1、操作系統(tǒng)教學大綱一、基本信息英文名稱：Operating System課程編號：063210435課程類別：專業(yè)課課程性質：必修課學時：48 （理論學時：48） 學分：3適用對象：軟件工程專業(yè)先修課程：數(shù)據(jù)結構、計算機組成原理、C語言程序設計、計算機科學導論開課單位：計算機學院使用教材：1 張堯學，宋虹，張高.計算機操作系統(tǒng)教程.第4版.北京：清華大學出版社，2013主要參考書：1 鄒恒明.計算機的心智操作系統(tǒng)之哲學原理.第2版.北京:機械工業(yè)出版社.20122 William Stallings.操作系統(tǒng)-精髓與設計原理.第8版.北京:電子工業(yè)出版社.20173 HYPERLINK /?ke

2、y2=%CC%C0%D0%A1%B5%A4&medium=01&category_path=01.00.00.00.00.00 t /_blank 湯小丹.計算機操作系統(tǒng).第4版.西安: HYPERLINK /?key3=%CE%F7%B0%B2%B5%E7%D7%D3%BF%C6%BC%BC%B4%F3%D1%A7%B3%F6%B0%E6%C9%E7&medium=01&category_path=01.00.00.00.00.00 t /_blank 西安電子科技大學出版社.2014二、教學目標操作系統(tǒng)是計算機類專業(yè)的一門主干專業(yè)課，在培養(yǎng)學生邏輯思維能力、復雜問題分析和解決能力、綜合設計

3、能力等方面占有重要的地位。本課程的教學目的是使學生了解計算機操作系統(tǒng)的基本概念；了解操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位和作用；掌握操作系統(tǒng)控制和管理計算機系統(tǒng)的原理、技術和方法；建立以操作系統(tǒng)為中心的計算機系統(tǒng)性認知和整體性把握，具有剖析、設計、開發(fā)和構造現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本能力，并能夠運用所學操作系統(tǒng)知識分析問題和解決問題。課程目標及能力要求具體如下：課程目標1：掌握作業(yè)、進程、處理機、虛擬存儲器、文件系統(tǒng)、中斷、通道、設備管理等基本概念和基本管理策略，能夠分析和評價計算機復雜工程問題中涉及的系統(tǒng)并行設計、存儲空間分配、處理機調度等問題。課程目標2：掌握處理機調度、虛擬存儲器管理、設備控制等計算機資

4、源管理策略和管理邏輯，能夠識別并判斷影響計算機系統(tǒng)性能的關鍵因素，并具備并發(fā)調度、協(xié)調配合、性能分析、沖突解決、提升資源利用率的能力。課程目標3：掌握操作系統(tǒng)在有限資源、有限時間、高昂成本等諸多限制條件下的進程并發(fā)化、設備虛擬化、調度優(yōu)先化、設備分配公平化、安全措施層次化等解決方案和基本原理。面對大型復雜問題，具備對性能、可靠性、成本等影響因素綜合衡量并得出最佳解決方案的基本素質。表2 課程知識單元、要求與評價方式對應關系表畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系1、工程知識1-3 專業(yè)基礎知識能夠將專業(yè)基礎知識、原理和方法用于軟件工程相關復雜工程問題理解和分析。課程目標12、問題分

5、析2-1問題識別通過文獻研究、實驗試驗、數(shù)學建模、工程推理等方法發(fā)現(xiàn)軟硬件系統(tǒng)的功能、性能和安全等問題的表象，識別并判斷問題來源，分清問題主次。課程目標22-3 可選方案分析能夠基于計算機科學基本原理，借助文獻研究，尋求解決問題的多種解決方案并分析其影響因素，給出備選解決方案。課程目標3三、課程內容、教學要求及評價方式1.課程內容、要求與評價方式通過指導學生學習與課程目標相對應的課程內容，實現(xiàn)課程目標的達成。評價方式包括：課后作業(yè)、專題、期末考試。各課程目標的教學方式與評價方式詳見表2。表2 課程目標與知識點對應關系序號知識單元知識點教學要求教學方式評價方式推薦學時支撐課程目標1緒論操作系統(tǒng)基

6、本概念、基本功能、基本類型和發(fā)展歷史1.了解操作系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展歷史及基本類型；2.掌握操作系統(tǒng)的基本功能；3.了解操作系統(tǒng)與計算機硬件之間的關系。講授課后作業(yè)；期末考試412操作系統(tǒng)用戶接口輸入輸出界面1.了解操作系統(tǒng)輸入輸出方式；2. 了解操作系統(tǒng)的基本命令控制界面的使用方法；掌握系統(tǒng)調用的用途及類型；了解windows和Linux常用系統(tǒng)調用。講授課后作業(yè)；期末考試213進程描述及進程控制程序的順序性、并行性、并發(fā)性進程概念進程控制塊進程狀態(tài)進程控制掌握程序的并發(fā)執(zhí)行本質；掌握進程概念、進程描述；掌握進程的狀態(tài)及其轉換時機；掌握進程創(chuàng)建、喚醒、阻塞的工作原理及流程。講授課后作業(yè)；期末

7、考試414進程同步、互斥和進程死鎖進程間制約關系進程同步和互斥信號量和P、V原語進程死鎖掌握進程間資源共享引起的直接制約和間接制約；掌握實現(xiàn)進程間同步和互斥基本原理及實現(xiàn)方法；掌握信號量及P、V原語的使用方法；面對實際問題，能夠分析制約關系，并利用P、V原語實現(xiàn)進程間同步或互斥；掌握進程通信常見方法；掌握死鎖的基本原理和產(chǎn)生條件，并能夠預防和避免死鎖的發(fā)生。講授專題；期末考試825分級調度作業(yè)描述作業(yè)狀態(tài)及其轉化作業(yè)調度進程調度交換調度線程調度掌握周轉時間、帶權周轉時間的概念及計算方法；掌握作業(yè)的概念、作業(yè)狀態(tài)及其轉換；掌握作業(yè)調度、進程調度、交換調度和線程調度的性質以及他們之間的關系；講授課

8、后作業(yè)；期末考試216調度策略及性能分析作業(yè)或進程調度策略及分析實時系統(tǒng)調度策略及分析掌握先進先出（FCFS）調度策略的本質、應用場景及調度性能；掌握輪轉法、多級反饋輪轉法調度策略的本質、應用場景及調度性能；掌握優(yōu)先級調度策略的本質、應用場景及調度性能；掌握最短作業(yè)優(yōu)先調度策略的本質、應用場景及調度性能；掌握最高相應比優(yōu)先調度策略的本質、應用場景及調度性能；掌握時限調度算法和頻率單調調度算法的的本質、應用場景及調度性能。講授期末考試；專題427存儲管理基本功能虛擬存儲器邏輯地址空間物理地址空間地址重定位內存管理掌握物理存儲器和虛擬存儲器的概念和基本原理；掌握物理地址、邏輯地址的概念及其地址轉換

9、；掌握靜態(tài)地址重定位和動態(tài)地址重定位的時機及方式；掌握內存的分配和回收基本流程；了解內存信息的共享和保護。講授課后作業(yè)；期末考試218存儲管理策略分區(qū)存儲管理頁式存儲管理頁表、快表段式存儲管理段頁式存儲管理段表掌握分區(qū)存儲管理的基本原理，并能夠分析最先適應、最佳適應、最壞適應內存分配策略的優(yōu)缺點；掌握靜態(tài)、動態(tài)頁式存儲管理的基本原理，能夠分析隨機淘汰、輪轉法、先進先出、最近最久未使用等頁面置換算法的優(yōu)缺點；掌握段式、段頁式存儲管理基本原理，能夠基于段表、頁表完成內存地址轉換，并分析優(yōu)缺點。講授期末考試；專題1029文件信息管理文件的邏輯結構文件的物理結構掌握文件的邏輯結構及存取方法；掌握連續(xù)、

10、串聯(lián)、索引等文的物理結構的特點及適應場景；能夠進行文件邏輯塊與物理塊的相互映射；了解文件的共享與保護方法。講授課后作業(yè)；期末考試；4110存儲空間及文件組織文件存儲空間管理文件的組織結構掌握空閑文件目錄、空閑塊鏈、位示圖等文件存儲空間管理方案的優(yōu)缺點；掌握單級、二級、樹形結構文件管理方案的優(yōu)缺點；講授期末考試；專題2311設備管理基礎數(shù)據(jù)傳輸控制方式中斷技術緩沖技術了解設備管理的基本功能；掌握程序直接控制、中斷、DMA、通道等傳輸控制方式的工作模式及優(yōu)缺點；掌握外圍設備數(shù)據(jù)傳輸必須的中斷技術和緩沖技術講授課后作業(yè)；期末考試；4112設備分配方案設備分配及數(shù)據(jù)傳輸方案掌握計算機的設備分配原則、分

11、配策略及分配算法，能夠知曉各種方案的優(yōu)缺點并選擇高效的、高性價比的數(shù)據(jù)傳輸方案。講授期末考試；專題23課程評價計算表3 課程目標與評價依據(jù)占比關系表課程目標評價占比評價項目課程目標1課程目標2課程目標3期末考試5050%50%-課后作業(yè)2080%20%-專 題30-100%合 計100412930表4 各考核環(huán)節(jié)所占分值比例及考查重點課程成績構成及比例考核環(huán)節(jié)考查點課程目標分值課后作業(yè)100分占總成績的20%作業(yè)1操作系統(tǒng)基本特征、基本功能、操作系統(tǒng)類型、作業(yè)的概念、輸入輸出方式、系統(tǒng)調用。1702程序的并發(fā)執(zhí)行、伯恩斯坦條件、進程的概念、進程的狀態(tài)及其轉換、進程控制原語。3進程互斥、信號量、

12、P,V原語、進程同步、生產(chǎn)者-消費者問題。4死鎖的概念、死鎖的必要條件、死鎖的解決方法。5進程調度、進程調度算法、調度評價計算。6固定分區(qū)分配與回收。7頁式存儲管理的分配與回收、頁面置換算法。8段式存儲管理、段頁式存儲管理、局部性原理、抖動問題。9文件的邏輯結構、物理結構、文件索引。10設備的傳輸控制方式、中斷技術、緩沖技術、磁盤調度算法。主題討論1在數(shù)字教學平臺中發(fā)表與課程內容相關討論。220觀看視頻1操作系統(tǒng)的概念、發(fā)展歷史、類型（90分鐘）。1102操作系統(tǒng)界面、系統(tǒng)調用（30分鐘）。3進程的概念，狀態(tài)、繼承控制、進程同步互斥（240分鐘）。4調度的層次、進程調度、進程調度策略（160分

13、鐘）。5分區(qū)存儲管理、頁式存儲管理、段式存儲管理（220分鐘）。6文件系統(tǒng)功能、文件的邏輯結構、物理結構、組織（150分鐘）。7設備管理、設備分配、數(shù)據(jù)傳輸控制方式、磁盤調度（120分鐘）。期末考試100分占總成績的50%專業(yè)知識1考核作業(yè)、進程管理、存儲管理、文件系統(tǒng)、設備管理等基礎內容?？荚囶}型為：選擇題、簡答題、填空題等。150問題分析1考核進程同步與互斥、內存分配與回收、文件邏輯結構與物理結構、設備分配策略等內容。考試題型為：計算題、綜合分析題等。250專題100分占總成績的30%專題評價1進程間同步、互斥問題分析及解決方案設計。31002分區(qū)、頁式、段式內存管理方案優(yōu)缺點分析。3文件

14、組織及數(shù)據(jù)傳輸控制方案分析與設計。四、考核方式與成績評定辦法考核方式：課后作業(yè)（20%），專題（30%），期末考試（50%）。成績評定辦法如下所示。課后作業(yè)評分標準觀測點80 - 100分60 - 79分40 - 59分0 - 39分得分視頻學習（權重0.1）視頻學習時長超700分鐘視頻學習時長500-700分鐘視頻學習時長300-500分鐘視頻學習時長0-300分鐘10主題討論（權重0.1）發(fā)表與課程內容相關主題50個以上發(fā)表與課程內容相關主題30 - 50個發(fā)表與課程內容相關主題20 - 30個發(fā)表與課程內容相關主題0 - 10個10在線作業(yè)（權重0.8）共10次在線作業(yè)，取平均成績80合

15、 計100專題評分標準觀測點80 - 100分60 - 79分40 - 59分0 - 39分得分完成進度（權重0.1）提前完成按時完成延時完成補交10基本概念掌握（權重0.3）概念清晰，分析得當主要概念清晰，但部分分析有誤部分概念清晰，分析中有明顯的知識漏洞基本概念不清晰30解決問題的方案正確性（權重0.5）所提方案能夠解決問題，思路清晰所提方案的主要思路、過程正確方案部分可行不能指定方案50完成態(tài)度（權重0.1）書寫工整、清晰，符號、參考文獻、格式等按規(guī)定執(zhí)行書寫清晰，主要符號、參考文獻、格式等按規(guī)定執(zhí)行能夠辨識，部分符號、參考文獻、格式等按照規(guī)定執(zhí)行不能辨識，符號、參考文獻、格式等均不按規(guī)定執(zhí)行10合 計100期末考試期末考試評價標準根據(jù)實際考試題