《操作系统》课程教学大纲

《操作系统》课程教学大纲

一、课程基本情况

课程代码：10411290

课程名称（中/英文）：操作系统/Operating System

课程类别：专业基础课

学分：3.5

总学时：56

理论学时：48

实验/实践学时：8

适用专业：数据科学与大数据技术

适用对象：本科

先修课程：计算机组成与系统结构、java程序设计、数据结构

教学环境：多媒体

开课学院：计算机与信息工程学院

二、课程简介

《操作系统》是高校软件工程专业的一门专业核心课，是后续专业课程的理论基础，本课程讲述操作系统的基本原理，主要偏重于操作系统功能与结构的理论分析，对其中的重要算法辅以实验,以加深对理论知识的理解和掌握。主要内容包括操作系统概论；进程的概念、进程的描述与控制、进程的同步与互斥以及进程管理的常用算法；处理机调度的策略和处理死锁的方法；存储器管理的方案和分配算法以及存储保护和共享；文件系统的运行机制及关键的数据结构；设备与系统的结合方式，设备驱动程序的结构及加载机制。通过该课程的学习要求学生理解和掌握操作系统的原理和实现方法，培养分析、比较操作系统实现方法优劣的基本能力，加深对操作系统的理解，提高深入编程和借鉴操作系统的设计思想和算法的能力。

本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从操作系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法。主要内容包括：操作系统的概论；操作系统的作业管理；操作系统的文件管理原理；操作系统的进程概念、进程调度和控制、进程同步和互斥等；操作系统的各种存储管理方式以及存储保护和共享；操作系统的设备管理原理。

三、课程教学目标

1.课程对毕业要求的支撑

毕业要求

1.工程知识

理分析和模型求解。

2.3能够通过文献研究，寻求解决方案，并能够评估比较各种不同解决方案。

2.问题分析

2.4能够分析计算机应用领域复杂工程问题解决过程中的关键影响因素，验证解决方案的合理性，得到有效结论。

4.研究

2.课程教学目标及其与毕业要求指标点、主要教学内容的对应关系

4.1能够运用科学原理和方法，调研和分析计算机应用领域复杂工程问题。

指标点

1.2掌握工程基础和计算机基础理论知识，能够将其应用于复杂工程问题的推

毕业要求指标点

1.2

课程目标

1.掌握计算机操作系统的基本知识与原理，并能将其运用于复杂软件的建模和深入编程。

2.能够依据操作系统的功能目标和应用要教学内容

引论、进程管理、存储管理、文件管理、设备管理

引论、进程管理、存储管理、文件管理、设备管理

教学环节

(1)理论教学

(2)作业

(3)学习通

(1)理论教学

(2)作业

(3)学习通

(1)理论教学

(2)实验

(3)学习通

(1)课外阅读

2.3 求，分析各种资源管理算法的优劣，选择最优解决方案，并提出合理的改进措施。

3.能够设计适当的数据结构编程实现进程管理、内存管理、文件管理和设备管理中的主要管理算法，并能够分析所应用算法的优缺点。

4.能够运用操作系统的原理对目前流行的2.4

引论、进程管理、存储管理、文件管理、设备管理

4.1 操作系统进行研究和分析，并能借鉴其思想、思路和方案解决复杂软件的设计问题。

Linux实例分析 (2)课堂讨论

(3)学习通

四、教学内容

第一章 操作系统引论

1.主要内容：阐述操作系统的目标和作用；操作系统的发展过程；操作系统基本特性；操作系统主要功能；操作系统的结构设计。

2.基本要求：掌握操作系统的定义；理解操作系统目标、作用和功能；。

3.重点：操作系统的定义与功能。

4.难点：操作系统的结构设计。

5.教学方式方法：课堂讲授为主；教师引导学生查阅资料了解操作系统发展历史。

6.考核知识点：对操作系统的基本概念、结构设计的理解；操作系统目标和功能的理解。

第二章 进程的描述与控制

1.主要内容：进程的基本概念；进程控制；进程的同步与互斥；经典进程同步问题；进程通信，线程。

2.基本要求：掌握进程的基本概念、进程同步与通信；理解进程控制原语；了解线程。

3.重点：进程控制块PCB；进程的同步与互斥。

4.难点：进程的同步。

5.教学方式方法：理论讲授为主，辅之以教学案例。课堂讲授为主；教师总结引导

6.考核知识点：进程控制块基本概念；对进程并发和并行的理解;进程的同步与互斥。

第三章 处理机调度与死锁

1.主要内容：处理机调度的基本概念；调度算法；产生死锁的原因和必要条件；处理死锁的方法；死锁的检测与解除。

2.基本要求：掌握处理机调度算法，避免死锁的算法实现，产生死锁的原因和必要条件，以及死锁的检测；了解死锁的解除。

3.重点：处理机调度算法；避免死锁的算法实现。

4.难点：避免死锁的算法实现。

5.教学方式方法：理论讲授为主，辅之以教学案例。课堂讲授为主；教师总结引导

6.考核知识点：计算机调度的概念与调度算法，产生死锁的原因和必要条件，银行家算法。

第四章 存储器管理

1.主要内容：程序的装入和链接；连续分配方式；基本分页存储管理方式；基本分段存储管理方式；段页式存储管理方式。

2.基本要求：掌握连续分配方式，基本分页存储管理方式，基本分段存储管理方式，段页式存储管理方式；理解程序的装入和链接。

3.重点：基本分页存储管理方式；基本分段存储管理方式。

4.难点：段页式存储管理方式。

5.教学方式方法：理论讲授为主，辅之以教学案例。教师总结引导

6.考核知识点：内存连续分配方式；基本分页存储管理方式；基本分段存储管理方式；段页式存储管理方式

第五章 虚拟存储器

1.主要内容：虚拟存储器的概念；请求分页存储管理方式；页面置换算法；请求分段存储管理方式。

2.基本要求：掌握请求分页存储管理方式，页面置换算法，请求分段存储管理方式；理解虚拟存储器的概念。

3.重点：请求分页存储管理方式；页面置换算法；请求分段存储管理方式。

4.难点：页面置换算法。

5.教学方式方法：理论讲授为主，辅之以教学案例。教师总结引导

6.考核知识点：虚拟存储器的概念；请求分页存储管理方式；页面置换算法；请求分段存储管理方式。

第六章 输入输出系统

1.主要内容：I/O系统；I/O控制方式；缓冲管理；I/O软件；设备分配；磁盘存储器的管理。

2.基本要求：掌握缓冲管理，设备分配，磁盘调度算法，I/O软件；理解理I/O系统，I/O控制方式。

3.重点：缓冲管理；设备分配；磁盘调度算法。

4.难点：缓冲管理；磁盘调度算法。

5.教学方式方法：理论讲授为主，辅之以教学案例。教师总结引导

6.考核知识点：I/O控制方式；缓冲管理；I/O软件；设备分配；磁盘调度算法

第七章 文件管理

1.主要内容：文件和文件系统；文件的逻辑结构；文件目录管理；文件共享与文件保护。

2.基本要求：掌握文件的逻辑结构，文件目录管理，文件共享与文件保护；理解文件和文件系统。

3.重点：文件的逻辑结构；文件目录管理。

4.难点：文件目录管理。

5.教学方式方法：理论讲授为主，辅之以教学案例。教师总结引导

6.考核知识点：文件和文件系统；文件的逻辑结构；文件目录管理；文件共享与文件保护。

第八章 磁盘存储器的管理

1.主要内容：外存的连续、链接、索引组织方式；文件存储空间的空闲表法、空闲链表法、位示图法、成组链接法管理。

2.基本要求：掌握外存的连续、链接、索引组织方式，文件存储空间的空闲表法、空闲链表法、位示图法管理；了解文件存储空间的成组链接法管理。

3.重点：外存的连续、链接、索引组织方式；文件存储空间的空闲表法、空闲链表法、位示图法。

4.难点：文件存储空间的成组链接法管理。

5.教学方式方法：理论讲授为主，辅之以教学案例。教师总结引导

6.考核知识点：文件存储空间的空闲表法、空闲链表法、位示图法、成组链接法管理

五、教学安排

1. 理论教学安排

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

第一章 操作系统引论

第二章 进程的描述与控制

第三章 处理机调度与死锁

第四章 存储器管理

第五章 虚拟存储器

第六章 输入输出系统

第七章 文件管理

第八章 磁盘存储器的管理

合计

2. 实验教学安排

序号

1

2

3

4

实验/实践项目名称

实验一 进程调度

实验二 银行家算法

实验三 内存管理

实验四 文件管理

合计

六、课程考核方案

1.课程考核方式

本课程总成绩包括形成性评价（平时成绩）和结果性评价（期末成绩），形成性评价（平时成绩和实验成绩）占40%，结果性评价（期末考试成绩）占60%。形成性评价主要包括作业(15%)，实验(15%)和学习习惯（考勤、课堂表现等，10%）。期末考试采用闭卷方式，满分100分，折算60%计入总成绩。

2.课程教学目标的考核方式

实验学时

2

2

2

2

8

实验

类型

设计

设计

设计

设计

每组

人数

1

1

1

1

实验要求

必做

必做

必做

必做

对应的课程教学目标

1，4

2，4

3，4

3，4

教学内容 学时

2

6

6

6

6

10

10

2

48

对应的课程教学目标

1

1，3

1，2，4

1，2，3，4

1，2，3，4

1，2，3，4

1，2，3，4

1，2，3，4

考核环节及成绩比例%

课程目标 考核内容

期末

考试

1.掌握计算机操作系统的基本知识与原理，并能将其运用于复杂软件的建模和深入编程。

2. 能够依据操作系统的功能目标和应用要求，分析各种资源管理算法的优劣，选择最优解决方案，并提出合理的改进措施。

3. 能够设计适当的数据结构编程实现进程管理、内存管理、文件管理和设备管理中的主要管理算法，并能够分析所应用算法的优缺点。

4. 能够运用操作系统的原理对目前流行的操作系统进行研究和分析，并能借鉴其思想、思路和方案解决复杂软件的设计问题。

进程、线程、存储、文件、设备管理以及Linux基本操作及实例分析

6 1 1 2

进程、线程、存储、文件、设备管理

进程、线程、存储、文件、设备管理

进程、线程、存储、文件、设备管理

考勤 作业 实验

合计

18 3 5 4 30

18 3 5 4 30

18 3 5 4 30

10

七、教材、参考书目、重要文献以及课程网络资源

建议教材：

（1）刘振鹏.操作系统（第4版）.北京：中国铁道出版社，2018

主要参考书：

（1）谢旭升，朱明华.操作系统教程.北京：机械工业出版社，2015

（2）汤小丹，梁红兵，哲凤屏等．计算机操作系统（第4版）．西安：西安电子科技大学出版社，2014