《操作系统》课程教学大纲

《操作系统》教学大纲课程名称：操作系统英文名称：OperatingSystem课程编号：1151学分：3总学时：40学时课程性质：必修开课单位：信息与电气工程学院适应对象：数据科学与大数据技术专业课程简介《操作系统》是高校数据科学与大数据技术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。。二、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。三、课程教学目标与毕业要求的对应关系本课程的课程目标对软件工程专业毕业要求指标点的支撑情况如表1所示：表1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程教学目标1.工程知识应用能力：具有扎实的数学与自然科学知识和工程基础，系统地掌握数据科学与大数据技术领域的基本理论、基础知识，并综合运用所学知识解决复杂工程问题。1-1能够利用数学、自然科学、工程基础知识进行大数据工程问题的表述；目标14.工程技术研究能力：能够基于数据科学与大数据技术原理并采用科学方法对大数据应用领域的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。4-1能够基于数据科学与大数据技术原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析大数据应用领域复杂工程问题的解决方案；目标2,34-2能够针对智能信息系统设计、大数据技术应用等大数据应用领域的复杂工程问题设计实验方案、构建实验系统和测试平台、获得实验结果；目标3，4课程教学安排课程共有10项教学内容，具体安排如下表2：课程教学安排表序号教学内容思政元素课堂教学学时实验/实践教学学时学时小计1第一章操作系统引论培养学生的爱国情坏，同时帮助学生树立专业自信心。2022第二章进程的描述与控制培养学生善思考、懂判断的能力。4043第三章处理机调度与死锁坚定信心，不忘初心，始终追寻自己梦想的脚步。4044第四章存储器管理只有在努力学习、认真读书的规则下，才能取得成功的人生真谛4045第五章虚拟存储器培养和锻炼学生的耐心”，强调工匠精神的重要性6066第六章输入输出系统引导学生努力学习科学文化知识，深耕于自己的专业和领域，争取能够实现新的技术突破。8087第七章文件管理引导学生学习要持之以恒，总会取得好的成绩100108第八章磁盘存储器的管理引导学习处理复杂问题，要以科学的态度，细致的工作来应对202合计40040教学安排1操作系统引论教学要求：掌握操作系统的定义；理解操作系统目标、作用和功能；。教学内容：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。重点难点：（1）教学重点：操作系统的定义与功能（2）教学难点：操作系统的结构设计。思政元素：引导学生查阅资料了解操作系统发展历史。，展示中国目前蓬勃发展的计算机技术，培养学生的爱国情坏，同时帮助学生树立专业自信心。2进程的描述与控制教学要求：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。教学内容：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。重点难点：教学重点：进程控制块PCB；进程的同步与互斥教学难点：进程的同步。思政元素：通过类比教学法，将独立思考的意识融入到进程控制各环节，培养学生善思考、懂判断的能力。3处理机调度与死锁教学要求：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。教学内容：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。重点难点：（1）教学重点：处理机调度算法；避免死锁的算法实现。（2）教学难点：避免死锁的算法实现思政元素：坚定信心，不忘初心，始终追寻自己梦想的脚步。4存储器管理教学要求：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。教学内容：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。重点难点：（1）教学重点：基本分页存储管理方式；基本分段存储管理方式（2）教学难点：段页式存储管理方式。思政元素：通过学习习近平总书记在十九大报告中提出的“不忘初心、牢记使命”精神，告知学生在陌生环境下，人生岔路口，一定要坚定信心，不忘初心，始终追寻自己梦想的脚步。5虚拟存储器教学要求：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。教学内容：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。重点难点：（1）教学重点：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。（2）教学难点：页面置换算法。思政元素：培养和锻炼学生的耐心，强调工匠精神的重要性6输入输出系统教学要求：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。教学内容：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。重点难点：（1）教学重点：缓冲管理；设备分配；磁盘调度算法。（2）教学难点：缓冲管理；磁盘调度算法思政元素：引导学生努力学习科学文化知识，深耕于自己的专业和领域，争取能够实现新的技术突破。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。7文件管理教学要求：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。教学内容：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。重点难点：（1）教学重点：文件的逻辑结构；文件目录管理。（2）教学难点：文件目录管理。思政元素：通过文件管理介绍，培养学生严谨的科学态度和精益求精的工匠精神。8磁盘存储器的管理教学要求：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。教学内容：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。重点难点：（1）教学重点：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。（2）教学难点：文件存储空间的成组链接法管理。思政元素：以国内外行业最新的实际应用为例，引入我国民族企业Tiktok在美国遭受全面打压的案例，主要介绍Tiktok的推荐算法独步天下，在激发学生爱国热情的同时，树立学生的专业自信心。课内实践教学内容及要求无课程考核与评价表4：成绩评定方式表考核环节分值考核/评价细则课堂表现、平时作业和考勤30综合课堂表现、全部作业的得分、考勤情况，按30%计入总成绩