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课程评价
spContent=1946年第一台计算机面世之后,科学家与工程师们一直致力于让计算机更好地为人类工作,一代又一代操作系统因此应运而生。操作系统是计算机系统的灵魂,它管理计算机系统的资源,提供友善的人机互动,对于每一位计算机用户来说,认知和理解操作系统非常重要。
—— 课程团队
课程概述

    南京大学是中国最早从事,操作系统研发与教学的单位,1980年在中国首先出版了操作系统教程教材,至2014年该教材已更新至第五版。

    如果您是计算机科学、软件工程、电子、通信、控制、信息系统、电子商务、计算与信息科学等信息技术相关专业的学生,可以系统地学习本课程基本部分的内容,如果您想致力于操作系统的研发工作,可以进一步学习高级部分的内容;此外如果您是计算机爱好者,可以根据自己的需要,按需学习本课程相关部分的内容,建立对计算机操作系统整体或部分的认知。

    本课程的教学组织为六个部分:计算机操作系统概述、处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、并发程序设计。学习者能够认知操作系统的基本概念与实现原理,并深入理解操作系统的设计方法与实现技术。

    本课程有三个特点:第一,强调计算机软硬件协同设计技术,讲授操作系统各个模块的实现方法、策略与算法;第二,从大型软件系统构造的角度看待操作系统的实现,训练学生以折中的方法和方案,综合解决宏观问题的能力;第三,采用工程师的立场,强调操作系统的构造特征,即概念大于理论、技术大于算法、整体先于局部,培养学生综合解决实际问题的能力。欢迎大家修读本课程!


授课目标

计算机操作系统课程适用于计算机科学、软件工程、电子工程、通信工程、自动控制等信息技术相关专业,教学单元组织为六个部分:计算机操作系统概述、处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、并发程序设计。学习者能够认知操作系统的基本概念与实现原理,并深入理解操作系统的设计方法与实现技术。

课程大纲

第一周:计算机操作系统概述(上)

1-1 计算机系统概览

1-2 计算机硬件系统

1-3 计算机软件系统

1-4 计算机操作技术的发展

1-5 计算机操作系统

1-6 资源管理的角度

1-7 程序控制的角度

第二周:计算机操作系统概述(下)和处理器管理(上)

1-8 操作系统控制计算机的角度

1-9 人机交互的角度

1-10 程序接口的角度

1-11 系统结构的角度

2-1 处理器与寄存器

2-2 指令与处理器模式

2-3 中断

2-4 中断源

第一次单元测验

第三周:处理器管理(中)

2-10 进程的管理

2-11 进程切换与模式切换

2-5 中断系统1

2-6 中断系统2

2-7 多中断的响应与处理

2-8 进程及其状态

2-9 进程的数据描述

第四周:处理器管理(下)

第二次单元测试

2-12 多线程技术概述

2-13 KLT与ULT

2-14 多线程实现的混合策略

2-15 处理器调度的层次

2-16 处理器调度算法1

2-17 处理器调度算法2

第五周:存储管理(上)

3-1 存储管理的主要模式

3-2 存储管理的功能

3-3 虚拟存储器的概念

3-4 存储管理的硬件支撑

3-5 单连续分区存储管理

3-6 可变分区存储管理

第六周:存储管理(下)

第三次单元测验

3-7 页式存储管理的基本原理

3-8 页式存储管理的地址转换

3-9 页式虚拟存储管理

3-10 页面调度

3-11 反置页表

3-12 段式存储管理

3-13 段式虚拟存储管理

3-14 段页式存储管理

第七周:设备管理(上)

4-1 设备管理概述

4-2 I/O控制方式

4-3 总线与I/O

4-4 I/O软件的实现层次

4-5 I/O软件的实现

4-6 I/O缓冲区

4-7 设备独立性

4-8 独占型外设的分配

第八周:设备管理(下)和文件管理(上)

第四次单元测验

4-9 磁盘的物理结构

4-10 磁盘的驱动调度

4-11 SPOOLing系统

4-12 批处理系统的作业管理

5-1 文件的概念

5-2 文件系统及其功能

5-3 文件的存储

5-4 文件的逻辑结构

5-5 文件的物理结构

第九周:设备管理(下)

第五次单元测试

5-6 文件的物理结构

5-7 文件的目录结构

5-8 文件目录的管理

5-9 文件保护和保密

5-10 文件的保护

5-11 存取方法

5-12 文件的使用

5-13 辅存空间管理

5-14 文件操作的执行过程

第十周:并发程序设计(上)

6-1 并发程序设计的概念

6-2 并发进程的制约关系

6-3 临界区

6-4 临界区管理实现的尝试

6-5 临界区管理实现的硬件方式

第十一周:并发程序设计(中)

6-6 PV操作与进程互斥

6-7 PV操作与进程同步

6-8 生产者消费者问题探究

6-9 管程概述

6-10 霍尔管程

6-11 霍尔管程的例

第十二周:并发程序设计(下)

6-12 进程通信

6-13 高级进程通信机制

6-14 死锁的产生

6-15 死锁的防止

6-16 死锁的避免

6-17 死锁的检测

预备知识

程序设计、计算机组成原理、数据结构与算法。

证书要求

本课程合格要求课程测试60分;优秀证书要求课程测试90分。

参考资料

[1]费翔林、骆斌编著,操作系统教程(第五版),高等教育出版社,2014.

[2]William Stallings, Operating Systems: Internals and Design Principles (Fifth Edition), Prentice-Hall, 2014 

[3]Abraham Silberschatz; Henry F. Korth; S. Sudarshan, Operating System Concepts (Ninth Edition), Wiley, 2012 

[4]Andrews S. Tanenbaum, Modern Operating Systems (Second Edition), Prentice-Hall, 2015.

[5]Andrews S. Tanenbaum, Operating System: Design and Implementation (Third Edition), Prentice-Hall, 2006

[6]Abraham Silberschatz, Peter Galvin, Greg Gagne, Applied Operating System Concepts (First Edition), Wiley, 2000 

[7]陈向群,杨芙清,操作系统教程(第二版),北京大学出版社,2006  

[8]汤子瀛等,计算机操作系统,西安电子科技大学出版社,2001


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