2018年安徽师范大学操作系统本科教学大纲

安徽师范大学皖江学院电子信息系 操作系统教学大纲

《操作系统》教学大纲

课程性质：专业基础课程 总学时：41 理论学时：32 开课学院：皖江学院 大纲执笔人： 教研室主任审核：

一、说明

1、课程的性质、地位和任务

《操作系统》是现代计算机系统的基本系统软件，是计算机专业及其相近专业的必修课程，是从事计算机应用人员必不可少的知识。通过本课程的学习可以使学生了解计算机操作系统的一些基本术语、概念，培养学生理解和掌握计算机操作系统的基本原理和设计技能。

2、课程教学的基本要求

（1）了解计算机操作系统的目标、作用、发展过程及发展的主要动力，了解无操作系统时的计算机系统、单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统，了解操作系统的基本特征及功能、操作系统的结构设计。

（2）掌握进程和线程的基本概念、进程同步和通信机制以及进程控制过程。 （3）理解单（多）处理机调度的类型与算法、死锁的原因及处理方法。

（4）熟练掌握内存的分配（离散分配、连续分配）及回收、内存保护、虚拟存储、页面置换算法。

（5）掌握四种I/O控制方式、设备分配算法、分配过程、以及缓冲管理。 （6）掌握文件的逻辑结构和物理结构、目录管理、文件存储空间的管理、文件共享与保护。

（7）了解操作系统提供的接口类型，类型的实现、原理、UNIX系统调用。 （8）掌握网络操作系统的功能和提供的服务、Windows NT操作系统。

先修课程：计算机组成原理、数据结构、C语言 学分：2 实验学时：9

适用专业：电子信息工程 教学院长审定：

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3、本课程的重点与难点

重点：本课程的教学重点是让学生掌握作业调度及界面管理的算法，存储管理、处理器管理、设备管理、文件管理的功能。

难点：本课程的教学难点是各种管理的基本原理及算法，内存分配、地址转换、存储保护和内存扩充的方法，进程调度的算法及进程通信方式，文件的存储结构和存储方式，文件存储空间管理的算法，操作系统编程的技巧和方法，死锁的检测与避免方法，操作系统的安全性控等。教学过程中，配合多媒体课件，通过启发式讲授、形象化的应用举例，引导学生掌握课程内容，并掌握学习这门课的方法。 二、课堂教学时数及课后作业题型分配 章 目 一 二 三 四 五 六 七 教 学 内 容 操作系统的类型和功能 作业与界面管理 文件管理 主内存管理 设备管理 处理器的进程和线程管理 操作系统结构和程序实现 合 计 三、正文

第一章 操作系统的类型和功能

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握操作系统的定义，了解操作系统的特性和主要功能。理解操作系统的主要类型。了解操作系统的发展历程，分时和实时操作系统的特点、操作系统的用户界面、操作系统在计算机系统中的地位 【重点难点】

操作系统的定义、特性和功能，操作系统的主要类型。

第一节 什么是操作系统

一、操作系统在软件层次中的地位 二、操作系统的设计观点

教 学 时 数 3 6 6 6 5 4 2 32 教学方式 或 手 段 讲授（多媒体） 讲授（多媒体） 讲授（多媒体） 讲授（多媒体） 讲授（多媒体） 讲授（多媒体） 讲授（多媒体） 课 后 作 业 思考题 练习题 √ √ √ √ √ 第 2 页

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第二节 操作系统的形成和5大类型

一、计算机操作系统的形成 二、操作系统的5大类型

第三节 操作系统的5大功能

一、作业管理 二、文件管理 三、存储管理 四、设备管理 五、进程管理

第四节 操作系统版本历史简介

一、DOS简史

二、Windows操作系统简史 三、UNIX操作系统简史 四、Linux操作系统简史

第五节 表征操作系统的属性

第六节 操作系统的“生成”、设置和配置概念

一、“生成”、配置和设置 二、操作系统引导 三、系统管理员

第二章 作业与界面管理

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握作业管理的任务，掌握作业调度和进程调度的功能。理解作业调度算法。了解用户界面的设计特点、Shell命令解释和控制语言。 【重点难点】

作业调度和进程调度，用户界面的设计，Shell命令解释和控制语言。

第一节 作业管理的任务和功能

一、概念和术语 二、作业管理的任务

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三、作业管理的功能

四、操作系统是用户和计算机之间的接口

第二节 用户界面的任务和功能

一、用户界面的发展 二、界面管理的任务 三、界面管理的功能 四、用户界面研究

第三节 用户界面的设计特点

第四节 作业调度

一、作业调度功能 二、作业说明书内容举例 三、作业调度算法

第五节 操作系统常用命令分类简介

一、操作系统是人机交互的接口 二、常用命令对比

三、UNIX,Linux联机命令手册索引

第六节 Shell命令解释和控制语言

一、DOS操作系统Shell语言 二、UNIX/Linux的Shell应用举例

三、作业管理和进程管理的类比说明

第三章 文件管理 【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握文件管理的任务和功能。理解文件的目录结构，文件的分类，文件的存取控制。了解文件系统数据结构和表示。 【重点难点】

文件的逻辑组织和物理组织的概念及不同的组织形式，文件的目录结构，文件存储控制。

第一节 文件管理的任务和功能

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一、文件管理的任务 二、文件管理的功能 三、文件的组织机构

第二节 文件分类

第三节 文件的物理结构和逻辑结构

一、文件的物理结构 二、文件的逻辑结构

第四节 文件目录

一、一级文件目录 二、二级文件目录 三、多级文件目录 四、文件目录的管理

第五节 文件存取控制

一、存取控制矩阵 二、用户权限表 三、使用口令 四、使用密码

五、UNIX/Linux操作系统的安全性 六、计算机病毒简介

第六节 文件系统的数据结构和表示

一、UNIX/Linux文件系统 二、磁盘文件系统结构 三、文件系统的数据结构

第七节 文件系统的系统调用

第四章 主内存管理

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握存储管理的任务和功能，理解分区分配、请求页式及

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段式存储管理的原理与算法。

【重点难点】

分区分配存储管理，请求页式存储管理，段式存储管理。

第一节 存储管理的任务和功能

一、存储管理的任务 二、存储管理的功能 三、内存类型及寻址

第二节 分区分配存储管理

一、固定分区分配 二、可变式动态分区分配 三、可重定位分区分配 四多重分区分配 五、主存“扩充”技术 六、主存保护技术

第三节 请求页式存储管理

一、实现原理

二、UNIX请求调页管理 三、页表的设计 四、请求淘汰换页算法 五、页式存储管理优缺点 六、地址转换举例

第四节 段式存储管理

一、实现原理 二、地址变换

三、段式存储管理的优缺点 四、段式和页式的主要区别

第五节 段页式存储管理

一、特点

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二、实现原理

第五章 设备管理

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握设备管理技术，设备分配技术，设备管理程序功能，外部设备安装和管理。理解缓冲技术。了解设备管理的任务和功能，外部设备的分类。 【重点难点】

设备管理、分配技术，缓冲技术，设备处理程序编制。

第一节 概述

一、设备管理的任务与功能 二、发展历史 三、外部设备分类 四、设备I/O方式 五、未来展望

第二节 外部设备的安装

一、系统配置 二、用户外接设备 三、用户外接特殊设备 四、外部设备的即插即用 五、设备驱动程序的编制 六、CPU与外部信息的交换 七、总线和接口

第三节 输入输出设备分配算法

第四节 设备管理技术

一、磁盘管理技术 二、缓冲技术 三、虚拟设备的技术 四、共享打印机

第五节 设备处理程序编制内容

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一、设备处理程序 二、设备驱动程序的功能 三、设备驱动程序的特点 四、设备处理方式 五、设备驱动程序举例

第六章 处理器的进程和线程管理

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握死锁的概念,死锁的预防和避免。理解死锁的必要条件，死锁的检测及恢复。掌握进程定义，临界区概念，进程的状态及其变化，进程的同步与互斥。理解多道程序设计概念，进程的组成，进程管理的基本命令，信号量和Ｐ、Ｖ操作及其应用。了解进程间的通信。 【重点难点】

进程的基本特征，进程的调度算法，进程通信死锁。

第一节 概述

一、操作系统核心的功能和特点 二、为什么要引入“进程”概念 三、顺序执行与并发执行

第二节 进程的定义和特征

一、程序与进程 二、进程的5个基本特征 三、进程与线程

第三节 进程调度

一、进程的描述 二、进程的状态及转换 三、进程的调度算法 四、调度算法举例 五、进程控制块

第四节 进程通信

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一、同步与互斥 二、临界区 三、原语

第五节 死锁

一、什么是死锁 二、死锁的4个必要条件 三、死锁的表示

四、解决死锁问题的基本方法

第七章 操作系统结构和程序实现

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解微内核、对象的概念。了解结构设计的目标，Windows NT的结构及各部分的主要功能。 【重点难点】

结构设计的目标，操作系统的结构设计。

第一节 操作系统的编程概念 第二节 结构设计的目标

一、设计目标 二、分层原则 三、分块原则

四、模块接口法的设计步骤 五、模块接口法的优缺点

第三节 层次结构设计

一、层次模块化结构设计的必要性 二、操作系统的结构模型 三、操作系统的结构设计

第四节 DOS模块结构 第五节 Windows的编程模式简介

第六节 微内核结构简介

【课程考试】

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本课程采用“闭卷”方式进行考试，考试成绩以60%的比例记入课程总评成绩，课外作业和平时测验占20％，实验占20％。重点考查学生对计算机操作系统基本概念和术语、各种管理功能的掌握情况，利用操作系统相关知识分析解决实际问题的能力。考试题型包括填空题、选择题、简答题和综合应用题等类型。

四、使用教材与教学参考书目 【使用教材】

吴企渊，《计算机操作系统教程》，清华大学出版社，2006年1月 【教学参考书目】

1、屠祁，屠立德，《操作系统基础》，清华大学出版社，2000年9月(第3版) 2、张尧学，史美林，《计算机操作系统教程》，清华大学出版社，2000年8月(第二版)

3、滕至阳，《现代操作系统教程》，高等教育出版社，1999年9月

4、[美]Cary Nutt（加里·纳特），《操作系统》，机械工业出版社，2005年3月（第3版）

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