《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱2

1、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程編號(hào)：12023課程名稱(chēng)：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)英文名稱(chēng)：Operating System 課程類(lèi)型：學(xué)科基礎(chǔ)課課程要求：必修學(xué)時(shí)/學(xué)分：56/3.5（講課學(xué)時(shí)：44 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：12）先修課程：數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)、Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法后續(xù)課程：分布式計(jì)算框架基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)適用專(zhuān)業(yè)：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)二、課程描述“計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)”是計(jì)算機(jī)技術(shù)和應(yīng)用的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的基本理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理和知識(shí)去分析工程問(wèn)題、解決問(wèn)題能力。本課程的教學(xué)

2、內(nèi)容著重計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方法。以Linux操作系統(tǒng)為實(shí)例，培養(yǎng)實(shí)踐能力，著重系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)構(gòu)思和基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，使學(xué)生能夠具備設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)工程問(wèn)題的解決方案能力，能夠設(shè)計(jì)滿(mǎn)足特定需求的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)、算法、程序及文檔，解決工程的實(shí)際問(wèn)題。三、課程教學(xué)目標(biāo)1學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理和方法，掌握計(jì)算機(jī)的工作的基本機(jī)制及實(shí)現(xiàn)方法，掌握計(jì)算機(jī)的分時(shí)處理技術(shù)和存儲(chǔ)技術(shù)，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和軟件工程設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)； （支持畢業(yè)能力要求1）2通過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使學(xué)生掌握進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理和設(shè)備管理的基本概念，理解操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想、技術(shù)方法和理論。通過(guò)Linux系統(tǒng)內(nèi)核的

3、基本概念和Linux系統(tǒng)功能調(diào)用等實(shí)驗(yàn)加深對(duì)理論的理解深度。能夠利用現(xiàn)代開(kāi)發(fā)工具設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程問(wèn)題的解決方案，具備解決復(fù)雜的信息系統(tǒng)工程問(wèn)題的能力； （支持畢業(yè)能力要求5）3掌握計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本原理，能夠與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，具備宣傳、推廣計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)意識(shí)，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。（支持畢業(yè)能力要求12）四、教學(xué)內(nèi)容、安排及與教學(xué)目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系單元教學(xué)內(nèi)容單元教學(xué)目標(biāo)學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)1一、 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)概述1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程 1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理1.3計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本概念1.4計(jì)算機(jī)操

4、作系統(tǒng)的組成(1)能夠掌握馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)基本組成部分；(2)能夠解釋計(jì)算機(jī)的基本工作原理，CPU、內(nèi)存的工作機(jī)制；(3)能夠理解和掌握計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本概念2講授討論12 二、 進(jìn)程管理2.1進(jìn)程的概念及進(jìn)程機(jī)制的基本工作原理2.2進(jìn)程狀態(tài)及進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換2.3進(jìn)程的控制2.4進(jìn)程調(diào)度算法(1) 能夠說(shuō)明進(jìn)程概念的引入原因，進(jìn)程與程序的區(qū)別，進(jìn)程機(jī)制的基本工作原理； (2)能夠掌握進(jìn)程管理的基本方法，進(jìn)程狀態(tài)、進(jìn)程控制和進(jìn)程調(diào)度算法等。4講授練習(xí)23 三、 進(jìn)程同步3.1計(jì)算機(jī)程序的并發(fā)執(zhí)行3.2進(jìn)程同步機(jī)制3.3進(jìn)程同步的經(jīng)典算法3.4進(jìn)程的死鎖問(wèn)題(1)能夠正確說(shuō)明進(jìn)程同步的基

5、本方法；(2)能夠運(yùn)用信號(hào)量機(jī)制的原理、特點(diǎn)應(yīng)用PV操作設(shè)計(jì)進(jìn)程同步算法等；3)能夠理解和說(shuō)明解決死鎖問(wèn)題的基本方法，能夠在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用銀行家算法避免死鎖。6講授討論24 四、 進(jìn)程通信和多線(xiàn)程4.1進(jìn)程通信的基本概念和基本的工作原理 4.2計(jì)算機(jī)的多核技術(shù)4.3線(xiàn)程與線(xiàn)程的管理4.4多線(xiàn)程的實(shí)現(xiàn)(1)能夠解釋進(jìn)程通信的機(jī)制和基本工作原理；(2)能夠了解多核多線(xiàn)程技術(shù)，了解計(jì)算機(jī)技術(shù)的前沿和新發(fā)展動(dòng)向，具有自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。2講授35 五、內(nèi)存管理5.1內(nèi)存管理的基本概念和方法 5.2分區(qū)管理5.3分頁(yè)管理5.4分段管理5.5段頁(yè)式管理(1) 能夠說(shuō)明內(nèi)存管理的基本管理和方法；(2)能

6、夠說(shuō)明分頁(yè)是管理內(nèi)存的思想方法及地址變換的過(guò)程；(3)能夠理解內(nèi)存管理軟件工程中的作用。 6 講授討論26 六、虛擬存儲(chǔ)器的管理6.1虛擬存儲(chǔ)器的基本概念6.2虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方法6.3請(qǐng)求頁(yè)式管理方法6.4頁(yè)面置換算法6.5請(qǐng)求段式管理(1) 能夠說(shuō)明虛擬存儲(chǔ)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法；(2)能夠解釋說(shuō)明虛擬的概念和管理的思想方法，基本掌握現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的基本方法；(3)能夠說(shuō)明FIFO、LRU等頁(yè)面置換算法的過(guò)程及實(shí)現(xiàn)方法。4 講授討論練習(xí)2、37 七、設(shè)備管理7.1 I/O系統(tǒng)的基本概念7.2 I/O控制方式7.3緩沖管理7.4設(shè)備分配7.5磁盤(pán)存儲(chǔ)器管理(1) 能夠說(shuō)明I/O系統(tǒng)和I/O設(shè)

7、備的基本工作原理和控制方法；(2)能夠解釋設(shè)備獨(dú)立性、Spooling技術(shù)的概念和思想方法；(3)能夠說(shuō)明設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、設(shè)備分配的基本原理和方法。4 講授28 八、文件管理8.1文件和文件系統(tǒng)的基本概念8.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)8.3存儲(chǔ)空間的基本管理方法8.4文件的共享與保護(hù)(1)能夠說(shuō)明文件系統(tǒng)的基本概念和管理方法；(2)能夠解釋說(shuō)明邏輯文件和物理文件的基本概念；(3)能夠說(shuō)明磁盤(pán)文件的管理和設(shè)計(jì)的基本方法。4 講授29九、Linux內(nèi)核9.1進(jìn)程管理9.2文件系統(tǒng)9.3內(nèi)存管理9.4設(shè)備管理9.5中斷、異常和系統(tǒng)調(diào)用(1)能夠掌握Linux核心的一般結(jié)構(gòu)，掌握Linux內(nèi)核基礎(chǔ)知識(shí)；

8、(2)能夠理解進(jìn)程的概念、進(jìn)程的調(diào)度和進(jìn)程通信；(3)能夠闡述文件系統(tǒng)的構(gòu)成和管理過(guò)程，內(nèi)存管理，設(shè)備驅(qū)動(dòng)，以及中斷處理的原理等。4講授討論2、310實(shí)驗(yàn)1：Linux系統(tǒng)安裝能夠?qū)inux進(jìn)行安裝和簡(jiǎn)單配置。2實(shí)驗(yàn)311十、Linux 常用命令10.1使用命令10.2常用命令10.3文件概念和文件類(lèi)型10.4文件編輯命令(1)能夠理解掌握命令行和命令行結(jié)構(gòu)；(2)能夠理解Linux 文件類(lèi)型、文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，文件存取方式；(3)能熟練使用常用命令；(4)能使用基本的VI命令進(jìn)行文本編輯。2講授練習(xí)1、212十一、Linux shell程序設(shè)計(jì)11.1 shell概述11.2 shell 變量

9、11.3 shell特殊字符11.4控制結(jié)構(gòu)11.5 函數(shù)(1)能夠理解應(yīng)用創(chuàng)建和執(zhí)行shell程序的過(guò)程；(2)能夠理解和使用shell編程，能夠進(jìn)行shell的輸入和輸出的重定向；(3)能夠熟練應(yīng)用shell程序控制語(yǔ)句；(4)能夠掌握shell程序的函數(shù)編寫(xiě)和使用，能夠簡(jiǎn)單調(diào)試shell 腳本。2講授練習(xí)213實(shí)驗(yàn)2：Linux內(nèi)核管理(1)能夠理解和運(yùn)用Linux內(nèi)核命令查看Linux中的進(jìn)程、內(nèi)存的使用情況；(2)能夠理解和運(yùn)用Linux內(nèi)核命令進(jìn)行內(nèi)存使用率的優(yōu)化；(3)能夠理解和運(yùn)用Linux內(nèi)核命令進(jìn)行內(nèi)核的編譯。4實(shí)驗(yàn)2、314十二、Linux環(huán)境編程12.1系統(tǒng)調(diào)用和庫(kù)函數(shù)

10、12.2文件操作12.3進(jìn)程控制12.4內(nèi)存管理12.5綜合編程示例(1)能夠理解和運(yùn)用Linux系統(tǒng)調(diào)用和庫(kù)函數(shù)；(2)能夠編寫(xiě)正確的進(jìn)程控制和進(jìn)程通信程序；(3)能夠利用庫(kù)函數(shù)編寫(xiě)文件處理操作的程序；(4)能夠編寫(xiě)正確的內(nèi)存管理程序。4講授練習(xí)215實(shí)驗(yàn)3：Linux環(huán)境編程能夠編寫(xiě)正確的文件處理操作程序和進(jìn)程控制程序并進(jìn)行調(diào)試。6實(shí)驗(yàn)2、3五、其他教學(xué)環(huán)節(jié)（課外教學(xué)環(huán)節(jié)、要求、目標(biāo)）1.上機(jī)實(shí)踐訓(xùn)練在學(xué)習(xí)Linux系統(tǒng)內(nèi)核的基本原理和編程方法后，通過(guò)上機(jī)訓(xùn)練，能夠理解和運(yùn)用Linux系統(tǒng)調(diào)用和庫(kù)函數(shù)，能夠正確的進(jìn)程控制和進(jìn)程通信程序和內(nèi)存管理程序。能夠利用庫(kù)函數(shù)編寫(xiě)文件處理操作的程序。六

11、、教學(xué)方法本課程以課堂教學(xué)和討論為主，結(jié)合作業(yè)、自學(xué)及測(cè)驗(yàn)等教學(xué)手段和形式完成課程教學(xué)任務(wù)。在課堂教學(xué)中，通過(guò)講授、提問(wèn)、討論、演示等教學(xué)方法和手段讓學(xué)生理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的體系和方法，掌握進(jìn)程的基本概念、進(jìn)程同步、內(nèi)存管理等的基本方法，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)理論的工程應(yīng)用背景以及信息化工程中的應(yīng)用。在實(shí)踐和作業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)啟發(fā)式、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生初步運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論分析問(wèn)題的能力。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、與其他同學(xué)合作解決問(wèn)題的能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力、獲取和整理信息的能力、準(zhǔn)確運(yùn)用語(yǔ)言文字的表達(dá)能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。七、學(xué)習(xí)評(píng)量最終成績(jī)由平時(shí)作業(yè)成績(jī)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)、期末成績(jī)等組

12、合而成。各部分所占比例如下：1. 平時(shí)作業(yè)成績(jī)：10%。主要考核對(duì)每堂課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度?？己税l(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。以答題的數(shù)量、正確率為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。2. 上機(jī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)：20%。主要考核實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力。以上機(jī)編寫(xiě)和調(diào)試進(jìn)程同步程序的完整性、正確性及實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)的規(guī)范性為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)3. 期末考試成績(jī)：70%。主要考核計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)基本概念、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理和文件管理方法的掌握程度。書(shū)面考試形式，筆試閉卷。題型以概念理解及分析論證為主。按正確性評(píng)分。八、教學(xué)資源1教材1 新編計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)雙語(yǔ)教程朱天翔、孫書(shū)會(huì)、張丹，等主編清華大學(xué)出版社，20152參考書(shū)目1 現(xiàn)代操作系統(tǒng)陳向群等譯機(jī)械工業(yè)出版社， 20082 現(xiàn)代操作系統(tǒng)教程滕至陽(yáng) 編著高等教育出版社， 20093 Distributed Operating System An