课程简介
《操作系统原理》是针对计算机科学技术专业三年级本科生开设的一门专业基础课程。本课程着重学生系统观的培养,通过重点讲述操作系统的内部结构、工作原理及典型技术的实现,使学生建立起对操作系统的整体及各个功能模块的认识,从而系统掌握计算机的专业知识,进一步提升学生的软件开发能力乃至系统软件开发能力。
课程大纲
第1章 操作系统概述
主要内容:举例介绍操作系统所做的工作;操作系统的定义与特征;操作系统分类;操作系统发展中的典型技术;典型操作系统的结构。
第2章 操作系统运行环境
主要内容:特权指令/非特权指令、CPU状态;中断系统的作用;中断硬件工作原理;中断处理程序流程;中断处理程序举例;中断系统举例;系统调用基本概念;系统调用实现机制;系统调用实现实例。
第3章 进程线程模型
主要内容:进程基本概念;进程状态及状态转换;进程控制块的作用和内容;进程控制操作;进程地址空间与进程映像;为什么引入线程?线程的应用场景;Web服务器的实现;线程概念、线程与进程的区别;线程实现的三种方式;Pthreads线程库及应用;几个重要的概念:原语、可再入程序。
第4章 处理器调度
主要内容:调度层次与调度类型;调度时机与进程切换;调度算法设计原则;调度算法设计时考虑的各种因素;基本调度算法;多级队列反馈调度算法;调度算法应用;Linux调度算法的演化; Windows调度算法简介。
第5、6章 同步机制
主要内容:进程/线程的并发执行;竞争条件的引入;进程互斥与进程同步的概念;进程互斥的软件解法;Peterson算法;进程互斥的硬件解法;睡眠与唤醒机制;信号量及PV操作;用信号量解决互斥问题举例;用信号量解决生产者消费者问题;用信号量解决读者写者问题;信号量的问题及管程的引入;管程的基本概念;Hoare管程;管程应用举例;Mesa管程;JAVA管程解决生产者消费者问题。
第7、8章 存储模型
主要内容:基本概念介绍;物理内存管理方案之可变分区管理方案;物理内存管理方案之页式管理方案;虚拟存储管理基本思想;页表设计;地址转换过程;TLB引入;缺页异常处理;页面置换算法及应用;工作集模型;清除策略与页缓冲技术。
第9、10章 文件系统
主要内容:文件系统的功能;文件分类;文件的逻辑结构和物理结构;文件控制块的内容和作用;文件目录与目录文件;文件系统的布局;文件的基本操作;文件系统的内存结构;磁盘空间管理;FAT16/32文件系统;UNIX文件系统;文件共享与保护机制;文件系统一致性;文件系统性能。
第11章I/O系统
主要内容:设备管理的目标和任务;I/O设备分类;I/O设备组成;I/O端口地址;I/O控制方式;I/O软件层次;设备分配算法;设备驱动程序;缓冲技术;I/O性能问题。
第12章死锁
主要内容:死锁的基本概念;产生死锁的原因;死锁举例;用资源分配图讨论死锁问题;死锁预防方法;死锁避免方法;银行家算法;银行家算法的应用;死锁检测方法;死锁解除方法;哲学家就餐问题。
课程说明
课程目标
1.掌握操作系统的基本概念、功能组成、系统结构及运行环境;
2.熟悉并运用操作系统工作原理、设计方法和实现技术,理解有代表性、典型的操作系统实例(如UNIX、Linux和Windows);
3.了解操作系统的演化过程、发展研究动向、新技术以及新思想,为后续相关课程的学习打下良好基础,为后续职业发展奠定基石。
本课程共12章。
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章节内容
1操作系统概述
1.1操作系统做了什么? https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229024730
1.2操作系统的定义和作用 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229028503
1.3操作系统的主要特征 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229029600
1.4典型操作系统的架构 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229029962
2操作系统运行环境
2.2中断与异常机制介绍 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229129094
2.3中断与 异常机制 工作原理 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229133354
2.4实例:X86的中断与异常机制 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229135750
2.6实例:基于X86的Linux系统调用机制简介 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229140630
3进程线程模型
3.2进程状态及状态转换 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229198473
3.4关于进程相关概念的讨论 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229200624
4处理器调度
4.1处理器调度的相关概念 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229140943
4.2设计调度算法要考虑的几个问题 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229141391
4.3批处理系统的调度算法 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229142437
4.4交互式系统的调度算法 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229143104
4.5多级反馈队列调度算法、各种调度算法小结等 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229143847
4.6Windows 的线程调度算法 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229144390
5同步机制(1)
5.3进程互斥的软件解决方案 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229145919
5.4进程互斥的硬件解决方案 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229148117
6同步机制(2)
6.7典型操作系统中的IPC机制 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229172849
7存储模型(1)
7.1基本概念-地址重定位 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229174813
8存储模型(2)
8.2页表及页表项的设计 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229187811
8.3地址转换过程及TLB的引入 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229188152
8.7页面置换算法2-工作集算法 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229189649
9文件系统(1)
9.4文件控制块及文件目录 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229191633
9.7文件系统实例——UNIX https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229196603
10文件系统(2)
10.1文件系统实例——FAT https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229035579
10.8文件系统的两个练习 https://u7765370.pipipan.com/fs/7765370-229108889
11I/O系统
12死锁

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