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课程基本信息

课程编码:05B20080

课程类别:未设置

先修课程:程序设计基础,计算机组成原理

适用专业:计算机类

开课院部:计算机科学与工程学院

课程负责人:蔡敦波

课程展示


课程简介

操作系统是现代计算机系统中最重要的系统软件,在计算机系统中起着管理和控制中心的作用,它控制和管理计算机系统中的各种软、硬件资源。通过本课程的学习,了解操作系统在计算机系统中的作用、地位、发展和特点,理解操作系统的基本概念、原理,掌握操作系统设计方法与实现技术,能运用所学的操作系统原理、方法与技术在软件开发过程中分析问题和解决问题。

学习《计算机操作系统》课程之前学生应具备程序设计、计算机组成、数据结构等方面的基础知识。学生若具备汇编语言的知识将有助于更好地理解本课程。《操作系统》这门课程又作为其它课程如《计算机网络》、《数据库系统》、《分布式系统》等的先行课程,为后续进行嵌入式系统软件开发和复杂的软件系统开发打下坚实基础。

Operating system (OS) is the most important system software for the modern computing system. It is a core unit for the management and control of hardwares and softwares on a computer. From this course, students can learn the application, role and evolvement of OS, understand fundamental concepts and principles of OS, realize its design and implementation methods. And finally, we expect students can exploit the principles of various components of OS in solving practical software design problems.

Prerequisite courses include Programming Introduction, Computer Organization and Data Structures and Algorithms. The knowledge on assembly language is preferable for learning this course. OS provides a lot fundamental concepts and methods for learning other courses including Computer Network, Database Principles and Distributed Systems.

课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

软件工程方法学,模块化设计,微内核,高可扩展性。

H

2

问题分析

从系统效率、经济效益、用户体验三方面理解问题的能力。

H

3

设计/开发解决方案

应用计算机算法和数据结构解决操作系统中若干基本问题的能力。

H

4

研究

 

 

5

使用现代工具

熟练使用C++或Java语言环境和工具Visual Studio和Eclipse。熟练使用Windows操作系统和Linux操作系统。

M

6

工程与社会

从桌面系统到网络操作系统和移动设备操作系统对人类经济、社会、文化的影响。

L

7

环境和可持续发展

 

 

8

职业规范

使用操作系统提供有力的信息安全和隐私保护措施。

M

9

个人和团队

具有良好的协作能力,在团队开发中发挥作用。

L

10

沟通

具有良好的交流能力,从操作系统的角度对应用软件的设计提出要求。

L

11

项目管理

应用操作系统的设计原则进行应用软件的开发过程管理。

L

12

终身学习

持续了解新型操作系统的功能特性,关注新出现的社会需求、为操作系统新功能和新类型的设计积累经验。

M

 

课程教学内容

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

操作系统引论

1.操作系统的定义

2.引入单道批处理系统、多道批处理、分时系统、实时系统的原因

3.不同阶段的操作系统的特征与差别

4.操作系统的基本特征和功能;

5.操作系统的运行环境

1.并发、共享、虚拟、异步

2.单道与多道

3.并发与并行

4

理论讲授

进程的描述与控制

1.进程的概念、基本特征、组成结构

2.进程与程序的区别于联系

3.进程的状态及其相关转换

4.进程同步相关的概念

5.实现同步和互斥的机制

6.信号量与PV操作

7.进程的通信方式

8.线程的定义、线程与进程的区别和联系

1.进程的组成结构

2.进程的状态

3.信号量与原语

4.同步与互斥的内涵

5.信号量的PV操作的含义

6.信号量的运用

8

理论讲授

处理机调度与死锁

1.处理机调度的目标、时机、切换过程

2.各种调度算法及其对比方法

3.死锁的概念与死锁的处理

1.进程切换过程

2.进程调度的数据结构

3.进程的周转时间

4.银行家算法

6

理论讲授

存储器管理

1.存储器的层次结构

2.程序的装入方式和链接方式

3.连续分配存储管理方式

4.对换的概念

5.分页存储管理的方式

6.分段存储管理的方式

1.不同类型存储器的访问速度差异

2.程序编译、链接的基本原理

3.分页方式

4.逻辑地址空间和物理地址空间映射

6

理论讲授

虚拟存储器

1.虚拟存储器的基本思想

2.请求分页存储管理方式

3.页面置换算法

4.“抖动”与工作集策略

5.请求分段存储管理方式

1.时间局部性和空间局部性原理

2.请求分页的思想

3.请求分页管理方式

4.逻辑地址到物理地址的映射

8

理论讲授

输入输出系统

1.输入输出设备的类型

2.设备的4种控制方式与区别

3.设备缓冲的类型与作用

4.磁盘存储器与磁头调度算法

1、字符设备和块设备

2、中断控制方式和通道控制方式

3、缓冲与响应时间要求

4、平均寻道时间

4

理论讲授

文件管理

1.文件、文件系统

2.文件的逻辑结构与物理结构

3.文件目录

4.文件共享的目的与方法

5.文件保护的意义与方式

1.文件的结构

2.符号链接与文件共享

8

理论讲授

磁盘存储器的管理

1.外存的组织方式

2.文件的存储空间管理

3.提高磁盘I/O速度的途径

4.廉价磁盘冗余阵列技术

5.数据的一致性控制方法

1.位示图法

2.磁盘缓冲

3.磁盘冗余阵列

4.事务

4

理论讲授

Linux系统的使用

1.Linux系统系统的安装、启动过程、桌面环境、基本命令

2.SSH远程登录、

3.vi编辑器的使用

4.C语言程序的开发过程;

5.Linux文件系统简介、文件系统的挂载。

1.远程登录与本地登录

2.Linux上的文本编辑

3.GCC编译程序的方法

2

上机实验

进程控制与进程间通信

1.Linux上的进程的创建与撤销、发的本质

2.间消息传递机制的应用;

3.Linux提供的fork(),mmap()等函数实现进程控制和进程间通信

1.通过Linux命令查看进程参数

2.Linux系统的信号

3.fork(),mmap函数

4

上机实验

进程调度算法模拟

1.并实现时间片轮转调度算法

2.理解并实现基于优先级的调度算法

1.模拟的目的

2.时间片轮转算法

2

上机实验

考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重(%)

备注

1

期末成绩

期末考试

笔试闭卷

100%

百分制,60分及格

2

平时成绩

平时表现

上课上机出勤

 

缺勤3次则无法获得学分

3

作业

5次

 

检查重点内容的掌握情况,讲解作业中的重点错误。

4

实验报告

3次

 

检查3实验项目的完成及相关知识的掌握情况

5

期中考试

笔试闭卷

 

考试题型与期末考试相同

学生学习建议

  • 学习方法建议

本课程在教学实践中需要同时注重操作系统基本概念、主要算法的理解和应用。学生在学习过程中需要注意下列3个方面的结合:

1.理论与实践相结合。

2.课内学习和课后自主实习结合。

3.实例与项目相结合。

 

  • 学生课外阅读参考资料
  1. 庞丽萍,郑然.操作系统原理与Linux系统实验,机械工业出版社,2011.
  2. 张尧学.计算机操作系统教程.清华大学出版社,2000.
  3. 屠祁.操作系统基础.清华大学出版社,2000.

课程改革与建设

本课程为校级精品课程。在课程建设方面,应注重运用现代教育技术和信息技术加大课程建设力度,切实发挥各类精品资源和平台在教学实践中的作用,引导学生自主学习,提高学生的利用操作的信号量和多线程编程实践能力。在课程改革方面,建议加大考试改革力度,注重日常编程能力的养成训练,加大对该部分训练的考查和对结果的评价运用。

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