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一、課程基本信息

二、課程簡(jiǎn)介

本課程主要講述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本概念、操作系統(tǒng)的五大功能、現(xiàn)代操作系統(tǒng)廣泛使用的技術(shù)、虛擬技術(shù)的基本原理和概念等。

三、課程目標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的一些基本術(shù)語、概念，掌握計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的功能。同時(shí)引入了現(xiàn)代操作系統(tǒng)廣泛使用的技術(shù):微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)、線程的控制與通信、數(shù)據(jù)一致性、系統(tǒng)兼容技術(shù)等。

四、教學(xué)內(nèi)容及要求

第一章 操作系統(tǒng)引論

教學(xué)內(nèi)容:

1.1操作系統(tǒng)目標(biāo)和作用

要點(diǎn):操作系統(tǒng)的目標(biāo)、作用、推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?/span>

1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程

要點(diǎn):無操作系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、單道批處理系統(tǒng)、多道批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

1.3 操作系統(tǒng)的基本特性

要點(diǎn):操作系統(tǒng)的四大特征:并發(fā)、共享、 虛擬、 異步性。

1.4操作系統(tǒng)的主要功能

要點(diǎn):操作系統(tǒng)的五大功能:處理器管理的功能、存儲(chǔ)器管理的功能、設(shè)備管理的功能、文件管理的功能、用戶接口。

1.5操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

要點(diǎn): 操作系統(tǒng)的基本概念、傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)、指令的執(zhí)行與中斷。

教學(xué)要求:

了解計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)目標(biāo)、作用、發(fā)展過程及發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ斫獠僮飨到y(tǒng)的基本特征及功能、操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

第二章 進(jìn)程的描述和控制

教學(xué)內(nèi)容:

2.1前趨圖和程序執(zhí)行

要點(diǎn):程序的順序執(zhí)行及其特征、前趨圖、程序的并發(fā)執(zhí)行及其特征

2.2進(jìn)程的描述

要點(diǎn):程序的順序執(zhí)行及其特征、前趨圖、程序的并發(fā)執(zhí)行及其特征、進(jìn)程的特征與狀態(tài)、進(jìn)程控制塊。

2.3進(jìn)程控制

要點(diǎn):進(jìn)程的創(chuàng)建、進(jìn)程的終止、進(jìn)程的阻塞與喚醒、進(jìn)程的掛起與激活。

2.4進(jìn)程同步

要點(diǎn):進(jìn)程同步的基本概念、信號(hào)量機(jī)制、信號(hào)量的應(yīng)用。

2.5經(jīng)典進(jìn)程同步問題

要點(diǎn):生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題、信號(hào)量機(jī)制、經(jīng)典進(jìn)程同步問題、管程機(jī)制。

2.6進(jìn)程通信

要點(diǎn):進(jìn)程通信的類型、進(jìn)程通信方式、消息緩沖機(jī)制、郵箱機(jī)制、進(jìn)程通信的實(shí)例。

2.7線程的基本概念

要點(diǎn):線程的引入、線程與進(jìn)程比較、線程的狀態(tài)和線程控制塊

2.8線程的實(shí)現(xiàn)

要點(diǎn):內(nèi)核支持線程與用戶級(jí)線程、線程控制。

教學(xué)要求:

掌握進(jìn)程和線程的基本概念、進(jìn)程同步和通信機(jī)制以及進(jìn)程控制過程。

第三章　處理機(jī)調(diào)度與死鎖

教學(xué)內(nèi)容:

3.1處理機(jī)調(diào)度的層次和調(diào)度算法的目標(biāo)

要點(diǎn):高級(jí)、中級(jí)、低級(jí)調(diào)度、選擇調(diào)度算法和方式的若干準(zhǔn)則

3.2 作業(yè)和作業(yè)調(diào)度

要點(diǎn):作業(yè)調(diào)度的主要任務(wù)、作業(yè)調(diào)度的算法

3.3進(jìn)程算法

要點(diǎn):進(jìn)程調(diào)度的任務(wù)、機(jī)制和方式、進(jìn)程調(diào)度的算法。

3.4實(shí)時(shí)調(diào)度

要點(diǎn):實(shí)時(shí)調(diào)度的基本條件、實(shí)時(shí)調(diào)度的算法分類、常用的幾種實(shí)時(shí)調(diào)度算法。

3.5 死鎖的概述

要點(diǎn):產(chǎn)生死鎖的原因、必要條件，處理死鎖的基本方法

3.6預(yù)防死鎖

要點(diǎn):預(yù)防死鎖

3.7避免死鎖

要點(diǎn):系統(tǒng)安全狀態(tài)，利用銀行家算法避免死鎖

3.8死鎖的檢測(cè)與解除

要點(diǎn): 死鎖的檢測(cè)，死鎖的解除

教學(xué)要求:理解處理機(jī)調(diào)度的層次，掌握單（多）處理機(jī)調(diào)度的類型與算法、死鎖的原因及處理方法，死鎖避免的銀行家算法

第四章 存儲(chǔ)器管理

教學(xué)內(nèi)容:

4.1存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

要點(diǎn):主存儲(chǔ)器與寄存器、高速緩存和磁盤緩存

4.2 程序的裝入和鏈接

要點(diǎn):程序的裝入和鏈接方式，包括靜態(tài)鏈接和動(dòng)態(tài)鏈接。

4.3連續(xù)分配方式

要點(diǎn):四種連續(xù)分配方式:單一連續(xù)分配、固定分區(qū)分配、動(dòng)態(tài)分區(qū)分配、可重定位動(dòng)態(tài)分區(qū)分配。

4.4對(duì)換

要點(diǎn):對(duì)換技術(shù)、對(duì)換空間管理、進(jìn)程的換進(jìn)換出

4.5 基本分頁存儲(chǔ)管理方式

要點(diǎn):頁面于頁表、地址變換機(jī)構(gòu)、兩極和多級(jí)頁表。

4.6基本分段存儲(chǔ)管理方式

要點(diǎn):分段存儲(chǔ)管理方式的引入、分段系統(tǒng)的基本原理、信息共享、段頁式存儲(chǔ)管理方式。

第五章虛擬存儲(chǔ)器

教學(xué)內(nèi)容:

5.1虛擬存儲(chǔ)器的概述

要點(diǎn):虛擬存儲(chǔ)器的引入、實(shí)現(xiàn)方法、特征。

5.2請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理方式

要點(diǎn):請(qǐng)求分頁中的硬件支持、內(nèi)存分配策略和分配算法、調(diào)頁策略。

5.3頁面置換算法

要點(diǎn):OPT算法、FIFO算法、LRU算法、Clock算法。

5.5請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式

要點(diǎn):請(qǐng)求分段中的硬件支持、分段的共享與保護(hù)。

教學(xué)要求:

理解內(nèi)存的分配（離散分配、連續(xù)分配）及回收、內(nèi)存保護(hù)，掌握虛擬存儲(chǔ)技術(shù)、頁面置換算法。

第六章 輸入輸出系統(tǒng)

教學(xué)內(nèi)容:

6.1I/O系統(tǒng)的功能、模型和接口

要點(diǎn):I/O系統(tǒng)的功能、模型和接口。

6.2I/O設(shè)備和設(shè)備控制器

要點(diǎn):I/O設(shè)備的類型、I/O通道、系統(tǒng)總線、設(shè)備控制器。

6.3中斷機(jī)構(gòu)和中斷處理程序

要點(diǎn):中斷、中斷處理程序

6.4設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

要點(diǎn):設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的處理過程、I/O控制方式

6.5與設(shè)備無關(guān)的I/O軟件

要點(diǎn):與設(shè)備無關(guān)的I/O軟件的基本概念，設(shè)備分配，邏輯設(shè)備名到物理設(shè)備名映射的實(shí)現(xiàn)。

6.6用戶層的I/O軟件

要點(diǎn):系統(tǒng)調(diào)用和庫函數(shù)、假脫機(jī)系統(tǒng)

6.7緩沖管理

要點(diǎn):緩沖的引入、緩沖的類型。

6.8磁盤存儲(chǔ)器的性能和調(diào)度

要點(diǎn):磁盤性能簡(jiǎn)述，早期的磁盤調(diào)度算法。

第七章 文件管理

教學(xué)內(nèi)容:

7.1 文件的文件系統(tǒng)

要點(diǎn):文件、記錄、數(shù)據(jù)項(xiàng)的基本概念、文件類型、文件系統(tǒng)模型、文件操作。

7.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)

要點(diǎn):文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型、順序文件、索引文件、順序索引文件、直接文件、哈希文件。

7.3 文件目錄

要點(diǎn):FCB和索引結(jié)點(diǎn)、目錄結(jié)構(gòu)、目錄查詢技術(shù)。

7.4文件共享

要點(diǎn):基于有向無循環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享、利用符號(hào)鏈實(shí)現(xiàn)文件共享

7.5文件保護(hù)

要點(diǎn):保護(hù)域、訪問矩陣、訪問矩陣的修改和實(shí)現(xiàn)

第八章磁盤存儲(chǔ)器的管理

8.1外存的組織方式

要點(diǎn):連續(xù)組織方式、鏈接組織方式、FAT技術(shù)、NTFS的文件組織方式。

8.2文件存儲(chǔ)空間的管理

要點(diǎn):空閑表法、空閑鏈表法位示圖法、成組鏈接法

8.3提高磁盤I/O速度的途徑

要點(diǎn):磁盤高速緩存、提高磁盤I/O速度的其它方法廉價(jià)磁盤冗余陣列

8.4提高磁盤可靠性的技術(shù)

要點(diǎn):第一級(jí)容錯(cuò)技術(shù)、第二級(jí)容錯(cuò)技術(shù)、基于集群技術(shù)的容錯(cuò)功能、后備系統(tǒng)

8.5數(shù)據(jù)一致性控制

要點(diǎn):事務(wù)、檢查點(diǎn)、并發(fā)控制重復(fù)數(shù)據(jù)的一致性問題

第九章 操作系統(tǒng)接口

教學(xué)內(nèi)容:

9.1 用戶接口

9.4系統(tǒng)調(diào)用的概念和類型

要點(diǎn):系統(tǒng)調(diào)用的基本概念、類型。

五、考核方式

本課程為閉卷考試科目

總成績(jī)＝書面考試（成績(jī)占總成績(jī)70%）+平時(shí)考核（成績(jī)占總成績(jī)30%）

其中，平時(shí)考核:學(xué)生作業(yè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交情況和上機(jī)上課表現(xiàn)情況各占50%

六、教材及參考書

教材:

1．《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) (第四版)》（西安電子科技大學(xué)出版社 2014年 5月出版， 湯小丹 湯子瀛 主編）

參考書:

1．《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程》（清華大學(xué)出版社 2005 年 6 月出版，張堯?qū)W 史美林主編）

七、教學(xué)策略與方法的建議

通過實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)理論課教學(xué)內(nèi)容的理解。

修訂人 (簽字) 鐘寶華

審核人 (簽字) 曾鋒

批準(zhǔn)人（簽字）