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《操作系统》教案

CATALOGUE目录课程介绍与目标操作系统基本原理常见操作系统类型及特点核心技术与算法剖析实验环境与项目实践指导课程总结与拓展延伸

01课程介绍与目标

操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、提供用户界面以及为应用程序提供支持的系统软件。定义作为计算机系统的核心，操作系统负责管理和调度各种软硬件资源，为上层应用程序提供稳定、高效、安全的运行环境。作用操作系统定义及作用

课程目标与要求知识目标掌握操作系统的基本概念、原理和设计方法，了解主流操作系统的特点和实现技术。能力目标能够运用所学知识分析和解决操作系统设计和实现中的实际问题，具备一定的操作系统设计和开发能力。情感目标培养学生对操作系统技术的兴趣和热情，提高学生的创新意识和团队协作精神。

教材《操作系统原理与设计》，XXX出版社，XXX主编。参考资料《现代操作系统》、《深入理解计算机系统》等经典教材和参考书目，以及相关的学术论文和技术文档。同时，鼓励学生利用互联网资源，如在线课程、技术博客等，拓宽学习视野。教材及参考资料

02操作系统基本原理

进程管理进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，是程序的执行过程。包括就绪、运行、阻塞等状态，以及状态间的转换。创建、撤销进程，以及进程的阻塞与唤醒。解决进程间合作与资源共享的问题，如信号量、消息队列等机制。进程概念进程状态进程控制进程同步与通信

连续分配方式和非连续分配方式，如分页、分段等。内存空间分配内存保护虚拟内存管理确保各进程在各自的内存空间内运行，防止越界访问。通过请求调页、页面置换等技术，实现内存与外存的有机结合，扩大内存容量。030201内存管理

文件概念文件结构文件目录文件共享与保护文件系件是操作系统中存储和管理数据的基本单位。包括逻辑结构、物理结构和存取方法。提供按名存取文件的功能，包括目录结构、目录操作等。实现多个用户对文件的共享访问，并确保文件的安全性。

I/O设备I/O控制方式设备分配与回收设备驱动程序输入输出系统包括输入设备、输出设备和外存储设备。根据设备请求进行设备分配，并在使用完毕后及时回收。程序直接控制方式、中断控制方式、DMA控制方式和通道控制方式。与硬件设备直接交互的软件模块，实现设备的具体操作。

03常见操作系统类型及特点

系统将作业成批装入内存，然后由作业调度程序按一定的原则选择作业，依次进入内存处理。批处理操作系统追求的是系统资源的高利用率和大作业的吞吐量。用户通过提交作业的方式使用计算机，作业由程序、数据和作业说明书组成。批处理操作系统

允许多个用户通过终端同时与计算机进行交互。系统采用时间片轮转的方式处理每个用户的服务请求。分时操作系统追求的是响应时间，即用户从提交请求到系统首次产生响应的时间。分时操作系统

主要用于实时控制系统，如工业控制、军事指挥等。实时操作系统要求在规定的时间内对外部请求做出响应，同时保证系统的可靠性和稳定性。实时操作系统追求的是实时性、可靠性和稳定性。实时操作系统

网络操作系统建立在计算机网络上，提供网络管理、资源共享、网络通信等功能的操作系统。常见的网络操作系统有WindowsNT、UNIX、Linux等。分布式操作系统一种以计算机网络为基础的，将物理上分布的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互联起来的操作系统。分布式系统中各台计算机无主次之分，系统中若干台计算机可以并行运行同一个程序，分布式操作系统用于管理分布式系统资源。网络操作系统和分布式操作系统

04核心技术与算法剖析

通过信号量实现进程间的同步与互斥，掌握PV操作的原理和实现方法。信号量与PV操作了解消息传递的基本概念和实现方式，包括直接通信和间接通信。消息传递机制掌握管道通信的原理和实现方法，了解管道通信在进程间通信中的应用。管道通信进程同步与通信机制

死锁避免算法通过银行家算法等避免死锁的发生，了解算法的实现原理和应用场景。死锁预防策略通过破坏死锁发生的必要条件来预防死锁，如破坏互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件和环路等待条件。死锁检测与恢复掌握死锁检测算法如资源分配图算法，以及死锁发生后的恢复策略，如资源抢占和进程回退等。死锁预防、避免和检测算法

03内存回收策略了解内存回收的策略和方法，包括引用计数法、标记清除法和复制算法等。01连续分配方式了解连续分配方式的原理和实现方法，包括单一连续分配、固定分区分配和动态分区分配。02非连续分配方式掌握非连续分配方式的原理和实现方法，包括基本分页存储管理、基本分段存储管理和段页式存储管理。内存分配与回收策略

掌握文件的逻辑结构，包括流式文件和记录式文件，了解它们的特点和应用场景。文件的逻辑结构了解文件的物理结构，包括连续文件、链接文件和索引文件，掌握它们的特点和实现原理。文件的物理结构掌握文件的访