《操作系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

《操作系統(tǒng)》教學(xué)大綱課程名稱(chēng)：操作系統(tǒng)英文名稱(chēng)：OperatingSystem課程編號(hào)：1151學(xué)分：3總學(xué)時(shí)：40學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：必修開(kāi)課單位：信息與電氣工程學(xué)院適應(yīng)對(duì)象：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程簡(jiǎn)介《操作系統(tǒng)》是高校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課，是后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的理論基礎(chǔ)，本課程講述操作系統(tǒng)的基本原理，主要偏重于操作系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)的理論分析，對(duì)其中的重要算法輔以實(shí)驗(yàn),以加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。主要內(nèi)容包括操作系統(tǒng)概論；進(jìn)程的概念、進(jìn)程的描述與控制、進(jìn)程的同步與互斥以及進(jìn)程管理的常用算法；處理機(jī)調(diào)度的策略和處理死鎖的方法；存儲(chǔ)器管理的方案和分配算法以及存儲(chǔ)保護(hù)和共享；文件系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制及關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；設(shè)備與系統(tǒng)的結(jié)合方式，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)及加載機(jī)制。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生理解和掌握操作系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)方法，培養(yǎng)分析、比較操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法優(yōu)劣的基本能力，加深對(duì)操作系統(tǒng)的理解，提高深入編程和借鑒操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和算法的能力。本課程主要講述操作系統(tǒng)的原理，使學(xué)生不僅能夠從操作系統(tǒng)內(nèi)部了解操作系統(tǒng)的工作原理，而且可以學(xué)到軟件設(shè)計(jì)的思想方法和技術(shù)方法。主要內(nèi)容包括：操作系統(tǒng)的概論；操作系統(tǒng)的作業(yè)管理；操作系統(tǒng)的文件管理原理；操作系統(tǒng)的進(jìn)程概念、進(jìn)程調(diào)度和控制、進(jìn)程同步和互斥等；操作系統(tǒng)的各種存儲(chǔ)管理方式以及存儲(chǔ)保護(hù)和共享；操作系統(tǒng)的設(shè)備管理原理。。二、課程目標(biāo)1.掌握計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本知識(shí)與原理，并能將其運(yùn)用于復(fù)雜軟件的建模和深入編程。2.能夠依據(jù)操作系統(tǒng)的功能目標(biāo)和應(yīng)用要求，分析各種資源管理算法的優(yōu)劣，選擇最優(yōu)解決方案，并提出合理的改進(jìn)措施。3.能夠設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程實(shí)現(xiàn)進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理和設(shè)備管理中的主要管理算法，并能夠分析所應(yīng)用算法的優(yōu)缺點(diǎn)。4.能夠運(yùn)用操作系統(tǒng)的原理對(duì)目前流行的操作系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析，并能借鑒其思想、思路和方案解決復(fù)雜軟件的設(shè)計(jì)問(wèn)題。三、課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對(duì)軟件工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況如表1所示：表1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程教學(xué)目標(biāo)1.工程知識(shí)應(yīng)用能力：具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)知識(shí)和工程基礎(chǔ)，系統(tǒng)地掌握數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)，并綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題。1-1能夠利用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行大數(shù)據(jù)工程問(wèn)題的表述；目標(biāo)14.工程技術(shù)研究能力：能夠基于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)原理并采用科學(xué)方法對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4-1能夠基于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)原理，通過(guò)文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案；目標(biāo)2,34-2能夠針對(duì)智能信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用等大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和測(cè)試平臺(tái)、獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果；目標(biāo)3，4課程教學(xué)安排課程共有10項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下表2：課程教學(xué)安排表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)小計(jì)1第一章操作系統(tǒng)引論培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情壞，同時(shí)幫助學(xué)生樹(shù)立專(zhuān)業(yè)自信心。2022第二章進(jìn)程的描述與控制培養(yǎng)學(xué)生善思考、懂判斷的能力。4043第三章處理機(jī)調(diào)度與死鎖堅(jiān)定信心，不忘初心，始終追尋自己夢(mèng)想的腳步。4044第四章存儲(chǔ)器管理只有在努力學(xué)習(xí)、認(rèn)真讀書(shū)的規(guī)則下，才能取得成功的人生真諦4045第五章虛擬存儲(chǔ)器培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的耐心”，強(qiáng)調(diào)工匠精神的重要性6066第六章輸入輸出系統(tǒng)引導(dǎo)學(xué)生努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)，深耕于自己的專(zhuān)業(yè)和領(lǐng)域，爭(zhēng)取能夠?qū)崿F(xiàn)新的技術(shù)突破。8087第七章文件管理引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)要持之以恒，總會(huì)取得好的成績(jī)100108第八章磁盤(pán)存儲(chǔ)器的管理引導(dǎo)學(xué)習(xí)處理復(fù)雜問(wèn)題，要以科學(xué)的態(tài)度，細(xì)致的工作來(lái)應(yīng)對(duì)202合計(jì)40040教學(xué)安排1操作系統(tǒng)引論教學(xué)要求：掌握操作系統(tǒng)的定義；理解操作系統(tǒng)目標(biāo)、作用和功能；。教學(xué)內(nèi)容：闡述操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用；操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程；操作系統(tǒng)基本特性；操作系統(tǒng)主要功能；操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：操作系統(tǒng)的定義與功能（2）教學(xué)難點(diǎn)：操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。思政元素：引導(dǎo)學(xué)生查閱資料了解操作系統(tǒng)發(fā)展歷史。，展示中國(guó)目前蓬勃發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情壞，同時(shí)幫助學(xué)生樹(shù)立專(zhuān)業(yè)自信心。2進(jìn)程的描述與控制教學(xué)要求：掌握進(jìn)程的基本概念、進(jìn)程同步與通信；理解進(jìn)程控制原語(yǔ)；了解線程。教學(xué)內(nèi)容：進(jìn)程的基本概念；進(jìn)程控制；進(jìn)程的同步與互斥；經(jīng)典進(jìn)程同步問(wèn)題；進(jìn)程通信，線程。重點(diǎn)難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：進(jìn)程控制塊PCB；進(jìn)程的同步與互斥教學(xué)難點(diǎn)：進(jìn)程的同步。思政元素：通過(guò)類(lèi)比教學(xué)法，將獨(dú)立思考的意識(shí)融入到進(jìn)程控制各環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生善思考、懂判斷的能力。3處理機(jī)調(diào)度與死鎖教學(xué)要求：掌握處理機(jī)調(diào)度算法，避免死鎖的算法實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件，以及死鎖的檢測(cè)；了解死鎖的解除。教學(xué)內(nèi)容：處理機(jī)調(diào)度的基本概念；調(diào)度算法；產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件；處理死鎖的方法；死鎖的檢測(cè)與解除。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：處理機(jī)調(diào)度算法；避免死鎖的算法實(shí)現(xiàn)。（2）教學(xué)難點(diǎn)：避免死鎖的算法實(shí)現(xiàn)思政元素：堅(jiān)定信心，不忘初心，始終追尋自己夢(mèng)想的腳步。4存儲(chǔ)器管理教學(xué)要求：掌握連續(xù)分配方式，基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，基本分段存儲(chǔ)管理方式，段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式；理解程序的裝入和鏈接。教學(xué)內(nèi)容：程序的裝入和鏈接；連續(xù)分配方式；基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式；基本分段存儲(chǔ)管理方式；段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式；基本分段存儲(chǔ)管理方式（2）教學(xué)難點(diǎn)：段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式。思政元素：通過(guò)學(xué)習(xí)習(xí)近平總書(shū)記在十九大報(bào)告中提出的“不忘初心、牢記使命”精神，告知學(xué)生在陌生環(huán)境下，人生岔路口，一定要堅(jiān)定信心，不忘初心，始終追尋自己夢(mèng)想的腳步。5虛擬存儲(chǔ)器教學(xué)要求：掌握請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，頁(yè)面置換算法，請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式；理解虛擬存儲(chǔ)器的概念。教學(xué)內(nèi)容：虛擬存儲(chǔ)器的概念；請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式；頁(yè)面置換算法；請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式；頁(yè)面置換算法；請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理方式。（2）教學(xué)難點(diǎn)：頁(yè)面置換算法。思政元素：培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的耐心，強(qiáng)調(diào)工匠精神的重要性6輸入輸出系統(tǒng)教學(xué)要求：掌握緩沖管理，設(shè)備分配，磁盤(pán)調(diào)度算法，I/O軟件；理解理I/O系統(tǒng)，I/O控制方式。教學(xué)內(nèi)容：I/O系統(tǒng)；I/O控制方式；緩沖管理；I/O軟件；設(shè)備分配；磁盤(pán)存儲(chǔ)器的管理。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：緩沖管理；設(shè)備分配；磁盤(pán)調(diào)度算法。（2）教學(xué)難點(diǎn)：緩沖管理；磁盤(pán)調(diào)度算法思政元素：引導(dǎo)學(xué)生努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)，深耕于自己的專(zhuān)業(yè)和領(lǐng)域，爭(zhēng)取能夠?qū)崿F(xiàn)新的技術(shù)突破。第七章文件管理1.主要內(nèi)容：文件和文件系統(tǒng)；文件的邏輯結(jié)構(gòu)；文件目錄管理；文件共享與文件保護(hù)。2.基本要求：掌握文件的邏輯結(jié)構(gòu)，文件目錄管理，文件共享與文件保護(hù)；理解文件和文件系統(tǒng)。3.重點(diǎn)：文件的邏輯結(jié)構(gòu)；文件目錄管理。4.難點(diǎn)：文件目錄管理。5.教學(xué)方式方法：理論講授為主，輔之以教學(xué)案例。教師總結(jié)引導(dǎo)6.考核知識(shí)點(diǎn)：文件和文件系統(tǒng)；文件的邏輯結(jié)構(gòu)；文件目錄管理；文件共享與文件保護(hù)。第八章磁盤(pán)存儲(chǔ)器的管理1.主要內(nèi)容：外存的連續(xù)、鏈接、索引組織方式；文件存儲(chǔ)空間的空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法、成組鏈接法管理。2.基本要求：掌握外存的連續(xù)、鏈接、索引組織方式，文件存儲(chǔ)空間的空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法管理；了解文件存儲(chǔ)空間的成組鏈接法管理。3.重點(diǎn)：外存的連續(xù)、鏈接、索引組織方式；文件存儲(chǔ)空間的空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法。4.難點(diǎn)：文件存儲(chǔ)空間的成組鏈接法管理。7文件管理教學(xué)要求：掌握文件的邏輯結(jié)構(gòu)，文件目錄管理，文件共享與文件保護(hù)；理解文件和文件系統(tǒng)。教學(xué)內(nèi)容：文件和文件系統(tǒng)；文件的邏輯結(jié)構(gòu)；文件目錄管理；文件共享與文件保護(hù)。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：文件的邏輯結(jié)構(gòu)；文件目錄管理。（2）教學(xué)難點(diǎn)：文件目錄管理。思政元素：通過(guò)文件管理介紹，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和精益求精的工匠精神。8磁盤(pán)存儲(chǔ)器的管理教學(xué)要求：掌握外存的連續(xù)、鏈接、索引組織方式，文件存儲(chǔ)空間的空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法管理；了解文件存儲(chǔ)空間的成組鏈接法管理。教學(xué)內(nèi)容：外存的連續(xù)、鏈接、索引組織方式；文件存儲(chǔ)空間的空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法、成組鏈接法管理。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：外存的連續(xù)、鏈接、索引組織方式；文件存儲(chǔ)空間的空閑表法、空閑鏈表法、位示圖法。（2）教學(xué)難點(diǎn)：文件存儲(chǔ)空間的成組鏈接法管理。思政元素：以國(guó)內(nèi)外行業(yè)最新的實(shí)際應(yīng)用為例，引入我國(guó)民族企業(yè)Tiktok在美國(guó)遭受全面打壓的案例，主要介紹Tiktok的推薦算法獨(dú)步天下，在激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)熱情的同時(shí)，樹(shù)立學(xué)生的專(zhuān)業(yè)自信心。課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求無(wú)課程考核與評(píng)價(jià)表4：成績(jī)?cè)u(píng)定方式表考核環(huán)節(jié)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)和考勤30綜合課堂表現(xiàn)、全部作業(yè)的得分、考勤情況，按30%計(jì)入總成績(jī)