《操作系统》教学大纲

《操作系统》教学大纲课程编号：13220510英文名称：OperatingSystem学分：3学时：总学时64学时，其中理论32学时，实践32学时先修课程：高级语言、面向对象程序设计、数据结构课程类别：专业必修授课对象：数据科学与大数据技术专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第5学期一、课程描述和目标“操作系统”是计算机系统中不可缺少的组成部分，它在计算机系统中起着承上启下的作用，负责对系统中各种资源进行有效的管理和对各种活动进行正确的组织，使得整个计算机系统能协调一致且高效地工作。操作系统基于硬件，并对硬件实施管理，并构成对所有软件运行的支持平台，为系统用户使用计算机而提供方便、灵活、友好的接口。操作系统是计算机各个专业学生必修的公共专业课之一，是一门涉及计算机软硬件资源管理的课程，其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。本课程的任务是使学生深刻理解操作系统的基本概念和主要功能，了解现代操作系统的发展特点、设计技巧和方法；熟悉常用操作系统（如Windows、LINUX等）的使用和管理方法，建立起软硬件资源管理的基本思想。同时，培养学生分析和设计操作系统的初步能力，为今后进一步从事计算机操作系统和系统软件的分析和开发打下良好的专业基础。课程目标1：使学生熟悉操作系统在计算机系统中的地位和基本特征，从软件工程的角度充分理解操作系统的设计架构和功能划分，熟悉主流操作系统对计算机软硬件资源进行有效管理方面的基本理论和基础知识，为今后综合运用相关知识解决计算机软硬件设计与应用开发中的复杂工程问题打下理论基础。课程目标2：根据操作系统的功能划分，以对资源管理进行高效管理和为用户提供良好操作接口为基本出发点，运用工程数学、离散数学和数据结构的相关知识，深入理解主流操作系统中管理各种软硬件资源管理的策略、模型和方法，并通过对比和实训方法等方法，使学生充分理解所学理论，并获得有效结论。课程目标3：能够运用先修专业基础课程中各种软件开发基础知识，根据操作系统功能划分的不同方法，选择并设计合理的、现实可行的软件解决方案，实现对计算机软件和硬件资源的有效管理。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点2-2：能够通过文献检索、资料查询的基本方法以及网络等现代信息技术获得可用的知识、技术或方法，辅助进行复杂大数据工程问题的识别、分析与表达。课程目标1H指标点3-2：针对大数据工程问题，能够设计评价和实施复杂工程问题的解决方案。课程目标2H指标点5-1：能够针对大数据工程问题，为构建复杂工程问题的模拟环境选择和使用合适的现代工程工具和信息技术工具，并能理解其局限性。课程目标3L三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1操作系统概述熟悉操作系统的基本定义、特征、功能和主要界面形式；熟悉操作系统分类，体系结构；了解：操作系统的发展历史德育要求：从学科发展史中学习科学精神2讲授式启发式课程目标1课程目标22进程及处理机管理熟悉进程、线程、进程控制、进程同步、进程调度、死锁；熟悉进程通信及线程相关理论；了解Linux操作系统中进程和处理机管理的基本方法和策略德育要求：从进程管理的经典问题中学习理性思辨12讲授式练习式课程目标1课程目标2课程目标33存储管理熟悉存储管理特点、特点、目标；分区管理、页式管理方案、段式管理方案、虚拟存储系统；熟悉段页式管理方案；了解操作系统存储管理的发展历史及现状德育要求：从存储管理的精巧设计中学习工匠精神8讲授式讨论式课程目标2课程目标34设备管理熟悉设备管理特点、任务、目标；设备的分配、SPOOLing技术、I/O控制方式、缓冲技术；熟悉磁盘管理及虚拟设备；了解操作系统设备管理的发展历史及现状德育要求：从设备协同工作提升效率的角度学习团队协作6讲授式启发式课程目标2课程目标35文件管理熟悉文件系统、文件逻辑结构、文件物理结构、文件目录、成组链接法；熟悉文件共享；了解主流操作系统的文件管理方式及各自的特点德育要求：从文件管理的方法中体会管理的艺术4讲授式练习式课程目标1课程目标2合计32序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1熟悉Linux基本命令及编程环境熟悉使用Linux字符界面，窗口系统的常用命令；熟悉运用Linux常用的编程工具vi、gcc、shell；熟悉运用Linux的在线求助系统。4验证课程目标12进程管理加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别；进一步认识并发执行的实质。用C语言或VC编写相应算法程序。6设计课程目标1课程目标23生产者消费者问题的实现掌握利用信号量解决进程之间的同步与互斥问题。用C语言或VC编写相应算法程序。用C语言或VC编写相应算法程序。4设计课程目标1课程目标34掌握死锁检测方法。用C语言或VC编写相应算法程序。6设计课程目标1课程目标35页面置换算法掌握分布存储管理系统中页面置换算法的实现。用C语言或VC编写相应算法程序。6综合课程目标1课程目标36磁盘臂调度算法掌握分布存储管理系统中页面置换算法的实现。用C语言或VC编写相应算法程序。6综合课程目标1课程目标3合计=SUM(ABOVE)32注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括演示、验证、综合、设计等，后两者占比大于80%。四、课程教学方法线上教学与线下教学相结合；集中讲授与探究式教学及翻转课堂相结合；采用讲授式、启发式、探究式、讨论式和练习式等教学方式。五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求序号考核方式课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）合计1平时作业550102课程实验5510203平时表现334104期末考试25251060课程目标对应分值=SUM(ABOVE)38=SUM(ABOVE)38=SUM(ABOVE)24100（二）考核与评价标准1.平时作业考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识分析解决操作系统具体问题。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握得较为到位。能够较好地利用理论知识求解操作系统问题。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握得基本到位。基本能够利用理论知识求解操作系统问题。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。基本不能利用理论知识求解操作系统问题。2.课程实验考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分课程实验能根据实验要求自主设计实验方案，有自己的设计理念，实验完成度高，效果好。实验报告内容完整。能根据实验要求自主设计实验方案，有自己的设计理念，实验完成度较高，效果较好。实验报告比较完整。能根据实验要求自主设计实验方案，实验完成度一般，效果一般。实验报告基本完整。基本能根据实验要求自主设计实验方案，实验完成度较差，效果较差。实验报告不完整。3.平时表现与评价标准根据回答问题、课堂表现、测验、测试及讨论等完成情况及评分标准评分（百分制）。4.期末考试与评价标准根据期末考试及评分标准评分（百分制）。六、教材与参考书（一）推荐教材1．《实用操作系统教程（第2版）》，李建伟等主编，清华大学出版社，2016年7月版