《操作系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

《操作系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程名稱：操作系統(tǒng)英文名稱：OperatingSystem課程編號：F062091151學(xué)分：2.5總學(xué)時/課內(nèi)實踐學(xué)時：40/0課程性質(zhì)：選修課程開課單位：信息與電氣工程學(xué)院適應(yīng)對象：信息與計算科學(xué)專業(yè)一、課程簡介《操作系統(tǒng)》是信息與計算科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)核心課，是后續(xù)專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)，本課程講述操作系統(tǒng)的基本原理，主要偏重于操作系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)的理論分析，對其中的重要算法輔以實驗，以加深對理論知識的理解和掌握。主要內(nèi)容包括操作系統(tǒng)概論；進程的概念、進程的描述與控制、進程的同步與互斥以及進程管理的常用算法；處理機調(diào)度的策略和處理死鎖的方法；存儲器管理的方案和分配算法以及存儲保護和共享；文件系統(tǒng)的運行機制及關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；設(shè)備與系統(tǒng)的結(jié)合方式，設(shè)備驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)及加載機制。通過該課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生理解和掌握操作系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方法，培養(yǎng)分析、比較操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法優(yōu)劣的基本能力，加深對操作系統(tǒng)的理解，提高深入編程和借鑒操作系統(tǒng)的設(shè)計思想和算法的能力。Thiscoursedescribesthebasicprinciplesofoperatingsystem,mainlyfocusesonthetheoreticalanalysisofthefunctionsandstructuresofoperatingsystems,andsupplementsimportantalgorithmswithexperimentstodeepentheunderstandingandmasteryoftheoreticalknowledge.Themaincontentsincludeanoverviewoftheoperatingsystem;Theconceptofprocess,thedescriptionandcontrolofprocess,thesynchronizationandmutualexclusionofprocess,andthecommonalgorithmsofprocessmanagement;thestrategyofprocessorschedulingandthemethodofhandlingdeadlocks;Schemesandallocationalgorithmsformemorymanagement,aswellasstorageprotectionandsharing;theoperatingmechanismofthefilesystemandthekeydatastructures;Howthedeviceiscombinedwiththesystem,thestructureofthedevicedriverandtheloadingmechanism.Throughthestudyofthiscourse,studentsarerequiredtounderstandandmastertheprinciplesandimplementationmethodsofoperatingsystems,cultivatethebasicabilitytoanalyzeandcomparetheadvantagesanddisadvantagesofoperatingsystemimplementationmethods,deepentheirunderstandingofoperatingsystems,andimprovetheirabilitytoprogramin-depthandlearnfromthedesignideasandalgorithmsofoperatingsystems.二、課程目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生勇于擔(dān)當(dāng)操作系統(tǒng)自主可控偉大事業(yè)重任的愛國主義精神，在實踐中培養(yǎng)學(xué)生民族自豪感和勤奮刻苦、努力拼搏和創(chuàng)新精神與工匠精神。2.掌握計算機操作系統(tǒng)的基本知識與原理，并能將其運用于復(fù)雜軟件的建模和深入編程。3.能夠設(shè)計適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程實現(xiàn)進程管理、內(nèi)存管理、文件管理和設(shè)備管理中的主要管理算法，并分析所應(yīng)用算法的優(yōu)缺點；運用操作系統(tǒng)的原理對目前流行的操作系統(tǒng)進行研究和分析。1.Cultivatestudents’patrioticspiritofcouragetotakeonthegreatcauseofindependentandcontrollableoperatingsystems,andcultivatestudents’senseofnationalpride,diligence,hardwork,innovationspirit,andcraftsmanshipspiritinpractice.2.Masterthebasicknowledgeandprinciplesofcomputeroperatingsystems,andbeabletoapplythemtothemodelingandin-depthprogrammingofcomplexsoftware.3.Beabletodesignappropriatedatastructureprogrammingtoimplementthemainmanagementalgorithmsinprocessmanagement,memorymanagement,filemanagementanddevicemanagement,andanalyzetheadvantagesanddisadvantagesoftheappliedalgorithms;Beabletoanalyzethecurrentpopularoperatingsystemusingtheprinciplesofoperatingsystems.三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對信息與計算科學(xué)專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐情況如表1所示：表1：課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：知識目標(biāo)具有扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，掌握信息科學(xué)、計算科學(xué)和計算機科學(xué)的基本理論和基本知識。課程目標(biāo)2畢業(yè)要求2：能力目標(biāo)能運用所學(xué)數(shù)學(xué)和計算機知識解決某些科研或生產(chǎn)中的實際問題。課程目標(biāo)3畢業(yè)要求3：素質(zhì)目標(biāo)思想道德素質(zhì)。具有正確的人生觀、價值觀和道德觀，愛國、誠信、友善、守法，具有高度的社會責(zé)任感；具有良好的心理素質(zhì)和積極的人生態(tài)度。課程目標(biāo)1四、課程教學(xué)安排課程共有8項教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下表2：課程教學(xué)安排表序號教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時學(xué)時小計1操作系統(tǒng)引論培養(yǎng)學(xué)生的愛國情壞，同時幫助學(xué)生樹立專業(yè)自信心。222進程的描述與控制培養(yǎng)學(xué)生善思考、懂判斷的能力。443處理機調(diào)度與死鎖堅定信心，不忘初心，始終追尋自己夢想的腳步。444存儲器管理只有在努力學(xué)習(xí)、認真讀書的規(guī)則下，才能取得成功的人生真諦。445虛擬存儲器培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的耐心，強調(diào)工匠精神的重要性666輸入輸出系統(tǒng)引導(dǎo)學(xué)生努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識，深耕于自己的專業(yè)和領(lǐng)域，爭取能夠?qū)崿F(xiàn)新的技術(shù)突破。887文件管理引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)要持之以恒，總會取得好的成績。10108磁盤存儲器的管理引導(dǎo)學(xué)習(xí)處理復(fù)雜問題，要以科學(xué)的態(tài)度，細致的工作來應(yīng)對。22合計4040教學(xué)安排1.操作系統(tǒng)引論教學(xué)要求：掌握操作系統(tǒng)的定義；理解操作系統(tǒng)目標(biāo)、作用和功能；。教學(xué)內(nèi)容：闡述操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用；操作系統(tǒng)的發(fā)展過程；操作系統(tǒng)基本特性；操作系統(tǒng)主要功能；操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。重點難點：操作系統(tǒng)的定義與功能，操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。思政元素：引導(dǎo)學(xué)生查閱資料了解操作系統(tǒng)發(fā)展歷史，展示中國目前蓬勃發(fā)展的計算機技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情壞，同時幫助學(xué)生樹立專業(yè)自信心。2.進程的描述與控制教學(xué)要求：掌握進程的基本概念、進程同步與通信；理解進程控制原語；了解線程。教學(xué)內(nèi)容：進程的基本概念；進程控制；進程的同步與互斥；經(jīng)典進程同步問題；進程通信，線程。重點難點：進程控制塊PCB，進程的同步與互斥，進程的同步。思政元素：通過類比教學(xué)法，將獨立思考的意識融入到進程控制各環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生善思考、懂判斷的能力。3.處理機調(diào)度與死鎖教學(xué)要求：掌握處理機調(diào)度算法，避免死鎖的算法實現(xiàn)，產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件，以及死鎖的檢測；了解死鎖的解除。教學(xué)內(nèi)容：處理機調(diào)度的基本概念；調(diào)度算法；產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件；處理死鎖的方法；死鎖的檢測與解除。重點難點：處理機調(diào)度算法；避免死鎖的算法實現(xiàn)，避免死鎖的算法實現(xiàn)。思政元素：堅定信心，不忘初心，始終追尋自己夢想的腳步。4.存儲器管理教學(xué)要求：掌握連續(xù)分配方式，基本分頁存儲管理方式，基本分段存儲管理方式，段頁式存儲管理方式；理解程序的裝入和鏈接。教學(xué)內(nèi)容：程序的裝入和鏈接；連續(xù)分配方式；基本分頁存儲管理方式；基本分段存儲管理方式；段頁式存儲管理方式。重點難點：基本分頁存儲管理方式，基本分段存儲管理方式，段頁式存儲管理方式。思政元素：通過學(xué)習(xí)習(xí)近平總書記在十九大報告中提出的“不忘初心、牢記使命”精神，告知學(xué)生在陌生環(huán)境下，人生岔路口，一定要堅定信心，不忘初心，始終追尋自己夢想的腳步。5.虛擬存儲器教學(xué)要求：掌握請求分頁存儲管理方式，頁面置換算法，請求分段存儲管理方式；理解虛擬存儲器的概念。教學(xué)內(nèi)容：虛擬存儲器的概念；請求分頁存儲管理方式；頁面置換算法；請求分段存儲管理方式。重點難點：請求分頁存儲管理方式，頁面置換算法，請求分段存儲管理方式，頁面置換算法。思政元素：培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的耐心，強調(diào)工匠精神的重要性。6.輸入輸出系統(tǒng)教學(xué)要求：掌握緩沖管理，設(shè)備分配，磁盤調(diào)度算法，I/O軟件；理解理I/O系統(tǒng)，I/O控制方式。教學(xué)內(nèi)容：I/O系統(tǒng)；I/O控制方式；緩沖管理；I/O軟件；設(shè)備分配；磁盤存儲器的管理。重點難點：緩沖管理，設(shè)備分配，磁盤調(diào)度算法，緩沖管理和磁盤調(diào)度算法。思政元素：引導(dǎo)學(xué)生努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識，深耕于自己的專業(yè)和領(lǐng)域，爭取能夠?qū)崿F(xiàn)新的技術(shù)突破。7.文件管理教學(xué)要求：：掌握文件的邏輯結(jié)構(gòu)，文件目錄管理，文件共享與文件保護；理解文件和文件系統(tǒng)。教學(xué)內(nèi)容：文件和文件系統(tǒng)，文件的邏輯結(jié)構(gòu)，文件目錄管理，文件共享與文件保護。重點難點：文件的邏輯結(jié)構(gòu)，文件目錄管理，文件目錄管理。8.磁盤存儲器的管理基本要求：掌握外存的連續(xù)、鏈接、索引組織方式，文件存儲空間的空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法管理；了解文件存儲空間的成組鏈接法管理。教學(xué)內(nèi)容：外存的連續(xù)、鏈接、索引組織方式；文件存儲空間的空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法、成組鏈接法管理。重點難點：外存的連續(xù)、鏈接、索引組織方式，文件存儲空間的空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法，文件存儲空間的成組鏈接法管理。五、課內(nèi)實踐教學(xué)內(nèi)容及要求無六、課程