操作系统_北京交通大学_中国大学MOOC(慕课)

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SPOC学校专有课程

操作系统

第1次开课

开课时间： 2020年02月22日 ~ 2020年06月21日

学时安排： 4学时每周

当前开课已结束已有 350 人参加

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spContent=操作系统是计算机科学与技术专业的核心课程，也是围绕计算机系统两大核心技术之一的操作系统的设计原理、开发方法与技术专门进行介绍的课程。这门课程不仅是国内各大高校报考计算机类专业研究生的必考科目，而且其中不少知识点还是计算机科学与技术专业学生将来走向社会、毕业求职面试的重要内容。

操作系统是计算机科学与技术专业的核心课程，也是围绕计算机系统两大核心技术之一的操作系统的设计原理、开发方法与技术专门进行介绍的课程。这门课程不仅是国内各大高校报考计算机类专业研究生的必考科目，而且其中不少知识点还是计算机科学与技术专业学生将来走向社会、毕业求职面试的重要内容。

—— 课程团队

课程概述

本课程是计算机类专业的必修课程，旨在全面系统地介绍操作系统的体系结构、设计机理及实现方法和技术，包括自启动装入、系统调用与接口、处理器调度及进/线程控制、同步与通信机制、死锁处理、基于分区/分页/分段的内存管理及虚拟存储、设备管理、文件系统等，从而培养同学在操作系统研发方面的理论基础及技术素养。

成绩要求

1、总评成绩由平时成绩40%和期末考试成绩60%构成。

2、平时成绩由理论习题作业和实验课题作业两方面综合评定（原则上各占50%）。一种参考的评定方案是根据中国大学慕课网上的各章节客观题测试成绩、期末考试成绩和讨论思考及答疑表现来评判理论习题作业成绩，同时根据中国大学慕课网上的实验课题报告（单元作业）成绩来评定实验课题作业成绩。

课程大纲

操作系统引论

课时目标：1、了解计算机及操作系统运行的硬件基础；2、理解操作系统的概念、用户接口组成及系统调用实现机制；3、理解和掌握操作系统启动模块及自装入机制；4、了解操作系统的发展历程；5、理解操作系统的功能、特征及结构设计。

[1-0]操作系统课程介绍及考核要求

[1-1]操作系统概念

[1-2]操作系统硬件基础

[1-3]操作系统用户接口与系统调用

操作系统实验课题1_Linux命令解释程序设计与实现

操作系统实验课题2_Linux系统调用设计与添加实现

[1-4]启动模块及自装入机制

操作系统实验课题3_最简操作系统设计与实现

操作系统实验课题4_Linux启动初始化过程探析

[1-5]操作系统的发展

[1-6]操作系统功能及特征

[1-7]操作系统结构设计

第一章操作系统引论单元测试A

进/线程管理

课时目标：1、理解进程与线程的概念及控制机制；2、理解与掌握同步机制，并可基于同步机制解决同步应用问题；3、了解管程的概念、实现及应用；4、理解进程间通信的主要方式及实现要旨。

[2-1]进程基本概念

[2-2]进程控制

[2-3]进程同步机制

操作系统实验课题5_同步机制及应用编程实现与比较

[2-4]经典进程同步问题

操作系统实验课题6_典型同步问题模拟处理编程设计与实现

[2-5]管程

[2-6]进程通信

[2-7]线程

第二章进程管理单元测试A

第二章进程管理单元测试B

第二章进程管理单元测试C

处理机调度与死锁

课时目标：1、了解调度的分类与模型，理解相应调度机制的实现要旨；2、掌握主要的处理器调度算法，理解相关的调度评价指标与准则；3、理解死锁发生的条件及处理方案，掌握银行家算法及死锁检测算法。

[3-1]调度类型与模型

[3-2]调度算法及评价准则

操作系统实验课题7_处理器调度算法模拟实现与比较

操作系统实验课题8_Linux处理器调度机制及相关调度算法探析

[3-3]死锁及处理方法

操作系统实验课题9_银行家算法模拟实现

第三章处理机调度与死锁单元测试A

内存管理

课时目标：1、了解计算机程序处理的基本过程，理解内存管理的功能要求；2、了解内存管理的主要方式，理解和掌握动态可变分区内存管理的方法和技术；3、理解和掌握基本分页内存管理实现机制；4、理解基本分段及段页式内存管理方式的基本思想和实现要领；5、理解虚拟内存管理的概念和实现要旨；6、理解请求分页内存管理的实现要旨，掌握主要的页面淘汰算法的应用；7、了解请求分段内存管理的实现思想；8、了解硬件平台对内存管理实现机制的支撑作用。

[4-1]内存管理概述

[4-2]连续分配内存管理

操作系统实验课题10_动态可重定位分区内存管理模拟设计与实现

[4-3]基本分页内存管理

[4-4]基本分段内存管理

[4-5]段页式内存管理

[4-6]虚拟内存管理

[4-7]请求分页内存管理

操作系统实验指导11_页面淘汰算法模拟实现与比较

操作系统实验指导12_Linux内存管理机制及页面淘汰算法探析

[4-8]请求分段内存管理

[4-9]x86体系中请求段页式支撑机制

第四章内存管理单元测试A

设备管理

课时目标：1、了解计算机输入输出系统的组成、结构及控制方式；2、理解设备管理的目标、功能及层次结构；3、了解缓冲管理的主要方式，理解循环缓冲及缓冲池机制的实现要旨；4、了解设备分配所面临的主要问题，理解相应的解决方案；5、理解和掌握设备驱动及输入输出中断处理程序的设计要领；6、了解磁盘存储器管理的功能需求，掌握主要的移动头磁盘调度算法。

[5-1]I/O系统组成

[5-2]I/O控制方式

[5-3]设备管理目标、功能及层次结构

[5-4]缓冲管理

[5-5]设备分配

[5-6]设备驱动与输入输出中断处理

操作系统实验课题13_Linux设备驱动程序设计与实现

操作系统实验课题14_Linux特定设备驱动程序设计探析

[5-7]磁盘存储器管理

操作系统实验课题15_移动头磁盘调度算法模拟实现与比较

第五章设备管理单元测试A

文件系统

课时目标：1、理解文件系统相关主要概念及层次模型；2、理解文件逻辑组织及存取方法，掌握主要的文件逻辑结构类型；3、理解文件物理组织方法与技术，掌握主要的文件物理结构类型实现机制及外存空间分配方法；4、了解文件目录结构及技术的演化发展，理解和掌握基于树型目录结构的文件查找过程；5、了解文件共享与保护的技术演化，理解基于索引结点和符号链接的文件共享方式；6、了解文件系统的安全保护手段、数据性能改善策略及一致性控制技术。

[6-1]文件系统概念及模型

[6-2]文件逻辑组织及存取方法

[6-3]文件物理组织及外存分配

操作系统实验课题16_FAT文件系统模拟设计与实现

[6-4]文件存储空间管理之数据结构

[6-5]文件目录结构及管理

操作系统实验课题17_Linux特定文件系统设计探析

[6-6]文件共享与保护

[6-7]文件系统安全保护

[6-8]文件系统数据性能改善策略及一致性控制

第六章文件系统单元测试A

操作系统实例设计分析