《操作系統(tǒng)》課程教學大綱

《操作系統(tǒng)》教學大綱課程名稱：操作系統(tǒng)英文名稱：OperatingSystem課程編號：F062091151學分：3總學時：40學時課程性質(zhì)：必修開課單位：信息與電氣工程學院適應對象：數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)課程簡介《操作系統(tǒng)》是高校數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)的一門專業(yè)核心課，是后續(xù)專業(yè)課程的理論基礎，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)功能與結構的理論分析，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)的運行機制及關鍵的數(shù)據(jù)結構；設備與系統(tǒng)的結合方式，設備驅動程序的結構及加載機制。通過該課程的學習要求學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)的設計思想和算法的能力。本課程主要講述操作系統(tǒng)的原理，使學生不僅能夠從操作系統(tǒng)內(nèi)部了解操作系統(tǒng)的工作原理，而且可以學到軟件設計的思想方法和技術方法。主要內(nèi)容包括：操作系統(tǒng)的概論；操作系統(tǒng)的作業(yè)管理；操作系統(tǒng)的文件管理原理；操作系統(tǒng)的進程概念、進程調(diào)度和控制、進程同步和互斥等；操作系統(tǒng)的各種存儲管理方式以及存儲保護和共享；操作系統(tǒng)的設備管理原理。。二、課程目標1.掌握計算機操作系統(tǒng)的基本知識與原理，并能將其運用于復雜軟件的建模和深入編程。2.能夠依據(jù)操作系統(tǒng)的功能目標和應用要求，分析各種資源管理算法的優(yōu)劣，選擇最優(yōu)解決方案，并提出合理的改進措施。3.能夠設計適當?shù)臄?shù)據(jù)結構編程實現(xiàn)進程管理、內(nèi)存管理、文件管理和設備管理中的主要管理算法，并能夠分析所應用算法的優(yōu)缺點。4.能夠運用操作系統(tǒng)的原理對目前流行的操作系統(tǒng)進行研究和分析，并能借鑒其思想、思路和方案解決復雜軟件的設計問題。三、課程教學目標與畢業(yè)要求的對應關系本課程的課程目標對軟件工程專業(yè)畢業(yè)要求指標點的支撐情況如表1所示：表1課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程教學目標1.工程知識應用能力：具有扎實的數(shù)學與自然科學知識和工程基礎，系統(tǒng)地掌握數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術領域的基本理論、基礎知識，并綜合運用所學知識解決復雜工程問題。1-1能夠利用數(shù)學、自然科學、工程基礎知識進行大數(shù)據(jù)工程問題的表述；目標14.工程技術研究能力：能夠基于數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術原理并采用科學方法對大數(shù)據(jù)應用領域的復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結論。4-1能夠基于數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術原理，通過文獻研究或相關方法，調(diào)研和分析大數(shù)據(jù)應用領域復雜工程問題的解決方案；目標2,34-2能夠針對智能信息系統(tǒng)設計、大數(shù)據(jù)技術應用等大數(shù)據(jù)應用領域的復雜工程問題設計實驗方案、構建實驗系統(tǒng)和測試平臺、獲得實驗結果；目標3，4課程教學安排課程共有10項教學內(nèi)容，具體安排如下表2：課程教學安排表序號教學內(nèi)容思政元素課堂教學學時實驗/實踐教學學時學時小計1第一章操作系統(tǒng)引論培養(yǎng)學生的愛國情壞，同時幫助學生樹立專業(yè)自信心。2022第二章進程的描述與控制培養(yǎng)學生善思考、懂判斷的能力。4043第三章處理機調(diào)度與死鎖堅定信心，不忘初心，始終追尋自己夢想的腳步。4044第四章存儲器管理只有在努力學習、認真讀書的規(guī)則下，才能取得成功的人生真諦4045第五章虛擬存儲器培養(yǎng)和鍛煉學生的耐心”，強調(diào)工匠精神的重要性6066第六章輸入輸出系統(tǒng)引導學生努力學習科學文化知識，深耕于自己的專業(yè)和領域，爭取能夠實現(xiàn)新的技術突破。8087第七章文件管理引導學生學習要持之以恒，總會取得好的成績100108第八章磁盤存儲器的管理引導學習處理復雜問題，要以科學的態(tài)度，細致的工作來應對202合計40040教學安排1操作系統(tǒng)引論教學要求：掌握操作系統(tǒng)的定義；理解操作系統(tǒng)目標、作用和功能；。教學內(nèi)容：闡述操作系統(tǒng)的目標和作用；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)的結構設計。重點難點：（1）教學重點：操作系統(tǒng)的定義與功能（2）教學難點：操作系統(tǒng)的結構設計。思政元素：引導學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，培養(yǎng)學生的愛國情壞，同時幫助學生樹立專業(yè)自信心。2進程的描述與控制教學要求：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：教學重點：進程控制塊PCB；進程的同步與互斥教學難點：進程的同步。思政元素：通過類比教學法，將獨立思考的意識融入到進程控制各環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生善思考、懂判斷的能力。3處理機調(diào)度與死鎖教學要求：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：（1）教學重點：處理機調(diào)度算法；避免死鎖的算法實現(xiàn)。（2）教學難點：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：（1）教學重點：基本分頁存儲管理方式；基本分段存儲管理方式（2）教學難點：段頁式存儲管理方式。思政元素：通過學習習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：（1）教學重點：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。（2）教學難點：頁面置換算法。思政元素：培養(yǎng)和鍛煉學生的耐心，強調(diào)工匠精神的重要性6輸入輸出系統(tǒng)教學要求：掌握緩沖管理，設備分配，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。教學內(nèi)容：I/O系統(tǒng)；I/O控制方式；緩沖管理；I/O軟件；設備分配；磁盤存儲器的管理。重點難點：（1）教學重點：緩沖管理；設備分配；磁盤調(diào)度算法。（2）教學難點：緩沖管理；磁盤調(diào)度算法思政元素：引導學生努力學習科學文化知識，深耕于自己的專業(yè)和領域，爭取能夠實現(xiàn)新的技術突破。第七章文件管理1.主要內(nèi)容：文件和文件系統(tǒng)；文件的邏輯結構；文件目錄管理；文件共享與文件保護。2.基本要求：掌握文件的邏輯結構，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)。3.重點：文件的邏輯結構；文件目錄管理。4.難點：文件目錄管理。5.教學方式方法：理論講授為主，輔之以教學案例。教師總結引導6.考核知識點：文件和文件系統(tǒng)；文件的邏輯結構；文件目錄管理；文件共享與文件保護。第八章磁盤存儲器的管理1.主要內(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。2.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。3.重點：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。4.難點：文件存儲空間的成組鏈接法管理。7文件管理教學要求：掌握文件的邏輯結構，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)。教學內(nèi)容：文件和文件系統(tǒng)；文件的邏輯結構；文件目錄管理；文件共享與文件保護。重點難點：（1）教學重點：文件的邏輯結構；文件目錄管理。（2）教學難點：文件目錄管理。思政元素：通過文件管理介紹，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和精益求精的工匠精神。8磁盤存儲器的管理教學要求：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：（1）教學重點：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。（2）教學難點：文件存儲空間的成組鏈接法管理。思政元素：以國內(nèi)外行業(yè)最新的實際應用為例，引入我國民族企業(yè)Tiktok在美國遭受全面打壓的案例，主要介紹Tiktok的推薦算法獨步天下，在激發(fā)學生愛國熱情的同時，樹立學生的專業(yè)自信心。課內(nèi)實踐教學內(nèi)容及要求無課程考核與評價表4：成績評定方式表考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)和考勤3