计算机操作系统

课程概述

    南京大学是中国最早从事，操作系统研发与教学的单位，1980年在中国首先出版了操作系统教程教材，至2014年该教材已更新至第五版。

    如果您是计算机科学、软件工程、电子、通信、控制、信息系统、电子商务、计算与信息科学等信息技术相关专业的学生，可以系统地学习本课程基本部分的内容，如果您想致力于操作系统的研发工作，可以进一步学习高级部分的内容；此外 如果您是计算机爱好者，

可以根据自己的需要，按需学习本课程相关部分的内容，建立对计算机操作系统整体或部分的认知。

本课程的教学组织为六个部分：计算机操作系统概述、处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、并发程序设计。学习者能够认知操作系统的基本概念与实现原理，并深入理解操作系统的设计方法与实现技术。

本课程有三个特点：第一，强调计算机软硬件协同设计技术，讲授操作系统各个模块的实现方法、策略与算法；第二，从大型软件系统构造的角度看待操作系统的实现，训练学生以折中的方法和方案，综合解决宏观问题的能力；第三，采用工程师的立场，强调操作系统的构造特征，即概念大于理论、技术大于算法、整体先于局部，培养学生综合解决实际问题的能力。欢迎大家修读本课程！

授课目标

计算机操作系统课程适用于计算机科学、软件工程、电子工程、通信工程、自动控制等信息技术相关专业，教学单元组织为六个部分：计算机操作系统概述、处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、并发程序设计。学习者能够认知操作系统的基本概念与实现原理，并深入理解操作系统的设计方法与实现技术。

证书要求

本课程合格要求课程测试60分；优秀证书要求课程测试90分。

预备知识

程序设计、计算机组成原理、数据结构与算法。

授课大纲

第一周：

第一章 计算机操作系统概述

1.1 计算机系统概览

1.2 计算机硬件系统

1.3 计算机软件系统

1.4 计算机操作技术的发展

1.5 计算机操作系统

1.6 资源管理的角度

1.7 程序控制的角度

第二周：

第一章 计算机操作系统概述

1.8 操作系统控制计算机的角度

1.9 人机交互的角度

1.10 程序接口的角度

1.11 系统结构的角度

第二章 处理器管理

2.1 处理器与寄存器

2.2 指令与处理器模式

2.3 中断

2.4 中断源

第三周：

第二章 处理器管理

2.5 中断系统1

2.6 中断系统2

2.7 多中断的响应与处理

2.8 进程及其状态

2.9 进程的数据描述

2.10 进程的管理

2.11 进程切换与模式切换

第四周：

第二章 处理器管理

2.12 多线程技术概述

2.13 KLT与ULT

2.14 多线程实现的混合策略

2.15 处理器调度的层次

2.16 处理器调度算法1

2.17 处理器调度算法2

第五周：

第三章 存储管理

3.1 存储管理的主要模式

3.2 存储管理的功能

3.3 虚拟存储器的概念

3.4 存储管理的硬件支撑

3.5 单连续分区存储管理

3.6 可变分区存储管理

第六周：

第三章 存储管理

3.7 页式存储管理的基本原理

3.8 页式存储管理的地址转换

3.9 页式虚拟存储管理

3.10 页面调度

3.11 反置页表

3.12 段式存储管理

3.13 段式虚拟存储管理

3.14 段页式存储管理

第七周：

第四章 设备管理

4.1 设备管理概述

4.2 I/O控制方式

4.3  总线与I/O

4.4  I/O软件的实现层次

4.5 I/O软件的实现

4.6 I/O缓冲区

4.7 设备独立性

4.8 独占型外设的分配

第八周：

第四章 设备管理

4.9 磁盘的物理结构

4.10 磁盘的驱动调度

4.11 SPOOLing系统

4.12 批处理系统的作业管理

第五章 文件管理

5.1 文件的概念

5.2 文件系统及其功能

5.3 文件的存储

5.4 文件的逻辑结构

5.5 文件的物理结构

第九周：

第五章 文件管理

5.6 文件目录结构

5.7 文件目录的管理

5.8 文件共享

5.9 文件保护和保密

5.10 文件的保护

5.10 存取方法

5.11 文件的使用

5.12 辅存空间管理

5.13 文件操作的执行过程

第十周：

第六章 并发程序设计

6.1 并发程序设计的概念

6.2 并发进程的制约关系

6.3 临界区

6.4 临界区管理实现的尝试

6.5 临界区管理实现的硬件方式

第十一周：

6.6 PV操作与进程互斥

6.7 PV操作与进程同步

6.8 生产者消费者问题探究

6.9 管程概述

6.10 霍尔管程

6.11 霍尔管程的例

第十二周：

6.12 进程通信

6.13 高级进程通信机制

6.14 死锁的产生

6.15 死锁的防止

6.16 死锁的避免

6.17 死锁的检测

参考资料

[1]费翔林、骆斌编著，操作系统教程（第五版），高等教育出版社，2014.

[2]William Stallings, Operating Systems: Internals and Design Principles (Fifth Edition), Prentice-Hall, 2014 

[3]Abraham Silberschatz; Henry F. Korth; S. Sudarshan, Operating System Concepts (Ninth Edition), Wiley, 2012 

[4]Andrews S. Tanenbaum, Modern Operating Systems (Second Edition), Prentice-Hall, 2015.

[5]Andrews S. Tanenbaum, Operating System: Design and Implementation (Third Edition), Prentice-Hall, 2006

[6]Abraham Silberschatz, Peter Galvin, Greg Gagne, Applied Operating System Concepts (First Edition), Wiley, 2000 

[7]陈向群，杨芙清，操作系统教程（第二版），北京大学出版社，2006  

[8]汤子瀛等，计算机操作系统，西安电子科技大学出版社，2001

常见问题

无