英文名称：Operating System

课程编号：0007021046-1

学时数：48+S16

课程性质：必修

先修课程：C语言程序设计、数据结构、计算机组成原理、汇编语言程序设计

适用专业：计算机科学与技术、软件工程、物联网工程

一、课程的性质、目的和任务

1. 课程的性质

操作系统是当代计算机软件系统的核心，是计算机系统的基础和支撑，它管理和控制着计算机系统中的所有软、硬件资源，可以说操作系统是计算机系统的灵魂。操作系统课程是计算机专业学生必须学习和掌握的基础课程，是计算机应用人员深入了解和使用计算机的必备知识，是进行系统软件开发的理论基础，也是计算机类相关专业的一门理论性和实践性并重的核心主干课程。

2. 课程的目的和任务

本课程的目的是使学生掌握操作系统的基本概念、基本原理、设计方法和实现技术，具有初步分析实际操作系统的能力，为其今后在相关领域开展工作打下坚实的基础。

本课程的主要任务是使学生理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握计算机操作系统的基本原理及组成结构，掌握操作系统的使用和一般管理方法，了解微内核结构、线程的控制与通信、数据一致性、系统容错等新技术以及网络操作系统和系统安全性等。培养学生分析和设计操作系统的能力以及对常用计算机操作系统的使用技能，为以后学习后续课程打下基础。

二、课程的教学内容与基本要求

1. 操作系统引论

(1) 教学内容

操作系统的目标和作用、操作系统的发展过程、操作系统的基本特性、操作系统的主要功能、操作系统的结构设计。

(2) 教学基本要求

① 了解操作系统的发展历程、分层式结构和微内核结构。

② 理解操作系统在计算机系统中的地位、多道程序设计技术。

③ 掌握操作系统的基本概念、操作系统的特性和主要功能、操作系统的类型及特点。

2. 进程管理

(1)教学内容

进程的基本概念、进程控制、进程同步、经典的进程同步问题、管程机制、进程通信、线程。

(2)教学基本要求

① 了解进程通信、线程和管程的概念。

② 理解程序的并发执行及其特征、临界区概念、信号量机制、PV操作及其应用、进程间的通信。

③ 掌握多道程序设计、并发进程的概念、进程的状态及其转换、进程控制原语、进程的同步与互斥。

3. 处理机调度与死锁

(1) 教学内容

处理机调度的基本概念、调度算法、实时调度、多处理机系统中的调度、产生死锁的原因和必要条件、预防死锁的方法、死锁的检测与解除。

(2) 教学基本要求

① 了解多处理机系统中的调度。

② 理解处理机调度的层次、产生死锁的必要条件、资源分配图。

③ 掌握作业调度和进程调度算法、实时调度、死锁的概念、死锁的预防与避免。

4. 存储器管理

(1) 教学内容

程序的装入和链接、连续分配方式、分页存储管理方式、分段存储管理方式虚拟存储器的基本概念、请求分页存储管理方式、页面置换算法、请求分段存储管理方式。

(2) 教学基本要求

① 了解分区管理方案、段页式存储管理、覆盖技术。

② 理解交换技术、局部性原理、动态链接和共享的概念。

③ 掌握存储体系的概念、存储管理的任务、页式存储管理和段式存储管理的实现原理和地址变换、虚拟存储技术、页面置换算法。

5. 设备管理

(1) 教学内容

I/O系统及I/O控制方式、缓冲技术、驱动调度技术、设备分配、磁盘存储器管理、虚拟设备。

(2) 教学基本要求

① 了解设备分类、I/O系统。

② 理解缓冲技术和Spooling系统及磁盘调度算法。

③ 掌握I/O控制方式、设备分配技术、驱动调度技术、磁盘存储器管理。

6. 文件管理

(1) 教学内容

文件和文件系统、文件的物理结构和逻辑结构、外存分配方式、文件目录管理、文件存储空间管理、文件共享与文件保护、数据一致性控制。

(2) 教学基本要求

① 了解文件的概念、文件系统的主要操作、文件系统的安全性、UNIX文件系统、文件系统的层次模型。

② 理解文件系统的功能，文件的共享、文件的存取控制。

③ 掌握文件及其分类、文件的逻辑结构和物理结构的概念及不同的组织形式、文件存储空间的管理，文件目录及目录结构。

7. 操作系统接口

(1) 教学内容

联机命令接口、Shell命令语言、系统调用、UNIX系统调用、图形用户接口。

(2) 教学基本要求

① 了解作业进入、作业调度和作业的控制。

② 理解联机命令接口、命令解释程序。

③ 掌握Shell命令语言、系统调用、UNIX系统调用。

8. UNIX系统内核结构

(1) 教学内容

UNIX概述、UNIX进程管理、UNIX存储管理、UNIX设备管理、UNIX文件管理。

(2) 教学基本要求

① 了解UNIX系统的特征及内核结构。

② 理解UNIX系统对各种资源的管理。

三、课程实践环节内容及基本要求

本课程的主要实践环节包括课程实验及课程设计。

1. 课程实验的主要项目及基本要求

(1) NET2008平台和HTML语言，2学时。掌握ASP.NET运行环境的安装；熟悉ASP.NET应用程序的配置；掌握Web页的发布。

(2) C#.NET编程，2学时。掌握C#.NET的数据类型，以及变量、常量的定义；掌握C#.NET的条件语句、循环语句的使用；掌握C#.NET的过程和函数；掌握C#.NET类的属性和方法的使用。。

(3) 服务器控件的应用，2学时。熟悉ASP.NET服务器控件的属性和方法；掌握服务器控件中验证控件的使用。

(4) 内部对象的应用，2学时。熟悉和了解ASP.NET的内置对象request、response、application、session、server、cookies。

(5) 数据库编程，2学时。掌握数据库的建立基本操作； 掌握ASP.NET中数据库的连接方法；熟悉SQL语句；掌握ASP.NET中数据库编程。

(6) 用户控件和WebService，2学时。掌握用户控件和WebServcie的使用。

 上机操作编写程序了解用户控件和WebServcie的使用

(7) 配置Global.asax 文件和Web.config文件，2学时。掌握对Global.asax 文件和Web.config文件的配置。。

(8) Asp.NET应用程序的设置与安全，2学时。掌握Asp.NET中关于配置应用程序的步骤和配置文件。

(1)  Linux系统上机基础，2学时。熟悉Linux系统登录与退出，掌握常用基本命令的使用，掌握在Linux环境下C语言程序的编辑、编译以及运行方法。

(2) 进程的控制，2学时。掌握进程创建和进程控制的有关系统调用。包括掌握wait()和exit()、exec()系统调用，进程的睡眠、同步、撤消等控制方法。

(3) 信号通信，2学时。掌握Linux系统中软中断通信、信号的发送和处理以及信号机制的相关系统调用。

(4) 分区与页式存储管理，2学时。掌握内存动态存储分配机制和对程序空间结构的观察。

(5) 设备管理与驱动，2学时。掌握设备管理与驱动力的基本概念和基本方法。

(6) shell与系统调用，2学时。理解面向操作命令的接口Shell，学会简单的 Shell编程，理解操作系统调用的运行机制，掌握创建系统调用的方法。

(7) 简单文件系统设计，4学时。掌握文件控制的基本原理和常用文件系统调用。

2. 课程设计的主要内容及基本要求

在学习完《操作系统》课程后，为了让学生更好地掌握操作系统的原理及实现方法，加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力，有必要以课程设计的方式对学生进行进一步的综合训练。通过计算机操作系统中的典型算法问题，设计了5个课题，要求学生通过语言编程来模拟实现相关算法。

(1) 进程调度与死锁算法的模拟实现。

主要内容有进程调度算法的模拟实现、生产者-消费者问题的模拟实现、银行家算法的模拟实现等。通过对这3个课题的学习实践，要求学会设计进程调度算法的模拟实现、生产者-消费者问题的模拟实现、银行家算法的模拟实现。通过课程设计，深刻理解进程调度的实质和避免死锁的算法实现方法。

(2) 内存与外存管理算法的模拟实现。

主要内容有页面置换算法的模拟实现、简单文件系统的模拟实现等。通过对2个课题的学习实践，要求学会设计页面置换算法的模拟实现、简单文件系统的模拟实现，通过课程设计，深刻理解页面置换算法的实现技术和简单文件系统的设计方法和过程。

四、几点说明

1. 制定本大纲的依据

本大纲依据高等工科院校四年制本科计算机科学与技术专业的培养目标和学校2013年专业人才培养方案中的培养要求而制定。

2. 本课程与其它课程的联系

先修课程：数据结构、汇编语言、C语言、计算机组成原理。

后续课程：计算机系统结构、计算机网络基础。

3. 本课程的考核方式

(1) 考核方法：闭卷

(2) 出题方式：A、B、C卷

(3) 考核时数：2小时

(4) 成绩评定：平时10%、实验20%、期末70%

4. 教材与教学参考书

(1) 教材

汤小丹等，计算机操作系统（第3版），西安电子科技大学出版社，2007年5月

(2) 教学参考书

孙钟秀主编，操作系统教程(第4版)，高等教育出版社，2008年4月

张尧学、史美林，计算机操作系统教程（第三版），清华大学出版社，2006年10月

庞丽萍，操作系统原理（第三版），华中科技大学出版社，2004年1月

五、学时分配