課程簡介
Course Introduction
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（一）課程性質(zhì)
本課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程之一,，屬于必修課程。
操作系統(tǒng)”是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的組成部分,，負(fù)責(zé)對系統(tǒng)中各種資源進(jìn)行有效的管理和對各種活動進(jìn)行正確的組織,，使整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致且高效地工作，指揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行,。操作系統(tǒng)基于硬件,，并對硬件實(shí)施管理，并構(gòu)成對所有軟件運(yùn)行的支持平臺,，給用戶使用計(jì)算機(jī)而提供方便靈活友好的接口,。
本課程的先修課為計(jì)算機(jī)組成原理、微機(jī)原理,、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),、高級語言程序設(shè)計(jì)；后續(xù)課程為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理,、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),、分布式系統(tǒng)等。
（二）教學(xué)目的
通過本課程的學(xué)習(xí),，使學(xué)生在深刻理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體概念的基礎(chǔ)之上,，掌握操作系統(tǒng)的基本內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)方法,，掌握操作系統(tǒng)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種資源的管理和控制功能，從而使學(xué)生具備一定的系統(tǒng)軟件開發(fā)技能,，為以后從事的研究,、開發(fā)工作（如設(shè)計(jì)、分析或改進(jìn)各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件）提供必要的軟件基礎(chǔ)和基本技能,。
（三）教學(xué)內(nèi)容
本課程內(nèi)容包括:緒論,，是對操作系統(tǒng)的一般性描述，包括什么是操作系統(tǒng),，操作系統(tǒng)在整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地位及其發(fā)展歷史,，它的功能、分類等,；作業(yè)管理和Linux用戶接口,，介紹作業(yè)和操作系統(tǒng)用戶接口，包括作業(yè)的基本概念和作業(yè)的建立過程,、Linux介紹和它所提供的用戶接口等,；進(jìn)程管理，主要介紹進(jìn)程和線程的概念,、進(jìn)程控制,、進(jìn)程同步/互斥,、死鎖,、進(jìn)程間通信、線程等,；處理機(jī)調(diào)度,，主要介紹作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度,、各種調(diào)度算法及其評價等,；存儲管理，介紹常見存儲管理的方法,，虛擬存儲管理的實(shí)現(xiàn)等,；Linux進(jìn)程和存儲管理；文件系統(tǒng),，包括文件系統(tǒng)的概念,、文件結(jié)構(gòu)和文件存取、文件目錄管理,、Linux文件管理等,；設(shè)備管理；面向?qū)ο蟮牟僮飨到y(tǒng)和分布式操作系統(tǒng),。
（四）教學(xué)時數(shù)
課內(nèi)學(xué)時:60
（五）教學(xué)方式
本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)包括:課堂講授,、習(xí)題課,、課堂討論、批改作業(yè),、課外輔導(dǎo),、實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，并逐步采用CAI,、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等教學(xué)手段,。通過本課程各個教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,、分析問題解決問題的能力,。
教學(xué)方法:采用啟發(fā)式教學(xué)，鼓勵學(xué)生自己針對某種操作系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究,，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,，以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容,，精講多練,，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。
教學(xué)手段:開展電子教案,、CAI課件的研制,、引進(jìn)和應(yīng)用，研制多媒體教學(xué)系統(tǒng),。
考試環(huán)節(jié):考試形式采用筆試,，考試題型分為:填空題、選擇題,、判斷題,、簡答題、分析設(shè)計(jì)題,。
教學(xué)大綱
Teaching Syllabus
第1章 緒論
教學(xué)要點(diǎn):
操作系統(tǒng)的概念及其發(fā)展歷史,、分類，操作系統(tǒng)功能,，研究操作系統(tǒng)的觀點(diǎn),。本章是對操作系統(tǒng)的一般性描述。
教學(xué)時數(shù):4學(xué)時
教學(xué)內(nèi)容:
1.1 操作系統(tǒng)概念 （0.5學(xué)時）
掌握操作系統(tǒng)的概念及其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用,。
1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史 （1學(xué)時）
了解操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史,。
1.3 操作系統(tǒng)的基本類型 （1學(xué)時）
理解批處理系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng),、實(shí)時操作系統(tǒng),、個人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和分布式操作系統(tǒng)的特點(diǎn),。
1.4 操作系統(tǒng)的功能 （1學(xué)時）
掌握操作系統(tǒng)的處理機(jī)管理,、存儲管理,、設(shè)備管理、文件管理和用戶接口五大功能,。
1.5 研究操作系統(tǒng)的幾種觀點(diǎn) （0.5學(xué)時）
了解操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)資源的管理者觀點(diǎn),，用戶界面觀點(diǎn)，進(jìn)程管理觀點(diǎn),。
考核要求:
1． 識記:什么是操作系統(tǒng),，操作系統(tǒng)的分類。
2． 領(lǐng)會:操作系統(tǒng)的功能,，操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史及研究觀點(diǎn),。
第2章 作業(yè)管理和Linux用戶接口
教學(xué)要點(diǎn):
作業(yè)的概念和建立過程，操作系統(tǒng)為用戶提供的接口,，Linux用戶接口,，Linux shell編程。
教學(xué)時數(shù):8學(xué)時
教學(xué)內(nèi)容:
2.1 作業(yè)的基本概念 （1學(xué)時）
掌握作業(yè)的定義,，作業(yè)的組織,。
2.2 作業(yè)的建立過程 （1學(xué)時）
掌握作業(yè)的輸入方式、JCB的建立,；掌握SPOOLING系統(tǒng),。
2.3 用戶接口 （1學(xué)時）
掌握作業(yè)控制、系統(tǒng)調(diào)用,；了解用戶接口的演變,。
2.4 分時作業(yè)管理 （0.5學(xué)時）
了解分時作業(yè)管理。
2.5 Linux簡介 （1學(xué)時）
了解Linux的發(fā)展歷史和發(fā)展前景,，Linux系統(tǒng)的特點(diǎn),，Linux系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
2.6 Linux的Shell （1.5學(xué)時）
理解Shell提供的命令種類,，程序語言Shell，make命令,。
2.7 Linux的系統(tǒng)調(diào)用 （1學(xué)時）
理解有關(guān)設(shè)備管理的系統(tǒng)調(diào)用,，有關(guān)文件系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用，有關(guān)進(jìn)程控制的系統(tǒng)調(diào)用,，有關(guān)進(jìn)程通信的系統(tǒng)調(diào)用,，有關(guān)存儲管理的系統(tǒng)調(diào)用。
2.8 Linux桌面環(huán)境KDE介紹 （1學(xué)時）
了解Linux桌面環(huán)境KDE介紹,。
考核要求:
1． 識記并領(lǐng)會:作業(yè)的概念,，JCB的建立，SPOOLING系統(tǒng),，操作系統(tǒng)用戶接口,。
2． 分析:Linux的Shell,，Linux的系統(tǒng)調(diào)用。
第3章 進(jìn)程管理
教學(xué)要點(diǎn):
進(jìn)程的概念和描述,，進(jìn)程的同步和互斥,，進(jìn)程通信，死鎖,。
教學(xué)時數(shù):10學(xué)時
教學(xué)內(nèi)容:
3.1 進(jìn)程和線程的概念 （1學(xué)時）
掌握程序的并發(fā)執(zhí)行,、進(jìn)程的定義、作業(yè)和進(jìn)程的關(guān)系,；了解線程的概念,。
3.2 進(jìn)程的描述 （1學(xué)時）
掌握進(jìn)程控制塊PCB，進(jìn)程上下文,。
3.3 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 （1學(xué)時）
掌握進(jìn)程的三種基本狀態(tài):執(zhí)行狀態(tài),、等待狀態(tài)、就緒狀態(tài),，三種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換,。
3.4 進(jìn)程控制 （1學(xué)時）
理解進(jìn)程的創(chuàng)建與撤消，進(jìn)程的阻塞與喚醒,。
3.5 進(jìn)程互斥 （2學(xué)時）
掌握資源共享所引起的制約,，互斥的加鎖實(shí)現(xiàn)，信號量和P,、V原語,，用P、V原語實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥,。
3.6 進(jìn)程同步 （1學(xué)時）
掌握同步的概念,，私用信號量，用P,、V原語實(shí)現(xiàn)同步,；理解生產(chǎn)者——消費(fèi)者問題。
3.7 進(jìn)程通信 （1.5學(xué)時）
理解進(jìn)程的通信方式,，消息緩沖機(jī)制,，郵箱通信。
3.8 死鎖問題 （1.5學(xué)時）
掌握死鎖的概念,，死鎖的排除方法,，銀行家算法。
考核要求:
1． 識記:進(jìn)程的概念和描述,，進(jìn)程的互斥和同步,，死鎖的產(chǎn)生條件，線程的概念,。
2． 領(lǐng)會:進(jìn)程控制,，進(jìn)程通信,， 死鎖的排除方法和各種算法。
第4章 處理機(jī)調(diào)度
教學(xué)要點(diǎn):
作業(yè)調(diào)度,，進(jìn)程調(diào)度,，各種調(diào)度算法及其評價，多處理機(jī)調(diào)度機(jī)制,。
教學(xué)時數(shù):6學(xué)時
教學(xué)內(nèi)容:
4.1 分級調(diào)度 （1學(xué)時）
作業(yè)的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換,，調(diào)度的層次。
4.2 作業(yè)調(diào)度 （1學(xué)時）
掌握作業(yè)調(diào)度功能,，作業(yè)調(diào)度目標(biāo)與性能衡量,。
4.3 進(jìn)程調(diào)度 （1學(xué)時）
掌握進(jìn)程調(diào)度的功能，進(jìn)程調(diào)度的時機(jī),，進(jìn)程上下文切換,；理解進(jìn)程調(diào)度性能評價。
4.4 調(diào)度算法 （1學(xué)時）
掌握先來先服務(wù)調(diào)度算法,，輪轉(zhuǎn)法,，多級反饋輪轉(zhuǎn)法，優(yōu)先級法,，靜態(tài)優(yōu)先級,，動態(tài)優(yōu)先級。
4.5 算法評價 （1學(xué)時）
理解FCFS方式的調(diào)度性能分析,，輪轉(zhuǎn)法調(diào)度性能評價,，線性優(yōu)先級法的調(diào)度性能。
4.6 多處理機(jī)調(diào)度 （1學(xué)時）
了解多處理機(jī)系統(tǒng)的概念,，多處理機(jī)操作系統(tǒng)的分類,，多處理機(jī)系統(tǒng)調(diào)度策略。
考核要求:
1． 識記:作業(yè)調(diào)度的功能和目標(biāo),。
2． 領(lǐng)會:進(jìn)程調(diào)度,，調(diào)度算法的性能評價。
3． 分析及應(yīng)用進(jìn)程調(diào)度算法,。
第5章 存儲管理
教學(xué)要點(diǎn):
虛擬存儲器的概念,，分區(qū)存儲管理，頁式存儲管理,，段式與段頁式存儲管理。
教學(xué)時數(shù):12學(xué)時
教學(xué)內(nèi)容:
5.1 存儲管理的功能 （1.5學(xué)時）
掌握虛擬存儲器,，內(nèi)外存數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?，?nèi)存的分配與回收；理解地址變換,，內(nèi)存信息的共享與保護(hù),。
5.2 單道環(huán)境下的存儲管理 （0.5學(xué)時）
理解單一連續(xù)區(qū)分配,；了解單一連續(xù)區(qū)管理方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
5.3 分區(qū)存儲管理 （2學(xué)時）
理解分區(qū)管理基本原理,，分區(qū)的分配與回收,。
5.4 覆蓋與交換技術(shù) （1學(xué)時）
理解覆蓋技術(shù)，交換技術(shù),。
5.5 頁式管理 （3學(xué)時）
掌握頁式管理的基本原理,，靜態(tài)頁面管理，動態(tài)頁式管理,，存儲保護(hù),；理解請求頁式管理中的置換算法；了解頁式管理的優(yōu)缺點(diǎn),。
5.6 段式與段頁式管理 （3學(xué)時）
掌握段式管理的基本思想,，段頁式管理的基本思想；理解段式管理的實(shí)現(xiàn)原理,，段頁式管理的實(shí)現(xiàn)原理,；了解段式管理的優(yōu)缺點(diǎn)。
5.7 局部性原理和抖動問題 （1學(xué)時）
掌握局部性原理,；理解工作集概念,。
考核要求:
1. 識記:存儲管理的功能，虛擬存儲器的概念,，頁式管理的基本原理,，動態(tài)頁式管理，頁式管理存儲保護(hù),，段式管理和段頁式管理的基本思想,，局部性原理。
2. 領(lǐng)會:地址變換,，分區(qū)管理的基本原理,，分區(qū)的分配與回收，靜態(tài)頁式管理,，段頁式管理的實(shí)現(xiàn)原理,，工作集概念。
3. 應(yīng)用:請求頁式管理中的置換算法,。
第6章 Linux進(jìn)程和存儲管理
教學(xué)要點(diǎn):
Linux進(jìn)程結(jié)構(gòu),、進(jìn)程控制，Linux進(jìn)程調(diào)度與交換,，進(jìn)程間通信,，Linux存儲管理方式。
教學(xué)時數(shù):8學(xué)時
教學(xué)內(nèi)容:
6.1 Linux進(jìn)程和存儲管理介紹 （1學(xué)時）
6.2 Linux進(jìn)程結(jié)構(gòu) （1學(xué)時）
掌握Linux進(jìn)程的概念，進(jìn)程的虛地址結(jié)構(gòu),，進(jìn)程上下文,，進(jìn)程的狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
6.3 Linux進(jìn)程控制 （1學(xué)時）
了解Linux啟動和進(jìn)程樹的形成,，理解Linux進(jìn)程控制,。
6.4 Linux進(jìn)程調(diào)度與交換 （1學(xué)時）
掌握Linux進(jìn)程調(diào)度，交換,。
6.5 進(jìn)程間通信 （2學(xué)時）
掌握Linux的低級通信,，進(jìn)程間通信IPC。
6.6 Linux存儲管理 （2學(xué)時）
掌握Linux虛存空間劃分和管理思想,；理解Linux的內(nèi)存分配與釋放,，地址變換過程，Linux的請求調(diào)頁技術(shù),。
考核要求:
1. 領(lǐng)會:Linux進(jìn)程控制,，內(nèi)存的分配與釋放，Linux進(jìn)程結(jié)構(gòu),。
2. 分析:Linux進(jìn)程調(diào)度,，進(jìn)程間通信，Linux的頁式存儲管理,。
第7章 文件系統(tǒng)
教學(xué)要點(diǎn):
文件系統(tǒng)的作用,，文件的結(jié)構(gòu)與存取，文件的目錄管理,。
教學(xué)時數(shù):12學(xué)時
教學(xué)內(nèi)容:
7.1 文件系統(tǒng)的概念 （1學(xué)時）
掌握文件系統(tǒng)的引入,，文件與文件系統(tǒng)的概念，文件的分類,。
7.2 文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法 （1學(xué)時）
理解文件的邏輯結(jié)構(gòu),，存取方法，順序存取法,，隨機(jī)存取法,，按鍵存取法。
7.3 文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲設(shè)備 （1學(xué)時）
理解文件的物理結(jié)構(gòu):連續(xù)文件,，串聯(lián)文件,，索引文件；理解文件存儲設(shè)備:順序存取設(shè)備,，直接存取設(shè)備,。
7.4 文件存儲空間管理 （1學(xué)時）
掌握三種不同的空閑塊管理方法:空閑文件目錄，空閑塊鏈,，位示圖,。
7.5 文件目錄管理 （2學(xué)時）
掌握文件的組成，文件目錄,，可共享的文件目錄,，目錄管理。
7.6 文件存取控制 （1學(xué)時）
理解文件存取控制的目標(biāo),，存取控制方法,。
7.7 文件的使用 (0.5學(xué)時)
了解文件的使用。
7.8 文件系統(tǒng)的層次模型 （0.5學(xué)時）
了解文件系統(tǒng)的層次模型,。
7.9 Linux文件系統(tǒng)的特點(diǎn)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),、文件類別 （1.5學(xué)時）
掌握Linux文件系統(tǒng)的特點(diǎn)，Linux文件分類,，文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其關(guān)系,。
7.10 Linux文件系統(tǒng)的資源管理和地址映射 （1.5學(xué)時）
理解磁盤i-node的分配與釋放，內(nèi)存i-node的分配與釋放,，系統(tǒng)打開文件表的分配與釋放,，地址映射。
7.11 Linux系統(tǒng)中的目錄與搜索方法,，以及文件系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用 （1學(xué)時）
理解散列搜索法,，算法描述；理解Linux系統(tǒng)調(diào)用,。
考核要求:
1. 識記:文件系統(tǒng)的功能,，文件系統(tǒng)的層次模型。
2. 領(lǐng)會:文件的邏輯與物理結(jié)構(gòu),，文件存取方法及其存取控制,，文件目錄管理。
3. 分析:Linux文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系,，Linux文件系統(tǒng)的資源管理和地址映射,、系統(tǒng)中的目錄與搜索方法，Linux文件系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用,。
4. 應(yīng)用層次:文件的使用,。
第8章 設(shè)備管理
教學(xué)要點(diǎn):
主要介紹設(shè)備管理的基本概念，包括中斷,、緩沖,、設(shè)備分配和控制。
教學(xué)時數(shù):8學(xué)時
教學(xué)內(nèi)容:
8.1 引言 （0.5學(xué)時）
掌握設(shè)備的類別,，設(shè)備管理的功能和任務(wù),。
8.2 數(shù)據(jù)傳送控制方式 （1學(xué)時）
掌握程序直接控制方式，中斷方式,，DMA方式,，通道控制方式。
8.3 中斷技術(shù) （1學(xué)時）
掌握中斷的基本概念，中斷的分類與優(yōu)先級,，軟中斷,；理解中斷處理過程。
8.4 緩沖技術(shù) （1學(xué)時）
掌握緩沖的目標(biāo),，緩沖的種類,，緩沖池的管理。
8.5 設(shè)備分配 （1學(xué)時）
掌握設(shè)備分配用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，設(shè)備分配的原則,，設(shè)備分配辦法。
8.6 I/O進(jìn)程控制與設(shè)備驅(qū)動程序 （0.5學(xué)時）
了解I/O控制的功能,，I/O控制的實(shí)現(xiàn),，設(shè)備驅(qū)動程序。
8.7 Linux的中斷和異常處理 （1學(xué)時）
理解中斷和異?？偪剡^程,，中斷分類和處理，異常處理,。
8.8 Linux緩沖區(qū)管理 （1學(xué)時）
掌握Linux緩沖池結(jié)構(gòu),，緩沖區(qū)的分配與釋放，緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀寫,。
8.9 塊設(shè)備驅(qū)動與字符設(shè)備驅(qū)動 （ 1學(xué)時）
理解塊設(shè)備驅(qū)動:設(shè)備配置,，設(shè)備驅(qū)動程序的接口；理解字符設(shè)備驅(qū)動:主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，包括緩沖區(qū)結(jié)構(gòu),、緩沖隊(duì)列的控制結(jié)構(gòu)、字符設(shè)備開關(guān)表,。
考核要求:
1. 識記:數(shù)據(jù)傳送控制方式,，緩沖技術(shù)，設(shè)備分配,。
2. 領(lǐng)會:中斷技術(shù),，Linux緩沖區(qū)管理，Linux的中斷和異常處理,。
第9章 面向?qū)ο?、網(wǎng)絡(luò)、分布式操作系統(tǒng)
教學(xué)要點(diǎn):
介紹面向?qū)ο蟮牟僮飨到y(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),，以及分布式操作系統(tǒng)的概念,。
教學(xué)時數(shù):4學(xué)時
教學(xué)內(nèi)容:
9.1 面向?qū)ο蠛筒僮飨到y(tǒng) （1學(xué)時）
了解面向?qū)ο蟮幕靖拍睿嫦驅(qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)的概念及其開發(fā)方法,，面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)的分類,。
9.2 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) （1學(xué)時）
了解網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的構(gòu)成,，文件與打印服務(wù)，電子郵件服務(wù),。
9.3 分布式操作系統(tǒng) （2學(xué)時）
了解進(jìn)程遷移,，分布進(jìn)程同步，分布式進(jìn)程通信,，分布式系統(tǒng)中的死鎖,。
考核要求:
識記面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)的概念，分布式操作系統(tǒng)的基本概念,；領(lǐng)會網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的構(gòu)成與服務(wù)。
