《计算机操作系统》课程教学大纲2

1、计算机操作系统课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：12023课程名称：计算机操作系统英文名称：Operating System 课程类型：学科基础课课程要求：必修学时/学分：56/3.5（讲课学时：44 实验学时：12）先修课程：数据科学导论、计算机组成与结构、Python语言程序设计、数据结构与算法后续课程：分布式计算框架基础、计算机网络适用专业：数据科学与大数据技术二、课程描述“计算机操作系统”是计算机技术和应用的基础。计算机操作系统课程旨在培养学生学习和掌握现代计算机技术的基本理论知识和专业技术的基础，培养学生运用计算机操作系统的基本原理和知识去分析工程问题、解决问题能力。本课程的教学

2、内容着重计算机操作系统的基本原理和设计方法。以Linux操作系统为实例，培养实践能力，着重系统软件设计构思和基本设计技能的训练，使学生能够具备设计计算机工程问题的解决方案能力，能够设计满足特定需求的计算机软硬件系统、算法、程序及文档，解决工程的实际问题。三、课程教学目标1学习和掌握计算机系统设计的基本原理和方法，掌握计算机的工作的基本机制及实现方法，掌握计算机的分时处理技术和存储技术，为计算机系统工程设计和软件工程设计打下坚实基础； （支持毕业能力要求1）2通过学习和训练，使学生掌握进程管理、内存管理、文件管理和设备管理的基本概念，理解操作系统设计思想、技术方法和理论。通过Linux系统内核的

3、基本概念和Linux系统功能调用等实验加深对理论的理解深度。能够利用现代开发工具设计针对复杂的计算机系统工程问题的解决方案，具备解决复杂的信息系统工程问题的能力； （支持毕业能力要求5）3掌握计算机的基础理论知识和基本原理，能够与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，具备宣传、推广计算机应用知识的能力，培养学生终身学习意识，有不断学习和适应发展的能力。（支持毕业能力要求12）四、教学内容、安排及与教学目标的对应关系单元教学内容单元教学目标学时教学方式对应课程教学目标1一、 计算机操作系统概述1.1 计算机系统的发展历程 1.2计算机系统的基本工作原理1.3计算机操作系统的基本概念1.4计算机操

4、作系统的组成(1)能够掌握冯诺依曼体系结构和计算机基本组成部分；(2)能够解释计算机的基本工作原理，CPU、内存的工作机制；(3)能够理解和掌握计算机操作系统的基本概念2讲授讨论12 二、 进程管理2.1进程的概念及进程机制的基本工作原理2.2进程状态及进程状态的转换2.3进程的控制2.4进程调度算法(1) 能够说明进程概念的引入原因，进程与程序的区别，进程机制的基本工作原理； (2)能够掌握进程管理的基本方法，进程状态、进程控制和进程调度算法等。4讲授练习23 三、 进程同步3.1计算机程序的并发执行3.2进程同步机制3.3进程同步的经典算法3.4进程的死锁问题(1)能够正确说明进程同步的基

5、本方法；(2)能够运用信号量机制的原理、特点应用PV操作设计进程同步算法等；3)能够理解和说明解决死锁问题的基本方法，能够在系统软件设计过程中运用银行家算法避免死锁。6讲授讨论24 四、 进程通信和多线程4.1进程通信的基本概念和基本的工作原理 4.2计算机的多核技术4.3线程与线程的管理4.4多线程的实现(1)能够解释进程通信的机制和基本工作原理；(2)能够了解多核多线程技术，了解计算机技术的前沿和新发展动向，具有自主学习的意识。2讲授35 五、内存管理5.1内存管理的基本概念和方法 5.2分区管理5.3分页管理5.4分段管理5.5段页式管理(1) 能够说明内存管理的基本管理和方法；(2)能

6、够说明分页是管理内存的思想方法及地址变换的过程；(3)能够理解内存管理软件工程中的作用。 6 讲授讨论26 六、虚拟存储器的管理6.1虚拟存储器的基本概念6.2虚拟存储器的实现方法6.3请求页式管理方法6.4页面置换算法6.5请求段式管理(1) 能够说明虚拟存储的基本原理和实现方法；(2)能够解释说明虚拟的概念和管理的思想方法，基本掌握现代软件开发设计的基本方法；(3)能够说明FIFO、LRU等页面置换算法的过程及实现方法。4 讲授讨论练习2、37 七、设备管理7.1 I/O系统的基本概念7.2 I/O控制方式7.3缓冲管理7.4设备分配7.5磁盘存储器管理(1) 能够说明I/O系统和I/O设

7、备的基本工作原理和控制方法；(2)能够解释设备独立性、Spooling技术的概念和思想方法；(3)能够说明设备驱动程序、设备分配的基本原理和方法。4 讲授28 八、文件管理8.1文件和文件系统的基本概念8.2文件的逻辑结构和物理结构8.3存储空间的基本管理方法8.4文件的共享与保护(1)能够说明文件系统的基本概念和管理方法；(2)能够解释说明逻辑文件和物理文件的基本概念；(3)能够说明磁盘文件的管理和设计的基本方法。4 讲授29九、Linux内核9.1进程管理9.2文件系统9.3内存管理9.4设备管理9.5中断、异常和系统调用(1)能够掌握Linux核心的一般结构，掌握Linux内核基础知识；

8、(2)能够理解进程的概念、进程的调度和进程通信；(3)能够阐述文件系统的构成和管理过程，内存管理，设备驱动，以及中断处理的原理等。4讲授讨论2、310实验1：Linux系统安装能够对Linux进行安装和简单配置。2实验311十、Linux 常用命令10.1使用命令10.2常用命令10.3文件概念和文件类型10.4文件编辑命令(1)能够理解掌握命令行和命令行结构；(2)能够理解Linux 文件类型、文件系统结构，文件存取方式；(3)能熟练使用常用命令；(4)能使用基本的VI命令进行文本编辑。2讲授练习1、212十一、Linux shell程序设计11.1 shell概述11.2 shell 变量

9、11.3 shell特殊字符11.4控制结构11.5 函数(1)能够理解应用创建和执行shell程序的过程；(2)能够理解和使用shell编程，能够进行shell的输入和输出的重定向；(3)能够熟练应用shell程序控制语句；(4)能够掌握shell程序的函数编写和使用，能够简单调试shell 脚本。2讲授练习213实验2：Linux内核管理(1)能够理解和运用Linux内核命令查看Linux中的进程、内存的使用情况；(2)能够理解和运用Linux内核命令进行内存使用率的优化；(3)能够理解和运用Linux内核命令进行内核的编译。4实验2、314十二、Linux环境编程12.1系统调用和库函数

10、12.2文件操作12.3进程控制12.4内存管理12.5综合编程示例(1)能够理解和运用Linux系统调用和库函数；(2)能够编写正确的进程控制和进程通信程序；(3)能够利用库函数编写文件处理操作的程序；(4)能够编写正确的内存管理程序。4讲授练习215实验3：Linux环境编程能够编写正确的文件处理操作程序和进程控制程序并进行调试。6实验2、3五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）1.上机实践训练在学习Linux系统内核的基本原理和编程方法后，通过上机训练，能够理解和运用Linux系统调用和库函数，能够正确的进程控制和进程通信程序和内存管理程序。能够利用库函数编写文件处理操作的程序。六

11、、教学方法本课程以课堂教学和讨论为主，结合作业、自学及测验等教学手段和形式完成课程教学任务。在课堂教学中，通过讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生理解计算机系统设计理论的体系和方法，掌握进程的基本概念、进程同步、内存管理等的基本方法，强调系统理论的工程应用背景以及信息化工程中的应用。在实践和作业教学环节中，通过启发式、讨论式教学培养学生初步运用计算机系统设计的理论分析问题的能力。培养学生自主学习能力、与其他同学合作解决问题的能力、发现问题与解决问题的能力、获取和整理信息的能力、准确运用语言文字的表达能力，激发学生的创新思维。七、学习评量最终成绩由平时作业成绩、上机实验成绩、期末成绩等组

12、合而成。各部分所占比例如下：1. 平时作业成绩：10%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。考核发现、分析和解决问题的能力。以答题的数量、正确率为评价标准。2. 上机实验成绩：20%。主要考核实践能力和解决问题的能力。以上机编写和调试进程同步程序的完整性、正确性及实验报告撰写的规范性为评价标准3. 期末考试成绩：70%。主要考核计算机操作系统基本概念、进程管理、内存管理、设备管理和文件管理方法的掌握程度。书面考试形式，笔试闭卷。题型以概念理解及分析论证为主。按正确性评分。八、教学资源1教材1 新编计算机操作系统双语教程朱天翔、孙书会、张丹，等主编清华大学出版社，20152参考书目1 现代操作系统陈向群等译机械工业出版社， 20082 现代操作系统教程滕至阳 编著高等教育出版社， 20093 Distributed Operating System An