课程介绍

课程的起源与发展
   《计算机操作系统》课程起源于二十世纪七十年代初期。当时，随着计算机巨头IBM公司的S/360大型机系统软件的推出，对“计算机操作系统”这个系统软件的讨论遍及全球。专家学者敏锐地感觉到“操作系统”将是计算机技术和学科发展的重要领域，不失时机地开展了计算机操作系统的研究和分析。
     它的先修课程为程序设计基础、数据结构、计算机原理，后继课程为系统接口、计算机网络、嵌入式系统等课程。计算机操作系统是用于控制计算机系统的系统软件，所有的工具软件、应用软件、用户程序等都必须在操作系统的支持下运行，也是用户与计算机系统交互操作的界面。其内容涉及理论、算法、技术、实现和应用，学生学习理解有一定难度，作为专业学科中一门承前启后的基础课程，计算机操作系统在计算机专业课程体系中扮演着重要的角色。

课程大纲

学习目标

一、概述     
基本概念
操作系统、单道批处理系统、多道批处理系统、分时系统、实时系统、多道程序设计技术、并发与并行、接口（用户接口与程序接口）

综合性问题
操作系统的功能、性能要素、执行模式（双模式）、微核结构、操作系统的体系结构
    
概念理解与区别
并发与并行、多道程序设计技术、操作系统的功能、性能要素、执行模式（双模式）
    

二、进程管理     
基本概念
进程、线程、对换技术、响应时间、周转时间、截止时间、同步与互斥、死锁、

数据结构
PCB、进程队列、信号量结构

算法
各种进程调度算法（FCFS、轮转法、短进程优先、剩余时间最短者优先、响应比高者优先、反馈法）及实时调度算法、避免进程死锁的银行家算法
    
概念理解与区别
进程状态转换、进程切换与模式切换、进程与线程、同步与互斥

问题与解决
并发控制（信号量方法、经典进程同步与互斥问题解决技术）；死锁问题及解决方法；进程调度算法


三、存储管理     
基本概念
逻辑地址/物理地址、重定位、内零头、外零头、紧凑技术、虚拟存储、抖动、

数据结构
空闲分区（链）表、页表、分页地址结构、段表、分段地址结构、段页式地址结构

基本原理
局部性原理

算法
动态分区放置算法、分页系统逻辑地址到物理地址的转换方法、页面置换算法(FIFO, LRU, CLOCK)
    
原理理解与应用
局部性原理的深入理解及其在各级存储体系中的应用（data cache, TLB, disk cache, I/O buffer）

问题与解决
分区/分页/分段/段页式存储管理技术及实现、虚拟分页系统的实现、页面置换算法


四、设备管理     
综合性问题
计算机I/O子系统的组成、I/O控制方式（程序I/O，中断驱动I/O及DMA）、OS设备管理模块的结构、I/O缓冲技术、SPOOLing技术、RAID技术

数据结构
设备分配中的数据结构（设备控制表、控制器控制表、通道控制表、系统设备表）、逻辑设备表

算法
磁盘调度算法（SSTF算法，SCAN算法，CSCAN算法，N-STEP-SCAN算法，FSCAN算法）
    
问题与解决
OS设备管理模块的结构、I/O缓冲技术、SPOOLing技术及其应用

算法与实现
各类磁盘调度算法的实现

五、文件管理     
基本概念
文件、文件系统、文件的逻辑组织与物理组织、文件目录、文件共享

数据结构
文件控制块、索引结点、外存空闲表（空闲链表）

综合性问题
文件系统的体系结构、文件的逻辑组织（堆文件、顺序文件、索引顺序文件、索引文件、HASH文件）、文件的目录组织、文件在外存中的存储技术（连续分配、链接分配、索引分配）、空闲外部存储空间的管理技术（位示图、空闲链表、索引）
    
问题与解决
文件的逻辑组织结构、文件在外存的分配技术、索引结点的使用与好处、文件共享的实现

学习要求

完成相应的课题

考核标准

掌握操作系统基本概念、进程管理、处理机调试、内外存管理、设备管理的概念、数据结构与算法

教材教参

操作系统原理, 孟庆昌，机械工业出版社,9787111306238