除死锁的方法；在实时性要求高的操作系统环境下，分 析如何优化调度算法与策略来保证任务因竞争资源延时 调度仍然能满足时间约束条件。 评价依据：课堂提问、实验、作业和考试。 毕业要求4： 教学目标：培养学生利用基础理论知识分析工程问题的 4.1:能够体现科学原理的设计 能力，能够运用操作系统原理知识，分析设计算法，对 性，能够利用综合性实验对复杂 操作系统存在的关键问题进行分析研究。 工程问题进行研究。 达成途径：分析不同进程/线程调度算法对系统资源、系 统吞吐量、响应时间以及实时性的影响；分析管道、内 存共享、消息系统，掌握本地计算机内进程通信相关技 术；分析作业调度算法，了解不同作业调度算法对周转 时间的影响；分析虚拟存储器管理算法，熟悉不同页面 换入换出策路对系统性能的影响；分析磁盘调度算法， 熟悉磁盘调度算法对/O性能的影响。 评价依据：课堂提问、实验、作业和考试。 毕业要求12： 教半目标：了解操作系统内核设计方法，掌握操作系统 12.1:具有自主学习意识培养的 软件体系结构，了解Linux内核实现。 能力。 达成途径：掌握C语言高级编程能力，能应用C语言阅 读部分Linuⅸ内核源码，了解Linuⅸ内核实现方法，设 计并实现现代操作系统中的部分关键算法，并能分析不 同算法对操作系统系统性能的影响。 评价依据：课堂提问、实验、作业和考试。 四、课程内容 教学内容 作业要求 第一章操作系统概述 自学内容：安装Linux,搭建并配置C语言 1.5操作系统的目标和作用 运行环境（编辑环境、编译器、运行、调试 1.6操作系统发展过程 器。 1.7操作系统基本特征 课堂作业： 1.8操作系统主要功能 1批处理系统、分时系统、实时系统、网络 1.9操作系统结构设计 系统各有什么特点？ 知识点： 2.说明Cache的作用？ 1操作系统在现代计算机系统中的地位，设计 3.列举操作系统为方便用户操作计算机系 目标和作用 统提供的五个功能。 2.操作系统分类机器各自特点 课外作业： 3操作系统的基本特征 1.完成本章小结 4.操作系统提供软件（作业、进程、线程、文 2.并发性和并行性的区别？ 件)和硬件（处理器、内存、1/O)管理功能 3操作系统为用户提供了哪些使用接口？ 5.操作系统体系结构 4.单处理器系统、多处理器系统、分布式系 统中如何保持缓存一致性的？ 第二章进程管理 自学内容：客户服务器系统的通信 2.1进程基本概念 课堂作业： 2.2进程控制 1.叙述进程上下文切换时内核处理流程？ 2.3进程同步与互斥 2说明程序段在什么情况下可以并发执行， 13
13 除死锁的方法；在实时性要求高的操作系统环境下，分 析如何优化调度算法与策略来保证任务因竞争资源延时 调度仍然能满足时间约束条件。 评价依据：课堂提问、实验、作业和考试。 毕业要求 4： 4.1：能够体现科学原理的设计 性，能够利用综合性实验对复杂 工程问题进行研究。 教学目标：培养学生利用基础理论知识分析工程问题的 能力，能够运用操作系统原理知识，分析设计算法，对 操作系统存在的关键问题进行分析研究。 达成途径：分析不同进程/线程调度算法对系统资源、系 统吞吐量、响应时间以及实时性的影响；分析管道、内 存共享、消息系统，掌握本地计算机内进程通信相关技 术；分析作业调度算法，了解不同作业调度算法对周转 时间的影响；分析虚拟存储器管理算法，熟悉不同页面 换入换出策略对系统性能的影响；分析磁盘调度算法， 熟悉磁盘调度算法对 I/O 性能的影响。 评价依据：课堂提问、实验、作业和考试。 毕业要求 12： 12.1：具有自主学习意识培养的 能力。 教学目标：了解操作系统内核设计方法，掌握操作系统 软件体系结构，了解 Linux 内核实现。 达成途径：掌握 C 语言高级编程能力，能应用 C 语言阅 读部分 Linux 内核源码，了解 Linux 内核实现方法，设 计并实现现代操作系统中的部分关键算法，并能分析不 同算法对操作系统系统性能的影响。 评价依据：课堂提问、实验、作业和考试。 四、课程内容 教学内容 作业要求 第一章 操作系统概述 1.5 操作系统的目标和作用 1.6 操作系统发展过程 1.7 操作系统基本特征 1.8 操作系统主要功能 1.9 操作系统结构设计 知识点： 1.操作系统在现代计算机系统中的地位，设计 目标和作用 2.操作系统分类机器各自特点 3.操作系统的基本特征 4.操作系统提供软件（作业、进程、线程、文 件）和硬件（处理器、内存、I/O）管理功能 5. 操作系统体系结构 自学内容：安装 Linux，搭建并配置 C 语言 运行环境（编辑环境、编译器、运行、调试 器）。 课堂作业： 1.批处理系统、分时系统、实时系统、网络 系统各有什么特点？ 2.说明 Cache 的作用？ 3.列举操作系统为方便用户操作计算机系 统提供的五个功能。 课外作业： 1.完成本章小结 2.并发性和并行性的区别？ 3.操作系统为用户提供了哪些使用接口？ 4.单处理器系统、多处理器系统、分布式系 统中如何保持缓存一致性的？ 第二章 进程管理 2.1 进程基本概念 2.2 进程控制 2.3 进程同步与互斥 自学内容：客户服务器系统的通信 课堂作业： 1.叙述进程上下文切换时内核处理流程？ 2.说明程序段在什么情况下可以并发执行
2.4进程通信 在什么情况下需要顺序执行？ 2.5线程 3.说明引起进程/线程状态变迁的原因？ 知识点： 课外作业： 1程序执行方式（并行、并发、顺序） 1.完成本章小结 2.进程状态变迁 2.什么是原语，进程控制为什么需要设计为 3.进程控制块 原语？ 4进程的创建、终止、阻塞、唤醒、挂起、激 3.基于共享内存实现进程间通信 活原语 4.基于管道实现进程间通信 5.信号量 5.举例说明在什么情况下多个线程并发执 6.同步与互斥问题 行性能不及单线程顺序执行？ 7.进程通信的类型与实现方法 6使用PV操作描述生产者消费者同步与互 8.线程基本概念 斥问题。 9.线程控制与状态变迁 10.线程间的同步与互斥 第三章处理器调度与死锁 自学内容：多处理器调度算法 3.1处理器调度层次 课堂作业： 3.2调度模型与调度准则 1.哪种进程调度算法可能导致进程饥饿， 3.3调度算法 为什么？ 3.4死锁产生原因与条件 2.有哪些常见的调度算法，各有什么特 3.5死锁预防 点？ 3.6死锁避免 3抢占式与非抢占式各有什么特点，系统重 3.7死锁检测与解除 新进行调度和处理器分派的条件是什么？ 知识点： 课外作业： 1.高级调度、中级调度与低级调度 1完成本章小结 2.基于（多级)队列的调度模型 2.介绍实时系统经典的调度算法？ 3.先来先服务、短进程优先、高优先级优先、 3.死锁产生原因和四个必要条件是什么？ 时间片轮转、（抢占/非抢占）实时调度算法 4.银行家算法流程是什么，如何运用银行家 4静态资源分配的预防死锁算法 算法避免死锁？ 5.系统安全状态 6动态资源分配的银行家算法 7检测死锁发生后的主动解除死锁方法 第四章存储器管理 自学内容：Intel Pentium处理器体系结构。 4.1存储器的层次结构 课堂作业： 4.2程序的装入与链接 1什么是碎片？不同内存管理方法产生什 4.3内存的连续分配与回收方式 么类型的碎片？ 4.4分页存储管理方式 2.可变分区回收有哪几种情况？ 4.5分段存储管理方式 3.固定分区分配与回收方式有什么优势和 4.6段页式存储管理方式 不足？ 4.7虚拟存储器管理 4.已知逻辑地址计算装入的物理地址？ 4.8页面置换算法 课外作业： 知识点： 1完成本章小结 1.多级存储器结构 2.什么页面置换？列举几种页面置换算法 2程序编译、链接、装入与执行 并计算不同算法下的缺页率 3.单一连续分配与回收、固定分区分配与回 3比较分页、分段与段页式存储管理的区别 收、可变分区分配与回收等多种恋雪分配与回 4.比较连续内存分配与离散内存分配的区 14
14 2.4 进程通信 2.5 线程 知识点： 1.程序执行方式（并行、并发、顺序） 2.进程状态变迁 3.进程控制块 4.进程的创建、终止、阻塞、唤醒、挂起、激 活原语 5.信号量 6.同步与互斥问题 7.进程通信的类型与实现方法 8.线程基本概念 9.线程控制与状态变迁 10.线程间的同步与互斥 在什么情况下需要顺序执行？ 3.说明引起进程/线程状态变迁的原因？ 课外作业： 1.完成本章小结 2.什么是原语，进程控制为什么需要设计为 原语？ 3.基于共享内存实现进程间通信 4.基于管道实现进程间通信 5.举例说明在什么情况下多个线程并发执 行性能不及单线程顺序执行？ 6.使用 P,V 操作描述生产者消费者同步与互 斥问题。 第三章 处理器调度与死锁 3.1 处理器调度层次 3.2 调度模型与调度准则 3.3 调度算法 3.4 死锁产生原因与条件 3.5 死锁预防 3.6 死锁避免 3.7 死锁检测与解除 知识点： 1.高级调度、中级调度与低级调度 2.基于（多级）队列的调度模型 3.先来先服务、短进程优先、高优先级优先、 时间片轮转、（抢占/非抢占）实时调度算法 4.静态资源分配的预防死锁算法 5.系统安全状态 6.动态资源分配的银行家算法 7.检测死锁发生后的主动解除死锁方法 自学内容：多处理器调度算法 课堂作业： 1. 哪种进程调度算法可能导致进程饥饿， 为什么？ 2. 有哪些常见的调度算法，各有什么特 点？ 3.抢占式与非抢占式各有什么特点，系统重 新进行调度和处理器分派的条件是什么？ 课外作业： 1.完成本章小结 2.介绍实时系统经典的调度算法？ 3.死锁产生原因和四个必要条件是什么？ 4.银行家算法流程是什么，如何运用银行家 算法避免死锁？ 第四章 存储器管理 4.1 存储器的层次结构 4.2 程序的装入与链接 4.3 内存的连续分配与回收方式 4.4 分页存储管理方式 4.5 分段存储管理方式 4.6 段页式存储管理方式 4.7 虚拟存储器管理 4.8 页面置换算法 知识点： 1.多级存储器结构 2.程序编译、链接、装入与执行 3.单一连续分配与回收、固定分区分配与回 收、可变分区分配与回收等多种恋雪分配与回 自学内容：Intel Pentium 处理器体系结构。 课堂作业： 1.什么是碎片？不同内存管理方法产生什 么类型的碎片？ 2.可变分区回收有哪几种情况？ 3.固定分区分配与回收方式有什么优势和 不足? 4.已知逻辑地址计算装入的物理地址？ 课外作业： 1.完成本章小结 2.什么页面置换？列举几种页面置换算法 并计算不同算法下的缺页率 3.比较分页、分段与段页式存储管理的区别 4.比较连续内存分配与离散内存分配的区
收方法 别 4.物理块、逻辑页面与页表 5什么是快表？说明引入快表后的地址转 5.地址变换、逻辑地址到物理地址的映射 换的过程 6.分段的基本原理、段表 6.可以通过什么方式提高快表的命中率？ 7.段页时存储管理方式的基本原理 8.实现虚拟存储器管理的多种方式 9.最佳置换、先进先出置换、LRU,CLOCK 置换算法 第五章设备管理 自学内容：中断与中断处理程序 5.1I/0系统 课堂作业： 5.2I/0控制方式 1.比较/O控制的几种方式，并说明为什么 5.3缓冲管理 DMA和通道可以有效改善数据传输效率？ 5.4I/0软件 2.缓冲的类型有哪些？引入的目的是什 5.5设备分配 么？ 5.6磁盘管理 3.说明/O设备分配的流程/O设备分配是 知识点： 否可能引起死锁？ 1.设备与设备控制器 课外作业： 2.通道、总线 1完成本章小结 3.程序/0方式 2.SPOOLING技术如何将单台独占设备虚 4.中断驱动I/O控制方式 拟化为多台共享设备？ 5.DMA控制方式 3.列举几种磁盘调度算法并能计算在不同 6通道控制方式 调度算法下磁盘平均寻道长度 7,单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲池 4什么是廉价磁盘冗余阵列？廉价磁盘冗 8.VO软件设计、中断处理程序、设备驱动程 余阵列是如何提升数据传输时间和数据存 序、设备独立性软件、用户层VO软件 储可靠性的？ 9.设备分配程序 10.SPOOLING技术 11.磁盘调度算法 12.廉价磁盘冗余阵列 第六章文件管理 自学内容：数据一致性控制 6.1文件和文件系统 课堂作业： 6.2文件的逻辑结构 1.说明目录结构和索引节点 6.3外存分配方式 2.连续内存分配和链接分配各自的特点，有 6.4目录管理 什么优势和不足？ 6.5文件存储空间管理 3.如何实现文件共享，有哪些实现方法？ 6.6文件共享与文件保护 课外作业： 知识点： 1完成本章小结 1.文件类型与文件操作 2.多级目录结构有什么特点，与单级目录、 2.文件逻辑结构 两级目录相比具有什么优势？ 3顺序文件、索引文件、哈希文件 3.若操作系统提前知道某应用程序访问文 4,外存连续分配、链接分配和索引分配方法 件的方式是顺序访问，操作系统如何改善数 5.文件控制块 据访问的性能？ 6.目录结构与目录查询技术 7空闲表、空闲链表、位示图、成组链接法 8基于索引节点的共享方式 15
15 收方法 4.物理块、逻辑页面与页表 5.地址变换、逻辑地址到物理地址的映射 6.分段的基本原理、段表 7.段页时存储管理方式的基本原理 8.实现虚拟存储器管理的多种方式 9.最佳置换、先进先出置换、LRU，CLOCK 置换算法 别 5.什么是快表？说明引入快表后的地址转 换的过程 6.可以通过什么方式提高快表的命中率？ 第五章 设备管理 5.1 I/O 系统 5.2 I/O 控制方式 5.3 缓冲管理 5.4 I/O 软件 5.5 设备分配 5.6 磁盘管理 知识点： 1.设备与设备控制器 2.通道、总线 3.程序 I/O 方式 4.中断驱动 I/O 控制方式 5.DMA 控制方式 6.通道控制方式 7.单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲池 8.I/O 软件设计、中断处理程序、设备驱动程 序、设备独立性软件、用户层 I/O 软件 9.设备分配程序 10.SPOOLING 技术 11.磁盘调度算法 12.廉价磁盘冗余阵列 自学内容：中断与中断处理程序 课堂作业： 1.比较 I/O 控制的几种方式，并说明为什么 DMA 和通道可以有效改善数据传输效率？ 2.缓冲的类型有哪些？引入的目的是什 么？ 3.说明 I/O 设备分配的流程?I/O 设备分配是 否可能引起死锁？ 课外作业： 1.完成本章小结 2.SPOOLING 技术如何将单台独占设备虚 拟化为多台共享设备？ 3.列举几种磁盘调度算法并能计算在不同 调度算法下磁盘平均寻道长度 4.什么是廉价磁盘冗余阵列？廉价磁盘冗 余阵列是如何提升数据传输时间和数据存 储可靠性的？ 第六章 文件管理 6.1 文件和文件系统 6.2 文件的逻辑结构 6.3 外存分配方式 6.4 目录管理 6.5 文件存储空间管理 6.6 文件共享与文件保护 知识点： 1.文件类型与文件操作 2.文件逻辑结构 3.顺序文件、索引文件、哈希文件 4.外存连续分配、链接分配和索引分配方法 5.文件控制块 6.目录结构与目录查询技术 7.空闲表、空闲链表、位示图、成组链接法 8.基于索引节点的共享方式 自学内容：数据一致性控制 课堂作业： 1.说明目录结构和索引节点 2.连续内存分配和链接分配各自的特点，有 什么优势和不足？ 3.如何实现文件共享，有哪些实现方法？ 课外作业： 1.完成本章小结 2.多级目录结构有什么特点，与单级目录、 两级目录相比具有什么优势？ 3.若操作系统提前知道某应用程序访问文 件的方式是顺序访问，操作系统如何改善数 据访问的性能？
9.利用符号链接实现文件共享 10.磁盘容错技术 第七章操作系统接口 自学内容：POSIX标准 7.1联机用户接口 课堂作业： 7.2 Shell命令语言 l.系统配置文件与Shell命令 7.3系统调用 2.文件操作的系统功能调用函数 7.4图形用户接口 课外作业： 知识点： 1完成本章小结 1联机用户接口、联机命令的类型 2.什么是管道？ 2.终端处理程序 3如何查看进程状态和资源使用信息？ 3.命令解释程序 4.熟悉info,man,help命令的使用 4.重定向与管道命令 5熟悉进程控制的系统功能调用 5.系统调用概念与类型 6.图形用户界面 附注：实验教学安排见《操作系统原理》实验教学大纲 五、建议学时分配表 学时分配 序号 课程内容 对应教学目标 讲授 实验 习题课 小计 1 操作系统概述 2 0 目标1 2 进程管理 10 6 目标1、目标2 3 处理器调度与死锁 6 2 目标1、目标2 4 存储器管理 10 2 目标1、目标3 设备管理 8 0 目标1、目标3 6 文件管理 6 目标1、目标3 > 操作系统接口 2 0 目标1、目标4 合计 44 12 56 六、教学方法 操作系统原理的理论课程学习，主要的教学方法为课堂讲授，具体内容包括： 1.采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题 的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。 2.采用PPT课件，多煤体教学与传统板书相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。 3.采用案例教学：理论教学与实践相结合，引导学生应用所学的理论知识来分析系统，以 培养其解决相关问题的思维方法。 16
16 9.利用符号链接实现文件共享 10.磁盘容错技术 第七章 操作系统接口 7.1 联机用户接口 7.2 Shell 命令语言 7.3 系统调用 7.4 图形用户接口 知识点： 1.联机用户接口、联机命令的类型 2.终端处理程序 3.命令解释程序 4.重定向与管道命令 5.系统调用概念与类型 6.图形用户界面 自学内容：POSIX 标准 课堂作业： 1.系统配置文件与 Shell 命令 2.文件操作的系统功能调用函数 课外作业： 1.完成本章小结 2.什么是管道？ 3.如何查看进程状态和资源使用信息？ 4.熟悉 info，man，help 命令的使用 5.熟悉进程控制的系统功能调用 附注：实验教学安排见《操作系统原理》实验教学大纲 五、建议学时分配表 序号 课程内容 学 时 分 配 对应教学目标 讲 授 实 验 习题课 小 计 1 操作系统概述 2 0 目标 1 2 进程管理 10 6 目标 1、目标 2 3 处理器调度与死锁 6 2 目标 1、目标 2 4 存储器管理 10 2 目标 1、目标 3 5 设备管理 8 0 目标 1、目标 3 6 文件管理 6 2 目标 1、目标 3 7 操作系统接口 2 0 目标 1、目标 4 合 计 44 12 56 六、教学方法 操作系统原理的理论课程学习，主要的教学方法为课堂讲授，具体内容包括： 1. 采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题 的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。 2. 采用 PPT 课件，多媒体教学与传统板书相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。 3. 采用案例教学：理论教学与实践相结合，引导学生应用所学的理论知识来分析系统，以 培养其解决相关问题的思维方法
4.采用互动式教学：课内提问讨论和答疑相结合，并围绕各章教学重点内容，针对课程目 标布置对应内容的课后作业。 七、课程考核内容及方式 1考核方式考查 2考核形式包括平时考核、实验考核、期末考核等方式综合评定 3成绩评定采用百分制，按以下3项考核指标进行成绩综合评定，其构成比例如下： 平时考核成绩：占课程总成绩的15%；（其中考勤占10%，作业占5%） 实验考核成绩：占课程总成绩的25%；（其中实验报告占70%，上机操作30%） 期末考核成绩：占课程总成绩的60%； 八、推荐教材和教学参考书 教材：《计算机操作系统》，汤小丹等编著，西安电子科技大学出版社，2007年第3版。 参考书：《操作系统：设计与实现》，Andrew S.Tanenbaum等编著，Prentice Hall出版社，I997 年第2版。 参考书：《现代操作系统》，Andrew S.Tanenbaum编著，机械工业出版社，2O09年第3版。 参考书：《Operating System Internals and Design principles.》,William Stallings编著，电子工 业出版社，2010年第6版。 参考书：《Liux内核源代码分析》，冯锐等编著，机械工业出版社，2000年。 参考书：《操作系统原理》，周苏等编著，机械工业出版社，2013年。 参考书：《Windows操作系统原理》，尤晋元，史美林编著，机械工业出版社，2001年。 参考书：《操作系统教程》，孟静编著，高等教育出版社，2001年。 撰写人：段林涛 审核人： 学院分管领导签字（盖章）： 年月日 17
17 4. 采用互动式教学：课内提问讨论和答疑相结合，并围绕各章教学重点内容，针对课程目 标布置对应内容的课后作业。 七、课程考核内容及方式 1.考核方式 考查 2.考核形式 包括平时考核、实验考核、期末考核等方式综合评定 3.成绩评定 采用百分制，按以下 3 项考核指标进行成绩综合评定，其构成比例如下： 平时考核成绩：占课程总成绩的 15%；（其中考勤占 10%，作业占 5%） 实验考核成绩：占课程总成绩的 25%；（其中实验报告占 70%，上机操作 30%） 期末考核成绩：占课程总成绩的 60%； 八、推荐教材和教学参考书 教 材：《计算机操作系统》，汤小丹等编著，西安电子科技大学出版社，2007 年第 3 版。 参考书：《操作系统：设计与实现》，Andrew S. Tanenbaum 等编著，Prentice Hall 出版社，1997 年第 2 版。 参考书：《现代操作系统》，Andrew S. Tanenbaum 编著，机械工业出版社，2009 年第 3 版。 参考书：《Operating System Internals and Design principles》，William Stallings 编著，电子工 业出版社，2010 年第 6 版。 参考书：《Linux 内核源代码分析》，冯锐等编著，机械工业出版社，2000 年。 参考书：《操作系统原理》，周苏等编著，机械工业出版社，2013 年。 参考书：《Windows 操作系统原理》，尤晋元，史美林编著，机械工业出版社，2001 年。 参考书：《操作系统教程》，孟静编著，高等教育出版社，2001 年。 撰写人：段林涛 审核人： 学院分管领导签字（盖章）： 年 月 日