1、操作系統(tǒng)課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱（中文）操作系統(tǒng)課程名稱（英文）Operating System課程類別1：學科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)2必修授課語言3中文授課學期第5學期學分4課程學時及分配總學時講課實驗課外644816適用專業(yè)計算機科學與技術(shù)教材計算機操作系統(tǒng)（第四版）湯小丹等主編，西安電子科技大學出版，2014.5授課學院計算機與軟件學院先修課程計算機組成原理、微機原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高級語言程序設(shè)計后續(xù)課程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、計算機網(wǎng)絡(luò)課程簡介課程基本定位：操作系統(tǒng)課程是計算機科學與技術(shù)專業(yè)以及其它計算機相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)主干課程和必修課。該課程主要介紹操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理、操作系統(tǒng)

2、各組成部分涉及到的經(jīng)典問題與算法。要求學生掌握操作系統(tǒng)組成、實現(xiàn)原理、核心算法等，且對操作系統(tǒng)的性能有一定的分析能力；針對典型的計算機系統(tǒng)問題，能夠選擇合適的算法解決問題。在課程設(shè)置方面，操作系統(tǒng)起著承上啟下的作用，對計算機專業(yè)學科能力的培養(yǎng)具有重要意義。核心學習結(jié)果：通過本課程的學習，使得學生了解操作系統(tǒng)及其相關(guān)的計算機基礎(chǔ)科學知識，掌握構(gòu)建操作系統(tǒng)的基本思想和原理、實現(xiàn)機制、基本算法等。此外，與操作系統(tǒng)實踐課程互相配合，理論聯(lián)系實際，進一步鞏固所學的相關(guān)理論知識，增強對操作系統(tǒng)原理的理解，并培養(yǎng)學生良好的系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)能力。為畢業(yè)五年后的學生能夠從事程序開發(fā)、系統(tǒng)維護、項目管理等工作打下良

3、好的理論基礎(chǔ)，從而能夠成長為計算機工程應(yīng)用型人才。主要教學方法：案例、生活啟發(fā)式授課、線上線下匯合授課、教材立體化、教學內(nèi)容系統(tǒng)化和具體化、實驗活動激勵制度、專題研討等教學方法相結(jié)合。大綱更新時間2020.8.13注：1.課程類別：選填“通識核心課/通識拓展課/通修課/學科基礎(chǔ)課/專業(yè)主干課/專業(yè)選修課/專業(yè)實踐/素質(zhì)拓展”2.課程性質(zhì)：選填“選修/必修”3.授課語言：選填“中文/雙語/全英文或其他語種”二、課程目標序號課程目標（參考培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程定位）支撐畢業(yè)要求指標點1達成途徑課程目標1掌握操作系統(tǒng)的基本概念和基本理論等核心知識與相關(guān)算法，培養(yǎng)學生解決計算機領(lǐng)域復雜工程問題所學要

4、的專業(yè)基礎(chǔ)知識，為本專業(yè)后續(xù)課程的學習打下良好的理論基礎(chǔ)。指標點3.3：在掌握軟硬件資源管理基本算法基礎(chǔ)上，理解各類資源系統(tǒng)的概念、原理及其在計算機領(lǐng)域的主要體現(xiàn)。1.課程理論授課2.學習通課前測驗3.期中考試4.期末考試課程目標2掌握操作系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)成的基本原理和操作系統(tǒng)管理計算機軟硬件的基本原理，能夠運用操作系統(tǒng)基本知識，分析和研究操作系統(tǒng)部分功能模塊的實現(xiàn)原理及技術(shù)，培養(yǎng)學生運用計算思維、工程問題建模，分析和解決問題的能力。指標點1.4：系統(tǒng)掌握計算機基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識，包括計算機硬件、軟件及系統(tǒng)等方面內(nèi)容，具備理解計算機復雜工程問題的能力，能夠運用所學知識進行計算機問題求解。1.課堂理論

5、授課2.課后作業(yè)3.期中考試4.期末考試課程目標3運用操作系統(tǒng)基本知識，培養(yǎng)學生通過理論分析手段解決計算機領(lǐng)域復雜工程問題，分析判斷影響系統(tǒng)性能的核心因素及相應(yīng)的解決方案。指標點1.4：系統(tǒng)掌握計算機基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識，包括計算機硬件、軟件及系統(tǒng)等方面內(nèi)容，具備理解計算機復雜工程問題的能力，能夠運用所學知識進行計算機問題求解。1.課堂理論授課2.課后作業(yè)3.期末考試課程目標4能夠綜合運用操作系統(tǒng)課程的基本理論和設(shè)計方法，設(shè)計實現(xiàn)一個簡單的單內(nèi)核操作系統(tǒng)。能夠?qū)τ嬎銠C領(lǐng)域復雜工程問題研究和設(shè)計可行的解決方案，并能對解決方案進行分析和論證。指標點4.2：具有計算機軟硬件及系統(tǒng)相關(guān)的工程基礎(chǔ)能力，能

6、夠針對計算機領(lǐng)域相關(guān)問題進行實驗驗證與實現(xiàn)，能夠利用理論分析手段對實驗數(shù)據(jù)進行解釋與對比分析，給出實驗結(jié)論。1.課堂理論授課2.實驗課實操注：1.支撐畢業(yè)要求指標點：選填項。需要進行專業(yè)認證，有畢業(yè)要求指標點可參照的課程必填，無明確畢業(yè)要求指標點可參照的可不填。三、理論教學內(nèi)容章標題教學內(nèi)容學時思政融入點1學生學習預(yù)期成果2教學方式3課程目標第一章操作系統(tǒng)引論（3.3課時）1.操作系統(tǒng)的目標和作用0.3引入國內(nèi)外為計算機軟硬件發(fā)展做出貢獻的科學家及相關(guān)事跡，激發(fā)學生的科研熱情和愛國情懷。1.了解OS的作用、目標和發(fā)展歷程；2.掌握批處理OS，單道和多道的區(qū)別；3.掌握OS的特性；4.了解OS的

7、結(jié)構(gòu)設(shè)計；5.激發(fā)學生的愛國情懷。講授12.操作系統(tǒng)的發(fā)展過程0.8講授+研討13.操作系統(tǒng)的基本特性0.5講授14.操作系統(tǒng)的主要功能0.5講授15. OS結(jié)構(gòu)設(shè)計1.0講授1課后習題0.2講授+研討1第二章進程的描述和控制（9.5課時）1.前驅(qū)圖和程序執(zhí)行1.0講授經(jīng)典的同步問題時，引導學生尋找生活中的同步問題，并采用所學方法去解決，幫助學生理解進程同步基本理論的同時，激發(fā)學生創(chuàng)新的科研精神。1.理解為什么引入進程和線程；2.掌握進程的三態(tài)、五態(tài)和七態(tài)轉(zhuǎn)換圖；3.掌握掛起的原因及其在進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換中所起的作用；4.掌握進程的結(jié)構(gòu)；5.掌握臨界資源和臨界區(qū)；6.掌握信號量和管程如何解決進程同步

8、問題；7.理解進程和線程的關(guān)系。講授12.進程的描述1.5講授13.進程控制1.5講授14.進程同步2.0講授25.經(jīng)典進程的同步問題1.5案例+演示26.進程通信1.0講授27.線程的基本概念0.5講授+研討18.線程的實現(xiàn)0.5案例+演示1課后習題0.5講授+研討1、2第3章處理器調(diào)度與死鎖（9.5課時）1.調(diào)度層次和調(diào)度算法1.0本章的調(diào)度模型和第二章的進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換密不可分，引導學生將“三級調(diào)度模型”和“進程的七態(tài)轉(zhuǎn)換圖”相結(jié)合，培養(yǎng)學生學會將“點陣知識”系統(tǒng)化的能力。1.理解三級調(diào)度，能夠和第2章的七態(tài)轉(zhuǎn)換進行融合；2.掌握作業(yè)調(diào)度算法和進程調(diào)度算法；3.理解死鎖的四個必要條件；4.理

9、解處理死鎖方法，能夠區(qū)分避免死鎖和預(yù)防死鎖；5.掌握避免死鎖的算法銀行家算法；6.了解死鎖檢測和接觸。講授12.作業(yè)和作業(yè)調(diào)度2.0案例+演示23.進程調(diào)度2.0案例+演示24.實時調(diào)度0.2講授15.死鎖概述0.8講授16.預(yù)防死鎖1.0講授27.避免死鎖1.0案例+演示28.死鎖的檢測與解除1.0講授+研討2課后習題0.5講授+研討1、2第4章存儲器管理（9課時）1.存儲器的層次結(jié)構(gòu)0.5引導學生開動腦筋，討論存儲器管理的各種有效方法，讓學生參與課堂，體現(xiàn)“以生為本”的同時，激發(fā)了學生的學習興趣和科研熱情。1.理解存儲器的層次結(jié)構(gòu)；2.掌握程序的裝入和鏈接；3.掌握連續(xù)分配存儲管理方式，尤

10、其動態(tài)重定位方式；4.理解對換的概念，及其在存儲器管理中所起的作用；5.掌握分頁和分段存儲管理方式；6.激發(fā)學生探索更有效的存儲器管理方式。講授12.程序的裝入和鏈接1.5講授+案例13.連續(xù)分配存儲管理方式2.0案例+演示24.對換1.0講授+研討25.分頁存儲管理方式2.0案例+演示26.分段存儲管理方式1.5案例+演示2課后習題0.5講授+研討2期中考試2.0測驗1、2第5章虛擬存儲器（6.5課時）1.虛擬存儲器概述0.51.了解虛擬存儲器；2.掌握請求分頁存儲管理方式，理解該方式中的對換和進程七態(tài)轉(zhuǎn)換中的掛起功能的關(guān)系，且了解對換出的頁面所處的物理位置；3.掌握各種頁面置換算法；4.理

11、解“抖動”5.掌握分段存儲管理。講授12.請求分頁存儲管理方式1.5案例+演示23.頁面置換算法2.0案例+演示24.“抖動”工作集0.5講授+研討25.請求分段存儲管理方式1.5案例+演示2課后習題0.5講授+研討1、2第6章輸入輸出系統(tǒng)（4課時）1.I/O系統(tǒng)的功能、模型和接口0.51.了解I/O設(shè)備的類型；2.掌握四種I/O控制方式，尤其是DMA方式和通道方式；3.了解引入緩沖的目的、設(shè)備的分配和回收；4.掌握SPOOLing技術(shù)；5.掌握幾種典型的磁盤調(diào)度算法，尤其是SSTP和SCAN算法；6.理解緩沖區(qū)管理。講授12.I/O設(shè)備和設(shè)備控制器0.2講授13.中斷機構(gòu)和中斷處理程序0.5

12、講授+研討14.設(shè)備驅(qū)動程序0.5講授15.與設(shè)備無關(guān)的I/O軟件0.4講授16.用戶層的I/O軟件1.0講授17.緩沖區(qū)管理0.5講授18.磁盤存儲器的性能和調(diào)度0.3講授1課后習題0.1講授+研討1第7章文件管理（2課時）1.文件和文件系統(tǒng)0.41.了解文件系統(tǒng)及相關(guān)概念；2.了解文件的分類方式和文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)；3.掌握文件的基本操作；4.掌握三種外存分配方式；5.掌握匯合索引結(jié)構(gòu)的分配方式。講授12.文件的邏輯結(jié)構(gòu)0.5講授13.文件目錄0.5講授14.文件共享0.3講授15.文件保護0.2講授1課后習題0.1講授+研討1第9章操作系統(tǒng)接口（2.2課時）1.用戶接口0.31.能夠區(qū)分

13、程序接口（系統(tǒng)調(diào)用）和程序接口（系統(tǒng)程序）；2.掌握系統(tǒng)調(diào)用；3.掌握內(nèi)存接口（內(nèi)核空間和用戶空間）4.掌握應(yīng)用程序、庫函數(shù)、系統(tǒng)調(diào)用的關(guān)系圖；5.了解OS在計算機啟動過程中的作用，及存儲器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。講授12.Shell命令語言0.3講授13.聯(lián)機命令接口的實現(xiàn)0.2講授24.系統(tǒng)調(diào)用的概念和類型1.0講授25.UNIX系統(tǒng)調(diào)用0.1講授16.系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)0.2講授+案例2課后習題0.1講授+研討1注：1.思政融入點：至少寫3條，簡述該課程教學中將思政教育內(nèi)容與專業(yè)教育內(nèi)容有機融合的知識點（下同）。 2.學生學習預(yù)期成果：描述學生在學完本節(jié)內(nèi)容后應(yīng)獲得的知識、能力或素養(yǎng)水平（下同） 3.教

14、學方式:包括講授、討論、案例、演示等，但不限于所列，根據(jù)課程實際需要列舉四、實踐（實驗或?qū)嵙暎┙虒W1編號實驗或?qū)嵙曧椖棵Q教學內(nèi)容學時實驗或?qū)嵙曨愋?思政融入點學生學習預(yù)期成果課程目 標1進程同步信號量解決生產(chǎn)者-消費者問題的實現(xiàn)2驗證性團隊協(xié)作互幫互助能夠用信號量解決進程同步問題32進程同步管程解決哲學家進餐問題的實現(xiàn)2設(shè)計性團隊協(xié)作互幫互助能夠用管程解決進程同步問題33作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度算法實現(xiàn)2驗證性 團結(jié)協(xié)作 互助友愛掌握作業(yè)調(diào)度算法34進程調(diào)度進程調(diào)度算法實現(xiàn)2驗證性團結(jié)協(xié)作互助友愛掌握進程調(diào)度算法35避免死鎖利用銀行家算法避免死鎖的實現(xiàn)2驗證性法律意識實戰(zhàn)精神掌握銀行家調(diào)度算法36連

15、續(xù)分配存儲器管理分配算法實現(xiàn)2驗證性實戰(zhàn)精神動手能力掌握各種連續(xù)分配存儲器管理方式37存儲器管理存儲器管理方式設(shè)計2設(shè)計性實戰(zhàn)精神愛國情懷能夠合理設(shè)計出存儲器管理方式3、48虛擬存儲器管理虛擬存儲管理方式設(shè)計2設(shè)計性創(chuàng)新精神科研精神能夠合理設(shè)計出虛擬存儲器管理方式3、4注：1.此表可用于課內(nèi)實踐教學環(huán)節(jié)或某門綜合實踐課程2.實驗類型：選填”驗證性/綜合性/設(shè)計性”；實習類型：選填“認識實習/生產(chǎn)實習/畢業(yè)實習”五、課程評價（一）考核內(nèi)容、考核方式與課程目標對應(yīng)關(guān)系課程目標考核內(nèi)容課程目標在各考核方式中占比1學習通課前測驗課后作業(yè)實驗課堂算法程序?qū)嶒瀳蟾嫫谥锌荚嚻谀┛荚? 1.了解操作系統(tǒng)的發(fā)展

16、過程2.掌握操作系統(tǒng)的基本特性3.進程和線程的基本概念4.存儲機調(diào)度層次5.調(diào)度隊列模型和調(diào)度機制6.存儲器的層次結(jié)構(gòu)7.虛擬存儲器的概念8.文件的邏輯結(jié)構(gòu)和文件系統(tǒng)9.外存分配方式10.目錄管理10%2%15%21.理解操作系統(tǒng)的主要功能2.掌握操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.進程控制各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換4.進程同步（信號量、PV操作、管程）5.進程通信6.處理機各種調(diào)度算法7.死鎖的概念和處理方法8.內(nèi)存的各種管理方式9.頁面置換算法10.文件共享和文件保護11.數(shù)據(jù)一致性2%3%20%31.理解基本服務(wù)和用戶接口2.用信號量或管程解決生產(chǎn)者/消費者問題3.經(jīng)典的避免死鎖的方法銀行家算法4.各種頁面置換算法

17、5.用各種頁面置換算法解決6.存儲器的分配策略7.文件存儲空間的管理3%25%4在所學理論知識的基礎(chǔ)上，將“進程管理”、“處理器管理”、“存儲器管理”等部分內(nèi)容進行綜合考核。這一課程目標的實施，主要依靠實驗課的課堂實現(xiàn)來完成。15%5%合計100%各考核方式占總成績權(quán)重（自行賦值）10%5%15%5%5%60%注：1. 課程目標在考核方式及占比：主要根據(jù)課程目標自行設(shè)計和制定多元化考核方式，表中所列僅為參考（紅色數(shù)據(jù)可刪除）。但所列考核方式必須覆蓋全體學生，可根據(jù)當學期具體教學情況酌情調(diào)整。2. 各考核方式占總成績權(quán)重：根據(jù)課程實際情況對各考核方式占總成績的權(quán)重予以賦值。（二）考核方式評分標準

18、1課程作業(yè)評分標準課程目標評分標準（分數(shù)段劃分可根據(jù)課程需要自行設(shè)計）占比90-100（優(yōu)）80-89（良）70-79（中）60-69（及格）0-59（不及格）1.2.1.結(jié)果正確2.答題完整3.圖表規(guī)范4.排版規(guī)范1.結(jié)果正確2.答題完整3.圖表較規(guī)范4.排版較規(guī)范1.結(jié)果正確2.答題較完整3.圖表較規(guī)范4.排版較規(guī)范1.結(jié)果正確2.答題不完整3.圖表不規(guī)范4.排版不規(guī)范1.結(jié)果錯誤2.圖表不規(guī)范3.排版不規(guī)范5%3.4.2期中/期末考試評分標準（筆試類評分標準可在大綱中按以下格式予以說明，也可在通過“試卷分析表”予以說明）課程目標評分標準（分數(shù)段劃分可根據(jù)課程需要自行設(shè)計）占比90-100（優(yōu)）80-89（良）70-79（中）60-69（及格）0-59（不及格）1.2.注：考核方式和課程目標在考核方式中占比應(yīng)與“（一）考核內(nèi)容、考核方式與課程目標對應(yīng)關(guān)系”一致。所列考核環(huán)節(jié)，除了筆試類均須依次給出評分標準，格式同上。筆試類課程考核評分標準可以在本課