操作系统课程设计教学大纲

精品教学教案设计 | Excellent teaching plan

教师学科教案

[ 20 – 20 学年度 第__学期 ]

任教学科：_____________ 任教年级：_____________ 任教老师：_____________

xx市实验学校

育人犹如春风化雨，授业不惜蜡炬成灰

精品教学教案设计 | Excellent teaching plan

操作系统课程设计课程教学大纲

名 称： 操作系统课程设计 英文名称： operating system 实习周数： 2 安排学期： 5

适用专业： 软件工程、网络工程

其中实验学时：

学 分： 2 课程编码：

一、课程设计目的及任务

操作系统是计算机专业的核心专业课，“操作系统课程设计”是理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法的重要的实践环节。

操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统基本理论与管理方式。在算法基础上，解决实际的管理功能的问题，提高学生实际应用、编程的能力。

主要任务是实现操作系统和相关系统软件的设计，其中涉及进程创建，同步，进程间的通信，存储管理，文件系统等操作系统概念。

二、课程设计的基本要求

1）对需要上机完成的题目进行认真分析，列出实验具体步骤，写出符合题目要求的程序清单，准备出调试程序使用的数据。

2）以完整的作业包的形式提交原始代码、设计文档和可运行程序。课程设计报告字数不少于2000字，主要内容有：

(1）概述：设计主要完成的任务和解决的主要问题； (2）设计的基本概念和原理；

(3) 总体设计：实现的方法和主要技术路线；

(4) 详细设计：使用主要控件、函数； (5) 简要的使用说明；

（6）总结：特色、经验、教训和感受； 三、课程设计地点及要求

每个学生一台微机，需要安装windows98或windows2000操作系统，配备VC、VB、java或C编程语言，每个学生上机时间不少于24个小时。

四、课程设计的选题原则

在下面各设计任务中按学号指定一个题目进行设计。

五、课程设计的内容

设计一：

育人犹如春风化雨，授业不惜蜡炬成灰

精品教学教案设计 | Excellent teaching plan

设计任务：

实现一个简单的shell（命令行解释器），类似于bash, csh等。本设计的主要目的在于学会如何在Unix系统下创建进程和管理进程。

要求实现的shell支持以下内部命令： 1. cd <目录>

更改当前的工作目录到另一个<目录>。如果<目录>未指定，输出当前工作目录。如果<目录>不存在，要求有适当的错误信息提示。改命令应能够改变PWD的环境变量。

2. environ

列出所有环境变量字符串的设置（类似于Unix系统下的env命令）。 3. echo <内容> 显示echo后的内容且换行。 4. help

简短概要地输出你的shell的使用方法和基本功能。 5. jobs

输出shell当前的一系列子进程，要求提供子进程的命名和PID号。 6. quit, exit, bye 退出shell。

所有的内部命令应当优于在$PATH中同名的程序。

任何非内部命令必须请求shell创建一个新进程，且该子进程执行指定的程序。这个新进程必须继承shell的环境变量和指定的命令行参数。

要求实现的shell支持以下内部命令：

1. Batch Processing 如果shell启动带有一个文件名作为参数，打开该文件并执行文件里所有命令。待所有进程全部结束退出shell。

2. Debugging 提供-v选项，shell启动时打开此选项将在运行过程中输出若干调试信息。在该模式下，shell应该显示所有被创建了的进程的PID号，通报已结束的子进程和传递给子进程的参数等。

3. Prompt (命令行提示符) 解释器打印$PS2作为提示符。

4. Background Processing 如果命令以符合&终止，在后台并发执行该程序。Shell立即等待下一命令的输入，而不等待该程序的结束。

注：所有命令和参数由空格或tab符分隔。 设计二：

育人犹如春风化雨，授业不惜蜡炬成灰

精品教学教案设计 | Excellent teaching plan

设计任务：

掌握进程的管道通讯机制和信号量同步互斥机制。 1． 进程的管道通讯

编制一个程序，程序中创建一个子进程。然后父子进程各自独立运行，父进程不断地在标准输入设备上读入小写字母，写入管道。子进程不断地从管道中读取字符，转换为大写字母后输出到标准输出设备上。当读到x时，结束。

2． 信号量实现的同步互斥机制

编制一个程序，程序中创建5个子进程，代表五位哲学家，然后父进程结束。使用信号量机制解决哲学家进餐问题。当哲学家进餐时，屏幕输出：

[进程号] eating!

当哲学家思考时，屏幕输出： [进程号] thinging!

相关的系统调用和函数：pipe(); write(); read(); semget(); sepop(); semctl(); 要求：查找并阅读上述系统调用的相关资料，将上述相关的函数封装为P( )、V( )操作，使用你封装的P( )、V( )操作实现5位哲学家的同步和互斥。

设计三： 设计任务：

一个十字路口，共有四组红绿灯，每个路口的车辆都遵循“红灯停、绿灯行”的原则，假设将每一台汽车都作为一个进程，请设计良好的机制，展示出合理的“十字路口交通管理”情况。

1. 车辆数目：每个路口的车辆数目不超过5辆，程序能够提供参数来设定初始的车辆数目。

2. 交通灯设定：初始情况一个路口为红灯、一个路口为绿灯；红灯变为绿灯的间隔为3秒，必须保持十字路口交通灯的设定正确。

3. 车辆通行设定：路口宽度不限，对一个路口而言，只有当一辆车通过路口（越过对面路口的交通灯后）后，其后续车辆才能继续通过交通灯，车辆通过路口的时间可以固定、可以自行计算，但是不能为3秒。（即必须体现交通灯对通行的管制）。

提示

1. 进程的互斥：交通灯进程实际上是互斥的，即不能同时为红或者同时为绿。 2. 进程的消息通信或其他通信方式：对车辆进程而言，每一个车辆在通过路口前，必须确认前面的车辆已经通过了路口。

3. 进程的调度：停留在一个路口的车辆，决定其前进或等候的因素是交通灯和前面车辆的状态，需要设计一个良好的进程调度机制来控制所有车辆的通行。

育人犹如春风化雨，授业不惜蜡炬成灰