中文简介

本课程是关于现代计算机操作系统的理论与实践的导论课。课程内容包括：操作系统的功用（能做什么不能做什么？）；系统调用与接口；进程与线程；并发编程；计算与存储资源的调度与管理；虚拟内存；死锁；分布式系统与算法；网络操作系统介绍；操作系统的安全。本课除了从理论角度阐述如何进行系统抽象和算法设计外，还将从实践角度介绍相关机制及其实现。

教学目标和基本要求（理论）

让学生系统学习计算机操作系统的原理和实现方法，理解操作系统的功用和结构，掌握进程与线程的基本原理，理解进程管理、内存管理、输入输出管理和文件管理的基本方法，培养对复杂系统软件的分析能力、加深对系统软硬件接口的理解，为今后从事系统安全、软件安全的研究与实际应用打下坚实基础。

重难点

教学重点：进程与线程、互斥与同步、虚拟内存、调度算法、文件组织与访问

教学难点：系统中断、信号量机制、死锁、多级页表、多处理器调度

课程章节主要内容及学时分配

第一章  背景知识（6学时）

            计算机系统的概念、操作系统的设计目标与体系结构、中断机制

第二章  进程管理1（4学时）

            进程与线程的基本概念与实现、进程的状态及其转换

第三章  进程管理2（6学时）

             调度的目标、调度算法、单处理器调度、多处理器调度

第四章  进程管理3（8学时）

            互斥和同步、进程间通信、临界区和临界资源、互斥和同步的软硬件解决方案、信号量机制

第五章  进程管理4（6学时）

             死锁与饥饿的概念、死锁的描述与判定、处理死锁的方法、并发编程

第六章  实内存管理（4学时）

             存储的层次结构、连续分区、固定分区、动态分区、内存分配的算法及其性能分析

第七章  虚拟内存管理（8学时）

             虚拟内存的概念、分页、分段、段页式、多级页表、倒排页表、虚拟内存的管理算法

第八章  输入/输出管理（6学时）

            I/O设备、I/O缓冲、磁盘调度算法及性能分析

第九章  文件管理（6学时）

            文件的概念与实现、文件的组织与管理、Linux与Windows文件系统

第十章  操作系统的安全（6学时）

           操作系统的安全威胁、操作系统的安全机制、系统安全的基本架构

第十一章  分布式操作系统初步（选讲）

            分布式系统的理论基础、分布式OS介绍

说明：上述理论课总学时60，另外根据学生需要会增加复习答疑4学时，分布式操作系统初步6学时。

教学目标和基本要求（实验）

本实验是操作系统课程的配套实验教学部分，通过对进程、调度、内存及文件管理等算法的实现与设计，加深学生对操作系统理论的理解，掌握基本的技术，锻炼学生的上机操作实践能力。学有余力的学生可选做操作系统安全方面的实验，为系统安全的学习和研究打下良好的基础。

要求学生在实验前做好充分的准备；实验完成后，要提交实验报告，作为评分的依据。作为辅助手段，在实验进行前，会安排额外的4学时讲解所使用的实验系统及每次实验目的、内容和要求，实验报告的规范性要求。收到实验报告后，会对随机抽取的部分学生进行面试复查，检查实验结果，对学生提出问题，要求用实际操作给出答案。

实验项目及学时分配