《操作系统》实验教学大纲
课程名称：
| 操作系统
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课程编号：
| 408015
| 420013
| 436016
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适用专业：
| 计算机科学与技术
| 网络工程
| 软件工程
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总 学 分：
| 3.5
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总 学 时：
| 64
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其中实验学时
| 16
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一、实验课程性质、目的与任务
《操作系统》课程实验与《操作系统》理论课程密切结合，是以操作系统实现算法为主的、非单独设课的四年制本科计算机专业学生的实验课程。所涉及的计算机知识面较广，具有较强的综合性。通过本门课程的学习，学生应掌握操作系统的基本特征和功能，了解操作系统的发展趋势，熟悉操作系统各功能中的基本算法，对操作系统的基本工作原理有深刻的认识，具有分析和设计操作系统主要功能、基本算法的能力，为学习后续课程和从事实践技术工作奠定基础。
通过本实验课程，应达到以下几个教学目的
1. 对操作系统的发展过程、功能结构、特征和发展趋势有清晰的了解。
2. 掌握进程和线程的创建、撤消和运行，进程调度、进程通信、死锁检测等基本方法；
3. 掌握内存空间的分配与回收、分页系统中的页面转换算法的基本原理与实现方法；
4. 掌握磁盘的调度与管理方法；
5. 通过模拟文件管理的工作过程，了解文件操作命令的实质。
6. 对网络操作系统的功能和特征有清晰的了解。
7. 了解操作系统安全相关的基本概念。
8. 具备分析和设计操作系统基本算法的能力。
二、实验教学基本要求
要求掌握流行操作系统的基本使用与管理操作，并学会用高级程序设计语言设计有关进程创建、进程调度、进程通信、死锁以及存储管理、设备管理、文件管理等主要算法的模拟程序。
上机实验要求：
1、准备好上机所需的程序；
2、上机输入和调试自己所编写的程序；
3、上机结束后，应整理出实验报告，实验报告应包括以下内容：实验项目名称；算法分析；程序清单；运行结果；对运行情况所作的分析以及本次调试程序所取得的经验，如果程序未能通过，应分析其原因。
三、实验项目与类型：
序号
| 实验项目
| 学时
| 实验性质
| 备注
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验证
| 综合
| 设计
| 研究
探索
| 必做
| 选做
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1
| 安装buntu 10.0与Linux下C语言程序开发过程
| 2
| √
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| √
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2
| 进程与线程的用法
| 2
| √
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| √
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3
| 进程调度
| 2
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| √
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| √
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4
| 生产者消费者问题的实现
| 2
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| √
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| √
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5
| 死锁检测
| 2
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| √
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| √
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6
| 连续存储分配管理
| 2
| √
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| √
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7
| 页面置换算法
| 2
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| √
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| √
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8
| 磁盘臂调度算法
| 2
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| √
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| √
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9
| 哲学家问题的实现
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| √
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| √
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10
| 理发师问题的实现
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| √
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| √
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11
| 读者-写者问题的实现
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| √
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| √
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12
| 空闲区管理
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| √
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| √
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13
| 文件操作
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| √
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| √
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14
| 目录操作
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| √
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| √
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四、实验教学内容
实验一：安装buntu 10.0与Linux下C语言程序开发过程
1、实验目的
掌握Linux操作系统软件Ubuntu10.0.4版的安装过程，了解Linux的基本操作
掌握Linux下C语言程序开发过程，熟悉使vi、gcc、gdb等命令的用法
2、方法原理
按Ubuntu10.0.4版安装要求进行系统安装，按gcc、gdb命令格式进行程序编译与调度。
3、主要实验仪器及材料
计算机、Linux操作系统
4、实验内容
（1）安装Linux操作系统软件Ubuntu10.0.4版，并通过网络对系统进行升级与配置。
（2）在Linux下用C语言程序编写一个简章程序并调试运行。
实验二：进程与线程的用法
1、实验目的
掌握进程与线程的创建、状态、进程等待、执行与进程终止等系统函数的使用方法，了解进程的状态与转换方法。
2、方法原理
利用linux下进程与线程函数编写相关程序。
3、主要实验仪器及材料
计算机、Linux操作系统
4、实验内容
以多线程实现多文件单词个数统计为例：已知2个.txt文件，通过多线程操作来统计两个文件中单词的个数。
实验三：进程调度
1、实验目的
掌握典型的进程调度算法程序的实现,理解进程调度方法。
2、方法原理
用C语言或VC编写相应算法程序。
3、主要实验仪器及材料
计算机、Linux操作系统、VC6.0
4、实验内容
主要实现：（1）先来先服务FCFS（2）短作业优先SJF（三）优先级调度（四）时间片轮转调度算法的实现
实验四：生产者消费者问题的实现
1、实验目的
掌握利用信号量解决进程之间的同步与互斥问题。
2、方法原理
用C语言或VC编写相应算法程序。
3、主要实验仪器及材料
计算机、Linux操作系统、VC6.0
4、实验内容
利用信号量实现生产者消费者中的同步与互斥。
实验五：死锁检测
1、实验目的
掌握死锁检测方法。
2、方法原理
用C语言或VC编写相应算法程序。
3、主要实验仪器及材料
计算机、Linux操作系统、VC6.0
4、实验内容
根据银行家算法，在进程进行资源分配时，判定状态的安全性以决定是否分配资源。
实验六：连续存储分配管理
1、实验目的
掌握连续存储分配方式中空闲内存的管理方法。
2、方法原理
用C语言或VC编写相应算法程序。
3、主要实验仪器及材料
计算机、Linux操作系统、VC6.0
4、实验内容
按连续存储分配要求，对内存空闲空间进行分配与回收。
实验七：页面置换算法
1、实验目的
掌握分布存储管理系统中页面置换算法的实现。
2、方法原理
用C语言或VC编写相应算法程序。
3、主要实验仪器及材料
计算机、Linux操作系统、VC6.0
4、实验内容
按照FIFO、OPT、LRU页面置换算法要求，编写程序以模拟实现FIFO、OPT、LRU页面置换算法，并计算缺页率。
实验八：磁盘臂调度算法
1、实验目的
掌握分布存储管理系统中页面置换算法的实现。
2、方法原理
用C语言或VC编写相应算法程序。
3、主要实验仪器及材料
计算机、Linux操作系统、VC6.0
4、实验内容
按照FCFS、SDF、SCAN调度算法要求，编写程序实现FCFS、SDF、SCAN调度算法，并计算磁头总的移动次数。
五、考核方法
1．教师对学生实验过程完成情况进行详细登记，记入实验成绩中。
2．学生完成实验后按要求撰写实验报告，根据实验报告确定每次实验的等级。
3．实验成绩按20%比例计入课程期评总成绩中。
六、实验指导书及主要参考书目
1、实验指导书
[1]自编《操作系统实验指导书》
[2]《Linux操作系统实验教程》，费翔林，高等教育出版社，2009年4月
2、 主要参考书
[1]《计算机操作系统》汤子瀛哲凤屏汤小丹编著西安电子科技大学出版社，2007年
[2]《现代操作系统》（第三版），（荷）Andrew S.Tanenbaum著，陈向群、马洪兵译，机械工业出版社，2009年7月
[3]《计算机操作系统教程》（第三版），张尧学，,史美林,张高编著，清华大学出版社出版, 2006年10月
[4]《操作系统原理与应用》（第三版），沈祥玖李作纬，高等教育出版社，2009年11月
主 撰 人：羊四清
审 核 人：罗如为
2012.6
