操作系统
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课程评价
spContent=操作系统不仅是计算机相关专业学生的必修课,也是计算机系统开发与应用人员的必备专知识,这门课程将告诉我们操作系统是什么做什么、我们为什么需要操作系统、操作系统是如何工作的这样一系列问题。 欢迎大家和我们一起来完成操作系统课程的学习。
—— 课程团队
课程概述

课程性质:是计算机科学与技术、物联网工程等相关专业本科生的学位课。计算机系统由硬件和软件两部分组成,操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件,在计算机系统中占据重要的地位,是计算机科学技术、管理信息系统及相关专业的一门专业基础课。

主要内容:操作系统的概念、发展历史、分类、功能、特征及进一步的发展,作业管理与用户接口,进程管理,处理机调度,存储管理,文件管理,输入输出设备管理等。

学习成效:通过对本课程的学习,使学生了解计算机系统中各种软硬件资源的管理方法,了解操作系统如何合理地组织计算机工作流程、如何为用户和计算机之间提供接口以及如何为用户提供良好的使用、开发环境。掌握操作系统的基本概念、基本功能、基本原理、基本算法、资源管理和分配的基本策略以及涉及到的数据结构和设计技巧,为进一步分析操作系统以及设计和开发新的操作系统打下基础。另外,可以使学生深刻理解计算机系统的工作过程、程序的运行过程,更好地进行多用户和网络环境编程。

授课目标

操作系统是计算机科学与技术、物联网工程等相关专业本科生的学位课。计算机系统由硬件和软件两部分组成,操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件,在计算机系统中占据重要的地位,是计算机科学技术、管理信息系统及相关专业的一门专业基础课。该课程的主要内容包括操作系统的概念、发展历史、分类、功能、特征及进一步的发展,作业管理与用户接口,进程管理,处理机调度,存储管理,文件管理,输入输出设备管理等。通过对本课程的学习,使学生了解计算机系统中各种软硬件资源的管理方法,了解操作系统如何合理地组织计算机工作流程、如何为用户和计算机之间提供接口以及如何为用户提供良好的使用、开发环境。掌握操作系统的基本概念、基本功能、基本原理、基本算法、资源管理和分配的基本策略以及涉及到的数据结构和设计技巧,为进一步分析操作系统以及设计和开发新的操作系统打下基础。另外,可以使学生深刻理解计算机系统的工作过程、程序的运行过程,更好地进行多用户和网络环境编程。

课程大纲

1    操作系统概述(4学时)     

1.1   操作系统课程的特点——视频

1.2   操作系统课程的目标——文档

1.3   操作系统的概念——文档

1.4   操作系统的发展历史——文档+视频

1.5   操作系统的基本类型——视频+文档

1.6   操作系统的功能——文档

1.7   操作系统的特征——文档

1.8   1章小结——文档

 

2    用户接口与作业管理(2学时)

2.1   作业的基本概念——文档

2.2   作业的建立——文档+视频

2.3   用户接口——文档

2.4   系统调用——文档+视频

2.5   2章小结——文档

                                  

3    进程及控制(6学时)

3.1   进程的引入——视频

3.2   进程的定义—— 文档

3.3   进程的描述——文档

3.4   进程状态及转换——视频

3.5   进程控制——视频

3.6   UNIX进程控制——文档

3.7   线程——文档+视频

3.8   3章小结——视频

                                  

4    进程互斥与同步(12学时)

4.1 进程间的互斥关系——文档+视频

4.2 进程间的同步关系——文档+视频

4.3 进程互斥的软件方法(算法1)——文档+视频

4.4 进程互斥的软件方法(算法2、算法3)——文档+视频

4.5 进程互斥的软件方法(算法4)——文档+视频

4.6 进程互斥的硬件方法——文档+视频

4.7 信号量(semaphore)与P、V操作——文档+视频

4.8 经典互斥与同步问题:生产者-消费者问题——文档+视频

4.9 经典进程同步问题:读者-写者问题——文档+视频

4.10经典进程互斥同步问题:哲学家进餐问题——文档+视频

4.11 信号量集——文档+视频

4.12 管程(monitor)及其队列结构——文档+视频

4.13 经典同步互斥问题的管程实现——文档

4.14 前趋图——文档

4.15 第4章小结——文档

                                  

5    进程间通信(2学时)

5.1 进程间通信的类型——文档

5.2 消息缓冲——文档+视频

5.3 共享存储区(shared memory)——文档

5.4 管道(pipe)——文档

5.5 第5章小结——文档

                                  

6    死锁(6学时)

6.1   死锁的概念及其发生的条件——视频

6.2   死锁的预防——视频

6.3   死锁的避免——视频

6.4   死锁检测与恢复——视频

6.5   6章小结——文档

                                  

7    处理机调度(6学时)

7.1   调度的分级——文档

7.2   作业调度——文档

7.3   进程调度——文档

7.4   调度算法——视频

7.5   实时调度——文档

7.6   多处理机调度——文档

7.7   7章小结——文档

                                  

8    存储管理(10学时)

8.1   存储管理的功能和目标——文档+视频

8.2   分区存储管理——视频

8.3   覆盖和交换技术——视频

8.4   简单页式存储管理——视频

8.5   简单段式存储管理——视频

8.6   虚拟页式、段式管理——视频

8.7   虚拟存储器的调入和分配策略——文档

8.8   页面置换算法1:简介及最佳置换算法——视频

8.9   页面置换算法2:最近最久未使用算法及先进先出算法——视频

8.10 页面置换算法3:时钟置换算法——视频

8.11 页面置换算法4:最不常用算法——视频

8.12 8章小结——图文

                                  

9    文件系统(6学时)

9.1   文件系统概述——文档

9.2   文件的逻辑结构——视频

9.3   文件的外存分配方式——视频

9.4   目录管理——视频

9.5   文件存储空间管理——视频

9.6   文件共享与保护——视频

9.7   9章小结——文档

                                  

10  设备管理(6学时)

10.1 I/O系统——文档

10.2 I/O控制方式——视频

10.3 缓冲技术1:单、双缓冲与环形缓冲——视频

10.4 缓冲技术2:缓冲池——视频

10.5 设备分配与回收——文档

10.6 SPOOLing技术——文档

10.7 磁盘存储器管理1:磁盘结构——文档

10.8 磁盘存储器管理2:移壁调度算法——视频

10.9 磁盘存储器管理3:旋转调度算法——视频

10.10 磁盘存储器管理4:磁盘缓存置换算法——文档

10.11 10章小结——文档

预备知识

在学习该课程之前,学生最好学过“数据结构”、“计算机组成原理”、“汇编语言”、“高级语言程序设计”或者具备相关的知识。

证书要求

1、完成各知识点课程教学文档和视频学习;
2、按时完成单元测验(40分)
3、按时完成单元作业,并完成对他人单元作业的互评(40分);
4、完成考试(20分);
5、85分以上的学员将获得优秀证书。 


参考资料

教材:

张尧学、宋虹、张高编著,计算机操作系统教程(第4版),北京:清华大学出版社,201310月(该教材已多次进行更新,本课程教材随之更新)

参考书:

1.汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛编著,计算机操作系统(第4版),西安:西安电子科技大学出版社,20145

2. Andrew S. Tanenbaun著,Modern Operating Systems (4th)(英文影印版),机械工业出版社,2017.7 (注:有中译版)

3William Stallings著,Operating Systems Internals and Design Principle (8ed),电子工业出版社(英文影印版),2017.2(注:有中译版)

4. 课堂教学课件