操作系统教案(第7章)_1
《操作系统》课程教案
《操作系统》课程教案第一章：操作系统概述1.1 教学目标了解操作系统的定义、功能和作用掌握操作系统的基本组成和分类理解操作系统的历史和发展1.2 教学内容操作系统的定义和作用操作系统的组成：内核、shell、文件系统、设备驱动程序操作系统的分类：批处理系统、分时系统、实时系统、分布式系统操作系统的历史和发展1.3 教学方法采用讲授法，介绍操作系统的概念和发展历程通过实例分析，让学生了解操作系统的组成和作用开展小组讨论，比较不同类型的操作系统1.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：操作系统的定义、功能、组成和分类实例：Windows、Linux、macOS等操作系统的特点1.5 教学评估课堂问答：了解学生对操作系统的概念和组成的掌握情况小组讨论：评估学生对不同类型操作系统的理解和分析能力课后作业：巩固学生对操作系统知识的学习第二章：进程管理2.1 教学目标了解进程的定义和作用掌握进程管理的基本方法和策略理解进程同步和互斥的概念2.2 教学内容进程的定义和作用进程管理的基本方法：进程调度、进程同步、进程互斥进程同步和互斥的实现：信号量、管程、事件等2.3 教学方法采用讲授法，介绍进程的定义和作用通过实例分析，让学生了解进程管理的方法和策略开展小组讨论，探讨进程同步和互斥的实现方式2.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：进程的定义、进程管理的方法和策略、进程同步和互斥的概念实例：进程调度算法、信号量的使用2.5 教学评估课堂问答：了解学生对进程的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对进程管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对进程同步和互斥知识的学习第三章：内存管理3.1 教学目标了解内存的定义和作用掌握内存管理的基本方法和策略理解内存分配和回收的原则3.2 教学内容内存的定义和作用内存管理的基本方法：分页、分段、虚拟内存内存分配和回收的原则：首次适应法、最佳适应法、最坏适应法3.3 教学方法采用讲授法，介绍内存的定义和作用通过实例分析，让学生了解内存管理的方法和策略开展小组讨论，探讨内存分配和回收的原则3.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：内存的定义、内存管理的方法和策略、内存分配和回收的原则实例：分页算法、分段算法、虚拟内存的实现3.5 教学评估课堂问答：了解学生对内存的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对内存管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对内存分配和回收知识的学习第四章：文件管理4.1 教学目标了解文件的定义和作用掌握文件管理的基本方法和策略理解文件系统的结构和组织方式4.2 教学内容文件的定义和作用文件管理的基本方法：文件的创建、删除、打开、关闭等文件系统的结构和组织方式：目录结构、文件存储方式、文件访问控制4.3 教学方法采用讲授法，介绍文件的定义和作用通过实例分析，让学生了解文件管理的方法和策略开展小组讨论，探讨文件系统的结构和组织方式4.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：文件的定义、文件管理的方法和策略、文件系统的结构和组织方式实例：Linux、Windows等操作系统中的文件管理4.5 教学评估课堂问答：了解学生对文件的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对文件管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对文件系统结构和组织方式知识的学习第五章：设备管理5.1 教学目标了解设备的定义和作用掌握设备管理的基本方法和策略理解设备驱动程序第六章：设备管理（续）5.2 教学内容设备驱动程序：概念、作用和实现方式设备管理的基本方法：设备分配、设备请求调度、设备控制设备管理的高级主题：I/O中断处理、DMA传输、虚拟设备5.3 教学方法采用讲授法，介绍设备驱动程序的概念和作用通过实例分析，让学生了解设备管理的方法和策略开展小组讨论，探讨设备管理的高级主题5.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：设备驱动程序的概念、设备管理的方法和策略、设备管理的高级主题实例：硬盘驱动程序、打印机驱动程序、I/O中断处理5.5 教学评估课堂问答：了解学生对设备驱动程序的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对设备管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对设备管理高级主题知识的学习第七章：操作系统用户界面7.1 教学目标了解操作系统的用户界面的定义和作用掌握操作系统用户界面的基本设计和实现方法理解图形用户界面(GUI)和命令行用户界面(CLI)的差异和优缺点7.2 教学内容用户界面的定义和作用用户界面的基本设计原则：用户友好性、易用性、可访问性GUI和CLI的设计和实现方法：窗口管理、事件处理、命令解析7.3 教学方法采用讲授法，介绍用户界面的定义和作用通过实例分析，让学生了解用户界面的设计和实现方法开展小组讨论，探讨GUI和CLI的差异和优缺点7.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：用户界面的定义、用户界面的设计和实现方法、GUI和CLI的差异和优缺点实例：Windows操作系统、Linux终端、macOS的Finder7.5 教学评估课堂问答：了解学生对操作系统用户界面的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对用户界面设计和实现方法的理解能力课后作业：巩固学生对GUI和CLI差异和优缺点知识的学习第八章：操作系统安全8.1 教学目标了解操作系统安全的定义和重要性掌握操作系统安全的基本机制和策略理解操作系统的安全威胁和防护措施8.2 教学内容操作系统安全的定义和重要性安全机制：访问控制、身份验证、加密、审计安全策略：最小权限原则、安全分层模型、安全内核常见安全威胁：恶意软件、漏洞攻击、social engineering防护措施：防火墙、入侵检测系统、安全更新8.3 教学方法采用讲授法，介绍操作系统安全的定义和重要性通过实例分析，让学生了解安全机制和策略开展小组讨论，探讨安全威胁和防护措施8.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：操作系统安全的定义、安全机制和策略、安全威胁和防护措施实例：操作系统安全漏洞案例分析、安全防护工具的使用8.5 教学评估课堂问答：了解学生对操作系统安全的定义和重要性的掌握情况小组讨论：评估学生对安全机制和策略的理解能力课后作业：巩固学生对操作系统的安全威胁和防护措施知识的学习第九章：操作系统性能分析9.1 教学目标了解操作系统性能的定义和重要性掌握操作系统性能分析的基本方法和工具理解操作系统性能优化和调优的策略9.2 教学内容操作系统性能的定义和重要性性能分析方法：基准测试、模拟、监控和分析工具性能评价指标：响应时间、吞吐量、资源利用率性能优化策略：进程调度优化、内存管理优化、文件系统优化9.3 教学方法采用讲授法，介绍操作系统性能的定义和重要性通过实例分析，让学生了解性能分析方法和工具开展小组讨论，探讨性能优化和调优的策略9.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：操作系统性能的定义、性能分析方法和工具、性能优化和调优的策略实例：操作系统性能监控工具（如top, vmstat）的使用、性能优化的案例分析重点和难点解析1. 操作系统的定义和作用：理解操作系统作为计算机系统核心组件的基本概念，以及它在资源管理、程序执行和用户界面方面的关键作用。
《操作系统》教案》课件
《操作系统》教案（第一至第五章）一、教案概述本教案主要针对《操作系统》课程的五个章节进行详细的教学设计，包括教学目标、教学内容、教学方法、教学步骤和教学评价等方面。
通过本教案的学习，学生将掌握操作系统的基本概念、原理和关键技术。
二、教学目标1. 了解操作系统的概念、发展和分类。
2. 掌握操作系统的主要功能和架构。
3. 理解进程管理、内存管理、文件管理和设备管理的基本原理。
4. 学习操作系统的设计方法和实现技术。
三、教学内容第一章：操作系统概述1. 操作系统的概念和发展历程2. 操作系统的目标和功能3. 操作系统的分类和特点第二章：操作系统架构1. 操作系统的主要组件2. 操作系统的层次结构3. 操作系统的接口和API第三章：进程管理1. 进程的概念和特性2. 进程的状态和转换3. 进程调度算法4. 进程同步与互斥5. 死锁与饥饿问题第四章：内存管理1. 内存分配与回收策略2. 内存分页和分段3. 虚拟内存技术4. 页面置换算法5. 内存保护机制第五章：文件管理1. 文件和目录的概念2. 文件系统的组织结构3. 文件存储分配策略4. 文件访问控制5. 磁盘空间管理和文件备份策略四、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和关键技术。
2. 案例分析法：分析实际操作系统案例，加深对原理的理解。
3. 实验法：通过上机实验，巩固理论知识。
4. 小组讨论法：分组讨论问题，培养团队合作能力。
五、教学步骤1. 引导：介绍本章主题，激发学生兴趣。
2. 讲解：详细讲解本章的核心概念和原理。
3. 案例分析：分析实际案例，加深学生对原理的理解。
4. 练习与讨论：布置练习题，组织小组讨论。
5. 总结：对本章内容进行归纳和总结。
六、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况。
2. 练习题：评估学生对知识的掌握程度。
3. 实验报告：评价学生的实践操作能力。
4. 小组讨论报告：评估学生的团队合作和沟通能力。
七、教学资源1. 教材：选用权威、实用的操作系统教材。
【RTX操作系统教程】第7章任务管理
【RTX操作系统教程】第7章任务管理第7章 任务管理对于初学者，特别是对于没有RTOS基础的同学来说，了解RTX的任务管理⾮常重要，了解任务管理的⽬的就是让初学者从裸机的，单任务编程过渡到带OS的，多任务编程上来。
搞清楚了这点，那么RTX学习就算⼊门了。
本章教程配套的例⼦含Cortex-M3内核的STM32F103和Cortex-M4内核的STM32F407。
7.1 单任务系统7.2 多任务系统7.3 任务设置7.4 任务栈设置7.5 系统栈设置7.6 栈溢出检测7.7 RTX初始化和启动7.9 任务删除7.10 空闲任务7.11实验例程说明7.12 总结7.1 单任务系统学习多任务系统之前，我们先来回顾下单任务系统的编程框架，即裸机时的编程框架。
裸机编程主要是采⽤超级循环（super-loops）系统，⼜称前后台系统。
应⽤程序是⼀个⽆限的循环，循环中调⽤相应的函数完成相应的操作，这部分可以看做后台⾏为，中断服务程序处理异步事件，这部分可以看做是前台⾏为。
后台也可以叫做任务级，前台也叫作中断级。
图7.1 单任务系统对于前后台系统的编程思路主要有以下两种⽅式：7.1.1 查询⽅式对于⼀些简单的应⽤，处理器可以查询数据或者消息是否就绪，就绪后进⾏处理，然后再等待，如此循环下去。
对于简单的任务，这种⽅式简单易处理。
但⼤多数情况下，需要处理多个接⼝数据或者消息，那就需要多次处理，如下⾯的流程图所⽰：⽤查询⽅式处理简单的应⽤，效果⽐较好，但是随着⼯程的复杂，采⽤查询⽅式实现的⼯程就变的很难维护，同时，由于⽆法定义查询任务的优先级，这种查询⽅式会使得重要的接⼝消息得不到及时响应。
⽐如程序⼀直在等待⼀个⾮紧急消息就绪，如果这个消息后⾯还有⼀个紧急的消息需要处理，那么就会使得紧急消息长时间得不到执⾏。
7.1.2 中断⽅式对于查询⽅式⽆法有效执⾏紧急任务的情况，采⽤中断⽅式就有效的解决了这个问题，下⾯是中断⽅式简单的流程图：采⽤中断和查询结合的⽅式可以解决⼤部分裸机应⽤，但随着⼯程的复杂，裸机⽅式的缺点就暴露出来了u 必须在中断(ISR)内处理时间关键运算：l ISR 函数变得⾮常复杂，并且需要很长执⾏时间。
计算机操作系统(徐甲同版)第7章
第7章 Linux操作系统简介
多年以来，BSD版本的UNIX一直在学术环境中占据主导 地位，但最终AT&T的UNIX System V版本则成为商业领域的 主宰。System V UNIX吸收了BSD大多数重要的优点，并且增 加了一些自己的优势。然而，BSD的进一步改进由外界开发者 延续下来，到今天还在继续进行。正在进行的UNIX系列开发 中有几个独立的版本是直接起源于BSD 4.4。
第7章 Linux操作系统简介
(2) 它的开发是基于一组优秀的概念。UNIX是一个简单却 非常优秀的模型。在Linux创建之前，UNIX已经有20年的发展 历史。Linux从UNIX的各个流派中不断吸取成功经验，模仿 UNIX的优点，抛弃UNIX的缺点，使Linux 成为了UNIX系列 中的佼佼者。
第7章 Linux操作系统简介
(5) 速度(Speed)。速度几乎是最重要的衡量标准，虽然其 等级比健壮性、安全性和(有些时候的)兼容性的等级要低，然 而它却是代码最直观的几个方面之一。Linux内核代码经过了 彻底的优化，而最经常使用的部分(例如调度程序)则是优化工 作的重点。
第7章 Linux操作系统简介
第7章 Linux操作系统简介
(3) 它的开发过程是公开的。Linux最强大的生命力还在于 其公开的开发过程。每个人都可以自由获取内核源程序，每个 人都可以对源程序加以修改，而后他人也可以自由获取你修改 后的源程序。如果你发现了缺陷(bug)，则可以对它进行修正。 如果你有什么最优化或者新的创意，则也可以直接在系统中增 加功能。当发现一个安全漏洞后，你可以通过编程来弥补这个 漏洞。由于你拥有直接访问源代码的能力，因此可以直接通过 阅读代码来寻找缺陷，或是效率不高的代码，或是安全漏洞， 以防患于未然。
计算机操作系统第四版汤小丹梁红兵哲凤屏第7章201620171
… …
UNIX目录文件
7.3.2 简单的文件目录
1. 单级目录结构 整个文件系统中只建立一张目录表。
文件名 扩展名 文件长度 物理地址 文件类型 文件说明 文件名1 文件名2
写文件 4) 按组织形式和处理方式分类：普通文件、目录文件、
特殊文件
7.1.3 文件系统的层次结构
1) 对象及其属性 文件、目录、磁盘存储空间 3) 文件系统的接口 命令接口、程序接口
2) 对对象操纵和管理的软件集合 文件管理系统的核心部分，包括：对文件存储空间的 管理、对文件目录的管理、对文件读和写的管理、 对文件的共享与保护、将文件的逻辑地址转换成物 理地址。
记录1
文件
记录2
…
记录n
文件是指由创建 者所定义的、具 有文件名的一组 相关元素的集合.
数据项1 数据项2 …
数据项n
7.1.2 文件名和文件类型
1. 文件名和扩展名
2. 文件类型 1) 按用途分类：系统文件、用户文件、库文件 2) 按文件中数据的形式分类：源文件、目标文件、可
执行文件 3) 按存取控制属性分类：只执行文件、只读文件、读
7.1.4 文件操作
1. 最基本的文件操作
(1) 创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置 2. 文件的“打开”和“关闭”操作 3. 其它文件操作
7.1.4 文件操作
2. 文件的“打开”和“关闭”操作
所谓“打开”，是指系统将指名文件的属性(包括该文件 在外存上的物理位置)从外存拷贝到内存打开文件表的一个表 目中，并将该表目的编号(或称为索引)返回给用户。以后， 当用户再要求对该文件进行相应的操作时，便可利用系统所 返回的索引号向系统提出操作请求。系统这时便可直接利用 该索引号到打开文件表中去查找，从而避免了对该文件的再 次检索。如果用户已不再需要对该文件实施相应的操作时， 可利用“关闭”(close)系统调用来关闭此文件，OS将会把该 文件从打开文件表中的表目上删除掉。
WindowsServer网络操作系统项目教程 第7章 Web与FTP服务器配置管理
第7章 Web与FTP服务器配置管理
7
7.2.1 安装Web与FTP服务器角色
选择“服务器管理器” “管理（M）” “添加角色和功能”选项，持 续单击“下一步（N）”按钮，直到出现“选择服务器角色”窗口时，勾选 “Web服务器（IIS）”复选框按钮，弹出“添加角色和功能向导”窗口。
第7章 Web与FTP服务器配置管理
随着互联网的不断发展和普及，Web服务早已经成为人们日 常生活中必不可少的组成部分，只要在浏览器的地址栏中输入一 个网址，即可进入网络世界，获得几乎所有想要的资源。Web服 务已经成为人们工作、学习、娱乐和社交等活动的重要工具，对 于绝大多数的普通用户而言，万维网（World Wide Web，WWW） 几乎就是Web服务的代名词。
1．FTP简介 2．FTP工作原理
第7章 Web与FTP服务器配置管理
6
7.2 技能实践
7.2.1 安装Web与FTP服务器角色 7.2.2 创建Web网站 7.2.3 创建多个Web网站 7.2.4 管理Web网站虚拟目录 7.2.5 创建和管理FTP站点 7.2.6 创建FTP虚拟目录 7.2.7 创建FTP虚拟主机 7.2.8 AD环境下实现FTP多用户隔离
（1）使用不同端口号架设多个Web网站。 （2）使用不同主机头名架设多个Web网站。 （3）使用不同IP地址架设多个Web网站 1．使用不同端口号架设多个Web网站 2．使用不同端口号架设多个Web网站 3．使用不同IP地址架设多个Web网站
第7章 Web与FTP服务器配置管理
10
7.2.4 管理Web网站虚拟目录
第7章 Web与FTP服务器配置管理
13
7.2.7 创建FTP虚拟主机
一个FTP站点是由一个IP地址和一个端口号唯一标识的，改变其 中任意一项均标识不同的FTP站点。但是在FTP服务器上，通过 “Internet Information Services(IIS)管理器”控制台只能控制创建一 个FTP站点。在实际应用环境中，有时需要一台服务器上创建两个不 同的FTP站点，这就涉及虚拟主机的问题。
《操作系统》第7章 NT内核Windows操作系统
硬件抽象层HAL 硬件抽象层HAL 硬件抽象层HAL( 硬件抽象层HAL(Hardware Abstraction Layer)将内核,设备驱 Layer)将内核,设备驱 动程序,执行体同硬件分隔,HAL隐藏各种与硬件有关的细节, 动程序,执行体同硬件分隔,HAL隐藏各种与硬件有关的细节, 如I/O接口,中断控制器,多处理机通信机制和依赖于硬件平台 I/O接口,中断控制器,多处理机通信机制和依赖于硬件平台 的函数等.HAL是NT内核WINDOWS操作系统在多种硬件平台可 的函数等.HAL是NT内核WINDOWS操作系统在多种硬件平台可 移植性成为可能的关键技术. Windows NT系列操作系统设计的一个至关重要的方面就是在多 NT系列操作系统设计的一个至关重要的方面就是在多 种硬件平台上的可移植性,硬件抽象层(HAL)就是使这种可移植 种硬件平台上的可移植性,硬件抽象层(HAL)就是使这种可移植 性成为可能的关键部分.HAL是一个可加载的核心态模块Hal.dll, 性成为可能的关键部分.HAL是一个可加载的核心态模块Hal.dll, 它为运行在Windows NT/XP上的硬件提供低级接口.HAL隐藏各 它为运行在Windows NT/XP上的硬件提供低级接口.HAL隐藏各 种与硬件有关的细节,例如I/O接口,中断控制器以及多处理机 种与硬件有关的细节,例如I/O接口,中断控制器以及多处理机 通信机制等任何体系结构专用的和依赖于计算机平台的函数. HAL是一个软件层,用来为操作系统的上层隐藏硬件差异,以提 HAL是一个软件层,用来为操作系统的上层隐藏硬件差异,以提 高Windows NT系列操作系统的可移植性.HAL有一虚拟机接口, NT系列操作系统的可移植性.HAL有一虚拟机接口, 可为内核调度程序,可执行体和设计驱动程序所使用.这种方法 的一个优点是每个设备驱动程序只需要一个版本,即它可运行于 各种硬件平台,而无需移植驱动程序.HAL也支持对称多重处理. 各种硬件平台,而无需移植驱动程序.HAL也支持对称多重处理. 设备驱动程序映射设备并直接访问它们,但是映射内存的管理, 配置I/O总线,设置DMA和处理母板等有关细节,都是由HAL接 配置I/O总线,设置DMA和处理母板等有关细节,都是由HAL接 口提供的.
操作系统安装 教案
主板集成的声 卡驱动程序
USB 2.0驱动程序 通常不需要安装
芯片组（即主板） 驱动程序
主板集成的网卡 驱动程序
方法2：利用下载的驱动程序安装.
当某硬件的驱动程序光盘丢失，或 者操作系统不支持随硬件附赠的驱 动程序时（例如Windows Vista便常 碰到这种情况），我们可以从网上
第7章 安装操作系统
安装操作系统方法 安装驱动程序 创建硬盘分区 安装常用软件 使用Ghost备份和恢复操作系统
7.1 安装Windows XP
要安装Windows XP，需要准备一张Windows XP安装光盘， 然后在BIOS中将电脑设置为光驱启动。之后将安装光盘放 入光驱便可以进行安装工作。
驱动精灵可以对电脑硬件驱动 进行更新、备份、还原、下载
等操作。
7.5 安装常用软件
当你需要在电脑上工作或娱乐 时，需要在操作系统中安装相 关的应用程序才能进行。这是 一些在工作或娱乐中常用到的 软件及其说明
7.5.1 安装软件的通用方法
通常将软件安装光盘放 入光驱，安装程序会自 动运行，之后根据提示 操作即可。如果软件安 装程序没有自动运行， 则需要在存放软件的文 件夹中找到Setup.exe或 Install.exe（也可能是 软件名称）安装图标， 双击它进行安装操作 。
区的文件系统 类型 出现安装向导
安装操作系统3－2
定制系统
设定区域 设定用户信息 输入合法的序列
号 设定密码
安装操作系统3－3
完成安装
选择典型或自定 义安装
设定网络信息 启动Windows
XP
7.3 安装驱动程序
操作系统会自动为大多数硬件安装驱动，但对于主板、显卡等设 备，需要为其安装厂商提供的驱动，这样才能最大限度地发挥硬 件性能；此外，当操作系统没有自带某硬件的驱动时，便无法自 动为其安装正确的驱动，这就需要我们手动安装，例如某些声卡，
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教
学
过
程
（教师授课思路、设问及讲解要点）
11．讲解Spooling技术
讲解要点：Spooling称假脱机操作、由3部分组成
<结合图6－10讲解Spooling系统的组成和工作>
<复习脱机输入输出操作>
12．讲解共享打印机
讲解要点：共享打印机的工作流程
提问：共享打印机是怎么工作的？
教
学
过
程
（教师授课思路、设问及讲解要点）
1．用5－8分钟复习上次课的内容
2．讲解设备的分类
3．讲解设备管理的目标和任务
4．讲解设备组成和设备接口
5．讲解设备控制器
讲解要点：设备控制器的作用和功能
6．讲解通道
讲解要点：通道的引入、作用和组成、通道程序
7．讲解I/O控制方式
讲解要点：程序查询方式、I/O中断方式、DMA方式、通道方式
提问：四种方式各有什么特点？
<提示学生I/O控制方式的发展的目的使为了能把CPU从繁忙的I/O作业中解放出来>
8．讲解现在计算机I/O系统结构
讲解要点：多通路情况
9．回顾本次课内容，布置作业。
教
学
后
记
章节
第7章设备管理
第2节I/O硬件特点
第3节I/O软件的组成
课时
2
教
学
目
的
使学生了解引入缓冲的原因、I/O软件的目标、设备驱动程序的功能。
教学
重点
及
突出
方法
设备分配中的数据结构
设备独立性的概念
共享打印机的实现
突出方法：详细讲解、结合图例
教学
难点
及
突破
方法
设备独立性的实现
SPOOLing系统的组成和特点
突出方法：重点讲解、运行举例子、提问题等方法
相关
内容
素材
汤子赢计算机操作系统.西安：西安电子科技大学出版社，1996
陈向群操作系统教程.北京：北京大学出版社，2001
讲解要点：独立于设备的I/O软件的功能
9．讲解用户空间的I/O软件
10．讲解软件所有层次每一层的主要功能
<结合图7－7讲解>
8．回顾本次课所讲内容
9．作业：课后习题11－13
教
学
后
记
章节
第7章设备管理
第4节设备分配
第5节虚拟设备
课时
3
教
学
目
的
使学生们掌握设备分配过程和设备独立性的概念、虚拟设备的概念和实现、SPOOLing系统的组成和特点。
操作系统课程
教
案
课程编号：09019
总学时：68周学时：4
适用年级专业（学科类）：电气信息类、数学类三年级
开课时间：2010－2011学年第1学期
使用教材：《操作系统》中国铁道出版社第三版2010.7
授课教师姓名：刘振鹏
章节
第7章设备管理
第1节概述
第2节I/O硬件特点
课时
3
教
学
目
的
了解I/O系统的结构和I/O设备的类型，理解并掌握I/O控制方式。
3．讲解设备必须由系统统一分配
提问：如果设备允许用户自行使用，会发生什么问题？
4．讲解设备分配中的数据结构
讲解要点：各表中记录的信息及设备分配时访问的顺序
（1）设备控制表DCT
提问：DCT的英文全称是什么？
提问：设备独立编址和与内存统一编址各有何特点？
<先让学生们讨论回答，然后告诉答案>
提问：在现实生活中是否遇到一次I/O操作要执行多次的现象？
教学
重点
及
突出
方法
教学
难点
及
突破
方法
相关
内容
素材
汤子赢计算机操作系统.西安：西安电子科技大学出版社，1996
陈向群操作系统教程.北京：北京大学出版社，2001
张丽芬.操作系统原理与设计.北京：北京理工大学出版社，l 997
谭耀铭.操作系统.北京：中国人民大学出版社，1999
胡宁. Linux学习教程.北京：北京大学出版社，2000
5．讲解I/O软件的目标
6．讲解中断处理程序
<复习第1章的中断相关知识>
7．讲解设备驱动程序
讲解要点：设备驱动程序是I/O进程和控制器之间的通信程序、设备驱动程序的功能和特点
提问：设备驱动程序到底有什么用途？
<在讲解内容之前提问，让学生们思考>
提问：为什么声卡的驱动程序不能给显卡装？
8．讲解独立于设备的软件
张明《操作系统习题解答及实验指导》（第二版）中国铁道出版社2005
教
学
过
程
（教师授课思路、设问及讲解要点）
1．讲解文件管理磁盘如何实现
2．讲解进程管理如何实现
3．讲解内存管理如何实现
4．讲解设备管理如何实现
5．通过观看实际程序例子，加深理解
教
学
后
记
举例：用户用逻辑设备名Printer申请打印机，如果此时系统中打印机Printer1繁忙而Printer2空闲，则可把Printer2分配给用户使用；如果
教
学
过
程
（教师授课思路、设问及讲解要点）
没有实现设备独立性，用户用物理设备名Printer1申请打印机，则虽然此时Printer2空闲，用户也必须等待。
<在讲解之前提问>
13．第7章习题课
教
学
后
记
章节
操作习题课程设计讲解
课时
2
教
学
目
的
使学生们编写程序模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统，该操作系统包括进程管理、存储管理、设备管理和文件管理四部分。
教学
重点
及
突出
方法
教学
难点
及
突破
方法
使学生们明白课程设计内容
突破方法：多次讲解、结合实例
相关
内容
素材
<用该例子来加深学生们对设备独立性的理解>
6．讲解设备分配中应考虑的因素
（1）设备固有属性
讲解要点：设备固有属性不同分配方法不同（独占、共享、虚拟）
（2）设备分配算法
讲解要点：先来先服务、优先级高者优先
（3）设备分配中的安全性
讲解要点：安全分配方式和不安全分配方式
提问：如果进程申请设备，此时设备空闲，是否一定可以把设备分配给该进程？
胡宁. Linux学习教程.北京：北京大学出版社，2000
教
学
过
程
（教师授课思路、设问及讲解要点）
1．用5－8分钟复习上次课的内容
2．讲解缓冲技术的引入
讲解要点：3个主要原因
3.讲解缓冲的类型
4．讲解缓冲池
讲解要点：缓冲池的构成、使用
提问：Getbuf过程中的两个wait操作能不能互换？
<复习信号量机制>
张丽芬.操作系统原理与设计.北京：北京理工大学出版社，l 997
谭耀铭.操作系统.北京：中国人民大学出版社，1999
胡宁. Linux学习教程.北京：北京大学出版社，2000
教
学
过
程
（教师授课思路、设问及讲解要点）
1．用5－8分钟复习上次课的内容
2．用一道设计题引起学生们对本次课所讲内容的兴趣
思考设计题：请设计一个设备分配的方案包括相应的数据结构和分配算法。要求实现设备独立性。
<复习死锁相关知识>
7．讲解独占设备的分配程序
（1）基本分配程序
讲解要点：只有把设备、控制器、通道3者都分配成功才算成功
（2）改进后的分配程序
讲解要点：实现了设备独立性、考虑了多通路情况
提问：基本分配程序有哪些不足，怎么改进？
<使学生们思考>
8．给学生10分钟时间考虑思考设计题
9．找学生叙述其设计方案，根据其方案与所有学生一起分析完善
<联系实际，加强学生对重复执行次数的理解>
（2）设备控制表COCT
提问：COCT的英文全称是什么？
<复习控制器的功能>
（3）通道控制表CHCT
提问：CHCT的英文全称是什么？
<复习通道的知识>
（4）系统设备表SDT
提问：SDT的英文全称是什么？
<复习设备驱动程序知识>
5．讲解设备独立性
讲解要点：设备独立性的含义，设备独立性的实现
教学
重点
及
突出
方法
I/O控制方式
缓冲池的操作
设备驱动程序
突出方法：详细讲述，互相比较
教学
难点
及
突破
方法
相关
内容
素材
汤子赢计算机操作系统.西安：西安电子科技大学出版社，1996
陈向群操作系统教程.北京：北京大学出版社，2001
张丽芬.操作系统原理与设计.北京：北京理工大学出版社，l 997
谭耀铭.操作系统.北京：中国人民大学出版社，1999