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操作系统原理视频教程 39讲 武汉大学
 操作系统原理视频教程 39讲 武汉大学
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操作系统原理视频教程 39讲 武汉大学 课程介绍:

网页视频格式
各章学时安排(供参考)

第一章

OS 引论

3

第二章

进程管理

6

第三章

处理机调度和死锁  

6

第四章

存贮器管理

10

第五章

设备管理

5

第六章

文件系统

6

第七章

UNIX 操作系统  

8

              

44

九、教材及参考资料
    基础教材:《计算机操作系统(修订版)》,汤子瀛 等编著,西安电子科技大学出版社,2000年版
    参考资料:《计算机操作系统》,黄水松,黄干平等编著,武汉大学出版社,2004年版
              《操作系统原理》,何炎祥主编,上海科学技术文献出版社,1999年版

十、考核方式
    闭卷考试。

附录一:
教学内容与教学重点:
第1章 绪论
    1.1 什么是操作系统
        1.1.1 操作系统在计算机系统中的地位
        1.1.2 推动操作系统发展的动力
        1.1.3 研究操作系统的两个观点:
        1.1.4 OS管理的计算机系统资源
        1.1.5 OS提供的用户接口
        1.1.6 虚拟机
    1.2 OS的目标与模型
        1.2.1 操作系统的目标
        1.2.2 操作系统的层次模型
    1.3 操作系统的发展过程及分类
        1.3.1 无操作系统的计算机系统
        人工操作方式的特点、脱机输入/输出技术
        1.3.2 批处理操作系统
        单道批处理系统、单道批处理系统及其特征、多道批处理系统、多道程序设计技术、多道批处理系统及其特征、单道(uniprogramming)和多道批处理的比较、多道批处理系统需要解决的问题
        1.3.3 分时系统
        分时技术、分时操作系统、分时操作系统的特征
        1.3.4 实时系统
        实时系统与批处理系统和分时系统的区别、实时系统的特征
        1.3.5 操作系统的基本类型
    1.4 操作系统的结构
        1.4.1 操作系统的层次结构
        1.4.2 两种运行状态
        1.4.3 两种系统界面
    1.5 操作系统的基本特征
        1.5.1 并发
        1.5.2 共享
        1.5.3 虚拟性
        1.5.4 不确定
    1.6 中断在操作系统中的地位
    1.7 网络操作系统
        1.7.1 网络操作系统的功能
        1.7.2 网络操作系统的工作模式
    1.8 分布式系统
    1.9 分布式操作系统与网络操作系统的比较
    1.10 操作系统的主要功能
        1.10.1 处理机管理功能
        1.10.2 存储器管理功能
        1.10.3 设备管理功能
        1.10.4 文件管理功能
第2章 进程管理
    2.1 进程的基本概念:
        程序的顺序执行及其特征、程序的并发执行及其特征、进程的特征与状态、进程的定义、.进程的特征、与程序的联系与区别、进程的基本状态、新建状态和终止状态、进程状态转换、进程控制块(PCB)的内容
    2.2 进程控制
        相关概念、进程创建、终止、阻塞、唤醒、挂起与激活
    2.3 进程同步与互斥
        2.3.1 进程同步的相关概念:
        进程同步机制应遵循的原则、用软件方法解决同步问题
        2.3.2 信号量机制:
        整型信号量、记录型信号量机制、信号量集机制
    2.4 经典同步问题
        生产者和消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题
    2.5 管程
        引入目的、管程的基本概念、条件变量
    2.6 进程通信
        共享存储器系统、消息传递系统(消息缓冲通信:数据结构、发送/接收原语描述)信箱通信、共享文件(管道)通信
    2.7 线程:
        线程的引入、概念、线程的控制、与进程的比较、线程间的同步和通信、用户级线程和内核级线程

第3章 处理机调度
    3.1 处理机调度的类型
        处理机的三级调度:作业调度、中程调度、进程调度
    3. 2 选择调度算法的准则
        面向系统的准则、面向用户的准则
    3.3 调度算法
        3.3.1 先来先服务调度算法
        3.3.2 短作业(进程)优先调度算法:
        算法思想、特点、改进
        3.3.3 时间片轮转调度算法(Round-Robin):
        时间片大小的选择、确定时间片大小应考虑的因素、算法特点及改进
        3.3.4 优先权(Priority)调度算法:
        按调度方式对优先权调度算法分类、优先权的类型
        3.3.5 最高响应比优先调度算法:算法思想、特点
        3.3.6 多级队列调度算法
        3.3.7 多级反馈队列调度算法思想、算法性能
    3.4 实时任务调度
        3.4.1 实现实时系统的基本条件
        3.4.2 实时调度算法的分类
        3.4.3 常用的几种实时调度算法
        补充:公平分享调度算法:UNIX中的公平分享调度
    3.5 死锁
        3.5.1 死锁的表示
        3.5.2 死锁的基本概念:
        死锁产生的原因、可剥夺和非剥夺资源、竞争资源引起的进程死锁、 竞争临时性资源引起的死锁、进程推进顺序不当引起的死锁、死锁产生的必要条件
        3.5.3 死锁判定法则、死锁定理
    3.6 解决死锁问题的基本方法
        3.6.1 死锁的预防:
        破坏互斥条件、破坏请求和保持条件、破坏不剥夺条件、破坏循环等待条件
        3.6.2 死锁的避免
        概念:安全状态、不安全状态;死锁避免算法:银行家算法描述、特点
        3.6.3 死锁的检测及解除
        3.6.4 处理死锁的综合方法

第4章 存储器管理
    4.1 存储器管理的基本概念
        4.1.1 程序的装入与链接
        4.1.2 地址变换:静态地址变换、动态地址变换
    4.2 连续分配方式
        4.2.1 单一连续分配:分配和回收、存储保护
        4.2.2 固定分区存储管理:固定分区的内存分配、对固定分区存储管理方式的改进
        4.2.3 动态分区存储管理:
        动态分区中的数据结构、分区分配算法(首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法)、如何衡量分配算法的好坏、分区分配和回收;内存保护(上下界寄存器方法、基址限长寄存器方法)、碎片问题及拼接技术、.对换技术
    4.3 分页存储管理
        4.3.1 分页存储管理的基本原理
        页表、页面大小的选择、分页存储管理用到的数据结构
        4.3.2 存储空间的分配及回收
        4.3.3 地址变换机构:
        分页的逻辑地址结构、基本地址变换机构、地址变换过程、联想存储器
        4.3.4 多级页表及反向页表
              1.两级页表及多级页表:结构及地址转换过程
              2.反向页表
        4.3.5 存储保护
        4.3.6 纯分页存储管理的特点
    4.4 分段管理
        4.4.1 分段管理的原理
        4.4.2 分段存储管理的实现:
        段表的作用、地址变换、地址变换过程、分段与分页的主要区别
        4.4.3 段的共享与保护
        分页系统中信息共享、分段保护、管理特点
    4.5 段页式存储管理:
        基本思想、作业的分段、逻辑地址结构、段表/页表及段表寄存器、地址变换过程及机构
    4.6 虚拟存储器:原理、定义、特点、实现方法
    4.7 请求分页存储管理:页表、缺页中断处理、地址变换及地址变换流程
    4.8 页面置换算法
        4.8.1.最佳置换算法(OPT)
        4.8.2.先进先出算法(FIFO)
        4.8.3.最近最久未使用置换算法(LRU):计数器、栈及其实现——链表法
        4.8.4.时钟(clock)置换算法
        4.8.5.页面缓冲算法
    4.9 页面分配算法和页面置换范围
    4.10 请求分页存储管理系统的特点
    4.11 请求分页系统性能分析
        4.11.1.缺页率对有效访问时间的影响
        4.11.2.工作集问题
        4.11.3.抖动现象:抖动产生的原因、预防、发现(补充)、解除
        4.11.4.页面大小的选择(补充)
    4.12 请求分段存储管理的思想
        4.12.1.请求分段的支持机构:
        段表结构、缺段中断处理、缺段中断处理流程、动态地址变换、请求分段的地址变换过程
        4.12.2. 段的共享与保护:
        共享段表及表项、共享段的分配、共享段的回收、分段保护、环保护的基本原则

第5章 设备管理
    5.1 设备管理概述
        5.1.1.设备分类
        5.1.2.设备管理的任务和功能
        5.1.3.设备控制器的功能、组成、I/O通道
        5.1.4.I/O系统结构
    5.2 I/O控制方式
        5.2.1.程序直接控制方式
        5.2.2.中断控制方式
        5.2.3.DMA控制方式的组成、工作过程、配置方式,与中断方式的区别
        5.2.4.通道控制方式
    5.3 缓冲技术管理:
        缓冲的引入、单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲池
    5.4 设备分配
        5.4.1.设备分配中的数据结构
        5.4.2.设备分配策略:设备分配算法、安全性、设备独立性
        5.4.3.设备分配程序——单通路设备分配、多通路的设备分配
    5.5 Spooling系统的构成、特点
    5.6 设备处理功能、设置、特点、处理过程
    5.7 I/O软件的层次结构
    5.8 磁盘存储器管理
        磁盘性能描述:物理块的排列、磁盘访问时间;磁盘的驱动调度算法;磁盘高速缓存;提高磁盘I/O速度的其它方法;廉价磁盘冗余阵列

第6章 文件管理
    6.1 文件和文件系统
        文件、记录、数据项、文件类型和文件系统模型、文件操作
    6.2 文件的逻辑结构
        文件逻辑结构分类:顺序文件、索引文件、索引顺序文件、直接文件和哈希文件
    6.3 外存分配方式
        顺序分配、链接分配、索引分配
    6.4 目录管理
        文件控制块和索引结点、目录结构、目录查询技术、
    6.5 文件存储空间的管理
        空闲的表法和空闲链表法、位示图法、成组链接法
    6.6 文件共享和保护
        基于索引结点的共享方式、利用符号链实现文件共享、磁盘容错技术
    6.7 数据一致性控制
        事务、检查点、并发控制、重复数据的一致性问题

第7章 UNIX操作系统
    7.1 简介
        UNIX系统概述、发展史、特点、内核结构
    7.2 Shell命令语言
        简单命令、重定向与管道命令、通信命令、后台命令、shell编程
    7.3 进程管理
        进程描述数据结构(进程表项、U区、系统区表、本进程区表);
        进程状态及其转换、进程控制系统调用(fork、exec、exit、wait)
        进程同步与通信:软中断信号、管道、消息、共享存储区、信号量集等通信机制;
        进程调度
    7.4 存储管理
        涉及的数据结构、偷页进程及对换页面的几种处理方法
    7.5 文件系统
        UNIX文件的物理结构、寻址方式、地址转换、索引结点;
        空闲磁盘空间的管理、组织及分配、回收;
        用户文件描述符标及文件表、文件的三种读写方式;
        目录管理、构造目录、删除目录、检索目录
    7.6 设备管理
        字符设备管理、字符设备缓冲管理(缓冲队列的管理及分配和回收);
        块设备管理、块设备缓冲管理(缓冲队列的管理及分配和回收);
        核心与驱动程序的接口、设备开关表的作用;
        磁盘驱动程序的功能、磁盘读写方式

    对上述每一部分均要求学生掌握其原理、功能、算法、数据结构、实现方法和实现技术。

操作系统原理视频教程 39讲 武汉大学
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