bernstein条件.
10、什么是临界资源、临界区,进程进入临界区的准则.
11、解决进程互斥的办法有几种,如何利用这些机制编写简单的P、V操作原语解决进程间互斥和同步.
12、生产者─消费者与读写者问题各描述了什么样的进程同步和互斥的关系.
13、CPU的调度级别有几种,各在什么时候起作用.
14、作业与进程调度的算法有哪些,会定量计算得出具体环境下它们的优劣.
15、进程调度的时机.
16、死锁原因、必要条件及死锁的解决(含银行家算法).
17、CPU有几种工作状态,状态间的转换条件是什么.
1、进程的状态及状态转换的条件(五状态).
2、什么是原语,它通常提供哪些功能.
3、程序并发执行的Bernstein条件.
4、什么是临界资源、临界区,进程进入临界区的准则.
5、解决进程互斥的办法有几种,如何利用这些机制编写简单的P、V操作原语解决进程间互斥和同步.
6、生产者─消费者与读写者问题各描述了什么样的进程同步和互斥的关系.
7、CPU的调度级别有几种,各在什么时候起作用.
8、作业与进程调度的算法有哪些,会定量计算得出具体环境下它们的优劣.
9、进程调度的时机.
10、死锁原因、必要条件及死锁的解决(含银行家算法).
课堂讲授与仿真实验相结合
三、进程管理
(一)进程的概念
(二)进程的描述
(三)进程两状态转换—〉五状态转换
(四)进程控制
(五)进程互斥
(六)进程同步
(七)进程通信
(八)死锁问题
1.提出及必要条件
2.预防及银行家算法
3.死锁的解决
(九)处理机分级调度
1.作业调度
2.进程调度
3.调度算法
4.算法评价
1、什么叫前趋图?
试从并行语句标号表示的并发执行过程中恢复前趋图。
2、根据进程执行的轨迹,填写进程所处的状态。
3、什么叫挂起?
解挂后进程是否可以直接运行,为什么?
4、根据程序判断违反了并发进程进入临界区准则的哪几个?
5、简述ftp传输文件的系统实现过程。
6、什么叫信号量集,为什么And同步可以预防死锁的发生?
7、有序资源使用法为什么能够预防死锁的发生?
第四章存储管理学时12
重定位技术,可变分区的分配与回收算法,局部性原理及请求分页的淘汰算法
系统中和地址相关的名空间、地址空间和物理空间的概念,存储管理的主要功能,虚拟存储系统,多重分区,页式虚存、段式虚存与段页式虚存、Belady现象,快表
单道环境下的存储管理,覆盖与交换,工作集策略,分区保护机制
1、存储管理主要具备哪些功能.
2、区分地址空间和存储空间,相对(逻辑)地址和物理地址.什么是地址重定位.
3、重定位有几种方法,有什么区别,各有什么好处.
4、什么是虚拟存储器,支持之的物质基础是什么.
5、可变分区的分配和回收算法及保护方式.
6、覆盖与交换技术.
7、分页管理涉及的数据结构、请求页式管理、静态页式管理的地址变换过程.
8、请求分页的淘汰算法及程序的局部性原理.
9、页式管理的优缺点.
10、段、页式管理之间的区别.
4、可变分区的分配和回收算法及保护方式.
5、请求分页的淘汰算法及程序的局部性原理.
四、存储管理
(一)存储管理的功能
(二)单道环境下的存储管理
(三)分区存储管理
(四)覆盖与交换技术
(五)页式管理
(六)段式与段页式存储管理
1、为什么页式系统无外零头,内零头是半个页框/进程?
2、试举例说明什么叫Belady现象?
什么样的页面轨迹会导致Belady现象?
第五章文件管理学时6
文件存储空间的管理方法,文件目录,成组链接法
文件以及文件系统的主要功能,文件的逻辑组织与物理组织,文件的共享与安全,文件的存取控制,文件的使用
文件的分类,文件系统的层次模型,文件卷
1、什么是文件,文件系统的主要功能.
2、文件的分类.
3、文件的物理组织有几种形式,各有什么特点.
4、文件存储空间的管理方法有哪些.
5、文件目录有什么作用,目录项包含哪些内容,目录如何组织.
6、什么叫便于共享的目录结构,有什么好处.
7、文件如何进行存取控制.
8、文件操作命令实现的功能.
9、文件系统七层模型中各层主要的功能.
1、文件存储空间的管理方法有哪些.
五、文件管理
(一)文件系统的概念
(二)文件的逻辑结构与存取方法
(三)文件的物理结构与存储设备
(四)文件存储空间管理
(五)文件的共享与安全性
(六)文件的存取控制
(七)文件的使用
(八)文件系统的层次模型
1.如何实现不同类型文件卷的统一访问
第六章设备管理学时4
I/O请求的处理步骤,I/O优化,缓冲以及SPOOLING技术
设备管理的功能,设备分配机制,IOCS,虚拟设备,设备无关性,设备分配策略
设备的机械结构与访问方式,设备驱动程序
1、设备管理主要完成哪些任务.
2、处理一个I/O请求需要哪些步骤.
3、为什么要设置缓冲区,有几种实现方法及SPOOLING技术.
4、系统磁盘的调度策略.
5、设备分配机制.
6、什么叫设备无关性,设备管理中哪一部分体现了设备无关性.
7、设备分配通常采用哪些策略.
3、为什么要设置缓冲区,有几种实现方法及SPOOLI
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