10-11操作系统课程设计教案

山东大学授课教案课程名称：操作系统课程设计本次授课内容：Nachos系统综述教学日期：10-9/20授课教师姓名：张鸿烈职称：高级实验师授课对象：本科授课时数：2教材名称及版本：NachosStudyv3.4授课方式：讲课本单元或章节的教学目的与要求：目的：让学生了解Nachos系统在操作系统内核实验教学中的作用和地位,如何利用Nachos系统培养和启发开发系统软件的能力要求：说明Nachos系统概貌，如何安装Nachosx系统,如何配置Nachos系统的开发和运行环境。授课主要内容及学时分配讲授Nachos系统的主要作用和功能。（0.4学时）讲授Nachos系统的实验环境、安装方法和系统结构。（0.4学时）讲授Nachos系统的开发过程。Makefile文件的设计和管理方法。（0.4学时）讲授Nachos系统内核跟踪和调试的方法。（0.4学时）安排本节实验内容（0.4学时）重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）重点：Nachos系统的安装和系统结构。要求:掌握。难点：Makefile文件的设计和管理。要求:了解。主要外语词汇NachosOperatingSystemtarC++emacsgdbmakeMakefile辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示教等）板书、示教,多媒体课件复习思考题1.Whatisthepurposeofystemprogram?2.WhatismainadvantageofNachos?3.HowdoesMakefileinNachos?参考教材（资料）Silberschatz,A.,Galvin,P.,andGagne,G.,”OperatingSystemConcepts”,6thEdition.Chapter1,2,3Silberschatz,A.,Galvin,P.,andGagne,G.,”AppledOperatingSystemConcepts”.Chapter1,2,3山东大学授课教案课程名称：操作系统课程设计本次授课内容：线程的创建与管理教学日期：10-9/27授课教师姓名：张鸿烈职称：高级实验师授课对象：本科授课时数：2教材名称及版本：NachosStudyv3.4授课方式：讲课本单元或章节的教学目的与要求：目的：让学生了解操作系统内核中对线程的基本管理技术，培养学生编制、开发和改进内核级线程管理机制的技能，启发学生对内核线程管理机制的创新思路。要求：说明操作系统内核中进线程的基本管理机制，并说明如何进行内核线程的实验和开发。让学生实现一个按优先数策略调度线程的Nachos操作系统新内核。授课主要内容及学时分配讲授操作系统内核中线程的创建/撤销。（0.4学时）讲授操作系统内核中线程的并发控制。（0.4学时）讲授操作系统内核中线程的调度。（0.4学时）讲授操作系统内核中线程上下文切换的实现过程。（0.4学时）安排本节实验内容（0.4学时）重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）重点：操作系统内核中线程的并发控制和调度.。要求:掌握。难点：线程上下文切换的实现过程。要求:熟悉。主要外语词汇ThreadConcurrentScheduleSwitch辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示教等）板书、示教复习思考题1.AreNachosthreadskernelthreadsoruserthreads,ifNachosrunsonarawhardwareorNachosrunsonaUNIXsystem?2.SupposethatthreadAcallsfunctionRun(Thread*nextThread)andnextThreadpointstothreadB.Withinthethisfunction,theassemblyfunctionSWITCH(oldThread,nextThread);(aFromthemachine’spointofview,whatthreaddoesthisfunctioncallreturnto?(bFromtheviewpointofthreadA,whenandhowdoesthisfunctioncallreturn?参考教材（资料）Silberschatz,A.,Galvin,P.,andGagne,G.,”OperatingSystemConcepts”,6thEdition.Chapter4,5,6Silberschatz,A.,Galvin,P.,andGagne,G.,”AppledOperatingSystemConcepts”.Chapter4,5,6山东大学授课教案课程名称：操作系统课程设计本次授课内容：线程间的同步机制教学日期：10-10/11授课教师姓名：张鸿烈职称：高级实验师授课对象：本科授课时数：2教材名称及版本：NachosStudyv3.4授课方式：讲课本单元或章节的教学目的与要求：目的：让学生了解Nachos系统如何实现并发进程同步机制的，如何利用和改进这些同步机制解决实际的同步问题。启发学生对同步机制的创新思路。,要求：说明Nachos系统同步机制的实现方法，并说明如何进行同步机制的实验和开发。让学生利用Nachos操作系统的同步机制生成一个能解决多生产者/消费者问题的新内核。授课主要内容及学时分配讲授Nachos系统信号灯的实现和主要功能。（0.4学时）讲授Nachos系统锁的实现和主要功能。。（0.4学时）讲授Nachos系统Mesa样式管程的实现和主要功能。（0.4学时）讲授如何利用信号灯解决多生产者/消费者问题。（0.4学时）安排本节实验内容（0.4学时）重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）重点：信号灯的实现和主要功能。要求:掌握。难点：Mesa样式管程的实现和主要功能。要求:熟悉。主要外语词汇SynchronizationSemaphoreLockMonitor辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示教等）板书、示教复习思考题1.ExplainwhystarvationispossibleifthewaitingqueueofsemaphoreisimplementedbyusingtheLIFOorder.2.Provideanotherexampleshowingthatincorrectresultsmayoccurwhenproducerandconsumerprocessesruntheprogramsinpage190ofthetext.3.IftheP()andV()operationsofsemaphorearenotexecutedatomically,showhowthemutualexclusionintendedinthecodeinFigure7.11ofthetextmaybeviolated.参考教材（资料）Silberschatz,A.,Galvin,P.,andGagne,G.,”OperatingSystemConcepts”,6thEdition.Chapter7，8Silberschatz,A.,Galvin,P.,andGagne,G.,”AppledOperatingSystemConcepts”.Chapter7，8山东大学授课教案课程名称：操作系统课程设计本次授课内容：Hoare样式管程的实现教学日期：10-10/18授课教师姓名：张鸿烈职称：高级实验师授课对象：本科授课时数：2教材名称及版本：NachosStudyv3.4授课方式：讲课本单元或章节的教学目的与要求：目的：让学生了解Hoare样式管程的同步机理，如何在操作系统内核中构造Hoare样式管程并用它解决实际的同步问题。启发学生对管程同步机制的创新思路。,要求：说明Nachos系统同步机制的实现方法，并说明如何进行管程的实验和开发。让学生实现一个带有管程机制的Nachos操作系统新内核。授课主要内容及学时分配讲授Hoare样式管程的同步机理。（0.4学时）讲授如何在操作系统中实现Hoare样式的管程。（0.4学时）讲授如何在Hoare样式的管程中实现条件变量。（0.4学时）讲授如何利用管程解决多生产者/消费者问题。（0.4学时）安排本节实验内容（0.4学时）重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）重点：Hoare样式的管程同步机理。要求:掌握。难点：Hoare样式的管程实现。要求:熟悉。主要外语词汇HoareConditionWaitSignal辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示教等）板书、示教、多媒体课件复习思考题1.ExplainwhytheHoarestyleconditionvariablesdegeneratetotheMesastyleconditionvariablesififoperationSignal()canonlyappearasthelaststate-mentinallfunctionsofamonitor..2.Writeamonitorforthebounded-bufferproblem.ImplementthismonitorinNachosusing(a)theexistingMesastyleconditionvariables(b)theHoarestyleconditionvariablesyouimplementedpreviously.参考教材（资料）Silberschatz,A.,Galvin,P.,andGagne,G.,”OperatingSystemConcepts”,6thEdition.Chapter7，8Silberschatz,A.,Galvin,P.,andGagne,G.,”AppledOperatingSystemConcepts”.Chapter7，8山东大学授课教案课程名称：操作系统课程设计本次授课内容：MISP虚拟机和内存管理教学日期：10-10/25授课教师姓名：张鸿烈职称：高级实验师授课对象：本科授课时数：2教材名称及版本：NachosStudyv3.4授课方式：讲课本单元或章节的教学目的与要求：目的：让学生了解Nachos内核是如何模拟一个真实计算机硬件的，用户程序是如何在MIPS虚拟机上运行的。怎样编写和开发内存管理程序。启发学生构造内存管理机制的创新思路。要求：说明Nachos内核是如何模拟一个真实计算机硬件的，并说明如何进行内存管理的实验和开发。让学生实现一个能同时驻留多道用户程序的Nachos操作系统新内核。授课主要内容及学时分配讲授Nachos内核是如何模拟一个MISP计算机CPU的。（0.4学时）讲授Nachos内核是如何模拟一个MISP计算机的内存的。（0.4学时）讲授Nachos内核是如何模拟一个MISP计算机页式内存管理部件的。（0.4学时）讲授Nachos内核是如何将一个用户可执行程序装入内存执行的。（0.4学时）安排本节实验内容（0.4学时）重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）重点：用户可执行程序的装入和执行.。要求:掌握。难点：页式内存管理部件管理。要求:熟悉。主要外语词汇MIPSSimulatorMemoryTranslation辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示教等）板书、示教复习思考题1．Supposethatamemoryreferenceinstructionofa32-bitmachinecanhaveatmosttwomemoryreferences.Theinstructionthathastwomemoryref-erencesitselftakestwo32-bitwords.Themachineallowsatmost8levelsofindirectionforeachmemoryreference.Whatistheminimumnumberofframesthatmustbeallocatedtoaprocessonthismachi