操作系统
Operating Systems
课程编号:
课程属性:专业主干课
学分:4学分
学时:60 (其中:52讲课学时:8上机学时)
课程性质:必修
先修课程:《数据结构》、《计算机组成原理》、《程序设计基础》
适用专业:计算机科学与技术、软件工程、网络工程
教材:《计算机操作系统(修订版)》, 汤子赢哲凤屏汤小丹, 西安电子科技大学出版社2006
开课院系:计算机与软件学院
一、课程的性质和任务(标题用黑体五号字,内容用宋体五号字,以下相同)
操作系统是计算机系统配置的基本软件之一。它在整个计算机系统软件中占有中心地位。其作用是对计算机系统进行统一的调度和管理,提供各种强有力的系统服务,为用户创造既灵活又方便的使用环境。本课程是计算机及应用专业的一门专业主干课和必修课。通过本课程的学习,使学生掌握操作系统的基本概念、设计原理及实施技术,具有分析操作系统和设计、实现、开发实际操作系统的能力。
二、课程的基本内容及要求
第一章(单元)操作系统引论(6学时)
1、教学内容
§1.1概述
操作系统的概念、目标、作用、层次模型;操作系统的历史
§1.2操作系统的特征、功能;
操作系统的特征、服务、功能
§1.3操作系统的分类和发展
批处理系统;分时系统;实时系统;单用户操作系统;网络操作系统;
操作系统的三种基本类型、通用操作系统
§1.4操作系统的运行环境
2、基本要求
(1)了解操作系统的作用和两个主要目标
(2)了解批处理的概念,理解单道和多道的区别,理解分时系统和实时系统的区别
(3)熟悉操作系统的四个基本特征,理解并发性的含义,做到能区分并发和并行
(4)熟悉操作系统的五个主要功能
(5)了解操作系统结构设计的几种方法,熟悉他们各自的优缺点
(6)了解操作系统提供给的服务和操作系统运行的环境
3、重点难点
(1)操作系统的作用范围
(2)多道程序设计的概念
(3)并发概念的深入理解
(4)操作系统的四个基本特征的表述和两个最主要的特征
(5)分时系统和实时系统的比较
(6)操作系统的概念以及操作系统提供给用户的接口
第2章处理器管理(12学时)
1、教学内容
§2.1 进程管理
§2.1.1 进程的概念
前趋图;程序的顺序执行;程序的并发执行;
§2.1.2 进程的描述
进程的定义;特征;状态图;状态转换图;进程控制块
§2.2.3 进程控制
进程控制方式;进程控制机构;进程的创建与撤消;进程的阻塞与唤醒;
进程的挂起与激活;
§2.1.4 进程调度
调度的基本概念;
调度的时机、切换与过程;
调度的基本准则;
调度的类型;调度队列模型;
调度算法:先来先服务调度算法、短作业(进程)优先调度算法、优先权优先调度算法进程的时间片轮转法调度、多级反馈调度算法
§2.2作业管理
§2.2.1 作业管理的基本概念
作业管理的功能;
§2.2.2 批处理作业
作业控制语言;作业的组织;作业的装入;批处理作业的调度
§2.2.3 作业调度算法的实现
先来先服务;短作业优先;响应比高者优先;优先权高者优先算法
2、基本要求
了解几个常用的作用调度算法,掌握他们的工作和实现原理。掌握评价作业调度算府优劣的常用评估标准,准确的记忆这些标准的定义,并对不同的算法做出评价。
3、重点难点
§2.3 线程概念
2、基本要求
(1)了解引入进程的原因,引入线程的原因
(2)理解进程的概念和线程的概念和特征,做到能找出进程和程序、进程和现场的区
别
(3)理解进程的三个基本状态之间的转换原理,能列出引出转换的典型事件
(4)了解进程控制块的构造,了解进程控制的内容
3、重点难点
(1)进程和程序的比较,进程和线程的比较
(2)进程的三个基本状态的转换的因果关系
(3)作业的状态
(4)作业调度算法的概念
(5)作业调度算法中响应比高者优先及各种算法的比较
第三章存储器管理(10学时)
1、教学内容
§4.1 存储管理的功能
程序的装入和程序的链接;存储空间的分配和去配;内存分配回收算法
§4.2 连续分配存储区管理
重定位概念;单连续存储管理;固定分区存储区管理;可变分区存储区管理
可变分区存储管理的内存分配算法:首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法§4.3 连续分配存储区管理
基本的分页存储管理方式:逻辑页面和页表,地址变换机构
基本的分段存储管理方式:段表和分段系统的基本原来、分页存储管理方式和分段存储管理方式得区别
段页式存储管理方式的基本概念
§4.4虚拟存储器
对换(s)的基本概念和对虚拟存储管理的作用
请求分页虚拟存储管理系统;硬件支持:页表机制、缺页中断机构、地址变换机构页面调度算法:最佳置换算法(OPT)、先进先出置换算法(FIFO)、最近最久未使用置换算法(LRU);时钟置换算法(CLOCK)
请求分段存储管理系统:硬件支持,地址变换机构
页面分配策略;抖动现象和工作集;
§4.5请求分段管理方式和请求段页式管理方式
2、基本要求
(1)了解一个程序从编译、链接到被装入执行的过程,理解逻辑地址和物理地址的含
义
(2)了解静态链接和动态链接、绝对装入和可重定位装入
(3)理解几种基本的连续分配方式,能区分是否有内部碎片和外部碎片
(4)掌握分页存储管理方式的逻辑地址结构,页表结构,能根据页面大小和逻辑地址
位数计算页表的体积
(5)掌握分页存储管理方式的地址变换过程,能画出分页系统的地址机构图
(6)了解快表和多级页表的作用和原理
(7)了解分段系统的逻辑地址结构、段表结构,地址变换过程
(8)了解分页系统和分段系统的区别和联系,优点和缺点
(9)了解段页式系统的地址变换过程
(10)理解虚拟存储器的概念,知道请求分页、请求分段和请求段页式是如何实现虚
拟存储器的
(11)掌握请求分页系统的页面置换算法,能根据给出的引用串列页面替换情况表,
会计算缺页率、命中率,知道几种常用置换算法的优缺点,了解Belady异常,
了解抖动和对付抖动的方法—工作集模型
(12)了解请求分段系统的优点
3、重点难点
(1)内部碎片和外部碎片
(2)逻辑地址和物理地址
(3)内存分配策略
(4)分页的地址变换、页表的使用
(5)分页和分段的优缺点
(6)虚拟存储器概念
(7)页面置换算法和缺页率
第四章文件系统(6学时)
1、教学内容
§5.1 文件和文件系统
文件、记录、数据项;
文件类型、文件系统模型、文件操作;
§5.2 文件逻辑结构
顺序文件、索引文件、索引顺序文件;
§5.3 外存的分配方式
连续分配、链接分配、索引分配
§5.4 目录管理
文件控制块和索引结点;目录结构的类型
§5.5 文件存储空间的管理
空闲表法和空闲链表法
位示图法
§5.6 文件共享与保护
2、基本要求
(1)了解文件系统、文件、记录、数据项的概念
(2)了解文件的几种分类方式,了解文件系统的层次结构
(3)掌握文件的打开和关闭操作的含义,了解文件的基本操作
(4)了解文件的逻辑结构,理解有结构文件(记录式文件)的类别
(5)掌握三种外存分配方式,理解连续分配、链接分配和索引分配之间的优缺点,会
用这三种分配方式寻找、删除、插入、移动数据块
(6)掌握混合索引结构的分配方式,以UNIX的索引节点为例,会计算混合索引结构
所能访问到的外存空间的容量
(7)了解几种目录结构,掌握多级目录结构(树形目录结构)的访问方式
(8)理解文件存储管理中的空闲表、空闲链表法、位示图法和成组连接法
(9)了解文件保护的方法,了解文件共享的动机、方式和语义,理解文件共享的几种
方法
(10)了解文件系统的实现
3、重点难点
(1)文件的打开操作和关闭操作
(2)记录式文件和流式文件的区别
(3)连续分配、链接分配及索引分配访问磁盘的次数
(4)混合索引方式访问的磁盘容量和读取所需的磁盘I/O次数
(5)树形目录结构的文件共享
第五章设备管理(10学时)
1、教学内容
§6.1 I/O控制系统
主要I/O设备的物理、逻辑特性;I/O控制方式;
§6.2 缓冲管理
基本概念;缓冲方式
§6.3磁盘调度算法
磁盘的结构
磁盘的调度算法:先来先服务;最短查找时间优先;扫描算法;分步扫描;单向扫描
§6.4 设备分配和管理
SPOOLING技术
§6.5 设备处理
2、基本要求
(1)了解I/O设备的几种类型
(2)掌握四种I/O控制方式,重点掌握DMA方式和通道方式,做到能列举中断方式、
DMA方式和通道方式之间的区别和联系
(3)了解引入缓冲的目的,了解缓冲区的类别和结构,理解缓冲区和快速缓存的区别
(4)了解设备分配和回收
(5)掌握SPOOLing技术的概念,理解引入SPOOLing技术的目的,做到能叙述出
SPOOLing技术是如何实现的
(6)了解磁盘的结构,区分盘面、磁道、柱面、扇区等概念
(7)理解磁盘访问时间的构成,做到会计算寻道时间和旋转延迟时间
(8)掌握几种典型的磁盘调度算法,重点掌握SSTF和SCAN算法,理解他们的优缺点,
做到能为给定的一组磁盘访问请求按照这些算法调度
(9)了解几种提高磁盘I/O速度的方法,理解延迟写的过程
(10)了解I/O应用接口,出错处理。
3、重点难点
(1)DMA控制方式的流程,DMA方式和通道方式以及中断方式的区别
(2)引入缓冲的目的
(3)快速缓存和缓冲区的区别
(4)SPOOLing技术的概念、目的以及实现过程
(5)磁盘访问时间的计算
(6)常用磁盘调度算法的使用
第七章进程的并发(16学时)
1、教学内容
§7.1进程同步与互斥
概念;临界资源与临界区;实现临界区互斥的基本方法:软件实现方法、硬件实现方法;信号量与p.v原语;管程;经典同步问题:生产者—消费者问题;读者-写者问题;哲学家进餐问题
§2.6 进程通信
通信类型:共享存储系统、消息传递系统、管道通信;通信方式;消息缓冲队列通信机制;
§7.3 死锁
死锁的基本概念;死锁的成因及必要条件;死锁处理策略;死锁预防与避免;
死锁的解除与预防;银行家算法防止死锁;死锁的检测、死锁定理、资源分配图
2、基本要求
(1)了解进程为什么要同步和互斥,同步互斥的区别
(2)理解临界区和临界资源的概念,能判读简单的两进程临界区算法的正确性
(3)掌握整型信号量和记录型信号量的伪代码定义
(4)掌握信号量的用法,能用信号量处理各种实际的互斥和同步的问题
(5)了解管程的优势和定义
(6)了解进程通信的几种方式
(7)了解多线程模型和实现临界区互斥的基本方法
(8)理解死锁发生的四个必要条件,做到能举例子如何限制这些条件不成立,能判断
当前系统有没有发生死锁
(9)理解处理死锁的几个方法,尤其是死锁预防和死锁避免的区别
(10)掌握死锁避免的重要算法-银行家算法,做到能用银行家算法调度一个系统的
资源分配
(11)了解死锁检测和解除的概念和方法
3、重点难点
(1)三级调度之间的比较和含义
(2)常见的调度算法的比较
(3)用常见的调度算法调度当前系统,并计算平均周转时间、平均加权周转时间、平
均等待时间
(4)用死锁发生的必要条件来分析系统是否会死锁,提出解决方案
(5)用银行家算法判别系统是否处于安全状态,是否应该同意一个进程的资源申请
(6)判断临界区算法的正确与否
(7)整型信号量和记录型信号量的定义
(8)信号量的应用
三、大纲说明(教学手段,作业形式、次数,考查方法手段等)
教学手段:多媒体课件和黑板板书相结合,参考部分考研的题型
作业形式:书后的作业习题部分选做,挑选一些分析性较强的考研题目,每章一次作业考查方法:书面考试(70%)+平时(10%)+作业(10%)+实验(10%)。
四、参考书目
1、《计算机操作系统》汤子赢等西安电子科技大学出版社
制定人:汤承林审定人:批准人:
操作系统实验
Operating System
课程编号:
学分:4学分
学时:60 (其中:52讲课学时: 8 上机学时)
开设项目数:4次实验
课程性质:必修
对应理论课程及性质:操作系统,专业主干课
适用专业:软件工程
教材:《操作系统(第四版)》, 汤承林, 大连理工科技大学出版社2011.12
开课院系:计算机与与通信工程学院
一、课程的教学目标和任务
操作系统是计算机教学中最重要的环节之一,也是计算机专业学生的一门重要的专业课程。操作系统质量的坏,直接影响整个计算机系统的性能和用户对计算机的使用。一个精心设计的操作系统能极大地扩充计算机系统的功能,充分发挥系统中各种设备的使用效率,提高系统工作的可靠性。由于操作系统涉及计算机系统中各种软硬件资源的管理,内容比较繁琐,具有很强的实践性。要学好这门课程,必须把理论与实践紧密结合,才能取得较好的学习效果。培养计算机专业的学生的系统程序设计能力,是操作系统课程的一个非常重要的环节。通过操作系统上机实验,可以培养学生程序设计的方法和技巧,提高学生编制清晰、合理、可读性好的系统程序的能力,加深对操作系统课程的理解。使学生更好地掌握操作系统的基本概念、基本原理、及基本功能,具有分析实际操作系统、设计、构造和开发现代操作系统的基本能力。
二、实验的基本内容及要求
注:实验要求和实验类型选定后请打“√”。
三、大纲说明
(1)实验实习报告:4 次,
(2)考核及成绩计算方式:以平时实习题完成情况和实习报告完成情况进行综合考核(3)是否使用多媒体:是
(4)其他:无
四、参考书目
1、《计算机操作系统》汤子赢等西安电子科技大学出版社
制定人:汤承林审定人:批准人: