操作系统物联网工程 课程教学大纲

《操作系统》课程教学大纲一、课程简介课程中文名操作系统课程英文名OperatingSystem双语授课□是否课程代码10112014课程学分64总学时数64（含实践8）课程类别□通识教育课程□公共基础课程专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质必修□选修□其他课程形态□线上线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式闭卷□开卷□课程论文□课程作品□汇报展示□报告课堂表现□阶段性测试平时作业其他（可多选）开课学院大数据与智能工程学院开课系(教研室)计算机科学与技术面向专业计算机科学与技术数据科学与大数据物联网工程开课学期第5学期先修课程C语言程序设计，计算机组成原理，数据结构后续课程选用教材1.郁红英.计算机操作系统（第4版）[M].北京：清华大学出版社.20232.汤小丹.计算机操作系统（慕课版）[M].北京：人民邮电出版社，2023参考书目1.AbrahamSilberschatz、郑扣根译.操作系统概念（第9版）.高等教育出版社,2018.2.WilliamStallings,陈向群译.操作系统：精髓与设计原理（第9版）.电子工业出版社,2021.课程资源1.操作系统.学堂在线（清华大学公开课）./courses/course-v1:TsinghuaX+30240243X+sp/about2.计算机操作系统.学堂在线（南京大学公开课）./courses/course-v1:NJU+C1026+2016_T2/about3.操作系统.爱课程（浙江大学公开课）./sCourse/course_6801.html课程简介操作系统是计算机专业本科生的必修专业主干课程，授课对象为计算机科学与技术专业等相关专业的本科生。课程将全面、系统地介绍计算机操作系统的体系结构，使学生掌握操作系统的基本原理，理解典型操作系统的设计方法，了解操作系统常用的算法和数据结构。使学生的专业知识进一步完善和丰富，为将来的开发和研究工作打下一定的基础。二、课程目标表2-1课程目标序号具体课程目标课程目标1了解操作系统的基本概念，掌握操作系统的主要功能，包括进程管理、存储管理、设备管理和文件管理，理解操作系统功能设计的需求和方法。了解操作系统安全机制。课程目标2能够在工程项目中运用专业的基本理论和原理，综合考虑系统的性能、设计与建设成本以及各种利弊，完成确定的工程项目（软件系统或硬件为主的系统）目标。熟练掌握操作系统的基本概念、基本原理、内部结构、设计与实现技术，掌握主流操作系统的系统调用技巧，掌握国际主流操作系统的设计特点，了解操作系统的研究与发展动向。课程目标3认同计算机类专业，具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学的学习态度和思想意识；增强学生的团队合作和沟通能力；具备实事求是的科学态度与创新精神；开阔软件开发领域视野，能够通过网络或其它学习渠道更新编程思维，具有不断学习适应社会进步和IT技术行业发展终生学习意识。具备家国情怀、社会责任；形成正确的理想信念。表2-2课程目标与毕业要求对应关系（物联网工程）毕业要求指标点课程目标1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和计算机科学与技术专业知识用于解决计算机复杂工程问题。[M]1.1能够使用数学、自然科学、工程基础和专业知识，表述物联网复杂工程问题。课程目标12.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析计算机复杂工程问题，以获得有效结论。[L]2.3能够应用工程基础以及专业知识对最终结论进行合理性评价、改进与优化。课程目标24.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对计算机复杂工程问题进行研究，设计实验、分析与解释数据，并能通过信息综合得到合理有效结论。[H]4.1能够综合运用科学原理，针对所要解决的物联网复杂工程问题展开研究，明确研究内容与目标。课程目标3三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1操作系统简介操作系统的定义、目标、功能、特征、分类，操作系统的发展历史及其在计算机系统中的地位；操作系统的接口和服务；主流操作系统简介拓展阅读、练习、线上学习、个人作业课程目标1课程目标2课程目标3重点：了解操作系统的设计结构讲授法案例法42操作系统的运行环境计算机系统层次结构，处理器、存储器I/O系统、时钟、中断机制，操作系统启动与引导拓展阅读、练习、线上学习、个人作业课程目标1重点：侧重理解I/O结构、存储结构、硬件保护、系统调用的原理及处理过程难点：处理器特权级、中断、时钟的原理及处理过程讲授法案例法23进程/线程引入进程/线程的动机，多线程环境中的进程/线程实现，进程/线程状态，进程/线程的系统调用及应用拓展阅读、练习、线上学习、个人作业课程目标1重点：侧重掌握进程模型和多线程模型难点：进程控制块的概念和作用；进程状态与进程控制的关系讲授法案例法44处理器调度处理器调度的层次、选择处理器调度算法的准则，作业、进程和线程之间的关系，作业的管理和调度，处理器调度的功能和类型，作业调度和处理器调度算法，实时调度算法，多处理器调度算法拓展阅读、练习、线上学习、个人作业课程目标1课程目标2重点：侧重掌握处理器调度准则，调度算法、调度模型难点：分析调度算法实现技术讲授法案例法65同步、通信与死锁进程间的制约关系：协作与竞争，临界区概念，实现临界区管理的方法，同步机制，信号量解决进程间的互斥与同步，管程的概念与使用；进程间通信的概念和分类；死锁产生的条件，死锁的防止、避免、检测和解除拓展阅读、练习、线上学习、个人作业课程目标1课程目标2重点：侧重理解互斥、临界区概念和实现方法，掌握进程间通信的原理和系统调用难点：运用信号量或管程机制解决并发性问题讲授法实验法146存储管理存储管理的功能，程序的编译、链接、装入和执行过程；地址重定位和保护；分区、分页和分段存储管理；内存扩充的概念，交换、覆盖、虚拟存储技术；基于请求分页技术实现的虚拟存储器拓展阅读、练习、线上学习、个人作业课程目标1重点：侧重理解地址重定位，进程地址空间的分配难点：虚拟页式管理及页面置换算法的应用讲授法案例法127设备管理设备管理的功能和目标，I/O管理的层次结构、设备无关的概念、设备驱动程序设计原理，I/O应用接口和系统调用，存储设备虚拟化技术。拓展阅读、练习、线上学习、个人作业课程目标2重点：I/O软件设计的层次结构难点：设备无关、设备驱动讲授法案例法68文件管理文件管理的层次结构，文件系统的概念，文件的实现与存取方法，目录的实现，磁盘存储空间的管理与存取方法，文件与磁盘的系统调用。拓展阅读、练习、线上学习、个人作业课程目标2重点：文件结构、目录结构、磁盘空间结构难点：文件实现的数据结构讲授法案例法69安全与保护CIA模型，操作系统安全性要求的主要内容拓展阅读、练习、线上学习、个人作业课程目标3重点：安全机制及其在操作系统中的应用难点：理解安全策略的定义与分类讲授法2实验学习内容及要求表3-2课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号项目名称项目来源教学目标（观测点、重难点）学时数项目类型要求每组人数教学方法课程目标1实验1

多道程序设计与并发环境教师开发学生能够理解掌握程序并发执行的特征，设计简单的并发程序2验证必做1课堂讲授实验指导2实验2

基于信号量的并发控制教师开发学生能够理解并发控制机制，掌握信号量在互斥和同步控制中的作用，能够完成简单同步问题的控制2验证必做1课堂讲授实验指导3实验3

经典进程同步问题教师开发学生能够理解并分析复杂的同步控制问题，初步具备使用同步机制解决问题的能力4设计必做1课堂讲授实验指导四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.操作系统的基础概念模块142%课堂表现作业实验操作闭卷考试2.操作系统的执行环境模块23.进程/线程的描述与控制模块34.处理器调度模块45.进程同步模块56.存储管理模块67.设备管理模块78.文件管理模块8课程目标21.处理器调度算法模块454.4%作业实验操作闭卷考试2.经典进程同步问题模块53.虚拟内存置换算法模块64.设备无关与虚拟化模块7课程目标31.国产操作系统的发展简史模块13.6%作业2.软件工程设计结构模块7、模块8表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比平时成绩40%期末考试成绩60%课堂表现20%作业

40%实验项目40%课程目标150%50%0%45%42%=(20%*50%+40%*50%)*40%+60%*50%课程目标250%40%100%50%54.4%=(20%*50%+40%*40%+40%*100%)*40%+60%*50%课程目标30%10%0%5%3.6%=10%*40%*40%+60%*5%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（20%）：通过学生在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生相关的能力。（2）作业完成情况（40%）：围绕课程的学习目标进行作业的设计。如让学生简述对知识的认识，考核学生对于概念的理解情况，帮助学生将定义转化为自己的理解。（3）实践教学（40%）：如通过课程实践，训练学生的课堂实践能力，使学生真正明确教学技能在实际教学中的应用。2.期末成绩评定期末考核主要考察学生对计算机操作系统设计结构、主要功能、常用算法的理解和应用。方式为闭卷考试。要求学生掌握操作系统的基本概念和常用算法。3.总成绩评定总成绩应由平时考核成绩和期末考核成绩构成：总成绩（100%）=平时成绩（40%）+期末成绩（60%）表4-3平时成绩评分标准考核项目评分标准优良中及格不及格90-100分80-90分70-80分60-70分0-60分课堂表现严格遵守课堂纪律，按要求完成课堂练习且正确率高。积极主动参与课堂讨论，讨论表述的论点正确有新意，有自己的见解，能体现良好的职业道德、职业使命感和社会责任感。严格遵守课堂纪律，按要求完成课堂练习且正确率比较高。经常参与课堂讨论，讨论表述的论点正确，有一定新意，讨论能体现良好的职业道德、职业使命感和社会责任感。比较遵守课堂纪律，按要求完成课堂练习且有一定正确率。较少参与课堂讨论，讨论表述的论点基本正确，讨论基本能体现职业道德、职业使命感和社会责任感。比较遵守课堂纪律，偶有迟到早退现象。按要求基本完成课堂练习且有基本正确。偶尔参与课堂讨论，讨论表述思路一般，逻辑性不强，说服力一般。不遵守课堂纪律，经常迟到早退和缺课，不参与课堂讨论，未按要求完成课堂练习或正确率低。实践操作实验项目中完成度100%。所有操作全部正确，实验项目内容完整，答题规范。实验项目完成