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文本内容:
《计算机操作系统1》教学大纲
一、课程基本信息计算机操作系统课程名称Computer OperatingSystem课程编码CST210411030开课院部计算机科学与技术学院课程团队操作系统学分
3.0课内学时48讲授48实验0上机0实践0课外学时48适用专业计算机科学与技术授课语言中文先修课程程序设计(C/C++)、数据结构与算法、计算机组成原理《计算机操作系统》是计算机科学与技术专业的核心必修课,可以作为其他计算机相关类专业的选修课,属于系统软件技术系列本课程介绍计算机操作系统作为复杂系统软件具有的主要功能,重点讲述操作系统内核的中断处理、系统调用、时钟机制以及进程管理、进程同步、进程调度、内存管理、文件管理、设备管理功能模块实现的策略、数据结构、算法以及操作系统与硬件的接口通过本课程的学习,使学生能够将高级程序设计语言、数据结构与算法、编译原理、计算机组成原理的知识关联起来,理解高级语言程序在系统中从应用层到硬件层的运行过程,理解计算机系统工作的基本原理及操作系统在应用层和硬件层之间所起的作用使学生掌握提高程序性能的各环节,具备开发、调试复杂软件的能力,为从事系统软件开发打好坚实的基础“Computer operating system〃is acore compulsorycourse forcomputer scienceand technologymajors.It canbe usedas anelective coursefor othercomputer-re1ated majorsand belongsto theSystem SoftwareTechnology Series.This courseintroduces课程简介the mainfunctions of computer operating system ascomplex system software,focusing onInterrupt Handling,system call,clock(必修)mechanism,process management,process synchronization,process schedulingof operatingsystem kernel,memory management,file management,and devicemanagement functionmodules implementpolicies,data structures,algorithms,and interfacesbetween theoperatingsystemand hardware.Through thestudy ofthis course,students canassociate theknowledge ofadvanced programminglanguage,data structurewith algorithms,compilation principlesand computercomposition principles,understand therunning processof high-level languageprograms fromapplication layerto hardware layer inthe system,understand thebasic principleofcomputersystem workand therole ofoperatingsystembetween applicationlayer andhardwarelayer.To enablestudents tomaster allaspects ofimproving programperformance,have theability todevelop anddebug complexsoftware,and laya solidfoundation forengaging insystemsoftwaredevelopment.负责人大纲执笔人审核人
二、课程目标毕业要求指标点序号代号课程目标OBE任务自选目标1掌握操作系统的基本概念,理解设计与实现操作系统内核中的进程管理、进程调度、进程同步1Ml与通信、内存管理、文件管理、设备管理的策略、算法及数据结构,为毕业要求指标点L4的达成提供支持是
1.4目标2要求学生深入理解操作系统实现中涉及的工程原理和理论,并能够应用其解决复杂系统的设计与2M2是
2.4实现问题为毕业要求指标点
2.4的达成提供支持目标3能够对不同的策略、算法和工具进行分析、评价,理解针对不同的目标选择不同的策略、算3M3是
4.3法、工具并能对性能进行平衡、折中的方法为毕业要求指标点
4.3的达成提供支持目标4理解软件与硬件之间的关系,掌握改善软件性能的各重要环节,具备开发高性能应用程序的能4M4是
4.2力为毕业要求指标点
4.2的达成提供支持5M5目标5调动学生学习积极性,保障课程良好秩序(政治层面、课堂保障层面,非学生能力层面)否
三、课程内容支撑课程课内课外序号章节号标题课程内容/重难点教学方式课外环节目标学时学时第一章操作系统概本章重点、难点程序并发执行的必要性和特点、多道程序系统的工1第一章//述作方式
1.1操作系统的作操作系统的作用;主流操作系统的主要功能及各功能模块完成的主要
21.1Ml,M41讲授1自学用与功能任务单道批处理系统的出现及特征;多道程序系统的产生;多道批处理系
1.2操作系统的发统的特征;分时系统的特征;实时系统的出现及实时系统的特征操
31.2Ml1讲授1自学展作系统发展的现状及主流操作系统介绍;国产自主研发操作系统技术现状
1.3操作系统的特
41.3程序的并发执行;程序的并行执行;共享资源;异步;虚拟Ml
0.5讲授
0.5自学征
51.4操作系统的体系结单体结构模型;层次结构模型;微内核结构;动态可扩展模M
30.5讲授
0.5自学构型第二章进程的描述本章重点难点进程的描述和组织;进程的创建、撤销、阻塞、唤6第二章/////与控制醒中断机制、时钟机制、系统调用、线程模型进程的定义、特征;进程控制块及其作用;进程的基本状态;进程
72.
12.1进程的描述Ml1讲授1自学队列进程的创建、撤销、阻塞、唤醒;操作系统的弓1导过程和进程创
82.
22.2进程的控制M1,M
41.5讲授
1.5作业建的情景介绍
2.3内核支撑功能中断机制的实现原理;计算机系统中时钟机制的作用和实现原理;
92.3M2,M42讲授2自学的实现系统调用的作用和实现原理、系统调用的执行过程
102.
42.4线程线程的概念、线程的实现模型、线程实现的不同方式Ml
1.5讲授
1.5自学第三章进程同步与本章重点难点同步机制的作用、信号量机制的实现、同步机制的11第三章/////通信应用、经典的同步问题的解决方案和性能分析
3.1同步的基本概念操作系统为什么需要进程同步机制;临界区、临界资源;同步机制
123.1Ml,M31讲授1作业遵循的准则整型信号量机制;记录型信号量机制;And型信号量机制;信号量
133.
23.2信号量机制M2,M43讲授3自学机制的应用
3.3经典的同步问生产者-消费者问题模型;读者-写者问题模型;哲学家进餐问题模
143.3Ml,M22讲授2作业题型
153.
43.4管程管程模型;管程的应用Ml,M21讲授1自学
163.
53.5进程通信共享存储器系统;消息传递系统;管道通信;消息缓冲队列Ml1讲授1自学本章重点难点进程调度算法的实现、进程调度算法的性能分析、17第四章第四章进程调度/////调度算法的改进、结合不同的系统目标进行性能折中的策略进程调度算法的功能;进程调度的时机;评价进程调度算法的指
184.
14.1进程调度简介Ml,M31讲授1自学标;可调度性先来先服务调度算法;短进程优先调度算法;高响应比优先调度算
194.
24.2进程调度算法4讲授4自学法;时间片轮转调度算法;基于优先权的进程调度算法;3,M4多级队列调度算法;多级反馈队列调度算法;抢占式调度策略;非抢占式调度策略;基于最小截至时间的调度算法;基于最低松弛度的调度算法多处理机系统的类型;多处理机系统的进程调度算法自调度、成
204.
34.3多处理机调度Ml,M41讲授1自学组调度、专用处理机调度21第五章第五章死锁本章重点难点产生死锁的原因分析、银行家算法、死锁定理/////
5.1产生死锁的原因
225.1死锁的定义;产生死锁的原因;死锁的四个必要条件Ml
0.5讲授
0.5自学和必要条件
5.2处理死锁的基本死锁的预防;死锁的避免;银行家算法;死锁定理;死锁的检测;
235.2Ml,M
21.5讲授
1.5自学方法死锁的解除本章重点难点理解存储系统的层次结构和局部性原理的意义、连A-A-、24第八早第六章内存管理接程序与程序加载的关系、分页地址变换的硬件与软件支持、多级/////分页的地址变换原理和计算、CPU访存的过程
6.1存储器的层次
256.1存储器的层次结构;局部性原理Ml,M
40.5讲授
0.5自学结构
6.2程序的装入和绝对装入方式、静态重7E位装入方式、动态重/E位装入方式,静
266.2Ml,M21讲授1自学连接态连接和动态连接
6.3连续的内存管理实现单一连续区分配、固定分区分配、动态分区分配涉及的数据结
276.3Ml2讲授2自学方式构和算法;分区回收的实现分页存储管理的基本原理、页表的建立及作用、分页的地址结构及
6.4分页存储管理M1,M2,M
286.4地址变换的实现过程;快表及其作用;二级分页的实现原理及地址4讲授4作业方式4变换;多级分页的实现原理及地址变换分段存储管理的原理、段表、地址结构、地址变换;段页式存储管
296.
56.5分段存储管理Ml
0.5讲授
0.5自学理的基本原理、地址结构、地址变换
6.680X86的常规内逻辑地址、线性地址、物理地址的关系;硬件中的分段;Linux中
306.6M2,M41讲授1自学存寻址的段;硬件中的分页;Linux的伙伴算法本章的重点和难点基于分页的虚拟存储系统的实现机制、地址变换第七章虚拟内存管31第七章过程、缺页中断处理的实现机制、置换算法的实现、缺页率对访存时/////理间的影响
7.1虚拟内存管理的引入虚拟内存管理的背景;虚拟内存管理的基本思想;虚拟内存管理
327.1Ml
0.5讲授
0.5自学基本概念系统的特征
7.2请求调页的基页表的结构;缺页中断处理过程;地址变换过程;最少页框数的确定;
337.22讲授2作业本原理页调入和换出策略4最佳置换算法;先进先出置换算法;最近最久未使用置换算法;简
347.
37.3页置换算法单的ClocK置换算法;改进型Clock置换算法;页缓冲队列;Linux M1,M
31.5讲授
1.5自学的请求分页
7.4请求调页的性缺页率对有效访存时间的影响;提高请求调页时间性能的方法;抖
357.4Ml,M41讲授1自学能动本章重点难点不同文件系统实现按名访问的数据结构和过程、数据结构对系统能管理的单个文件大小和存储空间大小的影响;实现36第八章第八章文件系统/////文件存储的方式、数据结构及其对文件访问速度的影响
8.1用户级的文件文件的命名;文件的分类;文件的操作;目录的类型;目录的操作
378.1Ml1讲授1自学操作空闲磁盘块的管理;文件的连续存储及其按名访问;文件的不连续存
388.
28.2文件的存储Ml,M21讲授1自学放及其按名访问CP/M文件系统的目录结构及按名访问;FAT文件系统的目录结构、
8.3文件按名访问实FAT表及文件按名访问的实现;Unix系统的目录结构、索引节点结构
398.3Ml,M22讲授2作业现的实例及按名访问的实现;文件系统的数据结构对文件系统管理的空间大小及单个文件大小的影响本章重点难点设备管理软件的层次结构和功能、设备驱动程序与硬40第九章第九章设备管理件的接口、中断控制方式下的输入输出过程、磁盘调度算法及性能分/////析
9.1设备管理系统的
419.1Ml
0.5/
0.5自学构成I/O系统的结构;0设备的分类;设备控制器的逻辑结构和功能程序控制方式;中断控制方式;DMA控制器的结构与DMA控制力
429.
29.2I/O控制方式M21/1自学式
439.
39.3缓冲管理缓冲的引入;单缓冲;双缓冲;循环缓冲;公共缓冲池Ml,M
30.5/
0.5自学设备分配中的数据结构;设备分配应考虑的若干因素;设备独立
449.
49.4设备分配Ml,M
31.5/
1.5自学性;设备分配过程;SPOOLing技术设备管理软件的功能和层次结构;中断处理程序;设备驱动程序;
459.
59.5设备管理软件M1,M
40.5/
0.5自学与硬件无关的设备管理软件
469.
69.6磁盘管理磁盘结构;磁盘调度算法;提高磁盘访问速度的技术Ml,M31/1自学
四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比随机课堂提问,根据回答问题情况、课堂讨论以及课程平台讨论问题回答情况进行评分,成绩采用三级制随堂提问人员未1课堂表现5%到,直接到C级参与评分的作业主要布置小论文、内核代码分析等综合性的题目,根据作业完成质量、是否按时提交、是否独立完成,内容是2平时作业5%否全面、深入,能否体现出学生独立解决问题的能力进行评分,成绩采用五级制
1.每周一次小测试,完成考勤和平时学习情况的考核
2.小测试出题量在15分到20分,考试时间10到15分钟,学生成绩转换为百分制后计入期末总成绩为毕业要求
2、3平时测试20%
3、5达成度的评价提供支持
1.闭卷考试,成绩采用百分制,卷面成绩总分100分
2.期末考试是对学生学习情况的全面检验全面考核学生对操作系统实现基本原理的概念、方法、基本技术的掌握程度,考4期末考试70%核学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力为毕业要求
2、
3、5达成度的评价提供支持
五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时测试20%(见平时测试评分标准)A-具有良好的自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,正确性很高,是独立完成,具有创新性B-具有自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,正确性高,是独立完2Ml平时作业10%成,具有一定的创新性C-具有一定的自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,基本正确,独立完成D-能够按时提交作业,作业内容基本完整,基本正确,没有体现自身分析问题和解决问题的能力E-不按时提交作业3Ml期末考试70%(见试卷评分标准)4M2平时测试20%(见平时测试评分标准)A-具有良好的自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,正确性很高,是独立完成,具有创新性B-具有自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,正确性高,是独立完5M2平时作业10%成,具有一定的创新性C-具有一定的自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,基本正确,独立完成D-能够按时提交作业,作业内容基本完整,基本正确,没有体现自身分析问题和解决问题的能力E-不按时提交作业6M2期末考试70%(见试卷评分标准)7M3平时测试20%(见平时测试评分标准)A-具有良好的自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,正确性很高,是独立完成,具有创新性B-具有自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,正确性高,是独立完8M3平时作业10%成,具有一定的创新性C-具有一定的自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,基本正确,独立完成D-能够按时提交作业,作业内容基本完整,基本正确,没有体现自身分析问题和解决问题的能力E-不按时提交作业9M3期末考试70%(见试卷评分标准)10M4平时测试20%(见平时测试评分标准)A-具有良好的自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,正确性很高,是独立完成,具有创新性B-具有自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,正确性高,是独立完11M4平时作业10%成,具有一定的创新性C-具有一定的自我学习、分析和解决问题的能力,能够按时提交作业,作业内容完整,基本正确,独立完成D-能够按时提交作业,作业内容基本完整,基本正确,没有体现自身分析问题和解决问题的能力E-不按时提交作业12M4期末考试70%(见试卷评分标准)A-上课认真听讲,随堂提问,问题理解正确,回答准确积极参与课堂讨论以及线上问题讨论B-上课大多时能做到认真听讲,随堂提问,在教师引导下基本能回答问题,参与课堂讨论以及线上问题讨论c-±课不认真听讲,13M5课堂表现100%随堂提问不会回答问题,不能积极参与课堂讨论以及线上讨论、或者提问时缺勤D-出现三次以上缺勤E-违反课堂纪律,影响课堂秩序评分等级说明[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[六A,、B]教=材[与80参-1考00资,料0-79]序号教学参考资料明细1图书1《计算机操作系统原理》,,中国石油大学(华东)出版社,
2012.
9.1,ISBN:
9787563637997.(*主教材)2图书1《操作系统概念》(第9版),关时口根,唐杰,李善平(译),机械工业出版社,
2018.7,ISBN:
9787111604365.3图书1《现代操作系统》(英文版第4版),Andrew S.Tanenbaum,Herbert Bos,机械工业出版社,
2019.9,ISBN:
9787111581659.。