职称：副教授
单位：西安航空学院
部门：计算机学院
职位：专任教师
操作系统A
主讲教师：李美蓉
教师团队：共3位
- 李美蓉
- 滑亚慧
- 陈楠
| 学校： | 西安航空学院 |
| 开课院系： | 计算机学院 |
| 开课专业： | 计算机科学与技术、软件工程、物联网工程 |
| 课程负责人： | 李美蓉 |
| 课程英文名称： | Operating System A |
| 课程编号： | B1105T030647 |
| 学分： | 3 |
| 课时： | 48 |
课程介绍
《操作系统A》是计算机类专业的重要核心课程，作为计算机软硬衔接的纽带，是理解计算机系统和后续知识学习的重要课程。本课程主要介绍计算机操作系统如何对计算机资源进行有效管理和控制，以达到高效和充分利用计算机系统中的软硬件资源。通过学习本课程，使学生能够系统地掌握计算机操作系统的基本概念、基本原理、主要功能和内部实现算法，理解和掌握通用操作系统的工作原理与使用方法，培养学生计算思维能力、大规模软件设计与实现能力，以及对计算机软硬系统的认知、分析、设计与应用能力，并注重学生专业素养的不断提高，为以后在操作系统平台上开发各种应用软件和系统软件打下坚实的基础。
本课程于2021年被认定为西安航空学院线上线下混合式一流本科课程，并于2024年被认定为省级线上线下混合式一流本科课程。
教师团队
课程章节
2
参考教材
1、教材：
汤小丹，《计算机操作系统（慕课版）》，人民邮电出版社，2021年。
2、主要教学参考书：
[1] 金海溶，《操作系统原理（第2版）》，机械工业出版社，2023年。
[2] 孟庆昌，《操作系统（第4版）》，电子工业出版社，2022年。
[3] 张尧学，《计算机操作系统教程（第5版）》，清华大学出版社，2023年。
课程大纲
《操作系统A》课程教学大纲
（Operating System A）
一、课程基本信息
| 课程 编码 | B1105T030647 | 课程 名称 | 操作系统A | |||||||
| 学分 | 3 | 总学时 | 48 | 讲课 学时 | 42 | 上机 学时 | 0 | 实验 学时 | 6 | |
| 课程 类别 | 通识教育课□ 学科与技术基础课□ 专业课☑ | |||||||||
| 考核 方式 | 考试☑ 考查□ | |||||||||
| 先修 课程 | 高级语言程序设计、数据结构 | |||||||||
| 适用 专业 | 计算机科学与技术、软件工程、物联网工程 | |||||||||
| 课程负责人 | 李美蓉 | 开课 单位 | 计算机学院 | |||||||
二、课程简介
操作系统A课程是计算机类专业学生必须学习和掌握的基础课程，是计算机应用人员深入了解和使用计算机的必备知识，是进行系统软件开发的理论基础。
本课程的主要任务是使学生系统掌握操作系统的基本概念、基本原理、主要功能和相关算法，了解当今主流操作系统的运行环境和管理方法，为以后学习后续课程打下基础。培养学生综合运用所学知识分析解决实际问题的能力，为以后在操作系统平台上开发各种应用软件或开发系统软件奠定良好的基础。
三、课程目标及其对毕业要求的支撑
（一）课程目标
课程目标1：能够应用操作系统原理知识分析较复杂的工程问题，能够对解决问题的不同方法进行评价，指出不同方法的优势和不足。
课程目标2：能够应用操作系统知识设计出解决实际问题的可行方案。
课程目标3：能够对多种方法、工具、环境进行比较、评价和选择，为构建复杂工程问题的模拟环境选择和使用合适的技术和工具，对相应技术和工具进行评价。
课程目标4：能够通过课后查找和学习相关资料，分析和初步认识操作系统的设计方案等，培养专业知识的自学能力。
（二）课程目标对毕业要求的支撑
| 毕业要求 | 课程目标 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 1.2 掌握计算机系统基础知识和基本工作原理，并能够运用到软件工程项目的设计、开发中。 | 0.6 | 0.4 | ||
| 2.1 具有抽象逻辑思维和计算思维能力，通过理论与实践相结合的系统学习，能够识别复杂工程问题中所涉及的数学、自然科学及计算机科学与技术专业相关的理论知识。 | 0.5 | 0.5 | ||
| 3.4 能够在软件设计或实现方法中体现出创新意识，降低软件的复杂度，提高软件的可用性、友好程度等。 | 0.4 | 0.6 | ||
| 4.4 能够融合专业知识，具备对复杂软件工程问题进行深入研究的能力。 | 0.7 | 0.3 | ||
| 5.1 了解信息领域主要资料来源及获取方法，能够利用网络查询、检索本专业文献、资料及相关软件工具。 | 1 | |||
| 12.2 能针对个人或职业发展规划，及时更新知识体系，不断适应计算机工程技术的发展和社会需求。 | 1 | |||
四、教学内容及安排
| 序号 | 教学内容 | 教学要求 | 学时 | 教学方法 | 对应的 课程目标 | |
| 课内 | 课后 | |||||
| 1
| 操作系统引论
| 能够对操作系统的地位、作用、特征、发展过程等有一个初步认识。 | 2 | 讲授、课堂讨论 | 查阅资料 | 4 |
| 2 | 进程的描述与控制 | 1.能够使用信号量机制解决实际应用问题。 2.能够完成进程同步算法的设计与实现。 | 8 | 在线学习+翻转课堂 | 讨论、作业 | 1、2 |
| 3 | 处理机调度与死锁 | 1.能够根据指定的作业调度算法或者进程调度算法，分析作业或者进程的调度过程。 2.能够判断系统是否处于安全状态。 3.能够利用银行家算法避免死锁。 | 8 | 在线学习+翻转课堂 | 查阅资料、作业 | 1、2、3 |
| 4 | 存储器管理 | 能够熟练完成分页存储管理方式和分段存储管理方式的逻辑地址到物理地址之间的转换。 | 6 | 在线学习+翻转课堂 | 讨论、作业 | 1、3 |
| 5 | 虚拟存储器 | 1.能够完成请求分页系统的地址转换。 2.能够根据指定的页面置换算法，给出相应的置换过程，并能进行缺页次数和缺页率计算。 | 6 | 在线学习+翻转课堂 | 作业 | 1、3 |
| 6 | 输入输出系统 | 能够对中断处理程序的处理过程、I/O设备的四种控制方式、假脱机系统等有初步的认识。 | 4 | 在线学习+翻转课堂 | 查阅资料 | 4 |
| 7 | 文件管理 | 能够对文件的逻辑结构和物理结构的概念以及文件目录管理功能等有一定的认识。 | 4 | 讲授、课堂练习 | 查阅资料 | 4 |
| 8 | 磁盘存储器的管理 | 1.能够对外存的组织方式有初步的认识。 2.能够根据指定的磁盘调度算法，给出相应的调度过程和平均寻道长度。 | 4 | 在线学习+翻转课堂 | 讨论、 作业 | 1、3 |
五、课内实验教学内容及安排
| 序号 | 实验内容 | 实验要求 | 学时 | 分组 学生数 | 教学方法 | 对应的 课程目标 | |
| 课内 | 课后 | ||||||
| 1
| 虚拟机和Linux系统安装 | 1.能独立完成虚拟机软件VMware Workstation的安装。 2.能够独立完成Linux操作系统的安装。 3.练习使用Linux系统的常用命令。 | 2 | 1 | 演示实验、验证结果 | 撰写报告 | 4 |
| 2 | 系统环境认识与基本操作 | 1.对系统操作环境有全面的认识。 2.能够创建用户及实现文件权限管理。 3.掌握系统引导过程，并能够实现简单的系统调用。 | 6 | 1 | 线上学习 | 撰写报告 | 4 |
| 3 | 进程概念与进程管理 | 1.学会进程管理的基本操作命令。 2.能够实现简单的信号量应用。 3.能够解决简单的多线程通信问题。 | 4 | 1 | 线上学习 | 撰写报告 | 1、2、3 |
| 4 | 银行家算法实现 | 1.能够判断系统是否处于安全状态。 2.能够编程实现银行家算法。 | 2 | 2 | 演示实验、验证结果 | 撰写报告 | 1、2、3 |
| 5 | 地址映射与共享 | 1.能够编程实现内存管理的地址映射过程。 2.能够编程实现内存管理上的内存共享。 | 4 | 1 | 线上学习 | 撰写报告 | 1、3 |
| 6 | 页面置换算法实现 | 能够编程实现常用的页面置换算法。 | 2 | 2 | 演示实验、验证结果 | 撰写报告 | 1、3 |
| 7 | 文件管理与设备控制 | 1.学会文件系统操作与磁盘管理。 2.能够实现对键盘终端和显示器终端的控制过程。 | 4 | 1 | 线上学习 | 撰写报告 | 1、3 |
六、考核及成绩评定标准
| 成绩构成 | 评价依据 | 对应课程目标 |
| 平时成绩（30%） | 在线学习、作业、课堂练习、章节测验、实验 | 1、2、3、4 |
| 考试（70%） | 试卷 | 1、2、3 |
（一） 平时成绩评分标准（根据评价依据填写）
1、作业评分标准
作业评分主要依据以下几个方面：是否独立完成、是否按时完成、结果是否正确、字迹是否清晰工整。
优（90~100）：独立并按时完成，结果正确，字迹清晰工整。
良（80~89）：独立并按时完成，结果基本正确，字迹清晰。
中（70~79）：独立或在教师指导下按时完成，结果基本正确，字迹较清晰。
及格（60~69）：在教师指导下能够按时完成，结果基本正确，字迹较潦草。
不及格（<60）：不能按时完成或结果不正确或有抄袭现象。
2、实验评分标准
实验评分主要依据以下几个方面：能否按照实验要求完成实验项目，实验结果是否正确，实验报告撰写是否规范。
优（90~100）：完成全部实验内容，实验结果正确，实验报告撰写规范。
良（80~89）：完成全部实验内容，实验结果较为正确，实验报告撰写规范。
中（70~79）：完成全部实验内容，实验结果基本正确，实验报告撰写较为规范
及格（60~69）：基本完成实验内容，实验结果基本正确，实验报告撰写较为规范。
不及格（<60）：未能按要求完成实验内容，实验报告撰写不规范或未提交。
注：线上实验部分采用有效练习时长来计算。
3、在线学习、课堂练习和章节测验评分标准
以上三项主要依据雨课堂等在线教学平台数据统计结果来评分。
（二）考试评分标准
根据教学要求，本课程考试的重点主要是进程的描述与控制、处理机调度与死锁、存储器管理、虚拟存储器、磁盘存储器管理这几个掌节，主要考核学生对操作系统基础知识的掌握以及运用理论知识解决实际问题的能力。
试卷评分标准详见每学期“操作系统试卷参考答案及评分标准”。
七、教材与参考资料
[1] 汤小丹, 王红玲, 姜华, 汤子瀛. 计算机操作系统(慕课版)[M]. 北京, 人民邮电出版社, 2021.
[2] 汤小丹, 梁红兵等. 计算机操作系统(第四版)[M]. 西安, 西安电子科技大学出版社, 2018.
[3] 庞丽萍.操作系统原理[M]. 武汉, 华中科技大学出版社, 2017.
[4] 张尧学, 宋虹等. 计算机操作系统教程(第4版)[M]. 北京, 清华大学出版社, 2017.
教学资源
| 课程章节 | | 文件类型 | | 修改时间 | | 大小 | | 备注 | |
| 1.1 计算机操作方式的演变 |
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| 1.2 什么是操作系统 |
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| 1.3 操作系统的结构 |
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| 1.4 操作系统的特性 |
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| 2.1 进程描述 |
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| 2.2 进程状态及转换 |
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| 2.3 进程控制 |
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| 2.4 进程的并发执行 |
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| 2.5 进程同步与互斥 |
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| 2.6 信号量机制及应用 |
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| 2.7 生产者消费者问题 |
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| 2.8 读者写者问题 |
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| 2.9 哲学家就餐问题 |
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| 2.10 进程通信 |
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| 2.11 消息缓冲区队列机制 |
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| 3.1 什么是线程 |
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| 3.2 线程实现 |
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| 4.1 处理机调度概述 |
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| 4.2 作业调度 |
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| 4.3 进程调度 |
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| 4.4 实时调度 |
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| 5.1 死锁概念及资源分配图 |
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| 5.2 死锁的必要条件及预防 |
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| 5.3 死锁避免 |
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| 5.4 死锁检测和解除 |
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| 6.1 存取器概述及连续分配方式（一） |
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| 6.2 动态分区分配及可重定位分区分配 |
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| 6.3 分页存储管理 |
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作业
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2024-10-17 | 166.14MB | |||
| 6.4 页表结构 |
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2024-07-09 | 683.94KB | ||
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| 6.5 分段及段页式存储管理方式 |
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2024-07-09 | 756.55KB | ||
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2024-10-17 | 162.93MB | |||
| 7.1 虚拟存储技术 |
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| 7.2 请求分页存储管理 |
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2024-10-24 | 489.43MB | |||
| 7.3 页面置换算法 |
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| 7.4 抖动与工作集 |
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| 7.5 请求分段存储管理 |
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2024-10-24 | 409.20MB | |||
| 8.1 磁盘存储器的结构 |
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| 8.2 磁盘调度 |
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| 8.3 廉价磁盘冗余阵列（RAID） |
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| 8.4 提高磁盘I/O的其他方法 |
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| 8.5 磁盘可靠性技术 |
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作业
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| 9.1 I/O硬件系统 |
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作业
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| 9.2 I/O控制方式 |
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2024-07-09 | 245.12MB | ||
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作业
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| 9.3 中断处理程序及设备驱动程序 |
视频
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2024-07-09 | 188.77MB | ||
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文档
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作业
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| 9.4 设备无关性软件 |
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文档
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作业
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| 9.5 缓冲管理 |
视频
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文档
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作业
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| 9.6 用户层软件及Spooling |
视频
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文档
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作业
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| 10.1 文件及逻辑结构 |
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文档
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作业
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| 10.2 文件目录结构 |
视频
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文档
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作业
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| 10.3 连续分配及链接分配 |
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文档
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作业
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| 10.4 索引分配 |
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作业
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| 10.5 空闲空间管理 |
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作业
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| 11.1 实验一 Linux基本命令 |
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视频