《操作系统》课程教学大纲

《操作系统》课程教学大纲课程类别：专业基础课适用专业：计算机应用技术适用层次：高起专适用教育形式：成人教育考核形式：考试所属学院：计算机科学与技术学院先修课程：计算机应用基础一、课程简介《操作系统》是计算机应用技术专业开设的专业基础课，是培养学生具备计算机操作系统的基本理论、基本原理和应用能力的一门必修课，是学习其它后续专业课程的基础。本课程主要培养学生理解计算机操作系统的基本理论及原理，提高学生分析和解决软件系统问题的能力，是一门对学生操作系统相关知识的学习及应用能力培养起到关键、基础作用的课程。二、课程学习目标1、能描述操作系统的基本原理及组成结构、基本概念、特征、性能、用途和相关的新概念、名词及术语。2、能说明进程控制的基本原理和方法，了解信号量机制和PV操作原语。3、能够阐释处理机调度和死锁基本原理和方法，分析不同进程调度算法平均周转时间，总结不同算法的优缺点；了解银行加算法和安全算法进行资源分配的思想。4、能阐释存储器和虚拟存储器管理的基本原理和方法，理解页面置换算法的基本思想，分析不同算法的缺页率，总结不同算法的优缺点。5、能阐释I/O系统和文件系统的基本原理和方法，理解磁盘调度算法的基本思想，分析不同算法的平均寻道时间，总结不同算法的优缺点。6、能描述操作系统的安全需求和访问控制策略，了解认证机制、授权机制、加密机制的基本概念。三、课程主要内容和基本要求本课程主要介绍了操作系统的概论、进程管理、调度与死锁、存储器管理、设备管理、文件管理、操作系统安全与保护等内容。通过本课程的学习，要求掌握操作系统的基本原理及组成构架，理解进程控制的基本原理及方法，理解处理机调度和死锁基本原理和方法，理解存储器和虚拟存储器管理的基本原理和方法，了解I/O系统和文件系统的基本原理和方法，了解操作系统的安全需求和访问控制策略，能够简单运用计算机操作系统的基本思想及方法发现问题、分析问题、解决问题。第一章操作系统概论『知识点』操作系统的概念；操作系统的目标；资源利用率；系统吞吐量；操作系统的作用；操作系统发展的动力；单道批处理；多道批处理；分时系统；实时系统；操作系统的特征；并发性；共享性；虚拟性；异步性；操作系统的任务；操作系统的功能；处理机管理；存储器管理；设备管理；文件管理；作业管理；用户接口；人机界面。『基本要求』1、识记：操作系统的概念；操作系统的特征；操作系统的目标；操作系统的作用；脱机输入输出方式；操作系统的任务；操作系统的功能。2、领会：操作系统的概念；操作系统的特征；操作系统的功能。『关键知识』1、操作系统的目标和作用2、操作系统的发展过程3、操作系统的基本特性4、操作系统的主要功能『重点』操作系统的概念；资源利用率；系统吞吐量；操作系统的作用；单道批处理；多道批处理；操作系统的特征；操作系统的功能。『难点』单道批处理；多道批处理；操作系统的特征。第二章进程管理『知识点』程序的顺序执行与并发执行；进程的概念；进程的结构性、动态性、并发性、独立性、异步性；进程控制块；进程实体；进程状态及状态转换；原语；原子操作；进程图及其应用；进程同步；临界资源；临界区；同步机制的准则；信号量机制；整形信号量；记录型信号量；AND信号量；信号量的应用；经典进程同步问题；生产者-消费者问题；哲学家进餐问题；读者-写者问题；进程通信。『基本要求』1、识记：程序的顺序执行与并发执行；进程的概念；进程控制块；进程实体；原语；原子操作；进程状态及转换；进程同步；临界资源；临界区；信号量机制；整形信号量；记录型信号量；经典进程同步问题；进程通信。2、领会：程序的顺序执行与并发执行；进程的基本概念；进程状态及转换；进程同步；信号量机制。3、简单应用：应用信号量机制分析进程同步问题。『关键知识』1、前趋图和程序执行2、进程的描述3、进程控制4、进程同步5、经典进程的同步问题6、进程通信『重点』程序的顺序执行与并发执行；进程的概念；进程的特征；进程控制块；进程实体；进程状态；进程同步；临界资源；临界区；同步机制的准则；信号量机制；整形信号量；记录型信号量；经典进程同步问题。『难点』进程同步；临界资源；临界区；整形信号量；记录型信号量；经典进程同步问题。第三章调度与死锁『知识点』高级调度；中级调度；低级调度；抢占方式；非抢占方式；优先权原则；短作业（进程）优先原则；时间片原则；调度队列模型；调度算法原则；周转时间；平均周转时间；带权周转时间；平均带权周转时间；响应时间；系统吞吐量；设备利用率；FCFS调度算法；SJ(P)调度算法；优先权调度算法；时间片轮转调度算法；死锁的概念；死锁产生的原因；死锁产生的必要条件；处理死锁的基本方法；预防死锁；安全状态；安全算法；银行家算法；死锁检测与解除；资源分配图；死锁定理。『基本要求』1、识记：高级调度；中级调度；低级调度；调度算法原则；周转时间；平均周转时间；带权周转时间；平均带权周转时间；响应时间；FCFS调度算法；优先权调度算法；时间片轮转调度算法；死锁的概念；预防死锁；安全状态；死锁检测与解除。2、领会：FCFS调度算法；优先权调度算法；时间片轮转调度算法；死锁产生的必要条件；银行家算法。3、简单应用：应用死锁的必要条件预防死锁，应用死锁定理检测死锁。4、综合应用：分析银行家算法、安全算法如何避免死锁。『关键知识』1、处理机调度的层次和调度算法的目标2、作业与作业调度3、进程调度与实时调度4、死锁概述5、预防死锁与避免死锁6、死锁的检测与解除『重点』高级调度；中级调度；低级调度；周转时间；平均周转时间；带权周转时间；平均带权周转时间；响应时间；FCFS调度算法；优先权调度算法；死锁的概念；死锁产生的原因；死锁产生的必要条件；处理死锁的基本方法；安全算法；银行家算法；死锁定理。『难点』死锁产生的原因；死锁产生的必要条件；安全算法；银行家算法；死锁定理。第四章存储器管理『知识点』程序执行的局部性原理；多级存储器结构；程序装入和链接；重定位；动态重定位；连续分配方式；动态分区分配；动态重定位分区分配；首次适应算法；循环首次适应算法；最佳适应算法；最差适应算法；对换；基本分页管理；地址变换机构；分段存储管理；分页与分段的区别；虚拟存储器；存储空间局部性原理；离散分区分配方式；请求分页系统；请求分段系统；页表机制；缺页中断；最佳置换算法；FIFO置换算法；最近最久未用（LRU）置换算法；缺页率。『基本要求』1、识记：程序执行的局部性原理；多级存储器结构；程序装入和连接；重定位；动态重定位；连续分配方式；动态分区分配；动态重定位分区分配；基本分页管理；分段存储管理；虚拟存储器；局部性原理；离散分区分配方式；置换算法。2、领会：存储器分层体系结构；分区分配管理、程序局部性原理；页面置换算法；地址映射机构。3、简单应用：分析存储器地址映射机构完成逻辑地址与物理地址的转换过程。『关键知识』1、存储器的层次结构2、程序的装入和链接3、连续分配存储管理方式4、对换(Swapping)技术5、分页存储管理方式『重点』程序执行的局部性原理；重定位；动态重定位；动态分区分配；动态重定位分区分配；首次适应算法；循环首次适应算法；最佳适应算法；最差适应算法；虚拟存储器；页表机制；缺页中断；最佳置换算法；FIFO置换算法；最近最久未用（LRU）置换算法；缺页率。『难点』动态重定位分区分配；地址变换机构；置换算法；虚拟存储器。第五章设备管理『知识点』I/O系统的层次及功能；独占设备；共享设备；虚拟设备；I/O控制方式；程序I/O方式；中断方式；DMA方式；缓冲机制；设备独立性；设备独立性软件；设备驱动程序；中断处理程序；Spooling技术；磁盘存储管理；寻道时间；旋转延迟时间；传输时间；先来先服务（FCFS）算法；最短寻道时间优先（SSTF）算法；扫描（SCAN）算法；循环扫描（CSCAN）算法。『基本要求』1、识记：I/O设备的类型；I/O控制方式；设备无关性；设备独立性；设备驱动程序；中断处理程序；先来先服务（FCFS）算法；优先级高者优先算法；磁盘存储管理；寻道时间；旋转延迟时间；传输时间。2、领会：I/O系统的层次及功能；独占设备；共享设备；虚拟设备。3、简单应用：了解SPOOLing技术实现独占设备的共享方法。『关键知识』1、虚拟存储器概述2、请求分页存储管理方式3、页面置换算法4、“抖动”与工作集5、请求分段存储管理方式6、磁盘存储器管理『重点』I/O系统的层次及功能；独占设备；共享设备；虚拟设备；程序I/O方式；中断方式；DMA方式；设备无关性；磁盘调度；先来先服务（FCFS）算法；最短寻道时间优先（SSTF）算法；扫描（SCAN）算法；循环扫描（CSCAN）算法。『难点』I/O系统的层次及功能；中断方式；最短寻道时间优先（SSTF）算法；扫描（SCAN）算法；循环扫描（CSCAN）算法。第六章文件管理『知识点』文件；文件系统；文件类型；文件操作；文件的逻辑结构；顺序文件；索引文件；索引顺序文件；外存分配方式；连续分配；链接分配；索引分配；文件分配表（FAT）；目录管理；文件控制块（FCB）；文件存储空间管理；空闲表法；空闲链表法；位示图法；文件共享；文件保护。『基本要求』1、识记：文件；文件系统；文件类型；文件操作；顺序文件；索引文件；索引顺序文件；连续分配；链接分配；索引分配；文件分配表（FAT）；文件控制块（FCB）；文件共享；文件保护。2、领会：文件的逻辑结构；文件存储空间管理。『关键知识』1、文件和文件系统2、文件的逻辑结构3、文件目录4、文件共享与保护『重点』文件的逻辑结构；外存分配方式；连续分配；链接分配；索引分配；文件存储空间管理；空闲表法；空闲链表法；位示图法。『难点』文件的逻辑结构；文件存储空间管理。第七章操作系统安全与保护『知识点』安全需求；安全策略；访问支持策略；访问控制策略；安全模型；认证机制；授权机制；加密机制；审计机制；安全操作系统结构；安全操作系统设计原则；安全操作系统开发；信息系统安全评价标准。『基本要求』1、识记：安全需求；安全策略；访问支持策略；认证机制；授权机制；加密机制；审计机制。2、领会：访问控制策略。『关键知识』1、安全环境2、数据加密技术3、用户验证4、来自系统内部与外部的攻击5、安全操作系统结构6、安全操作系统设计原则『重点』安全需求；安全策略；访问支持策略；访问控制策略；安全模型；认证机制；授权机制；加密机制；审计机制；安全操作系统结构；安全操作系统设计原则；安全操作系统开发；信息系统安全评价标准。『难点』安全需求；安全策略；访问支持策略；访问控制策略；认证机制；授权机制。四、课程学习的方法及特点对于操作系统课程的学习，应重在理解、分析、实践；对第一章操作系统概论部分的学习，概括性较强，一定要认真学习并领会操作系统的整体构架及各功能模块的作用，后面六个单元是分别对操作系统的主要功能模块在进行介绍，这六个单元的学习，概念范围广，抽象性强，在学习时一方面要多理解分析各功能模块的基本任务与设计目标、基本思想及技术，另一方面还要注意理论与实践实验相结合。学生在学习时，应循序渐进，坚持每天保证30分钟至60分钟的学习（注意理论与实践相结合）即可，切忌暴饮暴食，突击学习只应付考试。五、课程学习材料1、课程基本教材《计算机操作系统》，第四版，汤小丹等编著，西安电子科技大学出版社，2016年12月2、课程主要辅导材料（1）费翔林，骆斌编著，《操作系统教程（第5版）》，高等教育出版社，2014（2）《操作系统课程教学光盘》，彭红主讲（3）《操作系统课程学习指导书》，彭红主编（4）西南科技大学继续教育网（）的学习平台3、参考资料（1）张尧学，宋虹，张高著，计算机操作系统教程（第4版），清华大学出版社，2013（2）陈向群，陈渝等译，操作系统：精髓与设计原理（原书第7版），机械工业出版社，2012（3）陈向群，马洪兵等译，现代操作系统（原书第3版），机械工业出版社，2009（4）AndrewS.Tanenbaum,HerbertBos,现代操作系统（第