课程名称

操作系统原理

Principals of Operating System

课程编号

16061061

课程性质

大类基础课程

适用专业

计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、数据科学与大数据技术

总学时

48学时

理论学时

48学时

实验学时

0学时

学分

3

开课学期

第6学期

先修课程

C语言程序设计、数据结构、计算机组成及系统结构、Linux操作系统等

后续课程

软件工程概论

毕业要求

毕业要求指导点

课程目标1

课程目标2

课程目标3

2.问题分析

2.1能够识别和判断计算机系统开发、运行、维护和工程项目组织与管理问题的关键环节和参数。

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2.2能够认识到解决问题有多种方案可以选择。

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4.专业知识

4.1能够识别计算机软硬件系统组成并了解工作原理。

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4.2能够理解操作系统的设计思路和基本原理并能够运用相应原理采用科学方法解决具体问题。

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10.人文素养

10.1能够具备一定的国际视野，能够了解和跟踪与专业技术的最新发展趋势。

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序号

知识模块

知识点

学习要求

参考课时

教学方法建议

对应的教程目标

1

操作系统引论

1.操作系统的目标和作用；

2.操作系统的发展过程；

3.操作系统的基本特性；

4.操作系统的主要功能；

5.OS结构设计。

※讲述我国操作系统的发展，以及成功案例

1.了解操作系统的发展历史；

2.理解操作系统的目标以及在计算机及系统中的作用；

3.理解操作系统的基本特性及主要功能；

4.理解OS机构设计的重要思想概念；

5.激发学生的爱国情怀及民族自豪感。

6

多媒体教学，问题导向教学法。

课程目标1、3

2

进程

1.进程的描述；2.进程控制；

3.进程同步；

4.进程通信；

5.线程的基本概念和实现。

※从进程的相互制约以及相互依存的关系引入辩证的思维方式

1.掌握前驱图和程序执行的方法及画法；

2.熟练掌握进程的概念以及进程控制及进程同步之间的作用及区别；

3.能够用Wait、Signal原语解决经典进程同步问题；

4.理解进程之间的通信概念及方法；

5.理解线程，了解线程的实现方法；

6.培养学生的思维能力以及正确的人生价值观。

9

多媒体教学，问题导向教学法，翻转课堂。

课程目标1、2

3

处理机调度

1.处理机调度的层次和调度算法的目标；

2.作业与作业调度；

3.进程调度；

4.死锁概念；

5.预防死锁；

6.避免死锁；

7.死锁的检测与解除。

1.理解处理机调度中高级调度、中级调度、低级调度的概念；

2.理解处理机调度算法中的基本概念及目标；

3.熟练掌握作业调度的各种算法；

4.理解进程调度的基本概念，熟练掌握进程调度的各种算法；

5.理解产生死锁的原因以及预防、避免死锁的方法；

6.了解死锁检测的常用方法以及死锁解除的方法。

6

多媒体教学，问题导向教学法，翻转课堂。

课程目标1、2

4

存储器管理

1.存储器的层次结构；

2.程序的装入和链接；

3.连续分配存储管理方式；4.对换；

5.分页存储和分段存储的管理方式；

6.虚拟存储器概述；

7.请求分页存储管理方式；8.页面置换算法；

9.“抖动”与工作集。

※从存储器到虚拟存储器的发展中，融入十九大报告中提出的“创新是引导发展的第一动力”

1.掌握多层结构的存储器系统，掌握主存储器与寄存器的概念，掌握高速缓存和磁盘缓存的概念；

2.理解程序的装入和程序的链接；

3.掌握连续分配管理方式的各种算法；

4.掌握多道程序环境下的交换技术以及进程的换入和换出；

5.掌握分页存储管理方式的基本方法，地址变换和访问内存的有效时间；

6.掌握常规存储管理方式的特征和局部性原理；

7.理解请求分页中的硬件支持、内存分配及页面调入策略；

8.掌握页面置换算法中的各种具体算法；

9.掌握抖动的概念以及工作集，理解抖动的预防方法；

10.理解请求分段存储管理方式；

11.培养学生的创新创业意识。

12

多媒体教学，问题导向教学法，翻转课堂。

课程目标1、2

5

输入输出系统

1. I/O系统的功能、模型和接口；

2. I/O设备和设备控制器；

3. 与设备无关的I/O软件；

4.用户层的I/O软件；

5.缓冲区管理；

6. 磁盘存储器的性能和调度。

1.理解I/O系统的基本功能、层次结构和模型；

2.了解I/O系统接口；

3.理解I/O设备的概念，了解设备控制器，内存映像；

4.理解I/O通道技术；

5.理解I/O软件的设计目标和原则及设备分配原则；

6.掌握逻辑设备名到物理设备名映射的实现原理；

7.掌握系统调用和库函数的概念以及假脱机技术；

8.理解缓冲技术以及独占设备的分配程序；

9.掌握磁盘性能，磁盘调度算法。

3

多媒体教学，问题导向教学法。

课程目标1

6

文件管理

1.文件和文件系统；

2.文件的逻辑结构；

3.文件目录；

4.文件共享；

5.文件保护。

※从文件共享和文件保护引入病毒或者黑客案例

1.掌握数据项、记录和文件、文件名和类型、文件的层次结构及文件的操作；

2.掌握文件逻辑结构的类型，掌握顺序文件、记录寻址、索引文件的基本概念及相关算法；

3.理解文件控制块和索引节点，理解简单的目录结构和树形目录结构；

4.理解基于索引节点的共享方式以及利用符号链实现文件共享；

5.理解文件保护中的文件域，访问矩阵以及矩阵的实现和修改；

6.掌握计算机方面的相关法律知识。

6

多媒体教学，问题导向教学法。

课程目标1、2

7

磁盘存储器管理

1.外存的组织方式；

2.文件存储空间的管理；

3.提高磁盘I/O速度的途径。

※引入磁盘恢复案例

1.掌握连续组织、链接组织方式以及索引组织方式；

2.理解空闲表法和空闲链表法；

3.掌握位示图法；

4.理解磁盘高速缓存，提高磁盘I/O速度的其它方法；

5.激发学生认真学习，精益求精的工匠精神。

6

多媒体教学，问题导向教学法。

课程目标1、2

序号

项目

比例

对应课程目标

1

课堂表现

10%

课程目标1、2、3

2

作业和在线测试

20%

课程目标1、2、3

3

在线自主学习

20%

课程目标1、2、3

4

期末考试

50%

课程目标1、2、3

总计

100%

序号

课程目标内容

考核内容

占比（%）

评价依据

课程目标1

能理解操作系统的基本概念；熟悉操作系统中各种算法思想；理解I/O设备、文件管理以及磁盘管理的基本概念和设计思想。

1.操作系统中基本概念，进程、多道程序设计、死锁、同步、作业程序的装入和链接、抖动与工作集；

2.输入输出系统中的I/O接口、设备、设备控制器，假脱机技术。

3.文件系统中的文件逻辑结构、目录、共享及保护。

30-40

1.课堂讨论；

2.作业；

3.期末考试；

4.在线自主学习。

课程目标2

进程同步；调度算法；存储器中分页存储管管理、分段存储管理方式中的概念和实现方法，虚拟存储器中请求分页存储管理方式和请求分段管理方式的设计概念及原理；磁盘存储器中的调度算法和外存的组织方式算法。

1、进程同步概念，使用Wait、Signal原语解决进程同步问题；

2.进程调度算法，分析进程执行顺序，计算周转时间；

3.地址转换；

4.银行家算法；

5.死锁定理；

6.磁盘调度算法；

7.外存组织方式和文件存储空间的计算。

30-40

1.课堂讨论；

2.作业；

3.期末考试；

4.在线自主学习。

课程目标3

操作系统的主要功能，结构设计中的方法及原理；操作系统设计中的相关算法。

1.作业调度；

2.操作系统主要功能；

3.微内核技术。

10-20

1.课堂讨论；

2.作业；

3.期末考试；

4.在线自主学习。

课堂表现

得分

基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，能提出不同的解决问题方案，积极参与小组讨论及课堂交流，能充分展示小组成果，流利地回答教师和同学的问题。

10分

基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，积极参与课堂交流，展示小组成果，能回答教师和同学的问题。

7-9分

基本概念清晰，能够提出解决问题的基本方案、能参与课堂交流，展示小组成果。

6-5分

基本概念清晰，能参与课堂交流。

4分

不能够提出解决问题的基本方案、参与课堂交流少。

0-3分

考核内容要求

考核内容应全面考察学生对本课程基本概念、基本原理等知识的理解和掌握程度，还要考核学生灵活运用所学知识进行操作系统的分析、设计的能力。

考试形式

采用笔试(闭卷)形式，卷面成绩100分，卷面成绩乘以0.5计入总成绩。

命题及批改

由教研室按教考分离原则负责命题，试卷采用流水作业统一批改。

试卷结构

试卷结构应为30%的基本题、50%的中等题、20%的难综提高题，难易程度应适中，并体现出课程的重点和难点。

课程目标对应的试题占比及题型

课堂目标1

试题占30-40%，题型以填空、判断、选择、简答题为主。

课堂目标2

试题占30-40%，题型以问答题、分析题和计算题为主。

课堂目标3

试题占10-20%，题型以分析题和设计题为主。