一、课程基本信息

二、课程简介

本课程主要讲述计算机操作系统的基本概念、操作系统的五大功能、现代操作系统广泛使用的技术、虚拟技术的基本原理和概念等。

三、课程目标

通过本课程的学习，可以使学生了解计算机操作系统的一些基本术语、概念，掌握计算机操作系统的功能。同时引入了现代操作系统广泛使用的技术:微内核OS结构、线程的控制与通信、数据一致性、系统兼容技术等。

四、教学内容及要求

第一章 操作系统引论

教学内容:

1.1操作系统目标和作用

要点:操作系统的目标、作用、推动操作系统发展的主要动力。

1.2操作系统的发展过程

要点:无操作系统时的计算机系统、单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统。

1.3 操作系统的基本特性

要点:操作系统的四大特征:并发、共享、 虚拟、 异步性。

1.4操作系统的主要功能

要点:操作系统的五大功能:处理器管理的功能、存储器管理的功能、设备管理的功能、文件管理的功能、用户接口。

1.5操作系统的结构设计

要点: 操作系统的基本概念、传统的操作系统结构、微内核OS结构、指令的执行与中断。

教学要求:

了解计算机操作系统目标、作用、发展过程及发展的主要动力，理解操作系统的基本特征及功能、操作系统的结构设计。

第二章 进程的描述和控制

教学内容:

2.1前趋图和程序执行

要点:程序的顺序执行及其特征、前趋图、程序的并发执行及其特征

2.2进程的描述

要点:程序的顺序执行及其特征、前趋图、程序的并发执行及其特征、进程的特征与状态、进程控制块。

2.3进程控制

要点:进程的创建、进程的终止、进程的阻塞与唤醒、进程的挂起与激活。

2.4进程同步

要点:进程同步的基本概念、信号量机制、信号量的应用。

2.5经典进程同步问题

要点:生产者-消费者问题、信号量机制、经典进程同步问题、管程机制。

2.6进程通信

要点:进程通信的类型、进程通信方式、消息缓冲机制、邮箱机制、进程通信的实例。

2.7线程的基本概念

要点:线程的引入、线程与进程比较、线程的状态和线程控制块

2.8线程的实现

要点:内核支持线程与用户级线程、线程控制。

教学要求:

掌握进程和线程的基本概念、进程同步和通信机制以及进程控制过程。

第三章　处理机调度与死锁

教学内容:

3.1处理机调度的层次和调度算法的目标

要点:高级、中级、低级调度、选择调度算法和方式的若干准则

3.2 作业和作业调度

要点:作业调度的主要任务、作业调度的算法

3.3进程算法

要点:进程调度的任务、机制和方式、进程调度的算法。

3.4实时调度

要点:实时调度的基本条件、实时调度的算法分类、常用的几种实时调度算法。

3.5 死锁的概述

要点:产生死锁的原因、必要条件，处理死锁的基本方法

3.6预防死锁

要点:预防死锁

3.7避免死锁

要点:系统安全状态，利用银行家算法避免死锁

3.8死锁的检测与解除

要点: 死锁的检测，死锁的解除

教学要求:理解处理机调度的层次，掌握单（多）处理机调度的类型与算法、死锁的原因及处理方法，死锁避免的银行家算法

第四章 存储器管理

教学内容:

4.1存储器的层次结构

要点:主存储器与寄存器、高速缓存和磁盘缓存

4.2 程序的装入和链接

要点:程序的装入和链接方式，包括静态链接和动态链接。

4.3连续分配方式

要点:四种连续分配方式:单一连续分配、固定分区分配、动态分区分配、可重定位动态分区分配。

4.4对换

要点:对换技术、对换空间管理、进程的换进换出

4.5 基本分页存储管理方式

要点:页面于页表、地址变换机构、两极和多级页表。

4.6基本分段存储管理方式

要点:分段存储管理方式的引入、分段系统的基本原理、信息共享、段页式存储管理方式。

第五章虚拟存储器

教学内容:

5.1虚拟存储器的概述

要点:虚拟存储器的引入、实现方法、特征。

5.2请求分页存储管理方式

要点:请求分页中的硬件支持、内存分配策略和分配算法、调页策略。

5.3页面置换算法

要点:OPT算法、FIFO算法、LRU算法、Clock算法。

5.5请求分段存储管理方式

要点:请求分段中的硬件支持、分段的共享与保护。

教学要求:

理解内存的分配（离散分配、连续分配）及回收、内存保护，掌握虚拟存储技术、页面置换算法。

第六章 输入输出系统

教学内容:

6.1I/O系统的功能、模型和接口

要点:I/O系统的功能、模型和接口。

6.2I/O设备和设备控制器

要点:I/O设备的类型、I/O通道、系统总线、设备控制器。

6.3中断机构和中断处理程序

要点:中断、中断处理程序

6.4设备驱动程序

要点:设备驱动程序的处理过程、I/O控制方式

6.5与设备无关的I/O软件

要点:与设备无关的I/O软件的基本概念，设备分配，逻辑设备名到物理设备名映射的实现。

6.6用户层的I/O软件

要点:系统调用和库函数、假脱机系统

6.7缓冲管理

要点:缓冲的引入、缓冲的类型。

6.8磁盘存储器的性能和调度

要点:磁盘性能简述，早期的磁盘调度算法。

第七章 文件管理

教学内容:

7.1 文件的文件系统

要点:文件、记录、数据项的基本概念、文件类型、文件系统模型、文件操作。

7.2文件的逻辑结构

要点:文件逻辑结构的类型、顺序文件、索引文件、顺序索引文件、直接文件、哈希文件。

7.3 文件目录

要点:FCB和索引结点、目录结构、目录查询技术。

7.4文件共享

要点:基于有向无循环图实现文件共享、利用符号链实现文件共享

7.5文件保护

要点:保护域、访问矩阵、访问矩阵的修改和实现

第八章磁盘存储器的管理

8.1外存的组织方式

要点:连续组织方式、链接组织方式、FAT技术、NTFS的文件组织方式。

8.2文件存储空间的管理

要点:空闲表法、空闲链表法位示图法、成组链接法

8.3提高磁盘I/O速度的途径

要点:磁盘高速缓存、提高磁盘I/O速度的其它方法廉价磁盘冗余阵列

8.4提高磁盘可靠性的技术

要点:第一级容错技术、第二级容错技术、基于集群技术的容错功能、后备系统

8.5数据一致性控制

要点:事务、检查点、并发控制重复数据的一致性问题

第九章 操作系统接口

教学内容:

9.1 用户接口

9.4系统调用的概念和类型

要点:系统调用的基本概念、类型。

五、考核方式

本课程为闭卷考试科目

总成绩＝书面考试（成绩占总成绩70%）+平时考核（成绩占总成绩30%）

其中，平时考核:学生作业实验报告上交情况和上机上课表现情况各占50%

六、教材及参考书

教材:

1．《计算机操作系统 (第四版)》（西安电子科技大学出版社 2014年 5月出版， 汤小丹 汤子瀛 主编）

参考书:

1．《计算机操作系统教程》（清华大学出版社 2005 年 6 月出版，张尧学 史美林主编）

七、教学策略与方法的建议

通过实验加深学生对理论课教学内容的理解。

修订人 (签字) 钟宝华

审核人 (签字) 曾锋

批准人（签字）