《操作系统》课程中进程同步问题的教学方法研究.doc
《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。
基于模拟策略的操作系统课程教学方法研究
基于模拟策略的操作系统课程教学方法研究摘要：操作系统原理具有抽象、理论性强的特点，其教学重点中的策略和算法很多。
针对课程教学过程中教与学的难度大的问题，分析了一些学者在操作系统课程教学方面的研究，基于课程教学实践，提出基于模拟策略的课程教学法，列举了典型的模拟策略案例，阐述了这种课程教学法的主要研究内容。
关键词：操作系统模拟策略模拟实例教学方法中图分类号：g42 文献标识码：c doi：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.09.1351 引言1.1 操作系统课程的特点操作系统是计算机专业及相关专业的核心基础课程，它具有理论性强、概念多且抽象、综合性强、灵活性大、所涉及的知识面广等特点。
因此，造成学生理解掌握困难，教师绞尽脑汁也很难取得理想的教学效果。
操作系统课程还具有策略、算法繁多的特点。
更重要的是，这些策略和算法贯穿课程始终，而且这些策略和算法往往又是学习的重点或者难点。
本文针对计算机科学与技术专业本科学生，通过对策略和算法的教学方法进行研究与探讨，以提高教学效果。
1.2 课堂教学存在的问题1.2.1 学生学习难度大由于操作系统课程具有理论性强、抽象等特点，导致学生学习起来比较困难，主要表现为：对于繁纷复杂、抽象难懂的策略或算法的学习存在畏难情绪，学习兴趣不高。
1.2.2 教师教学难度大教师在教学过程中，普遍感觉到讲解操作系统策略或算法时困难较大，部分学生不能很好的跟随教学进程，教学效果不理想。
即使是跟上教学进程的学生，对于课程要点的理解也不够深刻。
2 研究现状对于操作系统类课程教学，已有不少学者进行了研究。
如王燕红等《操作系统课程教学研究》，在教学内容、教学方法、教学手段等三个方面进行了论述[1]。
有些学者提出了具体的教学方法。
如印玉兰等《基于项目驱动的linux操作系统教学研究》、张慧丽等《基于工作过程的计算机操作系统教学实践》、高源的《基于行动导向的windows网络操作系统教学研究》[2]，这些研究主要采用项目驱动[3]、工作过程[4]等方式，贯穿教学过程，这些方法易于培养学生动手能力，提高学生学习的积极性，加深学生对于知识点的理解和掌握。
《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。
《操作系统》课程设计
《操作系统》课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握操作系统的基本概念，包括进程、线程、内存管理、文件系统等核心知识；2. 了解操作系统的历史发展，掌握不同类型操作系统的特点及使用场景；3. 掌握操作系统的性能评价方法和常用的调度算法。
技能目标：1. 培养学生运用操作系统知识解决实际问题的能力，如分析系统性能瓶颈、优化系统资源分配等；2. 培养学生具备基本的操作系统编程能力，如进程创建、线程同步、文件操作等；3. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，通过小组讨论和项目实践，学会共同解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统学科的兴趣，激发学生的学习热情，使其形成积极向上的学习态度；2. 培养学生具备良好的信息素养，尊重知识产权，遵循法律法规；3. 培养学生的创新精神和批判性思维，敢于质疑、勇于探索，形成独立思考的能力。
课程性质：本课程为计算机科学与技术专业的核心课程，旨在让学生掌握操作系统的基本原理和实现方法，提高学生的系统分析和编程能力。
学生特点：学生具备一定的编程基础和计算机系统知识，具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，通过案例分析和项目实践，帮助学生将所学知识内化为具体的学习成果。
在教学过程中，关注学生的学习进度和反馈，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 操作系统概述：介绍操作系统的定义、发展历程、功能、类型及特点，对应教材第一章内容。
- 操作系统的起源与发展- 操作系统的功能与类型- 操作系统的主要特点2. 进程与线程：讲解进程与线程的概念、状态、调度算法，对应教材第二章内容。
- 进程与线程的定义与区别- 进程状态与转换- 进程调度算法3. 内存管理：分析内存管理的基本原理、策略和技术，对应教材第三章内容。
- 内存分配与回收策略- 虚拟内存技术- 页面置换算法4. 文件系统：介绍文件系统的基本概念、结构、存储原理，对应教材第四章内容。
同步互斥问题的研究性教学
解法 ：
进程 Ａ
进程 Ｂ
进程 Ｃ ……
ＰＳ ＭＡ Ｈ Ｅ （Ｅ Ｐ Ｏ Ｅ （Ｅ Ａ Ｈ Ｅ （Ｅ Ｐ ＯＲ ）ＰＳ ＭＡ Ｈ Ｒ ）ＰＳ Ｍ Ｐ ＯＲ ） 使 用 打 印机 使 用 打 印机 使 用 打 印机 ＶＳ ＭＡ Ｈ Ｅ （Ｅ Ｐ ０Ｒ ）ＶＳ ＭＡ Ｈ Ｒ ）Ｖ Ｓ Ｍ Ｐ ０Ｒ ） … （Ｅ Ｐห้องสมุดไป่ตู้Ｏ Ｅ （Ｅ Ａ Ｈ Ｅ … ２２ 同 步 ．． ２
所 谓 同 步 是 指进 程 问 共 同 完 成 一 项 任 务 时 直 接 发 生 相 互 作
本 文探 讨 了这 类 问题 的教 学方 法 ． 且 通 过 对 几 个 实 例 的 详 并 细分 析 ， 而 寻 求该 类 问 题 规 律 性 的 求解 方 案 。 从
２同步 互斥 问题 的教 学思路
一
计 中 ， 了提 高 系 统 中各 种 资 源 的利 用 率 ， 进 了 并 发 的 概 念 ． 为 引 让 多 个 进 程 可 以 并 发 执 行 ， 又 因 为 并 发 执 行 ． 易 引 发 死 锁 等 一 但 容 些 问题 ， 而 才有 了互 斥 与 同 步 的 概念 。比如 ， 从 多个 进 程 竞 争 一 个 临 界 资 源 而 引起 问题 ， 需 要 让 多个 并 发 进 程 互 斥 进 行 ； 如 ． 这 又 多
维普资讯
。
教 育 论 坛 ． 。 ． 。
电 脑 知 识 与 技 术
同步互斥 问题 的研 究性教 学
《操作系统原理》授课教案-《操作系统原理》
《操作系统原理》授课教案-《操作系统原理》操作系统原理授课教案 - 操作系统原理一、教学目标本课程的教学目标主要包括以下几个方面：1. 了解和掌握操作系统的基本概念和原理；2. 熟悉操作系统的常见功能和特性；3. 掌握操作系统的设计和实现方法；4. 培养学生对操作系统的分析和解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容将涵盖以下几个模块：1. 操作系统概述- 操作系统的定义和作用- 操作系统的发展历程- 操作系统的分类和特点2. 进程管理- 进程和线程的概念- 进程调度算法和实现- 进程同步和互斥3. 存储管理- 内存管理的基本原理- 内存分配和回收算法- 虚拟内存的实现和管理4. 文件系统- 文件系统的组成和结构- 文件的存储和访问方式- 文件系统的管理和维护5. 设备管理- 设备管理的基本原理- 设备驱动程序的设计和实现- 设备的分配和调度三、教学方法本课程将采用以下教学方法：1. 理论授课：介绍操作系统的基本概念和原理，并通过案例分析进行实际应用的讲解。
2. 实践操作：通过实际操作和编程练，加深学生对操作系统的理解和掌握。
3. 分组讨论：组织学生进行小组讨论，共同分析和解决操作系统相关的问题。
四、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面：1. 课堂表现：考察学生对操作系统知识的掌握情况和参与讨论的主动性。
2. 实验报告：评估学生在实践操作和编程练中的实际能力和成果。
3. 期末考试：综合考察学生对操作系统的理论知识和应用能力。
五、教学资源本课程的教学资源包括以下几个方面：1. 教材：选用经典的操作系统教材作为参考书。
2. 讲义：提供详细的课堂讲义，帮助学生更好地理解和研究。
3. 实验环境：提供适合操作系统实验的计算机环境和工具。
六、教学进度安排本课程的教学进度安排如下：七、参考资料1. 牛津大学计算机科学系，操作系统原理教学课程手册。
2. 郁才根，操作系统简明教程，清华大学出版社，2018。
《计算机操作系统》汤小丹.
知道其他进程的存在，但这些进程既然同处于一个系 统中，也就必然存在资源共享的关系，如共享CPU、I /O设备等。此时进程同步的主要任务是保证诸进程能 互斥地访问临界资源。这样，系统中的资源应由系统 统一管理，不允许用户进程直接使用。 ② 直接相互制约的关系：在某些进程间还存在相互合作 关系，此时进程同步的主要任务是保证诸进程在执行 次序上的协调，不会出现与时间有关的差错。
waitp(Dromcuteesxs)B;:wait(Dmutex);//Dmwuatietx(=E-mu1t,Bex阻);塞 wait(Emu此te时x)A;，B进入死锁状态。显wa然it，(D进mu程te要x)求;
L:list of process; //链接所有等待进程的
end
进程链表
相应地，wait(s)和signal初(s值)记操表录作示型可系描信述统号为中量：某类资源
Procedure wait(S)
的数目,减1操作表示进程
var S:semaphore; 请求一个单位的资源.
begin
若不大于0。表示在该信
② 同步机制应遵循的准则
• 空闲让进：当无进程处于临界区时，表明临界资源处 于空闲状态。可允许一请求进入临界区的进程立即进 入自己的临界区。
• 忙则等待：当已有进程进入到临界区时，表明临界资 源正被访问，故其他试图进入临界区的进程必须等待。
• 有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证该进 程能在有效时间内进入自己的临界区，以免陷入“死 等状态”。
资源而言的。多个进程共享多个临界资源时则要采取 另外的若信A和号B量按机下制述。次序执行wait操作: • 设A(和DmB为ut进ex程,E，m都ute要x初求值访为问1共）享数据D和E，这时D和E 为临界p资ro源ce。ss为A:Dw、aEit设(D置m用ute于x)互;/斥/D的m信ute号x=量0Dmutex、E mutex，pr令oc初es值sB为:w1a，it这(E时muAt和exB)有;//操Em作u：tex=0 ProcessprAo:cessA:wait(Emutex);//Epmroucteesxs=-B1:,A阻塞
《操作系统》课程教学大纲
《操作系统》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：10411290课程名称（中/英文）：操作系统/Operating System课程类别：专业基础课学分：3.5总学时：56理论学时：48实验/实践学时：8适用专业：数据科学与大数据技术适用对象：本科先修课程：计算机组成与系统结构、java程序设计、数据结构教学环境：多媒体开课学院：计算机与信息工程学院二、课程简介《操作系统》是高校软件工程专业的一门专业核心课，是后续专业课程的理论基础，本课程讲述操作系统的基本原理，主要偏重于操作系统功能与结构的理论分析，对其中的重要算法辅以实验,以加深对理论知识的理解和掌握。
主要内容包括操作系统概论；进程的概念、进程的描述与控制、进程的同步与互斥以及进程管理的常用算法；处理机调度的策略和处理死锁的方法；存储器管理的方案和分配算法以及存储保护和共享；文件系统的运行机制及关键的数据结构；设备与系统的结合方式，设备驱动程序的结构及加载机制。
通过该课程的学习要求学生理解和掌握操作系统的原理和实现方法，培养分析、比较操作系统实现方法优劣的基本能力，加深对操作系统的理解，提高深入编程和借鉴操作系统的设计思想和算法的能力。
本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从操作系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法。
主要内容包括：操作系统的概论；操作系统的作业管理；操作系统的文件管理原理；操作系统的进程概念、进程调度和控制、进程同步和互斥等；操作系统的各种存储管理方式以及存储保护和共享；操作系统的设备管理原理。
三、课程教学目标2.课程教学目标及其与毕业要求指标点、主要教学内容的对应关系四、教学内容第一章操作系统引论1.主要内容：阐述操作系统的目标和作用；操作系统的发展过程；操作系统基本特性；操作系统主要功能；操作系统的结构设计。
2.基本要求：掌握操作系统的定义；理解操作系统目标、作用和功能；。
3.重点：操作系统的定义与功能。
《操作系统》课程标准
《操作系统》课程标准第 1 页 共 7 页 《操作系统》课程标准一、课程概述 操作系统是计算机系统的核心软件，它是连接计算机硬件和软件的纽带，在计算机系统中起着管理和控制中心的作用。操作系统课程是信息类专业的专业基础课之一，它在学生的计算机专业知识结构中有着重要的地位和作用，它的前导课程是高级语言程序设计基础、数据结构等，同时，它为学生以后学习计算机网络、数据库系统、软件工程等课程打下扎实的基础。 本课程的目的是使学生掌握操作系统的基本理论，设计方法和实现技术，培养学生具有对具体操作系统进行分析的初步能力，以及进行系统程序设计的初步能力。为开展各种计算机应用任务打下良好的基础。 二、课程目标 1．知道《操作系统》这门学科的性质、地位和独立价值。知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科未来的发展方向。 2． 理解这门学科的主要概念、基本原理和策略。 3． 初步学会运用一些具体的策略与技术，如进程调度、存储器管理、中断技术、缓冲技术等。 4． 使学生能够把所学的原理应用到具体的操作系统中，在实际应用中发现、分析、解决问题。 三、教学内容和教学要求 这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下： 知道——是指对这门学科和具体操作系统的认知。 理解——是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的操作系统技术演变过程、特征、形成原因以及五大管理功能之间的相互关系。 掌握——是指运用已理解的操作系统概念和原理，说明、解释、类推实际操作系统中出现的事件和现象。 学会——是指能模仿或在教师指导下独立地完成操作系统某些部分的分析和设计任务，或能识别操作中的一般差错。 《操作系统》课程标准第 2 页 共 7 页
教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。 本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。 （一）绪论
《操作系统》课程教学大纲
《操作系统》课程教学大纲操作系统课程教学大纲引言：操作系统是计算机科学与技术专业中一门重要的课程，其作为计算机系统的核心软件之一，在计算机科学与技术专业的学习中具有重要的地位。
本文将详细介绍操作系统课程的教学大纲，包括课程目标、主要内容、教学方法和评估方式等方面。
一、课程目标1. 培养学生对操作系统的基本概念和原理的理解；2. 掌握常见操作系统的设计与实现方法；3. 培养学生对操作系统的分析与设计能力；4. 开发学生的问题解决能力和团队合作能力。
二、主要内容1. 操作系统概述1.1 操作系统的定义与发展1.2 操作系统的功能与特点1.3 操作系统的分类与应用领域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 进程通信与线程3. 存储管理3.1 存储器的层次结构与地址映射 3.2 内存分配与回收算法3.3 虚拟存储器与页面置换算法3.4 页面替换算法与缓存管理4. 文件管理4.1 文件系统的组织与管理4.2 文件的逻辑结构与物理结构 4.3 文件的存取与共享4.4 文件的保护与安全性5. 设备管理5.1 设备的分类与特性5.2 设备的分配与控制5.3 设备的中断与异常处理5.4 设备驱动程序设计三、教学方法1. 理论讲授：通过教师的讲解，向学生介绍操作系统的基本概念、原理和设计方法等内容；2. 实验演示：设计实际的操作系统实验，让学生通过实践加深对操作系统的理解；3. 小组讨论：组织学生分成小组，进行课堂讨论，提高学生的问题解决和团队合作能力；4. 课程项目：指导学生参与操作系统的开发项目，锻炼学生的实践能力和创新能力。
四、评估方式1. 平时成绩：包括作业、实验报告和课堂参与等；2. 期中考试：测试学生对操作系统知识的理解和掌握程度；3. 期末考试：全面检验学生对操作系统课程的综合能力。
五、参考教材1. 《现代操作系统》（第四版），作者：Andrew S. Tanenbaum；2. 《操作系统概念》（第九版），作者：Abraham Silberschatz、Peter B. Galvin、Greg Gagne。
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《操作系统》课程中进程同步问题的教学方
法研究 -
摘 要：操作系统是信息相关专业的重要的核心课程之一。
处理机管理部分是操作系统课程中的重中之重，处理机管理主要
归结为对进程的管理。而进程同步问题是进程管理中的重要部
分。一直以来，进程同步问题都是操作系统教学中的重点和难点。
该文针对合作进程的执行顺序类进程同步问题探讨操作系统课
程的教学方法，总结教师在教学实践当中的宝贵经验，旨在提高
学生对用信号灯机制解决进程同步问题的理解和掌握。
关键词：操作系统；进程同步；合作进程的执行顺序；信
号灯；P操作；V操作
1引言
操作系统作为信息类相关专业的核心课程，课程内容庞杂、
涉及面广、知识点多、实践性强，概念多而抽象，不容易理解。
学生很难掌握一些重要知识点。因此需要加强重要知识点的教学
方法研究，以提高教学质量。
进程同步是操作系统课程中处理机管理的核心问题之一，
是操作系统的核心知识点，是教学过程中的重点和难点，也是考
研的重点考核内容，因此学生能否很好地理解并掌握这部分内容
是影响教学效果的关键。
在多年的操作系统课程的教学实践中，信号灯和P、V操
作问题一直是困扰老师和学生的一个难点。概念很容易讲，老师
很清楚如何去解决，但如何让学生很轻松容易地去理解和解决类
似的问题，这是操作系统教学和学习过程中的一个难点。
本文针对进程同步问题探讨操作系统课程的教学方法，总
结教学实践中的宝贵经验，旨在提高学生对用信号灯机制实现进
程同步问题的理解和把握。
2 进程同步的基本概念
2.1 进程同步
所谓进程同步就是并发进程在一些关键点上可能需要相互
等待与互通消息，这样的相互制约关系称为进程同步。同步意味
着两个或多个进程之间根据它们一致同意的协议进行相互作用。
2.2 进程同步的基本类型
在操作系统中，有各种各样进程同步，按特点不同一般可
将同步问题分为两类：
（1）各进程合作完成某工作的逻辑顺序；
（2）对系统资源的共享的合作进程的同步。
本文主要讲解第一类进程同步问题的解决方法。
3 信号灯的基本概念
信号灯的概念是由荷兰人Dijkstra于1968年提出的，这个
时期正是操作系统形成的活跃时期。
他把互斥的关键概念抽象到信号灯这个概念中。信号灯是
一个被保护的变量，只有P操作、V操作和一种称为信号灯初始
化操作才能访问和改变它的值。信号灯是一个确定的二元组（s，
q），s 是一个具有非负初值的整型变量，q是一个初始状态为空
的排队站。创建信号灯时，应准确说明信号灯 s的意义和初值
（这个初值绝不能为负值）。每个信号灯都有一个队列，其初始
状态为空。
P操作：提出申请，检测所需信号是否到达，有可能使一
个进程转到等待状态。
（1）s值减1；
（2）若相减结果大于等于0，则进程继续执行；
（3）若结果小于0，则该进程挂起。
V操作：释放信号，有可能要去唤醒一个处于等待状态的
进程。
（1）s值加1；
（2）若相加结果大于0，进程继续执行；
（3）否则，唤醒一个（或多个）等待该信号灯的进程，然
后本进程继续执行。
4 用信号灯解决进程同步的方法
4.1 分析进程同步关系
4.2 信号灯的设置
在前趋图的每一条弧上分别设置一个信号灯，分别代表前
一个进程没有完成，后面一个进程就不能开始。
4.3 信号灯值的设置
合作进程必有开始和结束，前面的未结束后面的就不能开
始，所以每个信号灯的值都设置为0。
4.4 程序描述
主程序如下：
main（）
{
定义若干初值为0的信号灯；
cobegin
P1（）；
P2（）；
P3（）；
……
Pi（）；
……
coend
}
各进程的程序描述：
结点Pi表示Pi进程本身要完成的主要工作；
箭头指向结点Pi的弧表示Pi结点有限定它运行的直接前
趋，弧上的信号灯是Pi前趋结点完成后应该发送给Pi进程的完
成信号；
箭头从结点Pi引出的弧表示Pi结点有它限定运行的直接后
继，弧上的信号灯是Pi结点完成后应该发送给Pi后继进程的完
成信号。
程序描述如下：
Pi（）
{
P（sa1）；......P（sam）； /*依次检查Pi的直接前趋是否执
行完毕，若没有，则等待在相应信号灯的队列上。如果Pi进程
没有直接前趋，则此处没有P操作*/
Pi进程要完成的主要工作；
V（sb1）；......V（sbn）； /*依次向Pi的后继进程发送完成
信号。如果Pi进程没有直接后继，则此处没有V操作*/ }
5 信号灯在解决进程同步之合作进程的执行顺序问题中的
具体应用
5.1 分析同步关系
5.2 信号灯设置
5.3 信号灯初值设置
所有信号灯初值为0。
5.4 程序描述
主程序：
main（）
{
int s13=0；
int s23=0；
int s34=0；
cobegin
P1（）；
P2（）；
P3（）；
P4（）；
coend
}
各进程的程序描述：
6 结束语
信号灯机制是操作系统中实现并发进程执行的有效方法。
用信号灯机制可以有效地解决进程同步与互斥问题，但这一知识
点的理解和掌握并不容易。
本文着重介绍了在操作系统课程的教学过程中的一种很好
的教学方法。应用一种公式法则来讲解用信号灯机制解决进程同
步之合作进程的执行顺序类问题这一核心知识点，学生普遍感觉
利用这种求解思路和求解方法能够比较容易和熟练地解决这类
问题，反映良好。