操作系统课内实验大纲(2014)

《操作系统原理》实验教学大纲一、实验教学内容与基本要求实验一 批处理系统的作业调度1 目的要求1.加深对作业概念的理解；2.深入了解批处理系统如何组织作业、管理作业和调度作业。

2 实验内容编写程序完成批处理系统中的作业调度，要求采用响应比高者优先的作业调度算法。

实验具体包括：首先确定作业控制块的内容，作业控制块的组成方式；然后完成作业调度；最后编写主函数对所做工作进行测试。

3 所需实验设施设备PC、windows操作系统4 教学形式及过程演示、学生独立完成实验二 进程管理1 目的要求1．加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。

2．深入了解系统如何组织进程、创建进程。

3．进一步认识如何实现处理器调度。

2 实验内容编写程序完成单处理机系统中的进程调度，要求采用时间片轮转调度算法。

实验具体包括：首先确定进程控制块的内容，进程控制块的组成方式；然后完成进程创建原语和进程调度原语；最后编写主函数对所做工作进行测试。

3 所需实验设施设备PC、windows操作系统4 教学形式及过程演示、学生独立完成实验三 动态分区存储管理方式的主存分配回收1 目的要求深入了解动态分区存储管理方式主存分配回收的实现。

2 实验内容编写程序完成动态分区存储管理方式的主存分配回收的实现。

实验具体包括：首先确定主存空间分配表；然后采用最优适应算法完成主存空间的分配和回收；最后编写主函数对所做工作进行测试。

3 所需实验设施设备PC、windows操作系统4 教学形式及过程演示、学生独立完成实验四 页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断1 目的要求1．深入了解页式存储管理如何实现地址转换；2．进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。

2 实验内容编写程序完成页式存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处理。

实验具体包括：首先对给定的地址进行地址转换工作，若发生缺页则先进行缺页中断处理，然后再进行地址转换；最后编写主函数对所做工作进行测试。

《操作系统安全》课程教学大纲课程名称操作系统安全课程编码131530019 课程类型（学院内）跨专业课程适用范围信息安全学分数 3 先修课程操作系统、数据结构学时数48 其中实验学时其中实践学时考核方式考试制定单位数学与信息科学学院执笔者审核者一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务操作系统安全是信息领域重要的核心技术, 在信息安全领域有着非常重要的地位。

《操作系统安全》对培养学生抽象思维能力和信息安全的分析能力有着重要作用；也是信息安全专业高年级学生开设的一门重要课程, 其为全面了解操作系统的安全机制、安全设计、操作系统评测和安全应用提供一些入门方法, 使学生对操作系统安全有一个清晰和完整的认识。

（二）课程教学的目的和要求通过本课程的学习, 学生具有操作系统安全基础知识, 具备对操作系统安全进行分析的基本专业素质和能力。

了解：操作系统安全的有关概念及相关问题, 包括Windows、UNIX等流行操作系统的存在的安全问题, 了解高安全级别操作系统的有关安全机制, 了解操作系统安全评测、安全操作系统的应用和国外在安全操作系统领域的新进展。

理解: 操作系统安全模型、安全体系结构和操作系统安全形式化规范与验证以及安全操作系统设计一般过程。

掌握: 操作系统安全的基本概念、操作系统的安全机制、操作系统设计主要的安全模型和安全体系结构、Unix系统安全策略及安全机制、隐蔽通道分析和处理方法。

（三）课程教学方法与手段教学方法: 本课程采用老师讲授、结合学生自学的方法；教学手段：采用多媒体教学, 教师口授结合电脑演示。

（四）课程与其它课程的联系本课程涉及到信息安全基础、数据结构、计算机网络和操作系统等知识, 因而在开设本课程之前需要为学生开设预备课程: 数据结构、密码学原理、计算机网络和操作系统。

（五）教材与教学参考书教材: 卿斯汉等著, 操作系统安全（第2版）, 清华大学出版社, 2011。

教学参考书:1.卿斯汉等著, 操作系统安全, 清华大学出版社, 2004。

《操作系统》课程设计教学大纲英文名称: Operating System课程编码：C047101计划周数：1周课程设计学分：1学分先修课程：计算机导论，高级语言程序设计，数据结构，汇编语言程序设计适用专业：计算机科学与技术(专升本)开课单位：计算机科学与技术系撰写人：何爱华审核人：姚保峰制定时间：2014年8月一、本课程设计的性质与目的《操作系统》是计算机科学与技术（专升本）专业的核心专业课，“操作系统课程设计”是理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法的重要的实践环节。

《操作系统》课程主要讲述的内容是计算机操作系统的基本原理及组成，操作系统中常用的设计技巧和方法。

它与计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。

本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法；在算法基础上，解决实际问题，提高学生实际应用、编程的能力。

二、本课程设计的主要内容实验的内容侧重于对操作系统原理的模拟实现，主要包括对进程管理、内存管理、文件系统和设备管理的实践内容。

主要任务是实现操作系统和相关系统软件的设计，其中涉及进程创建，同步，进程间的通信，存储管理，文件系统等操作系统概念。

，主要内容如表1所示：表1 课程设计内容序号内容1 进程的管道通讯；编制一个程序，程序中创建一个子进程。

然后父子进程各自独立运行，父进程不断地在标准输入设备上读入小写字母，写入管道。

子进程不断地从管道中读取字符，转换为大写字母后输出到标准输出设备上。

当读到x时，结束。

2 信号量实现的同步互斥机制：编制一个程序，程序中创建5个子进程，代表五位哲学家，然后父进程结束。

使用信号量机制解决哲学家进餐问题。

3 页面置换算法：请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。

本设计通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式管理的页面置换算法。

《操作系统》课程教学大纲一、教学大纲说明(一)课程的地位、作用与任务《操作系统》是信息类计算机应用专业学生必修的公共基础课之一，是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程。

在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。

其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。

操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。

因此本课程的目的与任务是使学生通过本课程的学习，理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统（如UNIX、xinux）的使用和一般管理方法，了解它是如何组织和运作的，从而为学生以后的学习和工作打下基础。

先修课要求，本课程在学习之前最好具有计算机组成原理、程序设计语言的知识。

(二)课程的教学目的和要求通过本课程的学习，使学生较好地掌握操作系统在计算机系统中的重要作用和基本工作原理。

了解操作系统发展过程、新技术的应用。

理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统及它们的使用和一般管理方法，为今后的进修、应用实务作好技术准备。

掌握：基本概念包括：多道程序设计、并发、分时、作业、进程、互斥与同步、周转时间、吞吐量、重定位、连接、虚拟存储、虚拟设备、死锁、线程。

基本知识：计算机系统资源（处理机、存储器、设备、文件）的管理策略。

基本技能：管理系统资源的常用命令、系统配置与维护的方法和技术。

理解重点：进程概念、存储管理（尤其虚拟存储）的各种策略、文件系统的管理、设备的管理和配置。

结合具体现代操作系统加深理解。

了解难点：进程的概念及其与程序的区别、进程间同步与互斥的正确实现、虚拟设备与虚拟存储。

Unix,Windows NT的系统结构、功能特点。

(三)课程的教学方法与手段１、本课程概念多、较抽象、涉及面广，因此教学形式以讲授方式为主。

约佔80%。

实验与自学约佔20%。

教师应该提供自学提纲并适当辅导。

《操作系统》课程教学大纲课程编号：030115Z0适用专业：计算机相关专业课程类型：必修课课程性质：专业基础课课程学时：30 课程学分：2一、课程定位操作系统（Operating System）课程是计算机相关专业一门专业基础课程，在课程设置上起着承上启下的作用，其特点是概念多、抽象和涉及面广。

主要任务是：使学生掌握计算机操作系统的基本原理及组成；计算机操作系统的基本概念和相关的新概念、名词及术语；了解计算机操作系统的发展特点、设计技巧和方法；对常用计算机操作系统会进行基本的操作使用。

本课程的学习要求学生具有一定的计算机组成和计算机程序设计基础，先导课程为计算机组成原理、C语言和数据结构，后续课程为网络基础，数据库，Linux技术等。

二、课程目标本课程的教学基本目标：是使学生理解操作系统基本原理，并在此基础上培养学生实际动手编程能力。

1.知识目标（1）理解操作系统的基本原理、组成、基本概念和主要功能；（2）基本掌握常用算法；（3）掌握常用操作系统的基本操作以及基本配置；（4）了解API函数的简单应用。

2.能力目标（1）熟练使用计算机操作系统；（2）能够解决一些简单的应用问题；（3）了解计算机操作系统设计技巧；3.素质目标（1）初步具备辩证思维的能力；（2）具有热爱科学，实事求是的学风和创新意识、创新精神；（3）加强职业道德意识。

三、课程设计1.设计理念以职业能力培养为导向，进行课程开发与设计。

按照人才培养目标要求来确定课程的内容、教学组织、教学方法和手段，注重培养学生分析问题、解决问题的能力、计算机思维能力、自学能力和从业能力。

(2.设计思路（1）以“够用、适用、实用"为目标设计课程教学内容。

（2）考虑后续课程需要，突出重点，强化专业应用。

（3）注重课堂教学互动，老师为主导，学生为主体，引导学生积极思维，培养学生的学习能力。

（4）注重培养学生分析问题、解决问题的能力和自学能力。

四、课程内容与学时分配五、教学设计。

操作系统原理课程教学大纲（Princip1esofOperatingSystems）学时数：72学时其中：实验学时：12学时课外学时：0学时学分数：4.5适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的和任务性质：本课程是高等院校计算机科学与技术专业本科的一门学科基础课程，是必修课。

目的：通过操作系统原理的学习，了解操作系统的发展过程及种类，掌握操作系统设计中的相关基本概念和原理，以及在操作系统的设计与构造中涉及的资源共享、提高系统资源利用率等各方面基本知识，了解并掌握操作系统在发展过程及将来引入的新技术与方法。

任务：阐述计算机系统的核心软件——操作系统的基本概念、基本原理和实现技术。

主要包括操作系统的用户界面、操作系统的资源管理功能等，其中资源管理还包括进程管理、处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、网络与安全等方面内容，并将操作系统的一般原理与实际操作系统的分析与设计有机地结合。

二、课程教学的基本要求（一）掌握操作系统的基本原理、概念及主要功能（-）掌握进程概念、进程的同步与互斥、思索的预防与检测（H）掌握处理机的调度层次划分与调度、调度方法评价以及调度基本策略（四）掌握存储管理目标与几种存储管理策略（五）掌握设备与处理之间的数据传送方式、缓冲技术以及设备管理基本手段（六）掌握文件系统的物理及逻辑设备的空间组织与管理、多级目录结构、文件东共享实现以及文件系统的安全与防护（七）了解并掌握操作系统的安全与防护基本知识，了解一些病毒与黑客的常用手段以及一些基本应对措施（八）了解网络操作系统的基本概念，了解网络操作系统必须实现的一些基本技术（九）通过实验环节具备一定系统软件和应用软件的开发技能三、课程的教学内容、重点和难点第一章操作系统概论（4学时）一、基本内容（一）操作系统概观（二）操作系统的形成与发展（H）操作系统提供的服务与用户接口（四）流行操作系统简介二、基本要求（一）掌握操作系统的基本概念。

《操作系统》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：10411290课程名称（中/英文）：操作系统/Operating System课程类别：专业基础课学分：3.5总学时：56理论学时：48实验/实践学时：8适用专业：数据科学与大数据技术适用对象：本科先修课程：计算机组成与系统结构、java程序设计、数据结构教学环境：多媒体开课学院：计算机与信息工程学院二、课程简介《操作系统》是高校软件工程专业的一门专业核心课，是后续专业课程的理论基础，本课程讲述操作系统的基本原理，主要偏重于操作系统功能与结构的理论分析，对其中的重要算法辅以实验,以加深对理论知识的理解和掌握。

主要内容包括操作系统概论；进程的概念、进程的描述与控制、进程的同步与互斥以及进程管理的常用算法；处理机调度的策略和处理死锁的方法；存储器管理的方案和分配算法以及存储保护和共享；文件系统的运行机制及关键的数据结构；设备与系统的结合方式，设备驱动程序的结构及加载机制。

通过该课程的学习要求学生理解和掌握操作系统的原理和实现方法，培养分析、比较操作系统实现方法优劣的基本能力，加深对操作系统的理解，提高深入编程和借鉴操作系统的设计思想和算法的能力。

本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从操作系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法。

主要内容包括：操作系统的概论；操作系统的作业管理；操作系统的文件管理原理；操作系统的进程概念、进程调度和控制、进程同步和互斥等；操作系统的各种存储管理方式以及存储保护和共享；操作系统的设备管理原理。

三、课程教学目标2.课程教学目标及其与毕业要求指标点、主要教学内容的对应关系四、教学内容第一章操作系统引论1.主要内容：阐述操作系统的目标和作用；操作系统的发展过程；操作系统基本特性；操作系统主要功能；操作系统的结构设计。

2.基本要求：掌握操作系统的定义；理解操作系统目标、作用和功能；。

3.重点：操作系统的定义与功能。

《操作系统》实验教学大纲实验名称：操作系统实验实验课程：计算机科学与技术、软件工程、电子信息工程实验学时：24学时（12次课程实验）实验目的：1.通过操作系统实验，学生将深入了解操作系统的原理和设计。

2.学生将掌握操作系统的基本概念和常用技术。

3.提高学生的实践能力和创新能力，培养学生的团队合作精神。

实验内容：1.实验一：操作系统基本概念-实验介绍：了解操作系统的基本概念和基本功能。

-实验要求：学生通过阅读文献或参考书籍，掌握操作系统的基本概念。

-实验过程：学生通过讨论或小组讨论的方式，给出操作系统的定义和基本功能列表。

2.实验二：进程管理-实验介绍：通过实验来学习进程管理的基本概念和常用算法。

-实验要求：学生通过自己编写程序，实现进程的创建、销毁和调度。

-实验过程：学生根据给定的问题，设计进程模型并实现相应的程序。

3.实验三：内存管理-实验介绍：了解内存管理的基本概念和常用算法，学习虚拟内存技术的原理。

-实验要求：学生通过编写程序，实现内存分配和回收的算法。

-实验过程：学生通过模拟内存分配和回收的过程，理解内存管理的基本原理。

4.实验四：文件系统-实验介绍：了解文件系统的基本概念和常用算法，学习文件管理的基本原理。

-实验要求：学生通过编写程序，实现文件的创建、删除和查找。

-实验过程：学生通过模拟文件的创建、删除和查找的过程，理解文件管理的基本原理。

5.实验五：设备管理-实验介绍：通过实验学习设备管理的基本概念和常用算法，了解设备驱动程序的实现原理。

-实验要求：学生通过编写程序，模拟设备的控制和管理。

-实验过程：学生通过模拟设备的请求、分配和释放的过程，理解设备管理的基本原理。

6.实验六：作业调度-实验介绍：通过实验学习作业调度的基本概念和常用算法。

-实验要求：学生通过编写程序，实现作业的调度。

-实验过程：学生通过输入作业和作业调度算法，模拟作业调度的过程。

实验评定：-实验报告：60%-实验成果：20%-实验操作：20%实验环境：- 操作系统：Linux、Windows实验要求：-学生需认真完成实验任务，编写实验报告。

《操作系统》课程教学大纲《操作系统》课程教学大纲一、课程简介《操作系统》是计算机科学的重要组成部分，是计算机专业学生必修的核心课程之一。

本课程旨在使学生掌握操作系统的基本原理、设计和实现技术，为后续的深入学习和实际开发打下坚实的基础。

二、课程目标通过本课程的学习，学生将能够：1、理解并掌握操作系统的基本概念、原理和设计思想；2、熟悉常见的操作系统结构和组织；3、理解并掌握进程管理、内存管理、文件系统和网络等方面的基本原理和技术；4、能够分析和解决操作系统相关的实际问题；5、培养独立思考和解决问题的能力，提高综合素质。

三、课程内容本课程主要包括以下内容：1、操作系统基本概念和原理；2、进程管理：进程的概念、创建与终止、并发控制；3、内存管理：内存的分配与回收、虚拟内存的概念和实现；4、文件系统：文件的概念、组织和访问、磁盘管理和文件系统的安全性；5、网络：网络的基本概念、协议和服务，操作系统的网络功能；6、安全性：操作系统的安全性机制和攻击方式，安全防护措施。

四、教学方法本课程采用多种教学方法，包括：1、课堂讲解：系统地介绍课程知识和理论；2、案例分析：通过分析实际案例，提高学生的理解和分析能力；3、实验实践：通过实验和实践，加深对理论知识的理解和掌握；4、小组讨论：通过小组讨论，促进学生的交流和合作，加深对课程知识的理解。

五、考试方式本课程的考试采用以下方式：1、平时作业：完成课堂布置的作业，巩固所学知识；2、期中考试：通过书面考试，检查学生对课程知识的掌握情况；3、期末考试：通过书面考试，全面考察学生对课程的掌握情况；4、实验实践：完成实验和实践任务，提高学生的实际操作能力。

六、教材和参考书本课程使用的教材为《操作系统概念》（第9版），由Abraham Silberschatz、Peter B. Galvin和Greg Gagne合著，由人民邮电出版社出版。

同时，学生可以参考以下参考书：1、《操作系统设计与实现》（第3版），由陈渝和谌卫军合著，由电子工业出版社出版；2、《现代操作系统》（第4版），由Andrew S. Tanenbaum合著，由机械工业出版社出版；3、《操作系统概念》（第8版），由Abraham Silberschatz、PeterB. Galvin和Glenn H. Babb合著，由机械工业出版社出版。

《操作系统课程》实验（实训）指导大纲课程编号：G611SG0004课程性质：学科基础课适用专业：计算机科学与技术网络工程数字媒体实验学时：16实验教材：自编符合《认证标准》：具有运用工程基础知识和本专业基本理论知识解决问题的能力，具有系统的工程实践学习经历；完成本课程实验（实训）总软件最少行数： 2000实验成绩评价方法：学生每完成一个实验项目，要求独立认真的填写实验报告。

实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现，结合填写的实验报告评定实验成绩，成绩的评定按百分制评分。

老师根据平时实验的分数之和取平均分，得出综合成绩。

实验（实训）内容：实验一操作系统安装及熟练使用（一）实验目的熟悉Windows//Linux操作系统的安装过程与安装方法，并掌握该操作系统所提供的用户接口环境，并为后续实验做好编程环境准备。

（二）实验项目内容1、熟悉Windows//Linux操作系统的安装过程与安装方法，并掌握该操作系统所提供的用户接口环境，通过系统提供的用户管理程序、查看系统中的用户情况、进程、线程、内存使用情况等，学会使用它进行监视进程的状况、系统资源的使用情况及用户情况。

并为后续实验做好编程环境准备。

2、用C语言编写一小段程序，使其可以通过某个系统调用来获得OS提供的某种服务。

（三）主要仪器设备一台PC机（四）实验室名称计算机中心实验室（五）实验报告撰写（撰写的格式采用教务处所提供的样本见附件）......实验二编程模拟进程间的同步和互斥（一）实验目的通过实验加强对进程同步和互斥的理解，并掌握进程（线程）的创建和调用方法。

学会使用信号量解决资源共享问题。

学生可以自己选择在Windows或Linux系统下编写。

代码不得少于200行。

（二）实验项目内容1．以下为Linux系统下参考程序，请编译、运行并观察程序的输出，并分析实验结果，写出实验报告。

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<time.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>#include<linux/sem.h>#define NUM_PROCS 5#define SEM_ID 250#define FILE_NAME "/tmp/sem_aaa"#define DELAY 4000000void update_file(int sem_set_id, char *file_path, int number){struct sembuf sem_op;FILE *file;//等待信号量的数值变为非负数，此处设为负值，相当于对信号量进行P操作sem_op.sem_num=0;sem_op.sem_op=-1;sem_op.sem_flg=0;semop(sem_set_id,&sem_op,1);//写文件，写入的数值是当前进程的进程号file=fopen(file_path,"w");if(file){//临界区fprintf(file,"%d\n",number);printf("%d\n",number);fclose(file);}//发送信号，把信号量的数值加1，此处相当于对信号量进行V操作sem_op.sem_num=0;sem_op.sem_op=1;sem_op.sem_flg=0;semop(sem_set_id,&sem_op,1);}//子进程写文件void do_child_loop(int sem_set_id,char *file_name){ pid_t pid=getpid();int i,j;for(i=0;i<3;i++){update_file(sem_set_id,file_name,pid);for(j=0;j<4000000;j++);}}int main(int argc,char **argv){int sem_set_id; //信号量集的IDunion semun sem_val; //信号量的数值，用于semctl()int child_pid;int i;int rc;// 建立信号量集，ID是250，其中只有一个信号量sem_set_id=semget(SEM_ID,1,IPC_CREAT|0600);if(sem_set_id==-1){perror("main: semget");exit(1);}//把第一个信号量的数值设置为1sem_val.val=1;rc=semctl(sem_set_id,0,SETVAL,sem_val);if(rc==-1){perror("main:semctl");exit(1);}//建立一些子进程，使它们可以同时以竞争的方式访问信号量for(i=0;i<NUM_PROCS;i++){child_pid=fork();switch(child_pid){case -1:perror("fork");case 0: //子进程do_child_loop(sem_set_id,FILE_NAME);exit(0);default: //父进程接着运行break;}}//等待子进程结束for(i=0;i<NUM_PROCS;i++){int child_status;wait(&child_status);}printf("main:we're done\n");fflush(stdout);return 0;}2．写一程序模拟PV操作同步机构，且用PV操作解决生产者——消费者问题。