《操作系统》教学大纲

（2010版）

 

 

 

 

 

课程编码：040614

课程名称：操作系统

学时/学分：72/4

先修课程：《数据结构》、《Linux操作系统》、《微机原理与接口技术》、《汇编语言》

适用专业：计算机科学与技术

开课教研室：嵌入式系统教研室

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

执笔：

审定：

 

 

 

 

一、课程性质与任务

1．课程性质：本课程是计算机科学与技术专业的专业课、必修课、也是专业基础平台课程中的一门核心课程。

2．课程任务：通过本课程的学习，使学生理解操作系统的基本概念、基本原理、主要功能，如处理机的管理、存储器的管理、外围设备及文件管理，了解它的设计方法和实现技术，并通过实验课程的学习，加深操作系统核心知识的理解与掌握，从而为学生以后的学习和工作打下基础。

二、课程教学基本要求

教学环境为多媒体教室、实验环境为安装Linux的机房。

本课程的理论课时：60

本课程的实验课时：12

考核形式：本课程是考试课，采用笔试考核。

成绩构成：平时成绩(30%)+期末成绩(70%)

三、课程教学内容

（一）操作系统概述

1．操作系统概念

※2．操作系统的发展历史及其基本类型

※3．操作系统的基本特性

※4．操作系统的主要功能

※5．操作系统的结构设计

6．计算机硬件简介

7．算法的描述

※8．研究操作系统的几种观点

9．开放源代码的Unix/Linux操作系统

10．Linux内核

11．Linux内核源代码

※12．Linux内核模块编程入门

※13．Linux内核中链表的实现及应用

※14．基于CentOS的实验环境的搭建

（二）操作系统的用户接口

※1．脱机命令接口

※2．联机命令接口

3．系统调用

4．图形用户接口

（三）中断和异常

※1．中断是什么

※2．中断描述符表的初始化

※3．中断处理

4．中断的下半部处理机制

5．中断应用－时钟中断

（四）系统调用

※1．系统调用与API、系统命令以及内核函数之关系

※2．系统调用基本概念

※3．系统调用实现

※4．封装例程

5．添加新系统调用

6．实例-系统调用日志收集系统

（五）进程管理

※1．进程的概念

※2．进程的描述

※3．Linux系统中的进程控制块

※4．Linux系统中进程的组织方式

※5．进程控制

※6．Linux中与进程相关的系统调用及其应用

※7．进程互斥

※8．进程同步

※9．经典进程的同步问题

10．管程机制

※11．内核同步措施

12．内核多任务并发实例

13．进程通信

14．线程

（六）处理机调度与死锁   

※1．处理机调度的基本概念

※2．分级调度

※3．作业调度

※4．进程调度

※5．调度算法

6．实时调度

7．多处理机系统中的调度

※8．死锁

※9．Linux进程调度

（七）存储管理

1．存储器管理引言

2．内存寻址

3．Linux中的汇编语言

※4．存储管理的功能

5．连续分配管理方式

6．覆盖与交换技术

※7．分页管理方式

※8．分段管理方式

※9．段页式管理方式

※10．虚拟存储器的基本概念（虚拟内存管理）

※11．请求分页存储管理(动态页式管理)方式

※12．请求页式管理中的页面置换算法

※13．请求分段存储管理方式

※14． Linux中的段机制

※15．Linux中的分页机制

※16．Linux的内存管理概述

※17．Linux进程的用户空间管理

※18．Linux请页机制

19．Linux物理内存分配与回收

20．交换机制

（八）文件系统

※1．文件系统概述

※2．文件的逻辑结构与存取方法

※3．文件的物理结构与存储设备

4．文件目录管理——目录结构

※5．文件共享、文件保护、文件存取控制

※6．文件存储空间的管理

※7．磁盘组织与管理

※8．Linux文件系统基础

※9．Linux虚拟文件系统

10．文件系统的注册、安装与卸载

11．文件的打开与读写

12．编写一个文件系统

（九）设备管理

1．设备管理概述

※2．输入/输出硬件组织

※3．输入/输出软件组织

※4．I/O调度概念

※5．高速缓存与缓冲区

6．设备的分配与回收

※7．假脱机技术(SPOOLing)

8．出错处理

9．Linux设备管理

※10．设备驱动程序的设计

四、学时分配表

1.理论部分：

章序

内容

课时

备注

1

操作系统概述

8

 

2

操作系统的用户接口

2

 

3

中断和异常

6

 

4

系统调用

4

 

5

进程管理

10

 

6

处理机调度与死锁

8

 

7

存储管理

12

 

8

文件系统

6

 

9

设备管理

4

 

2.实践部分：

序号

项目

名称

内容提要

实验学时

项目类别

（必做/选做）

1

Linux内核链表的应用

熟悉linux内核链表的应用，掌握链表的使用技巧

2

必做

2

Linux中fork系统调用，创建进程

熟悉linux中进程的创建及其使用

2

必做

3

Pthread代码解析---生产者消费者、读者写者、哲学家进餐

通过3个经典的例子，熟悉、掌握互斥同步编程

2

必做

4

进程间通信

掌握无名管道

2

必做

5

C语言实现银行家算法

C语言实现银行家算法

2

必做

6

linux-0.11内核调试运行阅读环境的搭建及使用

分析 Linux 0.11 内核 源代码，提升自己对操作系统原理的理解水平，对操作系统有一个总体的把握和认知

2

必做

五、主用教材及参考书

主用教材：

《LINUX操作系统原理与应用 (第2版)》 主编：陈莉君

出版社：清华大学出版社 出版时间： 2012

参考书：

《计算机操作系统（第三版）》  主编：汤小丹、汤子赢 出版社：西安电子科技大学出版社

《操作系统设计与实现》 主编：Andrew S. Tanenbaumetc 出版社：清华大学出版社

《操作系统教程（第4版）》 主编：孙钟秀  出版社：高等教育出版社