《操作系统原理》教学大纲
《操作系统原理》课程教学大纲
附件1:《操作系统原理》课程教学大纲制定(修订)人: 李灿平、郭亚莎制定(修订)时间: 2006年 7 月所在单位: 信息工程学院一、课程基本信息三、教学内容及基本要求第一章绪论本章简要介绍操作系统的基本概念、功能、分类以及发展历史。
同时讨论研究操作系统的几种观点。
§1.1 操作系统的概念本节介绍操作系统的基本概念，什么是操作系统以及操作系统与硬件软件的关系。
本节重点：操作系统与硬件软件的关系。
本节要求学生理解什么是操作系统，掌握操作系统与硬件软件的关系。
§1.2 操作系统的历史本节按器件工艺介绍操作系统的发展历史。
本节重点：多道程序系统的概念。
本节要求学生了解操作系统的发展历史，理解多道程序系统概念。
§1.3 操作系统的基本类型本节介绍常见的操作系统的类型、特点及适用的对象。
本节重点：批处理操作系统、分时系统、实时系统。
本节要求学生掌握上述三大操作系统的特点及适用对象。
§1.4 操作系统功能本节简单介绍操作系统的五个功能。
处理机管理，存储管理，设备管理，信息管理（文件系统管理）和用户接口。
本节要求学生了解上述功能。
§1.5 计算机硬件简介本节简单介绍计算机硬件系统。
本节要求学生自修。
§1.6 算法的描述本节介绍操作系统管理计算机系统的有关过程所用的描述算法。
本节要求学生掌握本书所采用的描述算法。
§1.7 研究操作系统的几种观点本节介绍研究操作系统的几种观点。
系统管理的观点，用户界面观点和进程管理观点。
本节要求学生了解上述三种观点。
第二章操作系统用户界面本章主要讨论操作系统的两个用户接口，并以UNIX系统为例，简单介绍用户接口的使用操作方法。
§2.1 作业的基本概念本节介绍作业的基本概念，什么是作业及作业组织（结构）。
本节重点：作业的基本概念。
本节要求学生掌握作业的基本概念，了解作业的组织。
§2.2 作业的建立本节介绍作业的几种输入方式和作业的建立过程。
操作系统原理实验教学大纲(本科)-2013
《操作系统原理》实验教学大纲一、实验教学内容与基本要求实验一 批处理系统的作业调度1 目的要求1.加深对作业概念的理解；2.深入了解批处理系统如何组织作业、管理作业和调度作业。
2 实验内容编写程序完成批处理系统中的作业调度，要求采用响应比高者优先的作业调度算法。
实验具体包括：首先确定作业控制块的内容，作业控制块的组成方式；然后完成作业调度；最后编写主函数对所做工作进行测试。
3 所需实验设施设备PC、windows操作系统4 教学形式及过程演示、学生独立完成实验二 进程管理1 目的要求1．加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
2．深入了解系统如何组织进程、创建进程。
3．进一步认识如何实现处理器调度。
2 实验内容编写程序完成单处理机系统中的进程调度，要求采用时间片轮转调度算法。
实验具体包括：首先确定进程控制块的内容，进程控制块的组成方式；然后完成进程创建原语和进程调度原语；最后编写主函数对所做工作进行测试。
3 所需实验设施设备PC、windows操作系统4 教学形式及过程演示、学生独立完成实验三 动态分区存储管理方式的主存分配回收1 目的要求深入了解动态分区存储管理方式主存分配回收的实现。
2 实验内容编写程序完成动态分区存储管理方式的主存分配回收的实现。
实验具体包括：首先确定主存空间分配表；然后采用最优适应算法完成主存空间的分配和回收；最后编写主函数对所做工作进行测试。
3 所需实验设施设备PC、windows操作系统4 教学形式及过程演示、学生独立完成实验四 页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断1 目的要求1．深入了解页式存储管理如何实现地址转换；2．进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。
2 实验内容编写程序完成页式存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处理。
实验具体包括：首先对给定的地址进行地址转换工作，若发生缺页则先进行缺页中断处理，然后再进行地址转换；最后编写主函数对所做工作进行测试。
0910211操作系统原理教学大纲
《操作系统原理》课程教学大纲课程编号: 0910211课程名称：操作系统原理英文名称：Principle of Operating System课程类型: 必修课总学时：48 讲课学时：48 实验学时：0学时：48学分：3适用对象: 计算机科学与技术、软件工程、网络工程、信息安全先修课程：《高级语言程序设计》一、课程性质、目的和任务操作系统原理课程是计算机科学与技术、软件工程、网络工程和信息安全专业的一门主要技术基础课。
其目的是使学生了解操作系统的基本概念，掌握操作系统的基本原理、基本设计与实现技术，培养学生分析、开发、维护、设计操作系统的基本能力，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。
二、教学基本要求1．理解计算机操作系统的概念、目标、作用、功能、结构、特征和服务。
2．理解多道程序和并发处理的概念，掌握进程状态的转换、进程的同步与通信、进程的调度与死锁的基本原理。
3．掌握各种存储管理方法和虚拟存储器技术。
4．掌握计算机输入输出设备的特性及其管理控制方法。
5．理解文件和文件系统的概念，掌握文件系统和磁盘存储器的管理方法与技术。
三、教学内容及要求1．操作系统引论(1) 操作系统的目标、作用和模型(2) 操作系统的发展过程(3) 操作系统的分类(4) 操作系统的特征和服务(5) 操作系统的功能(6) 常用的操作系统2. 进程的描述与控制(1) 前趋图和程序执行(2) 进程的描述(3) 进程控制(4) 线程的基本概念3．进程的同步与通信(1) 进程同步的基本概念(2) 信号量机制(3) 经典进程同步问题(4) 管程机制(5) 进程通信4．调度与死锁(1)调度的类型和模型(2)调度算法(3) 实时系统中的调度(4) 多处理机调度(5) 死锁的基本概念(6) 死锁的预防和避免(7) 死锁的检测和解除5．存储器管理(1) 程序的装入和链接(2) 连续分配存储管理方式(3) 覆盖与交换(4) 分页存储管理方式(5) 分段存储管理方式6．虚拟存储器(1) 虚拟存储器的基本概念(2) 请求分页存储管理方式(3) 页面置换算法(4) 请求分页系统的性能分析(5) 请求分段存储管理方式7．设备管理(1) I/O系统的组成(2) I/O控制方式(3) 缓冲管理(4) 设备分配(5) 设备处理8．文件系统(1) 文件和文件系统(2) 文件逻辑结构(3) 目录管理(4) 文件共享(5) 文件保护9．磁盘存储器管理(1) 磁盘I/O(2) 外存分配方法(3) 空闲存储空间的管理(4) 磁盘容错技术(5) 数据一致性控制四、所含实践环节五、课外习题及课程讨论为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于50题。
操作系统原理课程大纲
操作系统原理课程大纲一、课程简介本课程主要介绍操作系统原理的基本概念、原理和实践，并结合实际案例和实验环节，帮助学生深入理解操作系统的设计和实现。
二、课程目标1. 理解操作系统的内部结构、功能和原理。
2. 掌握操作系统的各种调度算法和资源管理方法。
3. 理解操作系统与硬件之间的交互原理。
4. 能够使用合适的数据结构和算法实现简单的操作系统组件。
5. 具备解决实际操作系统问题的能力。
三、课程大纲1. 操作系统概述1.1 操作系统的定义和作用1.2 操作系统的基本功能1.3 操作系统的分类和发展历程2. 进程管理2.1 进程的概念与特征2.2 进程的状态与转换2.3 进程调度算法2.4 进程同步与互斥2.5 死锁的预防与避免3. 内存管理3.1 内存的层次结构与地址映射 3.2 虚拟内存管理3.3 内存分配与回收策略3.4 内存保护与共享4. 文件系统管理4.1 文件系统的基本概念4.2 文件的组织与存储4.3 文件的操作和访问控制4.4 文件系统的实现技术5. 设备管理5.1 设备的分类与控制5.2 设备的分配与调度5.3 设备驱动程序设计5.4 输入输出子系统的实现6. 操作系统性能优化6.1 响应时间和吞吐量的权衡6.2 CPU调度算法的优化6.3 内存管理的优化策略6.4 磁盘调度算法的优化7. 操作系统安全与保护7.1 安全性与保护性的概念与要求7.2 访问控制与权限管理7.3 安全漏洞的分析与防范7.4 安全策略和机制四、教学方法1. 理论讲授：通过课堂授课，讲解操作系统原理和相关的概念。
2. 实验操作：通过操作系统实验，让学生实际操作和实践所学的知识。
3. 实例分析：通过实际案例的分析，帮助学生理解操作系统的设计和应用。
4. 讨论交流：通过课堂讨论和小组讨论，培养学生的分析和解决问题的能力。
五、考核方式1. 平时成绩：包括课堂表现、实验报告、作业完成情况等。
2. 期中考试：对学生对课程的理解和掌握程度进行综合考核。
2024年度《操作系统原理》教学大纲
介绍RBAC的基本概念和实现方法，如何通 过角色来管理用户的权限。
2024/2/2
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加密技术在操作系统中的应用
加密技术的基本概念
解释加密技术的核心思想，包括加密 算法、密钥管理等。
文件加密
描述操作系统中文件加密的实现方法 和技术，如EFS（加密文件系统）。
2024/2/2
磁盘加密
阐述磁盘加密的原理和实现方法，包 括全盘加密和分区加密等。
微型化与嵌入式操作系统
随着物联网和智能终端的普及 ，微型化和嵌入式操作系统将 成为未来发展的重要方向，它 们需要更加轻量级、高效和安 全。
云计算与分布式操作系统
云计算和分布式系统的快速发 展对操作系统提出了新的挑战 和机遇，未来的操作系统需要 支持大规模并发处理、资源动 态管理和跨平台协作等功能。
人工智能与操作系统融合
优点分析
解决了内存碎片问题，提高了内存利用率。允许程序的大小超过可用内存的大小，通过虚 拟内存技术实现。提供了更好的内存保护，每个程序只能访问自己的内存空间，不能访问 其他程序的内存空间。
缺点分析
需要复杂的软件和硬件支持，如页表、段表等数据结构以及相应的内存管理算法。在页式 存储管理中，会产生页面抖动现象，即频繁地换入换出页面导致系统性能下降。
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访问控制机制的实现原理
访问控制的基本概念
访问控制列表（ACL）
解释访问控制的核心思想，即主体对客体 的访问权限管理。
描述ACL的工作原理和实现方法，如何通过 ACL来管理用户对资源的访问权限。
强制访问控制（MAC）
基于角色的访问控制（RBAC）
阐述MAC的特点和实现原理，如基于格模 型的访问控制。
2024/2/2
操作系统原理课程设计教学大纲
操作系统原理课程设计教学大纲一、课程简介本课程是软件工程专业学生在学习了操作系统原理课程之后，能够利用操作系统提供给用户的接口实现系统功能调用，结合面向对象程序设计、数据库系统原理、软件工程技术实现应用系统的开发的实践课程。
操作系统原理课程设计不仅要求学生掌握基本概念、原理、设计及算法，同时也可以培养学生软件开发能力。
该课程设计在突出内容的系统性、设计性和可操作性的同时，本着综合能力提高的宗旨，通过协作学习与模拟性学习相结合，采用阶段检查、设计报告及相关文档考核、答辩验收等多种考核形式，强化学生对操作系统原理的掌握，提高实际软件设计、编程能力，培养组织协作与团队精神。
注重学生知识、能力、素质的培养，充分调动学生的自主学习热情，培养学生多元能力。
通过本课程的教学，使学生具备调用windows或Linux系统接口进行总体设计、详细设计和编码能力，熟练掌握一种主流操作系统产品(如windows或Linux等)的使用，进一步提高应用软件开发工具的综合应用能力，增强团队合作意识和主动实践意识，提高项目管理能力和创新能力，为后续课程以及毕业设计打下坚实的基础。
二、课程目标（一）课程具体目标1. 能够综合运用操作系统基本理论及原理知识设计实用方案，按照软件设计步骤独立完成操作系统的课程设计题目的编程；2 利用所学过的高级语言(例如JAVA或C++)进行开发、调试、运行应用系统。
3. 通过撰写课程设计报告，对实验数据进行整理、分析和解释，得出有效结论。
（二）课程目标与专业毕业要求的关系表1 本课程对专业毕业要求及其指标点的支撑（三）课程对解决复杂工程问题能力的培养在课程设计题目出题环节，以培养学生解决复杂工程问题的能力为目标，围绕课程支撑的课程目标出题，题目能够体现操作系统原理及技术解决复杂工程问题，锻炼和检验学生解决复杂工程问题的能力。
在课程设计期间，任课教师密切关注学生进展和问题解决过程，在适当的时候提供必要的指导，以促进教学过程的正常推进。
《操作系统原理》教学大纲
《操作系统原理》教学大纲课程编号： CE3201课程名称：操作系统英文名称：Operating System 学分/学时：3/48 课程性质：选修适用专业：网络工程建议开设学期： 5先修课程：计算机导论与C语言、程序设计、数据结构与算法分析开课单位：网络与信息安全学院一、课程的教学目标与任务操作系统是网络工程专业的一门选修课，是大学学生的必修课程。
因为，在知识经济蓬勃发展的今天，软件产业占据着核心地位，而操作系统是所有软件的基础，是软件的根本，是计算机系统中的核心系统软件，专门控制和管理计算机系统中的各种软硬件资源，提供了用户与计算机之间的接口，其性能直接影响到计算机系统的工作效率，所以操作系统是计算机领域中最活跃的学科之一，其发展极为迅速。
通过本课程的学习，使学生能够系统地掌握操作系统基本概念、主要功能、工作原理和实现技术；具有使用操作系统和分析操作系统的能力。
通过实践，理解和掌握Unix、Windows操作系统基本工作原理及使用方法，为以后在操作系统平台上开发各种应用软件或系统软件打下坚实的基础。
二、课程具体内容及基本要求（一）操作系统概论（2学时）主要内容：（1）操作系统的目标作用和模型（2）操作系统的发展过程（3）现代操作系统的类型（4）操作系统的特征和服务1.基本要求了解操作系统的基本概念、操作系统发展历史，操作系统应具备的功能，掌握多道批处理系统、实时系统和分时系统的工作原理，实时和分时系统的区别，UNIX操作系统基本结构。
2.重点与难点重点：操作系统的作用、现代操作系统的类型、操作系统的特征难点：操作系统的作用和特征（二）进程管理和用户接口（4学时）主要内容：（1）进程的描述与控制（2）进程的调度（3）线程（4）联机命令控制和脱机控制（5）程序接口1.基本要求：理解为什么操作系统是用户和计算机之间的接口。
进程是资源分配和独立运行的基本单位。
用研究操作系统的进程观点来看，是研究系统中诸进程之间的并发特性以及进程之间的相互制约性。
《操作系统原理》教学大纲
《操作系统原理》教学大纲课程编码：0611101205课程名称：操作系统原理学时/学分：82/5先修课程：《计算机导论》、《程序设计基础》、《算法与数据结构》适用专业：计算机科学与技术开课教研室：嵌入式系统教研室一、课程性质与任务1．课程性质：操作系统原理是计算机科学与技术专业的专业必修课程。
2．课程任务：理解、掌握操作系统基本概念、基本原理和方法；理解常见操作系统的结构原理并能熟练使用；进一步熟悉、学习Linux操作系统，提高自己的应用技能；学习Linux C编程，为下一步深入学习Linux 内核做准备；阅读分析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。
二、课程教学基本要求教学环境要求：多媒体教室。
实验环境要求：安装有Linux系统的计算机。
本课程共计82学时。
成绩考核形式：末考成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（平时测验、作业、实验、课堂提问、课堂讨论等）（30％)。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容第一章操作系统概述1.教学基本要求了解计算机操作系统的基本概念，激发学生对本课程的学习兴趣。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能理解操作系统的定义及操作系统在计算机系统中的作用以及地位；了解操作系统形成和发展的过程；掌握基本的操作系统类型的特点；掌握从资源管理角度来讲操作系统的四大功能。
3.教学重点和难点教学重点是操作系统的定义，3个基本操作系统的特点和操作系统的四大功能。
教学难点是实时操作系统的特点和分类。
4.教学内容（1）操作系统概念主要知识点：计算机系统结构；操作系统定义；操作系统的目标。
（2）操作系统的形成及发展主要知识点：操作系统的形成；操作系统的发展；操作系统的分类；基本操作系统的类型的特点；操作系统的发展动力。
（3）研究操作系统的观点主要知识点：软件的观点；资源管理的观点；进程的观点；用户与计算机硬件系统之间接口的观点。
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《操作系统原理》教学大纲
编写：邵国金审核：张俊峰
一、课程的性质、地位与任务
本课程是信息管理与信息系统专业学生必修的公共基础课之一。
在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。
其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。
操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。
因此本课程的目的与任务是使学生通过本课程的学习，理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握常用操作系统（如UNIX）的使用和一般管理方法，了解它是如何组织和运作的，从而为学生以后的学习和工作打下基础。
二、教学基本要求
基本概念：多道程序设计、并发、分时、作业、进程、线程、互斥与同步、周转时间、吞吐量、重定位、虚拟存储、虚拟设备、死锁、缓冲、中断、设备驱动程序、文件、文件系统与目录、局部性原理与抖动问题。
基本知识：计算机系统资源（处理机、存储器、设备、文件）的管理策略。
基本技能：管理系统资源的常用命令与编程开发接口。
三、课程的主要内容及教学要求
第1章绪论
1、操作系统概念
2、操作系统的历史
3、操作系统的基本类型
4、操作系统功能
5、计算机硬件简介
6、算法的描述
7、研究操作系统的几种观点
教学要求
掌握：操作系统的定义，操作系统的特性和主要功能；算法描述；
理解：操作系统的主要类型；
了解：操作系统的发展历程，常用操作系统的特点，操作系统在计算机系统中的地位。
教学建议
可根据具体情况，对所用操作系统(Windows、UNIX/Linux）的运行环境作适当介绍。
第2章操作系统用户界面
1、简介
2、一般用户输入输出界面
3、命令控制界面接口
4、Linux与Windows命令控制界面
5、系统调用
6、Linux和Windows系统调用
教学要求
掌握：作业及相关基本概念，作业的建立与JCB；
理解：系统调用的概念与机制；
了解：UNIX/Linux系统的历史、特点、编程和命令控制界面，Linux和Windows系统调用。
教学建议
做实验UNIX系统命令和编程环境实验。
第3章进程管理
1、进程的概念
2、进程的描述
3、进程状态及其转换
4、进程控制
5、进程互斥
6、进程同步
7、进程通信
8、死锁问题
9、线程的概念
10、纯种的分类与执行
教学要求
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；死锁问题及解决办法；
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；线程的概念及特性；
了解：进程间的通信。
教学建议
1、增加用于死锁检测与解除的银行家算法等相关内容；
2、做实验UNIX系统进程管理。
第4章处理机调度
1、分级调度
2、作业调度
3、进程调度
4、调度算法
5、算法评价
6、实时系统调度方法
教学要求
掌握：作业与进程的关系；作业调度和进程调度的功能、调试算法；实时系统及调试算法。
理解：分级调度，性能评价标准。
了解：算法评价。
第5章存储管理
1、存储管理的功能
2、分区存储管理
3、覆盖与交换技术
4、页式管理
5、段式与段页式管理
6、局部性原理和抖动问题
教学要求
掌握：存储管理的概念及功能；区式、页式和段式管理的概念；虚拟存储器概念；页式、段式和段页式管理技术；局部性原理和抖动问题。
理解：交换技术。
了解：覆盖技术。
教学建议
做实验UNIX系统的存储管理，并注意进程管理与存储管理的联系。
第6章进程与存储管理示例
1、UNIX/Linux进程和存储管理简介
2、UNIX/Linux进程结构
3、进程控制
4、UNIX/Linux进程调度与交换
5、进程通信
6、UNIX/Linux存储管理
教学要求
掌握：UNIX/Linux系统的进程概念、结构、调度、控制及状态转换。
理解：UNIX/Linux系统进程间通信机制及相关系统调用。
了解：UNIX/Linux存储结构与管理方法。
教学建议
做UNIX/Linux系统进程通信IPC实验。
第7章 Windows的进程与内存管理
1、Windows NT的特点及相关的概念
2、Windows进程和线程
3、Windows处理机调度
4、Windows的内存管理
5、虚拟地址空间
6、页面调度
教学要求：
掌握：Windows的进程和纯种的概念
理解：Windows的处理机调度机制
了解：Windows的虚拟地址空间和页面调度机制
教学建议：自学
第8章文件系统
1、文件系统的概念
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、文件存储空间管理
5、文件目录管理
6、文件存取控制
7、文件的使用
8、文件系统的层次模型
教学要求
掌握：文件及文件系统的概念；文件的逻辑结构与存取方法，文件的目录管理和存取控制。
理解：文件的物理结构与存储设备，文件的层次模型。
了解：文件的使用。
教学建议
结合具体系统介绍文件系统的操作与使用。
第9章设备管理
1、引言
2、数据传送控制方式
3、中断技术
4、缓冲技术
5、设备分配
6、I/0进程控制
7、设备驱动程序
教学要求
掌握：设备的类别、设备管理的功能和任务，数据传送控制方式，中断技术。
理解：缓冲技术、设备分配。
了解：I/0进程控制和设备驱动程序。
教学建议
结合具体系统介绍设备驱动程序的安装与使用。
第10章 UNIX/Linux文件系统
1、UNIX/Linux文件系统的特点与文件类别
2、UNIX/Linux虚拟文件系统
3、文件系统的注册和挂装
4、进程与文件的联系
5、ext2文件系统
6、块设备驱动
7、字符设备驱动
教学要求
掌握：UNIX/Linux系统的特点，文件系统结构与文件类别。
理解：文件系统的数据结构及关系，资源管理及地址映射，目录搜索方法，块和字符设备驱动程序。
了解：UNIX/Linux设备分配与设备驱动程序接口
教学建议
增加UNIX系统的相关知识。
第11章 Windows的设备管理与文件系统
1、Windows I/O系统的结构
2、Windows设备驱动程序和I/O处理
3、Windows的文件系统
4、NTFS文件系统
5、ext2文件系统
教学要求
掌握：Windows的文件系统格式及地址映射。
了解：Windows I/O系统的结构，Windows设备驱动程序和I/O处理。
教学建议
补充FAT和NTFS文件系统的地址映射知识。
四、课程的重点、难点
1、操作系统原理
2、UNIX操作系统实现
五、课时分配表
六、必要说明
作为一门理论性与实践性较强的课程，应该切实加强学生的理论基础的学习和实际动手能力的提高。
教学中要做到四个统一：教材、教学大纲、教学日志、试卷。
七、实践环节（或课内实验）
八、主要教材与参考书
推荐教材：
《计算机操作系统教程》(第3版)，张尧学等，清华大学出版社，北京，2006.10
《计算机操作系统》（修订版），汤子瀛等，西安电子科技大学出版社，西安，2005.16
参考书：
《计算机操作系统教程(第2版)习题解答与实验指导》，张尧学，清华大学出版社，北京，2006.10 《计算机操作系统教程(第3版)习题解答与实验指导》，张尧学，清华大学出版社，北京，2006.11 《计算机操作系统学习指导与题解》，梁红兵、汤小丹，西安电子科技大学出版社，西安，2003.3。