《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：F062091151学分：2.5总学时/课内实践学时：40/0课程性质：选修课程开课单位：信息与电气工程学院适应对象：信息与计算科学专业一、课程简介《操作系统》是信息与计算科学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。Thiscoursedescribesthebasicprinciplesofoperatingsystem,mainlyfocusesonthetheoreticalanalysisofthefunctionsandstructuresofoperatingsystems,andsupplementsimportantalgorithmswithexperimentstodeepentheunderstandingandmasteryoftheoreticalknowledge.Themaincontentsincludeanoverviewoftheoperatingsystem;Theconceptofprocess,thedescriptionandcontrolofprocess,thesynchronizationandmutualexclusionofprocess,andthecommonalgorithmsofprocessmanagement;thestrategyofprocessorschedulingandthemethodofhandlingdeadlocks;Schemesandallocationalgorithmsformemorymanagement,aswellasstorageprotectionandsharing;theoperatingmechanismofthefilesystemandthekeydatastructures;Howthedeviceiscombinedwiththesystem,thestructureofthedevicedriverandtheloadingmechanism.Throughthestudyofthiscourse,studentsarerequiredtounderstandandmastertheprinciplesandimplementationmethodsofoperatingsystems,cultivatethebasicabilitytoanalyzeandcomparetheadvantagesanddisadvantagesofoperatingsystemimplementationmethods,deepentheirunderstandingofoperatingsystems,andimprovetheirabilitytoprogramin-depthandlearnfromthedesignideasandalgorithmsofoperatingsystems.二、课程目标1.培养学生勇于担当操作系统自主可控伟大事业重任的爱国主义精神，在实践中培养学生民族自豪感和勤奋刻苦、努力拼搏和创新精神与工匠精神。2.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。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，并分析所应用算法的优缺点；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。1.Cultivatestudents’patrioticspiritofcouragetotakeonthegreatcauseofindependentandcontrollableoperatingsystems,andcultivatestudents’senseofnationalpride,diligence,hardwork,innovationspirit,andcraftsmanshipspiritinpractice.2.Masterthebasicknowledgeandprinciplesofcomputeroperatingsystems,andbeabletoapplythemtothemodelingandin-depthprogrammingofcomplexsoftware.3.Beabletodesignappropriatedatastructureprogrammingtoimplementthemainmanagementalgorithmsinprocessmanagement,memorymanagement,filemanagementanddevicemanagement,andanalyzetheadvantagesanddisadvantagesoftheappliedalgorithms;Beabletoanalyzethecurrentpopularoperatingsystemusingtheprinciplesofoperatingsystems.三、课程目标与毕业要求对应关系本课程的课程目标对信息与计算科学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目标毕业要求1：知识目标具有扎实的数学基础，掌握信息科学、计算科学和计算机科学的基本理论和基本知识。课程目标2毕业要求2：能力目标能运用所学数学和计算机知识解决某些科研或生产中的实际问题。课程目标3毕业要求3：素质目标思想道德素质。具有正确的人生观、价值观和道德观，爱国、诚信、友善、守法，具有高度的社会责任感；具有良好的心理素质和积极的人生态度。课程目标1四、课程教学安排课程共有8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学时小计1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。222进程的描述与控制培养学生善思考、懂判断的能力。443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。444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。445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666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。887文件管理引导学生学习要持之以恒，总会取得好的成绩。10108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。22合计4040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：操作系统的定义与功能，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：进程控制块PCB，进程的同步与互斥，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：处理机调度算法；避免死锁的算法实现，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：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。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：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，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：缓冲管理，设备分配，磁盘调度算法，缓冲管理和磁盘调度算法。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。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：文件的逻辑结构，文件目录管理，文件目录管理。8.磁盘存储器的管理基本要求：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。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：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，文件存储空间的成组链接法管理。五、课内实践教学内容及要求无六、课程