《Linux操作系统》理论教学大纲

第一篇：《Linux操作系统》理论教学大纲

《Linux操作系统》课程教学大纲

（供计算机科学与技术专业四年制使用）

(一)说明

1、课程概述

（1）课程属性及课程介绍

Linux操作系统是网络应用领域中广泛使用的一种主流操作系统。随着PC平台上Linux系统的快速发展，尤其是Internet网络的全球性普及，使得Linux操作系统的应用领域进一步得到了扩展。本课程采用PC平台环境的LINUX操作系统，学习Linux系统结构、工作原理和网络管理的基本理论知识，掌握Linux操作系统的技术思想及使用方法，为网络系统管理以及系统软件工程的开发奠定基础。

(2)适用对象：计算机科学与技术专业学生。(3)先修课程与后续课程：

先修课程：操作系统

2、教学目的、意义、任务

使学生系统地了解Linux的基本概念、基本原理、系统结构和实现技术。掌握LINUX操作系统结构组织和管理方法的基础理论知识，熟悉LINUX系统的运行环境和管理机制，具有使用和操作Linux系统运行环境的基本能力。达到独立安装、正确配置和自主管理LINUX操作系统的基本要求，并初步掌握Linux环境的系统开发技术。

3、主要教学方法、手段

理论教学采用启发式、互动式、案例驱动、讲解式、实际演示等多种教学方法结合，实践教学采用任务式、参与式；采用多媒体辅助教学为主要教学手段。

4、教学中注意的问题：教材中的理论与实际问题的有机结合

5、学时与分配

总学时：40 理论教学 实验教学

6、实践教学：无

7、课程考核要求：

闭卷 占70% 上机考试及平时表现占30%

20学时

20学时

占全部学时的50%。占全部学时的50%。

（二）本文

第一章 Linux基本概念（2学时）

（1）教学目的 ：了解Linux操作系统的历史背景，熟悉近代UNIX系统的特点和技术发展趋势。系统学习LINUX操作系统不同应用模式的工作原理、系统功能及结构、运行资源要求、系统安装以及相应的环境配置。

（2）教学重点和难点：熟练掌握LINUX操作系统的正确安装和基本配置。（3）主要教学方法、手段：通过多媒体讲解（4）教学内容

了解Linux操作系统的特点、功能、结构和分类，Linux技术体系的基本结构以及系 统的谱系结构。LINUX操作系统的技术创新及其开发模式和推广应用对现代OS发展的深远影响。

第二章 LINUX的基本操作(2学时)（1）教学目的 ：系统介绍LINUX系统下目录操作、文件处理、联机帮助、通信消息、进程管理与控制、系统资源管理和权限设置等常用的命令。为日常的系统维护提供基本的管理手段。

（2）教学重点和难点：熟练掌握频率较高命令的正确使用。（3）主要教学方法、手段：通过多媒体讲解（4）教学内容

熟悉LINUX系统的基本组织和环境的框架性结构。掌握常用命令的操作功能、命令格式、命令参数的正确选用。

第三章 vi全屏幕编辑器（4学时）

（1）教学目的 ：学习vi编辑器的软件性能，学习三种工作模式的环境特点和功能，以及不同工作模式的切换方法，重点讲授vi编辑命令和控制命令的使用功能，以及多缓冲区读写操作，包括多文件编辑操作的工作原理和使用方法。

（2）教学重点和难点：掌握vi命令的使用方法，具有利用vi进行查找、定位、替换、修改、缓冲区操作、文件处理等常用命令的编辑技能。（3）主要教学方法、手段：通过多媒体讲解（4）教学内容

vi编辑的功能和三种工作模式的异同。了解多缓冲区和多文件的编辑方法。系统掌握利用vi进行文本编辑的技术。

第四章 命令语言SHELL（4学时）

（1）教学目的 ：掌握Bash SHELL的基本特点和系统功能，了解输入输出重定向，以及管道技术的基本概念。掌握SHELL元字符和变量的标准使用方法，理解和记忆标准SHELL变量的定义和功能。掌握SHELL函数和程序设计的基本方法，包括条件分支，多支结构，循环控制以及用户输入等基本语法单元的正确编写，具备编制简单SHELL脚本程序的设计能力。

（2）教学重点和难点：熟练掌握SHELL脚本编程的基本方法。（3）主要教学方法、手段：通过多媒体讲解（4）教学内容

熟悉SHELL系统的工作原理、交互特性和基本功能。掌握标准文件和变量、输入/输出重定向、作业控制和shell函数的基本概念和正确使用方法。第五章 系统管理（8学时）

（1）教学目的 ：掌握用户管理、文件资源和设备资源管理、系统运行管理、系统内核维护以及基本网络环境的配置等基本概念、基本原理以及实现方法。（2）教学重点和难点：

掌握各类文件存取方法以及文件权限控制机制的实现以及UNIX系统的目录结构。正确掌握学习注册用户和用户组的创建与删除的方法。掌握系统的运行机理和LILO的运行机理和安装技术。掌握网络环境的调试技术

掌握内核的基本配置方法，以及挂接和卸载软件包的正确使用。（3）主要教学方法、手段：通过多媒体讲解（4）教学内容

ext3文件系统的管理任务，文件系统的结构与分类，文件的物理结构和逻辑结构，文件的目录结构和存储结构，文件的存取控制和安全机制，文件系统与模型结构，系统内核的建立与升级维护，外挂式软件包的安装与卸载。

LINUX系统管理是LINUX操作系统的重点内容之一，对学习的要求分为4个部分： 1．文件管理

牢固掌握LINUX系统中环境文件、系统文件、目录文件、设备文件以及普通文件的概念。掌握LINUX文件的逻辑组织和物理组织的基本概念，以及相应的组织结构形式。掌握LINUX环境目录的基本组织方式和文件存储空间的管理模式。掌握文件链接的概念和实现方法。掌握文件存取控制的作用及UNIX系统中采取的办法。

2．用户管理

掌握用户组和用户级的概念，用户账号文件的管理策略、结构特征以及控制机制。熟悉Linux系统口令文件结构格式。

3．系统运行管理

掌握LINUX系统的6种运行级别、适应环境和切换技术。LINUX系统启动的机制和过程的控制。系统运行状态的检测技术和运行质量的分析能力。

4．网络管理

掌握LINUX环境中网络技术的基本原理以及网络技术在LINUX系统中的实现方法。熟练掌握网络通讯协议的配置，包括IP地址、掩码和网关路由配置，主机名的设立。掌握基本网络环境的连接和调试。5．系统内核维护和软件包的安装与卸载

掌握系统内核的基本结构知识以及系统升级配置、维护方法、编译技术以及用户级接口RPM技术原理。

第六章 网络服务器系统（4学时）

（1）教学目的 ：掌握LINUX环境下TCP/IP协议的工作原理和网络结构模式和通讯 机理，学会常用类互联网络服务环境的配置和使用方法，以及规划和设计网络服务项目建设的原理和技术。

（2）教学重点和难点：具备安装、配置、调试和运行管理基于Internet环境网络服务器的基本理论知识和操作技能。

（3）主要教学方法、手段：通过多媒体讲解（4）教学内容

TCP/IP协议的基本概念和应用技术，named、sendmail、httpd、apache、bind等网络服务的工作原理，TCP/IP、SLIP、PPP网络服务系统的文件结构、配置方法以及系统管理。掌握WWW、FTP、MAIL、TELNET、DNS服务器环境建立、系统测试和运行配置的基本技术。

（三）附录

1、教材及教学参考资料

教材：

《Linux教程》 李善平清华大学出版社

教学参考书：

《red hat linux 9 网络服务》 梁如军 机械工业出版社

2、相关信息

制定单位：信息技术学院 软件工程教研室 制定人： 郭宏亮 审核人：

制定时间：2007年3月5日

第二篇：操作系统教学大纲

《计算机操作系统原理》教学大纲

一、课程的性质、地位：

《计算机操作系统原理》是大学计算机专业的核心专业课程。通过系统学习计算机操作系统原理的基本理论与基本概念以及相关的操作系统的内涵，重点掌握操作系统进程管理、处理机调度、存储管理、设备管理和文件系统。基本知识与基本原理，掌握操作系统在计算机专业中的重要作用。为今后进一步学习计算机知识和技术打下良好的基础。

二、教学目的及要求

为了使本专业学生系统、深入地掌握计算机有关知识，为信息系统的分析和开发打下良好的基础，特开设此课程。本课程要求学生掌握操作系统的基本特征、发展过程、功能及操作系统的结构设计；了解作业管理和用户接口；了解进程和线程的基本概念、同步与通信、调度与死锁，以及处理机管理；了解连续式、离散式存储器的管理方式及虚拟存储器；了解设备管理、文件管理、网络操作系统以及操作系统的实例UNIX系统等。本课程是专业基础课，学习本课程前要求学生已学习计算机基本原理程序设计以及数据结构等课程。

三、课程教学目标：

《计算机操作系统原理》是计算机专业的核心必修课，通过《计算机操作系统原理》课程的教学，培养学生掌握计算机操作系统原理，学会使用计算机操作系统的原理来理解计算机的工作，并为进一步深入学习本专业的计算机理论打下坚实的基础。

四、课程教学的基本要求：

教学中，要坚持精讲、多练，原理部分不容易理解，要注意在实际中的应用。提倡任务驱动的教学方法，但要避免教一会一的死板教学。要以学生为中心，培养学生探究的能力，鼓励同学之间的讨论和交流，达到全面提高学生能力的目标。

五、本课程与相关课程的联系：

本课程属于专业核心课，其任务是使学生掌握计算机操作系统的原理知识及其应用，学习和掌握操作系统中的经典算法，为今后其他专业课的学习做好准备。

六、实践教学要求：

上机实验是学习计算机必不可少的实践环节，主要目的是锻炼和培养学生对原理和经典算法的验证。通过学习，学生应能够掌握计算机操作系统中进程管理、处理机调度、存储管理、设备管理和文件系统。实验课时课为10课时。

七、课程教学内容：（以*方式注明重点、难点）第一章 操作系统概述（3学时）

教学基本要求：

1.了解操作系统的形成过程，建立操作系统的整体概念，2.熟悉操作系统的基本类型和服务方式。3.掌握操作系统的定义、特征和功能。第一节 操作系统的定义

一、操作系统的虚拟机观点

二、操作系统的资源管理观点

三、操作系统的用户服务观点

四、操作系统的进程管理观点 第二节 操作系统的形成过程

一、人工操作阶段

二、单道批处理阶段

三、多道程序系统阶段

四、进一步发展阶段

第三节 操作系统的基本类型

一、多道批处理系统

二、分时系统

三、实时系统

四、通用操作系统

第四节 操作系统的特征

一、并发

二、共享

三、虚拟

四、异步行

第五节 操作系统的服务

一、操作系统的公共服务

二、操作系统的服务方式 第六节 操作系统的功能

一、用户接口

二、处理机管理

三、存储管理

四、设备管理

五、文件管理

第七节 操作系统的结构

一、整体式系统

二、层次式系统

三、客户/服务器系统

第二章 操作系统用户接口*（3学时）

教学基本要求：

1.了解用户接口的类型及各种接口的实现方法，尤其是图形接口的有关知识 2.熟悉命令接口在不同工作方式下的主要功能，作业和作业管理的基本概念 3.掌握系统调用的定义及其执行过程。

第一节 用户接口概述

一、程序的执行和作业的概念

二、作业管理概述 第二节 命令接口

一、脱机命令接口

二、联机命令接口 第三节 程序接口

一、系统调用概述

二、系统调用类型

三、系统调用过程 第四节 图形接口

第三章 进程管理*（12学时）

教学基本要求：

1.了解进程的引入原因和控制方法，进程互斥与同步的概念，进程间通信的概念，线程的概念及其与进程的关系。

2.进程互斥与同步中的信号量机制及pv操作的定义和物理意义，进程通信的类型和方法，消息缓冲通信的实现过程。

3.掌握进程的定义和特征，进程互斥与同步的机构和方法，能用信号量机制解决进程互斥同步问题。

第一节 进程的基本概念

一、进程的引入

二、进程的定义和特征 第二节 进程的描述

一、进程控制块

二、进程控制块的组织方式 第三节 进程状态及其转换

一、进程的基本状态

二、进程基本状态的转换 第四节 进程控制

一、进程控制机构

二、进程控制原语 第五节 进程同步与互斥

一、互斥的概念

二、进程同步的概念

三、互斥与同步机制

四、用PV原语实现互斥与同步的方法

五、用PV原语解决经典的互斥与同步的方法 第六节 进程间通信

一、进程间通信的类型

二、消息传递

三、消息传递的实例——消息缓冲通信 第七节 线程的概念

一、线程的引入和定义

二、线程的属性和状态

三、进程与线程的比较

第四章 处理机调度*（12学时）

教学基本要求：

1.了解各级调度的功能，各种系统的调度模型。

2.掌握各调度的算法，及平均周转时间和平均带权周转时间的计算。

3.掌握先来先服务、短作业优先、时间片轮转、优先级和多级反馈队列调度算法 第一节 调度的存次与分类

一、调度的层次

二、调度的分类

第二节 调度算法的设计目标和性能

一、设计目标

二、性能指标 第三节 调度算法

一、先来先服务调度算法

二、短作业优先调度算法

三、高相应比优先调度算法

四、时间片轮转调度算法

五、优先级调度算法

六、多级反馈队列调度算法 第四节 实时系统调度

一、实现实时调度的基本条件

二、实时调度的分类

三、常用的几种实时调度算法

第五章 死锁及其对策（3学时）

教学基本要求：

1.了解死锁问题在操作系统中的危害及死锁产生的原因。

2.熟悉死锁及死锁定理的概念，死锁问题的解决途径及死锁预防、避免、检测和恢复的方法。

3.掌握死锁产生的必要条件、资源分配图的化简和银行家算法的使用。第一节 死锁的概念

一、资源

二、死锁定义

第二节 死锁的产生及对策

一、死锁产生的原因

二、死锁产生的必要条件

三、死锁的描述

四、处理死锁的方法 第三节 死锁的预防

一、破坏互斥条件

二、破坏占用并等待条件

三、破坏不剥夺条件

四、破坏环路等待条件 第四节 死锁的避免

一、系统状态的安全性

二、银行家算法

三、银行家算法举例 第五节 死锁的检测和解除

一、利用资源分配图检测死锁

二、利用死锁检测算法检测死锁

三、死锁的恢复

第六章 存储管理*（6学时）

教学基本要求：

1.了解各种不同的存储管理方式以及它们的优缺点和适用场合。

2.熟悉各种存储管理方式所需的软、硬件支持以及各种算法的基本思想和实现方法。3.掌握存储管理的目的和功能、存储器的分配方式等基本概念，虚拟存储器的概念，各种虚拟管理方法的基本思想、实现原理和地址变换过程。

第一节 存储管理的基本概念

一、存储器的层次

二、地址重定位

三、存储管理的目的和功能

四、存储分配方式 第二节 存储管理技术

一、单一连续区管理

二、固定式和可变式分区存储管理

三、可重定位分区存储管理

四、分区的存储保护

第三节 虚拟存储系统的基本概念

一、虚拟存储器

二、实现虚拟存储器的基本原理

三、高相应比优先调度算法 第四节 分页存储管理

一、的实现原理

二、简单分页存储管理

三、请求式分页存储管理

四、请求式调页存储器管理的页眉置换算法

五、页面抖动和工作集模型

六、页面保护

七、页式存储器管理的优缺点 第五节 请求分段存储管理

一、段式存储器管理的基本思想

二、段式存储器管理的实现原理

三、段的共享与保护

四、分段与分页的区别与联系

五、段式存储器管理的优缺点 第六节 段页式存储管理

一、段页式存储管理的基本思想

二、段页式存储管理的地址变换过程

三、段页式存储管理的优缺点

第七章 设备管理（3学时）

教学基本要求：

1.了解操作系统的形成过程，建立操作系统的整体概念，2.熟悉操作系统的基本类型和服务方式。3.掌握操作系统的定义、特征和功能。

7．1 概述

7．2 设备管理的实现技术 7．3 设备管理软件的层次 7．4 虚拟设备

7．5 磁盘驱动调度

第八章 文件系统*（6学时）

教学基本要求：

1.了解操作系统的形成过程，建立操作系统的整体概念，2.熟悉操作系统的基本类型和服务方式。3.掌握操作系统的定义、特征和功能。

8．1 文件系统概述

8．2 文件的逻辑结构及其存取方法 8．3 文件的物理结构及其存取方法 8．4 文件存储空间管理 8．5 文件目录管理

8．6 文件系统的安全性

8．7 文件的操作与使用

第九章 Windows NT（3学时）

教学基本要求：

1.了解操作系统的形成过程，建立操作系统的整体概念，2.熟悉操作系统的基本类型和服务方式。3.掌握操作系统的定义、特征和功能。

9．1 系统结构

9．2 Windows NT内核 9．3 虚拟内存管理 9．4 对象管理程序 9．5 I/O系统 9．6 文件系统

四、教材

《操作系统》，刘滕红主编，科学出版社，2004

五、主要参考资料

1.《操作系统》.孟庆昌.电子工业出版社.2004年5月第一版 2.《操作系统》.凤羽翚等.电子工业出版社.2004年3月第一版 3.《计算机操作系统》.张尧学，史美林.清华大学出版社.2000年8月第二版

4.《操作系统原理与实例分析》.蒲晓蓉等.机械工业出版社.2004年6月

六、成绩评定

期末考试占50％，作业占30％，考勤及课堂成绩占10％，上机实习占10％

第三篇：《操作系统》教学大纲

操作系统一、说明

（一）课程性质

本课程是计算机科学与技术专业的核心课程之一，属于必修课程。

“操作系统”是计算机系统不可缺少的组成部分，负责对系统中各种资源进行有效的管理和对各种活动进行正确的组织，使整个计算机系统协调一致且高效地工作，指挥计算机系统正常运行。操作系统基于硬件，并对硬件实施管理，并构成对所有软件运行的支持平台，给用户使用计算机而提供方便灵活友好的接口。

本课程的先修课为计算机组成原理、微机原理、数据结构、高级语言程序设计；后续课程为数据库系统原理、计算机网络、分布式系统等。

（二）教学目的

通过本课程的学习，使学生在深刻理解计算机系统整体概念的基础之上，掌握操作系统的基本内容及实现方法，掌握操作系统对计算机系统中各种资源的管理和控制功能，从而使学生具备一定的系统软件开发技能，为以后从事的研究、开发工作（如设计、分析或改进各种系统软件和应用软件）提供必要的软件基础和基本技能。

（三）教学内容

本课程内容包括：绪论，是对操作系统的一般性描述，包括什么是操作系统，操作系统在整个计算机系统的地位及其发展历史，它的功能、分类等；作业管理和Linux用户接口，介绍作业和操作系统用户接口，包括作业的基本概念和作业的建立过程、Linux介绍和它所提供的用户接口等；进程管理，主要介绍进程和线程的概念、进程控制、进程同步/互斥、死锁、进程间通信、线程等；处理机调度，主要介绍作业调度、进程调度、各种调度算法及其评价等；存储管理，介绍常见存储管理的方法，虚拟存储管理的实现等；Linux进程和存储管理；文件系统，包括文件系统的概念、文件结构和文件存取、文件目录管理、Linux文件管理等；设备管理；面向对象的操作系统和分布式操作系统。

（四）教学时数

课内学时：72

（五）教学方式

本课程的教学环节包括：课堂讲授、习题课、课堂讨论、批改作业、课外辅导、实验相结合，并逐步采用CAI、网络教学等教学手段。通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、分析问题解决问题的能力。

教学方法：采用启发式教学，鼓励学生自己针对某种操作系统进行分析和研究，培养学生的自学能力，以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练，调动学生学习的主观能动性。

教学手段：开展电子教案、CAI课件的研制、引进和应用，研制多媒体教学系统。

考试环节：考试形式采用笔试，考试题型分为：填空题、选择题、判断题、简答题、分析设计题。

二、本文

第1章 绪论

教学要点：

操作系统的概念及其发展历史、分类，操作系统功能，研究操作系统的观点。本章是对操作系统的一般性描述。教学时数：4学时 教学内容： 1.1 操作系统概念（0.5学时）

掌握操作系统的概念及其在计算机系统中的作用。1.2 操作系统的发展历史

（1学时）了解操作系统的发展历史。

1.3 操作系统的基本类型

（1学时）

理解批处理系统、分时操作系统、实时操作系统、个人计算机操作系统、网络和分布式操作系统的特点。

1.4 操作系统的功能

（1学时）

掌握操作系统的处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户接口五大功能。1.5 研究操作系统的几种观点

（0.5学时）

了解操作系统是计算机资源的管理者观点，用户界面观点，进程管理观点。考核要求：

1． 识记：什么是操作系统，操作系统的分类。

2． 领会：操作系统的功能，操作系统的发展历史及研究观点。

第2章

作业管理和Linux用户接口

教学要点：

作业的概念和建立过程，操作系统为用户提供的接口，Linux用户接口，Linux shell编程。教学时数：8学时 教学内容：

2.1 作业的基本概念（1学时）掌握作业的定义，作业的组织。2.2 作业的建立过程

（1学时）

掌握作业的输入方式、JCB的建立；掌握SPOOLING系统。2.3 用户接口

（1学时）

掌握作业控制、系统调用；了解用户接口的演变。2.4 分时作业管理

（0.5学时）了解分时作业管理。

2.5 Linux简介

（1学时）

了解Linux的发展历史和发展前景，Linux系统的特点，Linux系统结构。2.6 Linux的Shell（1.5学时）

理解Shell提供的命令种类，程序语言Shell，make命令。2.7 Linux的系统调用

（1学时）

理解有关设备管理的系统调用，有关文件系统的系统调用，有关进程控制的系统调用，有关进程通信的系统调用，有关存储管理的系统调用。2.8 Linux桌面环境KDE介绍

（1学时）了解Linux桌面环境KDE介绍。考核要求：

1． 识记并领会：作业的概念，JCB的建立，SPOOLING系统，操作系统用户接口。2． 分析：Linux的Shell，Linux的系统调用。

第3章

进程管理

教学要点：

进程的概念和描述，进程的同步和互斥，进程通信，死锁。教学时数：10学时 教学内容： 3.1 进程和线程的概念（1学时）

掌握程序的并发执行、进程的定义、作业和进程的关系；了解线程的概念。3.2 进程的描述

（1学时）

掌握进程控制块PCB，进程上下文。3.3 进程状态及其转换

（1学时）

掌握进程的三种基本状态：执行状态、等待状态、就绪状态，三种状态间的转换。3.4 进程控制

（1学时）

理解进程的创建与撤消，进程的阻塞与唤醒。3.5 进程互斥

（2学时）

掌握资源共享所引起的制约，互斥的加锁实现，信号量和P、V原语，用P、V原语实现进程互斥。3.6 进程同步

（1学时）

掌握同步的概念，私用信号量，用P、V原语实现同步；理解生产者——消费者问题。3.7 进程通信

（1.5学时）

理解进程的通信方式，消息缓冲机制，邮箱通信。3.8 死锁问题

（1.5学时）

掌握死锁的概念，死锁的排除方法，银行家算法。考核要求：

1． 识记：进程的概念和描述，进程的互斥和同步，死锁的产生条件，线程的概念。2． 领会：进程控制，进程通信，死锁的排除方法和各种算法。

第4章

处理机调度

教学要点：

作业调度，进程调度，各种调度算法及其评价，多处理机调度机制。教学时数：6学时 教学内容：

4.1 分级调度（1学时）

作业的状态和转换，调度的层次。4.2 作业调度

（1学时）

掌握作业调度功能，作业调度目标与性能衡量。4.3 进程调度

（1学时）

掌握进程调度的功能，进程调度的时机，进程上下文切换；理解进程调度性能评价。4.4 调度算法（1学时）

掌握先来先服务调度算法，轮转法，多级反馈轮转法，优先级法，静态优先级，动态优先级。4.5 算法评价

（1学时）

理解FCFS方式的调度性能分析，轮转法调度性能评价，线性优先级法的调度性能。4.6 多处理机调度

（1学时）

了解多处理机系统的概念，多处理机操作系统的分类，多处理机系统调度策略。考核要求：

1． 识记：作业调度的功能和目标。

2． 领会：进程调度，调度算法的性能评价。3． 分析及应用进程调度算法。

第5章

存储管理

教学要点：

虚拟存储器的概念，分区存储管理，页式存储管理，段式与段页式存储管理。教学时数：12学时 教学内容：

5.1 存储管理的功能（1.5学时）

掌握虚拟存储器，内外存数据传输的控制，内存的分配与回收；理解地址变换，内存信息的共享与保护。

5.2 单道环境下的存储管理

（0.5学时）

理解单一连续区分配；了解单一连续区管理方式的优缺点。5.3 分区存储管理

（2学时）

理解分区管理基本原理，分区的分配与回收。5.4 覆盖与交换技术

（1学时）理解覆盖技术，交换技术。5.5 页式管理（3学时）

掌握页式管理的基本原理，静态页面管理，动态页式管理，存储保护；理解请求页式管理中的置换算法；了解页式管理的优缺点。5.6 段式与段页式管理（3学时）

掌握段式管理的基本思想，段页式管理的基本思想；理解段式管理的实现原理，段页式管理的实现原理；了解段式管理的优缺点。

5.7 局部性原理和抖动问题（1学时）掌握局部性原理；理解工作集概念。考核要求：

1.识记：存储管理的功能，虚拟存储器的概念，页式管理的基本原理，动态页式管理，页式管理存储保护，段式管理和段页式管理的基本思想，局部性原理。

2.领会：地址变换，分区管理的基本原理，分区的分配与回收，静态页式管理，段页式管理的实现原理，工作集概念。

3.应用：请求页式管理中的置换算法。

第6章

Linux进程和存储管理

教学要点：

Linux进程结构、进程控制，Linux进程调度与交换，进程间通信，Linux存储管理方式。教学时数：8学时 教学内容：

6.1 Linux进程和存储管理介绍（1学时）6.2 Linux进程结构（1学时）

掌握Linux进程的概念，进程的虚地址结构，进程上下文，进程的状态和状态转换。6.3 Linux进程控制

（1学时）

了解Linux启动和进程树的形成，理解Linux进程控制。6.4 Linux进程调度与交换

（1学时）掌握Linux进程调度，交换。6.5 进程间通信（2学时）

掌握Linux的低级通信，进程间通信IPC。6.6 Linux存储管理

（2学时）

掌握Linux虚存空间划分和管理思想；理解Linux的内存分配与释放，地址变换过程，Linux的请求调页技术。考核要求：

1.领会：Linux进程控制，内存的分配与释放，Linux进程结构。2.分析：Linux进程调度，进程间通信，Linux的页式存储管理。

第7章

文件系统

教学要点：

文件系统的作用，文件的结构与存取，文件的目录管理。教学时数：12学时 教学内容：

7.1 文件系统的概念（1学时）

掌握文件系统的引入，文件与文件系统的概念，文件的分类。7.2 文件的逻辑结构与存取方法

（1学时）

理解文件的逻辑结构，存取方法，顺序存取法，随机存取法，按键存取法。7.3 文件的物理结构与存储设备

（1学时）

理解文件的物理结构：连续文件，串联文件，索引文件；理解文件存储设备：顺序存取设备，直接存取设备。

7.4 文件存储空间管理

（1学时）

掌握三种不同的空闲块管理方法：空闲文件目录，空闲块链，位示图。7.5 文件目录管理

（2学时）

掌握文件的组成，文件目录，可共享的文件目录，目录管理。7.6 文件存取控制

（1学时）

理解文件存取控制的目标，存取控制方法。7.7 文件的使用

(0.5学时)了解文件的使用。

7.8 文件系统的层次模型（0.5学时）了解文件系统的层次模型。

7.9 Linux文件系统的特点与数据结构、文件类别

（1.5学时）

掌握Linux文件系统的特点，Linux文件分类，文件系统的数据结构及其关系。7.10 Linux文件系统的资源管理和地址映射

（1.5学时）

理解磁盘i-node的分配与释放，内存i-node的分配与释放，系统打开文件表的分配与释放，地址映射。

7.11 Linux系统中的目录与搜索方法，以及文件系统的系统调用（1学时）理解散列搜索法，算法描述；理解Linux系统调用。考核要求：

1.识记：文件系统的功能，文件系统的层次模型。

2.领会：文件的逻辑与物理结构，文件存取方法及其存取控制，文件目录管理。

3.分析：Linux文件系统的数据结构及其相互关系，Linux文件系统的资源管理和地址映射、系统中的目录与搜索方法，Linux文件系统的系统调用。4.应用层次：文件的使用。

第8章

设备管理

教学要点：

主要介绍设备管理的基本概念，包括中断、缓冲、设备分配和控制。教学时数：8学时 教学内容：

8.1 引言（0.5学时）

掌握设备的类别，设备管理的功能和任务。8.2 数据传送控制方式

（1学时）掌握程序直接控制方式，中断方式，DMA方式，通道控制方式。8.3 中断技术

（1学时）

掌握中断的基本概念，中断的分类与优先级，软中断；理解中断处理过程。8.4 缓冲技术

（1学时）

掌握缓冲的目标，缓冲的种类，缓冲池的管理。8.5 设备分配

（1学时）

掌握设备分配用的数据结构，设备分配的原则，设备分配办法。8.6 I/O进程控制与设备驱动程序

（0.5学时）

了解I/O控制的功能，I/O控制的实现，设备驱动程序。8.7 Linux的中断和异常处理

（1学时）

理解中断和异常总控过程，中断分类和处理，异常处理。8.8 Linux缓冲区管理（1学时）

掌握Linux缓冲池结构，缓冲区的分配与释放，缓冲区数据读写。8.9 块设备驱动与字符设备驱动

（1学时）

理解块设备驱动：设备配置，设备驱动程序的接口；理解字符设备驱动：主要数据结构，包括缓冲区结构、缓冲队列的控制结构、字符设备开关表。考核要求：

1.识记：数据传送控制方式，缓冲技术，设备分配。

2.领会：中断技术，Linux缓冲区管理，Linux的中断和异常处理。

第9章

面向对象、网络、分布式操作系统

教学要点：

介绍面向对象的操作系统和网络操作系统，以及分布式操作系统的概念。教学时数：4学时 教学内容：

9.1 面向对象和操作系统（1学时）

了解面向对象的基本概念，面向对象操作系统的概念及其开发方法，面向对象操作系统的分类。9.2 网络操作系统

（1学时）

了解网络操作系统的构成，文件与打印服务，电子邮件服务。9.3 分布式操作系统

（2学时）

了解进程迁移，分布进程同步，分布式进程通信，分布式系统中的死锁。考核要求：

识记面向对象操作系统的概念，分布式操作系统的基本概念；领会网络操作系统的构成与服务。

三、参考书目

1.2.3.4.张尧学，史美林，《计算机操作系统》，清华大学出版社。

Tanenbaum AS, Operating System Design and Implementation, Prentice-Hall, 1987。郭玉东，《Linux操作系统结构分析》，西安电子科技大学出版社，2002。汤子赢，《计算机操作系统》，西安电子科技出版社，2000。

第四篇：操作系统课程设计教学大纲

《操作系统课程设计》教学大纲

一、课程设计基本信息 课程设计环节代码：230027 课程设计环节名称：操作系统课程设计

英文名称：Course Design of Operating System 课程设计周数：2周 学分：2.0 适用对象：计算机科学与技术专业、网络工程专业

先修课程与环节：高级语言程序设计、数据结构和操作系统

二、课程设计目的和任务

本课程是计算机专业的学生在学习了《操作系统》课程之后，为了加深和巩固学生对所学操作系统各个理论和算法知识的理解，同时提高学生利用操作系统知识综合运用的能力和分析问题、解决的问题的能力而开设的一门实践课程。

通过本环节学生能够充分把学到的知识应用到实际的编程实践中，有可以进一步巩固操作系统中学习的理论。通过算法实现各种控制应用进一步体会操作系统中基本功能模块的结构和实现方法的实质，建立深入了解现有操作系统的评价和比较的方法，加深体会利用操作系统的原理能够解决实际问题的在计算机系统编程和普通编程中解决实际问题的思路；通过对程序编写规范，可以培养学生良好的编程风格，包括程序结构形式，行文格式和程序正文格式等；并培养学生的上机调试能力。

三、课程设计方式

1、课程设计题目的选定

采用指导教师提供参考题目与学生自主命题相结合的办法选定课程设计题目。一人一题，不得重复。其中学生自主命题需要指导教师严格的审核，看是否满足课程要求，检查是否为重复课题。

2、课程设计任务的完成

在指导教师的指导下，各个学生独立完成课题分析、设计、代码编写和调试，独立撰写课程设计报告。所有工作任务主要在微机实验室完成。

四、课程设计教学方法与要求

课程设计教学方法：主要以学生上机操作为主，教师指导为辅 课程设计要求：

1、对系统进行功能分解、模块分析、控制模块分析正确

2、选择合适的操作系统原理所需要数据结构以及相应的算法

3、程序规模适中，着重于内核修订功能，也可以编写外围的程序驱动、文件系统的辅助工具和网络工具等。尽可能的使系统的功能更加完善和全面

4、掌握程序调试的方法

5、说明书、流程图要清楚，阐明设计思路。

6、撰写课程设计报告。按格式要求写出完整、规范的报告并打印。其中模块图、流程图要清楚、规范。特别要求学生自己独立完成。

五、课程设计内容和时间安排

（一）动员、准备及规划（1天）

实习具体内容：动员、选题、系统功能和需求的分析 时间分配：上午动员、下午选题及规划 实习地点：机房

（二）课程设计实施、检查（1天）

实习具体内容:需求分析说明书和任务规划，设计出每个功能 时间分配: 上午上机、下午初期检查 实习地点: 机房

（三）课程设计实施（12天）

实习具体内容: 具体功能的实现及系统的完善工作、中期检查 时间分配: 11.5天上机，0.5天中期检查 实习地点: 机房

（四）整理报告（1天）

实习具体内容: 文档整理、设计报告的完成 时间分配: 全部时间写报告 实习地点:机房或图书馆

六、课程设计基本要求

（一）动员、准备及规划

1、要求：通过学习，使学生了解所选择开发环境的程序运行环境中的调试功能，掌握跟踪、修改错误的技巧。

2、重点:题目的选定和结合操作系统原理的各个部分确定实现的功能以及和原理的结合，难点:对于程序运行环境学会断点设置以及中间结果的检查。

3、说明：题目自选也可以参考教师提供的题目，选题要紧密结合课堂教学内容；并建立一个可行的工作计划；熟悉程序运行环境。

（二）课程设计实施、检查

1、要求：领会按照实际的结构，使学生能根据实际问题选择数据结构，清晰的描述算法

2、重点和难点：算法分析和设计

3、说明：学生自检和指导教师检查相结合，严格按照拟订计划完成任务

（三）课程设计实施

1、要求：培养良好的编程风格，掌握所选编程语言

2、重点和难点：算法分析和设计

3、说明：学生自检和指导教师检查相结合，严格按照拟订计划完成任务

（四）整理报告

1、要求：通过学习,使学生掌握报告书写规范

2、重点：格式的规范

3、说明：指导教师检查

七、课程设计的考核方式和成绩评定标准

（一）课程设计考核方式

点名、各个环节的考核及程序检查、设计报告的综合评定。

（二）课程设计成绩评定标准 课程设计成绩=点名*10%+程序检查*30%+设计报告*60% 由指导教师根据学生完成任务的情况、课程设计报告的质量和课程设计过程中的工作态度等综合打分。成绩评定实行优、良、中、及格和不及格五个等级。不及格者不能得到相应的学分，需重新做课程设计，经指导教师考核及格后，方可取得相应学分。

优：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确，其中有总体设计思想的论述；程序完全实现设计方案，设计方案先进，软件可靠性好；

良：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确；有完全实现设计方案的软件，设计方案较先进；

中：有完整的符合标准的文档，有基本实现设计方案的软件，设计方案正确；

及格：有完整的符合标准的文档，有基本实现设计方案的软件，设计方案基本正确； 不及格：没有完整符合标准的文档，软件没有基本实现设计方案，设计方案不正确。提交的电子文档和软件必须是由学生自己独立完成，雷同者教师有权视其情况扣分或记零分。

八、课程设计指导书 孙钟秀编《操作系统教程》（高等教育出版社）

九、其他说明

（一）课程设计报告要求：

总结报告按如下内容顺序用A4纸进行撰写并打印装订成册：

1、统一的封面；

2、内容摘要；

3、目录；

4、课程设计正文包含以下内容：（1）需求分析

（2）概要设计：每个部分的算法设计说明可以是描述算法的流程图，说明每个程序中使用的存储结构设计（如果指定存储结构请写出该存储结构的定义）。

（3）详细设计：各个算法实现的源程序，源程序要按照写程序的规则来编写。要结构清晰，重点函数的重点变量，重点功能部分要加上清晰的程序注释。（4）调试分析：测试数据，测试输出的结果，算法时间复杂度分析 E结论和展望：每个模块设计和调试时存在问题的思考（问题是哪些？问题如何解决？），和算法的改进设想。课程设计过程的收获、遇到问题解决问题过程的思考、程序调试能力的思考、对数据结构这门课程的思考、在课程设计过程中对《数据结构》课程的认识等内容。

（5）按统一格式列出主要参考文献。

（二）学生上交材料：

1、程序源代码和一组较完备的测试数据（打包上传，发送到各个指导老师的邮箱中，文件名格式为“姓名-班级-学号”）；

2、上交程序的说明文件：（保存在.txt中）在说明文档中应该写明上交程序所在的目录，上交程序的主程序文件名，如果需要安装，要有程序的安装使用说明；

3、课程设计报告

大纲修订人：闫大顺 修订日期：2006年8月20 大纲审定人： 审定日期： 附：指导教师推荐题目（供参考）选题：题目大小适中

课题

一、编制银行家算法通用程序，并检测所给状态的系统安全性。

设计目的：主要是解决多种资源的被多个独立执行的程序使用的安全算法。银行家算法就是采用矩阵存储资源的数据进行处理的方法。设计的要求：

1）资源的种类和数目可以变化的 2）进程可以的任意的顺序创建和变化 3）采用保守的方法来分配资源。

课题

二、处理机调度程序：选择一个调度算法，实现处理机调度。

设计目的：在多道程序和多任务系统中，系统内同时处于就绪状态的进程可能有若干个。也就是说能运行的进程数大于处理机个数。为了使系统中的进程能有条不紊地工作，必须选用某种调度策略，选择一进程占用处理机。要求学生设计一个模拟处理机调度算法，以巩固和加深处理机调度的概念。设计要求：

1）进程调度算法包括：时间片轮转法，短作业优先算法，动态优先级算法。2）可选择进程数量

3）本程序包括三种算法，用C语言实现，执行时在主界面选择算法（可用函数实现），进入子页面后输入进程数，（运行时间，优先数由随机函数产生），执行，显示结果。

课题

三、用多进程同步方法解决生产者-消费者问题

设计目的:通过研究Linux 的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制.说明:有界缓冲区内设有20个存储单元,放入/取出的数据项设定为1-20这20个整型数.设计要求: 1)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后,即时显示有界缓冲区的全部内容,当前指针位置和生产者/消费者县城的标识符.2)生产者和消费者各有两个以上.3)多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作的函数代码.课题

四、设计虚拟存储区和内存工作区,编程序演示下述算法的具体实现过程,并计算访问命中率： 要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现

1)先进先出算法（FIFO）

2)最近最久未使用算法（LRU）3)最佳置换算法（OPT）

课题

五、编程序实现下述磁盘调度算法,并求出每种算法的平均寻道长度： 要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现

1)先来先服务算法（FCFS）

2)最短寻道时间优先算法（SSTF）3)扫描算法（SCAN）

4)循环扫描算法（CSCAN）

课题

六、编程模拟多进程共享临界资源： 要求产生3个进程： 1)两个进程模拟需要进入临界区的用户进程，当需要进入临界区时，显示：“进程x请求进入临界区…”，同时向管理进程提出申请；申请返回，表示进入了临界区。在临界区中等待一段随机时间，并显示：“进程x正在临界区…”；当时间结束，显示：“进程x退出临界区…”,同时向管理进程提出退出申请；当申请返回，显示：“进程x已退出临界区。”

2)一个进程作为原语的管理进程，接受其他进程的临界区进入请求：如果允许进入，则设置相应变量，然后返回；如果不允许进入，则进入循环等待，直到允许为止；

3)对临界区的访问应遵循空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待的准则。4)进程间通信可以采用信号、消息传递、管道或网络通信方式。

课题七:为LINUX 设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点：

1)可以实现下列几条命令（至少4条）。

Login

用户登录 Dir

列文件目录 Create

创建文件 Delete

删除文件 Open

打开文件 Close

关闭文件 Read

读文件 Write

写文件

2)列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度。3)源文件可以进行读写保护。

课题八:存储管理---动态分区分配算法的模拟：

要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现：首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法；

课题九:编程演示三种存储管理方式的地址换算过程：

1)分页方式的地址换算 分段方式的地址换算 3)段页式的地址换算

要求演示正确、清晰，编程所用工具不限。

课题

十、编写一个简单的端口扫描程序

目的：熟悉linux下socket、网络编程的基本方法；

任务：编写一个简单的程序，该程序可扫描局域网的某计算机开放了哪些端口；

课题

十一、编写一个基于TCP协议的客户/服务器程序

目的：熟悉linux下socket、网络编程的基本方法，掌握实现客户/服务器程序的编写方法； 任务：编写一个简单的程序，该程序可实现基于TCP协议的简单的客户/服务器方式。

课题

十二、编写一个使用数据报套接字的客户/服务器程序

目的：熟悉linux下socket、网络编程的基本方法，掌握客户/服务器程序的编写方法； 任务：编写一个简单的程序，该程序使用数据报套接字实现简单的客户/服务器方式。课题

十三、在linux平台编写一个简单的网络监听程序

目的：熟悉网络数据包格式，熟悉捕获网络数据包的基本方法

任务：在linux平台编写一个简单的网络监听程序，该程序能捕获网络数据包，并根据需要分析相应的数据包。

课题

十四、编写一个简单的内核模块。

目的：动态可加载内核模块是我们动态扩展内核功能的一种方便灵活的方式，可用来实现一种文件系统、一个驱动程序、或其它内核上层的功能。基本要求：

1)该模块至少需要有两个函数:一个是init_module()函数，在把模块装载到内核时被调用,向内核注册模块所提供的新功能;另一个是cleanup module()函数，在卸载模块时被调用，其任务是清除init_module()函数所注册的功能。编写完成后进行该模块的编译、装载和卸载操作。编写一个用户空间的程序来测试是否成功。

2)进一步的要求：向上面模块中再添加一些自己设计实现的新函数新功能；编写一个用户空间的程序来测试你的模块能否实现自己添加的功能。

课题

十五、编写一个简单的命令解释器—模拟shell功能 基本要求

1)可打开提示符，并获取用户输入的指令可解析指令 3)可寻找命令文件 4)可执行基本的命令

课题

十六、实现系统状态监测工具

目的：实现程序，通过获取/proc文件系统所提供的系统信息，检查系统当前的各种状态信息。要求：通过在命令行运行该程序，可获取以下信息：

1)CPU类型、型号、内核版本等信息从系统启动至今的时间等 3)内存总容量及当前可用内存量 4)系统平均负载

5)支持的文件系统类型

6)系统正在使用的module信息

附件2：课程设计题目

1.中文输入法程序 2.文件管理系统 3.线程管理

4.Windows进程多种同步案例演示 5.各种Window或Linux驱动程序编程 6.基于共享内存的进程之间的通信 7.文件加密

8.PE文件结构解析 9.异常处理系统 10.作业管理 11.中断驱动程序

12.可执行程序的加壳和脱壳 13.LRU动态内存管理模拟 14.注册表管理程序 15.内存管理程序 16.多系统启动程序

17.CPU的保护运行模式切换操作 18.扫描病毒算法模拟 19.木马扫描算法 20.硬盘碎片清理程序 21.程序卸载工具

22.文件系统FAT、NTFS、光盘、U盘分析程序 23.程序补丁 24.程序插件 25.文件压缩程序 26.文件备份系统 27.文件切割和组合 28.CPU参数监控程序 29.进程监控工具 30.文件系统搜索 31.系统监控软件 32.计算机看门狗 33.文件同步软件 34.个人信息同步软件 35.DLL文件创建和安装 36.小型操作系统编写 37.虚拟光驱软件 38.网络端口监测

39.内存管理——页面置换算法

附录3：课程设计封皮

仲恺农业技术学院

课程设计报告

课程名称：操作系统

实验题目：TCP/IP编程-网络聊天

院 系：计算机科学与工程学院 班 级： 2011级 ***班 姓 名： 张幸平学 号： *************

二○○八年七月二十日

第五篇：操作系统课程设计教学大纲

操作系统课程设计大纲

课程名称：操作系统课程设计 课程编码：10110206 英文名称：Course Design of Operating System 学 时： 二周 学 分：2

适用专业：计算机科学与技术、计算机网络工程、计算机软件工程 课程类别：必修

课程性质：学科基础课 先修课程：C++程序设计，数据结构，计算机组成原理 参考教材：

计算机操作系统教程,清华大学出版社，张尧学等,2006.10 现代操作系统，机械工业出版社，陈向群等译，2005.9

一、课程性质与任务

“操作系统基础”是计算机专业的核心专业课，“操作系统课程设计”是理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法的重要的实践环节。

操作系统课程主要讲述的内容是计算机操作系统的基本原理及组成，操作系统中常用的设计技巧和方法。它与计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法；在算法基础上，解决实际问题，提高学生实际应用、编程的能力。

二、课程教学的基本要求

学生针对操作系统课程设计题目所提出的问题，查阅相关资料，利用操作系统中的基本原理和方法，通过分析、设计、编码、调试，实现完整的解决方案。

三、课程设计题目及要求

题目：Linux二级文件系统设计

要求：系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件;使用内存来模拟外存，进行数据结构设计和操作算法的设计，实现一个文件系统并实现基本的文件操作。

四、课程学时分配

总设计时间：两周

五、课程设计内容与安排

1、问题分析及解决方案确定；

2、形成编程思路；

3、使用具体语言实现算法；

4、上机调试程序；

5、编写课程设计报告.六、考核方式

考核的内容包括：程序语言描述的科学性、系统性，程序设计的正确性，程序设计文档的系统性可读性，学生的工作态度、动手能力、是否有创新，总结报告的质量。

课程设计结束时，要求学生按照统一格式写出课程设计报告。

以编写的程序和学生实际操作能力为主，参考提问和出勤情况等，综合评定给出成绩。

七、课程的主要参考书

1．现代操作系统，机械工业出版社，陈向群 等译，2005 2．操作系统原理·技术与编程，机械工业出版社，蒋 静等编著，2004 3．计算机操作系统,西安电子科技大学出版社，方敏主编,2004.8 4．计算机操作系统（第二版），西安电子科技大学出版社,汤子灜等编著，2001 5．操作系统实验指导，清华大学出版社,任爱华等 编著，2004

制定人： 任德华

审定：

批准：