hi,小慕
操作系统A
第8次开课
开课时间: 2022年02月18日 ~ 2022年06月05日
学时安排: 2-4小时每周
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课程详情
课程评价(921)
spContent=操作系统在计算机系统中处于核心地位。本操作系统在线开放课程是在多年科研和教学实践的基础上,吸取国内外新理论和技术,参照计算机类教学指导委员会关于该课程的教学大纲进行制作发布的,并力图反映操作系统技术的新发展和新成果。 本课程重点是对现代操作系统的概念特征、结构模块、运行环境等进行深入浅出的阐述,以帮助学习者全面把握操作系统的知识体系、工作原理和关键技术。通过对本课程的学习,还可以进一步了解操作系统的发展历程、研究现状和未来方向,具备透过技术看本质、透过变化看趋势,把握操作系统的发展脉络的能力。本课程对从事操作系统、移动计算、云计算及信息网络应用系统研究和开发工作的科研人员具有重要的参考价值;课程还有针对习题的详细解析内容,对于考研的同学也将有很大的帮助。 本课程还出版了配套教材《现代操作系统教程》(徐小龙编著,人民邮电出版社, 2022年1月第1版)供大家同步学习。衷心欢迎各位同学来修读本课程!
操作系统在计算机系统中处于核心地位。本操作系统在线开放课程是在多年科研和教学实践的基础上,吸取国内外新理论和技术,参照计算机类教学指导委员会关于该课程的教学大纲进行制作发布的,并力图反映操作系统技术的新发展和新成果。 本课程重点是对现代操作系统的概念特征、结构模块、运行环境等进行深入浅出的阐述,以帮助学习者全面把握操作系统的知识体系、工作原理和关键技术。通过对本课程的学习,还可以进一步了解操作系统的发展历程、研究现状和未来方向,具备透过技术看本质、透过变化看趋势,把握操作系统的发展脉络的能力。本课程对从事操作系统、移动计算、云计算及信息网络应用系统研究和开发工作的科研人员具有重要的参考价值;课程还有针对习题的详细解析内容,对于考研的同学也将有很大的帮助。 本课程还出版了配套教材《现代操作系统教程》(徐小龙编著,人民邮电出版社, 2022年1月第1版)供大家同步学习。衷心欢迎各位同学来修读本课程!
—— 课程团队
课程概述

《操作系统》课程重点是对现代操作系统的概念特征、结构模块、运行环境等进行深入浅出的阐述,以帮助学习者全面把握操作系统的知识体系、工作原理和关键技术。通过对本课程的学习,还可以进一步了解操作系统的发展历程、研究现状和未来方向,具备透过技术看本质、透过变化看趋势,把握操作系统的发展脉络的能力。

本课程共分8讲,分为两大部分:

l  1至第5重点介绍操作系统的一般性概念、原理和相关机制。其中第1操作系统绪论,主要介绍操作系统的地位、作用、定义、功能、特性、性能、形成和发展以及操作系统的结构设计等内容;第2处理器管理,主要介绍进程的定义、类型和特性、状态、控制、处理器调度、进程间联系、信号量与P/V操作、进程间通信以及死锁等内容;第3存储管理,主要介绍计算机中的存储体系、存储保护技术、分页存储管理机制、分段存储管理机制以及虚拟存储管理机制等内容;第4I/O设备管理,主要介绍计算机输入输出系统特点、设计目标、设备控制方式、缓冲技术以及外存储设备管理等内容;第5文件管理,主要介绍文件管理的定义、文件的基本属性、典型类型、文件目录、文件的物理结构、文件安全等内容。

l  6至第8重点介绍除计算机操作系统之外的新型操作系统:第6云操作系统,先简要介绍了云计算技术的定义、特征、应用以及云数据中心,然后重点介绍了代表性的OpenStack云操作系统的来源、组件及应用,还介绍了云操作系统中重要的虚拟化技术和容器技术;第7移动操作系统,先简要介绍了移动计算、移动网络通信、移动云计算、移动计算设备等知识,然后介绍了移动终端操作系统的发展简况以及典型的iOSAndroid操作系统;第8物联网操作系统,主要介绍物联网的基本概念、物联网软件系统以及典型的开源物联网操作系统。

本课程注意从实际出发,采用学习者容易理解的体系和叙述方法,深入浅出、循序渐进地帮助读者把握操作系统的主要内容,富有启发性。本课程选材新颖,体系完整,内容丰富,概念清晰,且紧跟技术、时代发展的趋势,特别是将面向云计算、移动计算和物联网的操作系统相关内容引入课程。

本课程已经出版了配套教材《现代操作系统教程》(慕课版)(徐小龙编著,人民邮电出版社, 2022年1月第1版)供大家同步学习。

授课目标

本课程课程重点讨论了计算机操作系统内部管理方法、实现原理及使用方法,并结合Linux、Android等操作系统为实例了解操作系统的工作原理。本课程使学生系统地掌握操作系统的一般原理,基本方法、实现技术和发展趋势。

课程大纲
操作系统绪论
课时目标:了解操作系统的基本概念,包括操作系统在计算机系统中的地位和发挥的作用,操作系统的定义、功能、特性,以及评价操作系统的性能的指标,操作系统的形成和发展历程,设计操作系统所采用的典型体系结构设计,操作系统的引导启动原理和启动过程,以及操作系统的人机接口。
1.1 基本概念
1.2 操作系统的形成和发展
1.3 操作系统的结构设计
处理器管理
课时目标:掌握操作系统中最为核心的进程概念及其实现机制,进程的控制机制,处理器调度机制,进程间的同步与互斥关系,信号量与P/V操作机制及如何解决进程互斥和同步问题,进程通信机制,以及进程死锁问题及进程死锁的预防机制、避免机制以及检测与解决机制。
2.1 进程及其实现
2.2 进程控制
2.3 处理器调度
2.4 进程联系
2.5 临界区管理
2.6 信号量与P/V操作
2.7 进程通信
2.8 进程死锁
存储管理
课时目标:掌握计算机中的存储体系、存储管理目标及任务,重点理解现代操作系统中广泛采用的分页存储管理机制,分段存储管理机制,虚拟存储管理机制,以及分页式虚拟存储管理方案、页面置换算法及分段式虚拟存储管理方案。
3.1 基本概念
3.2 分页存储管理机制
3.3 分段存储管理机制
3.4 虚拟存储管理机制
I/O设备管理
课时目标:掌握计算机输入输出系统的基本概念,典型的设备控制方式,缓冲技术的基本思想、目的和类型,重点理解典型外存储设备类型、硬盘的存储空间管理原理、影响硬盘数据访问时间的硬盘驱动臂调度算法等。
4.1 基本概念
4.2 设备控制方式
4.3 缓冲技术
4.4 外存储设备管理
文件管理
课时目标:掌握文件概念,文件目录的内容以及文件目录组成的方法,文件逻辑结构,文件物理结构,文件的保护和保密等安全机制。
5.1 文件管理基本概念
5.2 文件目录
5.3 文件的物理结构
5.4 文件安全
云操作系统
课时目标:了解云计算的定义、云数据中心、云计算特征以及云计算的典型应用,掌握云操作系统平台 OpenStack的重要组件与应用,理解虚拟化技术和容器技术。
6.1 云计算技术
6.2 OpenStack
6.3 虚拟化技术
6.4 容器技术
移动操作系统
课时目标:了解移动网络通信、移动计算以及移动云计算等移动操作系统的背景,移动操作系统所运行的移动计算节点、典型移动终端设备、可穿戴计算设备等,掌握移动终端操作系统发展简况以及典型的主流使用的移动操作系统。
7.1 移动计算
7.2 移动计算设备
7.3 移动终端操作系统
物联网操作系统
课时目标:了解物联网系统的概念、物联网系统构成以及无线传感网,理解物联网软件系统层次和其中的核心部件物联网IoT操作系统,掌握HarmonyOS、TencentOS Tiny等为代表的开源物联网操作系统。
8.1 物联网基本概念
8.2 物联网软件系统
8.3 典型IoT操作系统
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预备知识

本课程的先修课程是高级语言程序设计、数据结构、计算机组成原理后续课程为软件工程等。与本课程关系最密切的是计算机组成原理,本课程重点是阐述计算机系统中的软件部分,而计算机组成原理侧重于硬件部分。

参考资料

[1]    徐小龙. 现代操作系统教程(慕课版). 北京: 人民邮电出版社, 2022.1.

[2]     徐小龙. 云计算技术及性能优化. 北京:电子工业出版社, 2017.8.

[3]     陈向群, 杨芙清. 操作系统教程. 北京: 北京大学出版社, 2006.1.

[4]     汤小丹, 梁红兵, 哲凤屏, 汤子瀛. 计算机操作系统. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2014.5.

[5]     张尧学, 史美林. 计算机操作系统教程. 北京: 清华大学出版社, 2000.8.

[6]     费翔林, 骆斌. 操作系统教程(第5版). 北京: 高等教育出版社, 2014.2.

[7]     A.S.Tanenbaum著, 陈向群等译. 现代操作系统. 北京:机械工业出版社, 2002.

[8]     Andrew S.Tanenbaum. 操作系统: 设计与实现. 北京: 电子工业出版社, 1998.

[9]     DanielP. Bovet. 深入理解LINUX内核. 北京:中国电力出版社, 2008.1.

[10]  William Stallings. 操作系统:精髓与设计原理. 北京:机械工业出版社, 2010.9.

[11]  蒲晓蓉, 张伟利. 计算机操作系统原理与实例分析. 北京: 机械工业出版社. 2004.

[12]  Uresh Vahalia. Unix系统内幕. 北京: 人民邮电出版社, 2003.

[13]  王先培. 测控系统可靠性基础. 武汉: 武汉大学出版社, 2012.7.

[14]  肖汉, 张玉, 郭运宏. 软件工程与项目管理. 北京: 清华大学出版社, 2014.8.

[15]  周丽娟, 王华. 软件工程实用教程. 北京:清华大学出版社, 2012.9.

[16]  Barham P, Dragovic B, Fraser K, et al. Xen and the art of virtualization. ACM Sigops Operating Systems Review, 2003, 37(5):164-177.

[17]  Bila N, Wright E J, Lara E D, et al. Energy-Oriented Partial Desktop Virtual Machine Migration. ACM Transactions on Computer Systems, 2015, 33(1):2-51.

[18]  Han Y, Chan J, Alpcan T, et al. Using Virtual Machine Allocation Policies to Defend against Co-resident Attacks in Cloud Computing. IEEE Transactions on Dependable & Secure Computing, 2017, 14(1):95-108.

[19]  林芊. 基于混合虚拟化技术的虚拟机性能优化研究及应用. 上海: 上海交通大学, 2011.

[20]  李明树, 赵琛, 武延军,等. 数据操作系统的思想、设计和原型验证[J]. 中国科学:信息科学, 2015, 45(6):703-720.

常见问题

无。

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