个人介绍
操作系统

主讲教师:何飞

教师团队:共4

  • 李奇
  • 武岩
  • 祁晖
  • 刘丹
    《操作系统》属于计算机科学与技术、软件工程和网络工程专业必修的专业教育课程。该课程是深入了解和使用计算机的必备知识,是进行系统软件开发的理论基础,也是一门理论性和实践性并重的核心主干课程。本课程主要探讨操作系统的目标、作用、基本特性,以及操作系统的组成和实现方式。通过本课程的学习,使学生全面地了解和掌握操作系统的目标、作用和模型,从资源管理的角度领会操作系统的功能和实现过程,使学生对计算机系统的软硬件资源的管理具有深入的理解,能够运用操作系统的工作原理,提出实际工程问题的解决方案,解决具体实际问题。
    通过本课程的学习,主要达到以下的目标:
    目标1:通过概念理解原理,通过原理理解操作系统管理计算机软硬件资源的方式;
    目标2:掌握操作系统对处理器、内存、设备等资源的管理的具体实现方法,使学生能够综合分析各种资源管理之间的关系,具有求解计算机软硬件系统出现复杂问题的能力;
    目标3:能够根据所学的操作系统知识,提出实际工程问题的解决方案,解决计算机软硬件系统中出现的复杂工程问题。
课程公告
《操作系统》是计算机科学与技术、软件工程和网络工程专业必修的专业教育课程。课程学时为64学时,其中理论48学时,课内实验16学时。学分3.5。授课方式:线上线下相结合(学习通辅助)。考试方式为闭卷考试(机考)。先修课程为计算机导论,面向对象程序设计,数据结构与算法和计算机组成原理。答疑时间:随时+周三下午1:30-3:00科技大厦A座1104室。
教师团队

李奇

职称:教授

单位:长春理工大学

部门:计算机科学技术学院

职位:教师

武岩

职称:副教授

单位:长春理工大学

部门:计算机科学技术学院

职位:教师

祁晖

职称:副教授

单位:长春理工大学

部门:计算机科学技术学院

职位:系副主任

刘丹

职称:副教授

单位:长春理工大学

部门:计算机科学技术学院

职位:系副主任

教学大纲

一、课程基本信息                                                    

  课程编码

      050831108 

    开课单位 

计算机科学技术学院 

  课程名称

              操作系统

                                            Operating System

  课程学时

               64

    课程学分

                    3.5

  课程类别

 专业教育课程

    课程性质

     必修

  开课学期

  第  6 学期

    课内实验学时

                     16

  适用专业

计算机科学与技术、软件工程、网络工程

  选用教材

汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛.  计算机操作系统(第四版).西安电子科技大学出版社.  2014.

  先修课程

计算机导论 面向对象程序设计 数据结构与算法 计算机组成原理

  考核方式

机考

二、课程的教学内容、基本要求(知识点)与学时分配    

序号  教学内容知识点学时教学方式
 

1

 
 

第一章操作系统引论

 
1.操作系统的目标和作用;
2.操作系统的发展过程;

3.多道程序设计的基本概念;

4.操作系统的基本特征;

5.操作系统的主要功能以及结构设计;
 

3

 
 

讲授

 
 

2

 
 

第二章进程的描述与控制

 
1.前趋图和程序执行的概念;
2.程序顺序执行和并发执行的特征;
3.进程的概念;
4.进程的特征,进程基本状态及转换;
5.挂起操作和进程状态的转换;
6.进程管理中的数据结构,掌握进程控制块的作用;
7.进程控制;
8.进程同步及经典进程的同步问题;
9.进程通信;
10.线程的基本概念和实现; 
 

9

 
 

讲授

作业

 
 

3

 
 

第三章处理机调度与死锁

 
1.处理机调度的层次和调度算法的目标;
2.作业;
3.作业调度算法;
4.进程调度和实时调度;
5.系统资源问题和死锁的起因;
6.死锁的定义、必要条件和处理方法;
7.预防死锁的方法;
8.避免死锁的方法;
9.死锁的检测与解除方法; 
 

6

 
  讲授
  测
 

4

 
 

第四章存储器管理

 
1.存储器的层次结构;
2.程序的装入和链接;
3.连续分配存储管理方式;
4.对换的概念和方法;
5.分页存储管理方式;
6.分段存储管理方式; 
 

6

 
 

讲授

 
 

5

 
 

第五章虚拟存储器

 
1.常规存储管理方式的特征和局部性原理;
2.虚拟存储器的定义和特征;
3.虚拟存储器的实现方法;
4.请求分页存储管理方式;
5.页面置换算法;
6.请求分段存储管理方式; 
 

6

 

  讲

  作业

 

6

 
 

第六章输入输出系统

 
1.I/O系统的功能、模型和接口;
2.I/O设备和设备控制器;
3.中断机构和中断处理程序;

4.对I/O设备的控制方式;

5.与设备无关的I/O软件;

6.用户层的I/O软件;
7.假脱机系统;
8.缓冲区管理;
9.磁盘存储器的性能和调度; 
 

6

 
 



 讲授

 

 

 
 

7

 
第七章文件管理1.文件和文件系统的概念;
2.文件的逻辑结构;
3.文件目录的构成及管理;
4.文件共享;
5.文件保护;
 6 讲授
 

8

 
 

第八章磁盘存储器的管理

 
1.外存的组织方式; 

2.文件存储空间的管理; 

3.提高磁盘I/O速度的途径; 

4.提高磁盘可靠性的技术; 

5.数据一致性控制; 

 

6

 
 讲授
 测试
                                                     合  计           48

三、课程的实验要求与内容                                       

序号  项目            内容提要学时性质要求
1作业调度1、对于给定的一组作业,分别用先来先服务算法、短作业优先和响应比高者优先三种算法给出作业的调度顺序;
2、计算每一种算法的平均周转时间及平均带权周转时间并比较不同算法的优劣。 
2验证必做
2进程调度1、假定系统有n个进程,为每个进程构建一个进程控制块PCB的数据结构;
2、根据进程的优先级、到达时间、要求运行时间、优先级的动态变化策略,模拟实现对进程的基于优先级的时间片轮转调度算法。 
2验证必做
3银行家算法1、构建数据结构用于存储系统可用资源向量、n个进程的最大资源需求向量,已分配资源向量等,判断此时系统是否为安全状态;
2、进程执行时提出资源请求(可利用随机数给出或从键盘输入),判断资源是否可以安全分配,要求进程每提出一个资源请求,都要进行安全判断并给出安全序列,否则给出提示。 
2验证必做
4可变分区存储管理1、设计用来记录主存使用情况的数据结构;
2、设计一个主存分配算法,要求实现的基本功能操作有:寻找空闲分区,空闲分区表的修改,已分区表的修改;
3、设计一个主存回收算法。其中,若回收的分区有上邻空闲分区和(或)下邻空闲分区,要求合并相邻的空闲分区并记录在数据结构中; 
2设计必做
5页面置换算法对于任意给出一组页面访问顺序,分配给该进程一定的物理块(如3块、4块等),利用最佳、FIFO和LRU页面置换算法模拟页面置换过程,并计算其缺页率,分析结果。2验证必做
6SPOOLING输出模拟系统1、设计算法实现SPOOLING输出模拟系统;
2、包括SPOOLING输出进程,SPOOLING输出请求服务进程以及两个请求输出的进程;
3、进程调度算法采用伪随机调度算法,完成将输出信息块输出到显示器上。
 
2设计必做
7文件管理1、设计一个有m个用户的文件系统,每个用户最多可保存一个文件;
2、规定用户在一次运行中只能打开K个文件;
3、系统能检查键入命令的正确性,出错时应能显示出错原因;
4、对文件应能设置保护措施,如只能执行、允许读、允许写等;
5、对该文件系统设计提供一套文件操作。 
2设计必做
8磁盘空间的管理1、对于给定的一组磁盘访问请求,采用先来先服务、最短寻道优先以及电梯调度方法进行磁盘调度。
2、要求给出每种算法中磁盘访问的顺序,计算出平均移动道数。 
2设计必做
9windows进程控制1、通过Windows  API函数的调用实现在程序中创建和销毁一个Word进程,能够挂起和激活被创建进程的主线程;
2、通过Windows  API函数的调用,实现Windows线程间的互斥与通信,解决读者-写者问题。 
2综合必做
10windows目录综合操作
 
编写程序实现对目录的浏览并列出该目录下的文件以及各个子目录下的文件。
 
2综合必做


重难点指导

列出了各章的重点和难点内容,并给出了相应的学习提示。

参考教材

一、教材

《计算机操作系统(第四版)》,汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛 编著. 西安电子科技大学出版社,2014

二、参考书

1、《计算机操作系统(第4版)》学习指导与题解,梁红兵、汤小丹编著. 西安电子科技大学出版社,2015年

2、.《操作系统-精髓与设计原理》,William Stallings著.陈向群、陈渝等译.电子工业出版社,2017年

3、《操作系统原理》,Lubomir F.Bic,Alan C.Shaw 著,梁洪亮 等译. 清华大学出版社,2005年

4、《操作系统原理、设计与应用》,BrianL.Stuart 著,葛秀慧、田浩、刘展威等译. 清华大学出版社,2010年

5、《现代操作系统:原理与实现》,陈海波、夏虞斌等著. 机械工业出版社,2020年

6、《操作系统考研复习指导》王道论坛组.电子工业出版社,2018年

7、《操作系统考研辅导》,季江民、徐宗元、严冰 编著. 清华大学出版社,2010年

8、《操作系统习题与解析》曾平,曾林.清华大学出版社,2004年

9、《Linux 操作系统原理与应用(第2版)》,陈莉君、康华 编著. 清华大学出版社,2012年

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 操作系统课程介绍
文档
.ppt
2021-08-27 249.00KB
1.2 1.1 操作系统的目标和作用(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 585.00KB
1.3 1.2 操作系统发展过程(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 428.00KB
1.4 1.3 操作系统基本特性(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 224.00KB
1.5 1.4 操作系统主要功能(自学,了解)
文档
.ppt
2021-08-27 224.50KB
1.6 1.5 操作结构设计(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 373.50KB
1.7 1.x1 计算机硬件系统
视频
.mp4
2021-08-27 222.91MB
1.8 1.x2 计算机软件系统
视频
.mp4
2021-08-27 165.20MB
1.9 1.x3 启动模块及自装入机制
视频
.mp4
2021-08-27 534.41MB
2.1 2.1 前趋图和程序执行(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 403.00KB
2.2 2.2 进程的描述(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 442.50KB
2.3 2.x1 Linux task_struct结构体(自学,补充)
视频
.mp4
2021-08-27 234.70MB
2.4 2.3 进程控制
文档
.ppt
2021-08-27 302.00KB
2.5.1 2.4.1 进程同步的基本概念(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 336.50KB
2.5.2 2.4.2 硬件同步机制(自学,了解)
文档
.ppt
2021-08-27 260.00KB
2.5.3 2.4.3 信号量机制(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 278.00KB
2.5.4 2.4.4 信号量的应用(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 302.00KB
2.5.5 2.4.5 管程机制
文档
.ppt
2021-08-27 304.00KB
 
作业
.work
2021-08-27 --
2.6.1 2.5.1 生产者——消费者问题(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 284.50KB
2.6.2 2.5.2 哲学家进餐问题(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 618.00KB
2.6.3 2.5.3 读者——写者问题(自学,了解)
文档
.ppt
2021-08-27 271.50KB
2.6.4 2.x2 阅览室进入问题(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 259.00KB
2.6.5 2.x3 吃水果问题(自学,了解)
视频
.mp4
2021-08-27 82.04MB
2.6.6 2.x4 睡眠理发师问题(自学,了解)
视频
.mp4
2021-08-27 133.00MB
2.7.1 2.6.1 进程通信的类型(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 255.00KB
2.7.2 2.6.2 消息传递通信的实现方法(自学,了解)
文档
.ppt
2021-08-27 281.50KB
2.7.3 2.6.3 直接消息传递系统实例(自学,了解)
文档
.ppt
2021-08-27 291.50KB
2.8 2.7 线程的基本概念(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 267.00KB
2.9 2.8 线程的实现(自学,了解)
文档
.ppt
2021-08-27 336.00KB
3.1 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 282.50KB
 
作业
.work
2021-08-27 --
3.2 3.2 作业与作业调度(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 422.50KB
 
作业
.work
2021-08-27 --
3.3 3.3. 进程调度(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 372.00KB
 
作业
.work
2021-08-27 --
3.4 3.4 实时调度(自学,了解)
文档
.ppt
2021-08-27 793.50KB
 
作业
.work
2021-08-27 --
3.5 3.5 死锁概述(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 369.50KB
 
作业
.work
2021-08-27 --
3.6 3.6 预防死锁(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 260.00KB
 
作业
.work
2021-08-27 --
3.7 3.7 避免死锁(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 1.20MB
 
作业
.work
2021-08-27 --
3.8 3.8 死锁的检测与解除(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 353.50KB
 
作业
.work
2021-08-27 --
4.1 4.1 存储器的层次结构(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 269.50KB
4.2 4.2 程序的装入和链接(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 349.50KB
4.3.1 4.3.1 单一连续分配(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 262.00KB
4.3.2 4.3.2 固定分区分配(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 271.50KB
4.3.3 4.3.3 动态分区分配(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 359.50KB
4.3.4 4.3.4 基于顺序搜索的动态分区分配算法(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 267.50KB
4.3.5 4.3.5 基于索引的动态分区分配算法(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 385.50KB
4.3.6 4.3.6 动态可重定位分区分配(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 328.00KB
4.4 4.4 对换(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 271.00KB
4.5.1 4.5.1 分页存储管理的基本方法(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 301.50KB
4.5.2 4.5.2 地址变换机构(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 289.50KB
4.5.3 4.5.3 访问内存的有效时间(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 275.50KB
4.5.4 4.5.4 两级和多级页表(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 312.50KB
4.5.5 4.5.5 反置页表(自学,了解)
文档
.ppt
2021-08-27 240.00KB
4.6 4.6 分段存储管理方式
文档
.ppt
2021-08-27 488.50KB
5.1 5.1 虚拟存储器概述(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 285.50KB
5.2 5.2 请求分页存储管理方式(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 555.50KB
5.3 5.3 页面置换算法(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 1.06MB
5.4 5.4 “抖动”与工作集(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 585.00KB
 
视频
.mp4
2021-08-27 84.81MB
5.5 5.5 请求分段存储管理方式(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 614.00KB
6.1 6.1 I/O系统的功能、模型和接口(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 292.50KB
6.2 6.2 I/O设备和设备控制器(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 822.00KB
6.3 6.3 中断机构和中断处理程序(自学)
文档
.ppt
2021-08-27 329.00KB
6.4 6.4 设备驱动程序(自学)
文档
.ppt
2021-08-27 519.00KB
6.5 6.5 与设备无关的I/O软件(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 400.00KB
6.6 6.6 用户层的I/O软件(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 344.00KB
6.7 6.7 缓冲区管理(讲授,理解)
文档
.ppt
2021-08-27 476.50KB
6.8 6.8 磁盘存储器的性能和调度(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 1.01MB
7.1 7.1 文件和文件系统(精讲,掌握)
文档
.ppt
2021-08-27 355.00KB
7.2 7.2 文件的逻辑结构(精讲,掌握)∆
文档
.ppt
2021-08-27 405.00KB
7.3 7.3 目录管理
文档
.ppt
2021-08-27 958.50KB
7.4 7.4 文件共享
文档
.ppt
2021-08-27 393.50KB
7.5 7.5 文件保护
文档
.ppt
2021-08-27 528.50KB
8.1 8.1 外存的组织方式
文档
.ppt
2021-08-27 692.50KB
8.2 8.2 文件存储空间的管理
文档
.ppt
2021-08-27 638.00KB
8.3 8.3 提高磁盘I/O速度的途径
文档
.ppt
2021-08-27 315.00KB
8.4 8.4 提高磁盘可靠性的技术
文档
.ppt
2021-08-27 342.50KB
8.5 8.5 数据一致性控制
文档
.ppt
2021-08-27 270.50KB
9.1.1 9.1.1 认识Linux的文本编辑器
视频
.mp4
2021-08-27 4.18MB
9.1.2 9.1.2 Linux vi编辑器的基本用法
视频
.mp4
2021-08-27 32.06MB
9.1.3 9.1.3 用Linux Vi编辑器写程序
视频
.mp4
2021-08-27 18.54MB
9.1.4 9.1.4 GDB调试器
视频
.mp4
2021-08-27 80.66MB
9.1.5 9.1.5 Linux vi编辑器使用中遇到的问题(一)
视频
.mp4
2021-08-27 90.43MB
9.1.6 9.1.6 Linux vi编辑器使用中遇到的问题(二)
视频
.mp4
2021-08-27 88.28MB
9.2 实验1 处理器调度算法模拟实现与比较
文档
.pdf
2021-08-27 183.79KB
9.3 实验2 银行家算法模拟实现
文档
.pdf
2021-08-27 166.22KB
9.4 实验3 动态可重定位分区内存管理模拟设计与实现
文档
.pdf
2021-08-27 233.39KB
9.5 实验4 页面置换算法模拟实现与比较
文档
.pdf
2021-08-27 174.85KB
9.6 实验5 仿写Linux下的cp命令
文档
.pdf
2021-08-27 141.38KB
 
视频
.mp4
2021-08-27 257.44MB
9.7 实验6 仿写Linux下的ls-l命令
文档
.pdf
2021-08-27 135.01KB
 
视频
.mp4
2021-08-27 395.92MB
9.8 实验7 Linux下的进程控制
文档
.pdf
2021-08-27 134.39KB
 
视频
.mp4
2021-08-27 156.19MB
9.9 实验8 Linux下的线程控制和同步
文档
.pdf
2021-08-27 164.37KB
 
视频
.mp4
2021-08-27 283.32MB
 
视频
.mp4
2021-08-27 358.73MB
9.10 实验9 生产者-消费者问题(附加)
文档
.pdf
2021-08-27 164.30KB
 
视频
.mp4
2021-08-27 152.49MB
10.1 课程设计指导书
文档
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10.2 32位Linux环境下的开发环境安装
视频
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10.3 64位Linux环境下的开发环境安装
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