spContent=操作系统原理是计算机科学与技术专业的核心课程。通过本课程的学习,有助于理解和掌握操作系统的知识体系、工作原理和关键技术,为后续其它课程的学习打下坚实的基础。本课程通过通俗易懂的视频讲授、丰富的知识拓展阅读、多题型的练习训练、以及Linux下的编程实践等环节,以立体化、全方位、多角度的方式,深入浅出,带领同学们步入操作系统的殿堂。
操作系统原理是计算机科学与技术专业的核心课程。通过本课程的学习,有助于理解和掌握操作系统的知识体系、工作原理和关键技术,为后续其它课程的学习打下坚实的基础。本课程通过通俗易懂的视频讲授、丰富的知识拓展阅读、多题型的练习训练、以及Linux下的编程实践等环节,以立体化、全方位、多角度的方式,深入浅出,带领同学们步入操作系统的殿堂。
—— 课程团队
课程概述
通过本课程的教学,使学生系统地掌握操作系统及其相关的基本概念、基本原理和基本方法,理解进程管理、处理机管理、内存管理、设备管理、文件管理的基础理论、设计原理与实现技术,使学生具备初步分析实际操作系统的能力。同时,培养学生抽象思维和缜密概括的能力,使学生具有良好的开拓专业理论的素质,使用所学知识分析解决实际问题的能力,并培养学生整理归纳、综合分析和解决问题的能力。为今后从事计算机、软件开发、系统管理等相关领域的技术研发和工程应用打下坚实的基础。课程教学强调培养学生的独立思考能力、科学思维方法和求知创新精神 。
课程内容丰富,语言通俗易懂,实用性强。每一章有章节测验,由不同难度层次的题目构成,并根据具体章节内容配有编程实践题等,全面提升学生的知识理解、掌握及应用能力。
授课目标
1.专业基础知识——学生能够掌握计算机操作系统相关的概念、理论和方法,使用操作系统的基本理论实现系统软硬件资源的管理,并尝试改进相关方案和方法。解决复杂工程问题能力——学生能够利用Linux、Windows和Android等操作系统平台,运用操作系统在软硬件资源管理中的基本理论,理解和解决计算机操作系统复杂工程问题的相关特性。
2.综合应用能力——学生能够选择合适的实验平台和编程语言模拟和验证进程管理、内存分配、磁盘调度、文件管理等相关算法,具有初步分析具体操作系统的能力。
3.科学思维能力——学生能够结合操作系统各功能模块的原理,根据合适的评价指标对各种算法的性能进行分析,解决资源在问题求解中的局限性。
4.终身学习能力——学生能够阅读和学习操作系统相关的国内外文献,综合应用所学的数学和编程语言等知识,理解和实现操作系统相关原理和方法,具备终身学习的能力。
5.课程思政教育——学生能够遵守行业法规,对专业知识、技能训练持积极态度。树立社会主义核心价值观,具有爱国敬业品质和科学素养。
课程大纲
操作系统引论
课时目标:了解操作系统的发展历史、现状和发展趋势,体会操作系统不同发展阶段中涉及到的技术特点。培养学生的科技创新精神及爱国主义精神。
1.1认识操作系统
1.2操作系统的诞生
1.3操作系统的发展
1.4操作系统的特征和主要功能
1.5操作系统的结构设计
第一章测试题
编程实验
进程管理
课时目标:能够对进程同步问题进行理论分析和解决,培养运用理论知识分析进程通信中同步问题的能力。培养学生实事求是、脚踏实地的作风,以及科技创新精神。
2.1程序的执行方式
2.2 进程的描述
2.3 进程控制块
2.4 进程控制
2.5 进程同步
2.6经典进程同步问题——生产者-消费者问题
2.7经典进程同步问题——哲学家就餐问题
2.8经典的进程同步问题——读者-写者问题
2.9进程通信
第二章测试题
编程实验
处理机管理
课时目标:理解处理机管理的含义和特点,体会处理机调度的作用,掌握常见的几种调度算法。
3.1处理机调度的基础知识
3.2处理机调度算法1——FCFS、SPF、HRRN
3.3处理机调度算法2——时间片轮转算法
第三章测试题
编程实验
死锁
课时目标:掌握死锁的预防、避免解除,了解死锁的检测算法。教育学生遵守计算机行业的职业道德规范。
4.1预防死锁
4.2避免死锁
4.3死锁的检测与解除
第四章测试题
存储管理
课时目标:熟悉内存的结构特点。掌握重定位的方法,理解重定位的意义。熟悉几类常规的存储管理方式,掌握其内存分配和内存回收的算法。培养学生树立社会主义核心价值观。
5.1内存的基础知识
5.2动态分区分配
5.3分页存储管理方式
5.4分段存储管理方式
5.5信息共享与段页式存储管理方式
第五章测试题
编程实验
虚拟内存
课时目标:熟悉虚拟存储管理的基本概念和基本原理,掌握几类常用的虚拟存储管理的内存分配算法和内存回收算法。
6.1虚拟存储器概述
6.2页面置换算法1-OPT与FIFO算法
6.3页面置换算法2-LRU与LFU算法
第六章测试题
编程实验
设备管理
课时目标:熟悉设备管理中的通道、缓冲、设备独立性等概念,了解设备管理的作用。掌握设备管理、设备分配和磁盘调度等技术及实现方式。培养学生遵守职业道德规范、爱国敬业精神。
7.1设备和设备控制器
7.2 I/O控制方式
7.3缓冲管理
7.4假脱机技术
7.5磁盘调度
第七章测试题
文件管理
课时目标:掌握文件管理与文件共享机制的相关基础知识,具备分析问题的能力。培养学生脚踏实地的科技创新精神。
8.1文件系统概述
8.2文件的逻辑结构
8.3文件目录
8.4文件共享
第八章测试题
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预备知识
参考资料
1.汤小丹,梁红兵,哲凤屏等.计算机操作系统(第四版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2014
2.[美]Abraham Silberschatz. Operating System Concept 9th Edition [M].北京:高等教育出版社,2017
3.[美]Michael Palmer, Michael Walters著,陈宗斌 译. 操作系统原理与应用(第4版)[M].北京:清华大学出版社,2017
4.[英]Neil Matthew,Richard Stones. Begining Linux Programming 4th Edition [M].北京:人民邮电出版社,2010
5.[美] Mark Russinovich. Windows Internals 6th Edition. 北京:电子工业出版社,2018
常见问题
Q : 课程的教材是什么?
A : 本课程用到的教材是:汤小丹主编的《计算机操作系统》(第4版),西安电子科技大学出版社出版。
Q : 如何能学好这门课?
A : 主动学、勤思考、多提问、多实践,不断归纳总结,促进理解记忆,提升实践能力。