操作系统A课程教学大纲
英文名称： | Operating System | 课程编码： | 04110190 |
学 时： | 56 | 学 分： | 3.5 |
课程性质： | 专业必选课 | 课程类别： | 理论课 |
先修课程：数据结构与算法，电子技术，计算机组成原理，Linux应用技术等
开课学期：第5学期
适用专业：软件工程（Java）
一、课程教学目标
1、教学目标1
2、教学目标2
3、教学目标3
二、课程教学目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 | 指标点 | 课程教学目标 |
1、工程知识: 能够将数学、自然科学、计算机基础知识、软件工程理论、软件开发技术用于解决某一行业复杂软件工程问题； | 1-2掌握软件工程领域所需的专业基础知识，包括离散数学、程序设计、数据结构、计算机组成原理、操作系统、数据库、网络计算等。 | 教学目标1 |
2、问题分析: 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂软件工程问题，以获得有效结论； | 2-2掌握文献检索方法，并能够用于软件工程项目的设计和开发过程中。 | 教学目标2 |
3、设计/开发解决方案: 能够应用软件工程的基本原理和方法，分析、设计、开发复杂软件项目的解决方案；并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素； | 3-3有意愿并能够针对特定方案发现问题、提出问题并就改进的可能性进行初步分析。 | 教学目标3 |
4、研究: 能够基于软件工程基本原理和方法对复杂软件设计、开发问题进行研究，包括软件开发模型研究、软件架构设计、数据处理与分析、软件运行效率分析等； | 4-1能够利用计算机组成原理、操作系统设计原理解释软件设计、开发、运行过程中遇到的复杂问题。 | 教学目标1 |
三、课程的基本内容
3.1 理论教学
1、概论（支撑教学目标支撑教学目标1）
教学目标:
掌握操作系统的作用和影响，了解操作系统的形成和发展，掌握操作系统的基本功能和特性。
本单元主要内容：
（1） 操作系统的作用和影响
（2） 操作系统的形成和发展
（3） 操作系统的基本功能和特性
（4） 操作系统与用户的接口
（5） 操作系统的类型
（6） 微机系统及其操作系统
（7） 主流操作系统应具备的条件
（8） 操作系统的兼容性
2、进程管理（支撑教学目标教学目标1）
教学目标:
掌握进程的概念、进程的状态及其转换、进程的构成，了解进程控制原语及其应用，掌握进程的同步和互斥的原理。
本单元主要内容：
（1） 进程的概念
（2） 进程的状态及其转换
（3） 进程的构成
（4） 进程状态的扩充
（5） 进程控制原语及其应用
（6） 多道程序设计基础
（7） 进程的同步和互斥
（8） 线程
3、调度与死锁（支撑教学目标教学目标1）
教学目标:
掌握作业的概念和作业的状态转换，掌握作业管理原理，理解调度的层次和算法，掌握用户与操作系统的接口的作用和方法，掌握进程调度方法，掌握发生死锁的原因和处理死锁的方法。
本单元主要内容：
（1） 作业管理与调度的层次
（2） 调度的算法
（3） 用户与操作系统的接口
（4） 产生死锁的原因和必要条件
（5） 预防死锁的方法
4、存储器管理（支撑教学目标教学目标1）
教学目标:
掌握存储器管理的基本任务和作用，掌握分区、覆盖、 交换、 虚拟存储器、分页、分段、页式存储管理方法; 理解虚拟存储器的概念和设计思想及实现方法;掌握页面置换算法，了解页面置换过程中的抖动问题。
本单元主要内容：
（1） 引言
（2） 单一连续分配
（3） 固定分区
（4） 可变分区
（5） 覆盖技术
（6） 交换技术
（7） 虚拟存储器管理
（8） 分页存储管理
（9） 分段存储管理
（10） 段页式存储管理
5、进程管理（支撑教学目标教学目标1）
教学目标:
掌握进程的概念、进程的状态及其转换、进程的构成，了解进程控制原语及其应用，掌握进程的同步和互斥的原理。
本单元主要内容：
（1） 进程的概念
（2） 进程的状态及其转换
（3） 进程的构成
（4） 进程状态的扩充
（5） 进程控制原语及其应用
（6） 多道程序设计基础
（7） 进程的同步和互斥
（8） 死锁
（9） 线程
6、设备管理（支撑教学目标教学目标1）
教学目标:
了解设备管理任务和作用、设备的分类、设备分配方法，了解设备分配过程、虚拟设备和SPOOL系统、I/O 处理过程。
本单元主要内容：
（1） 设备管理概述
（2） 设备的分类
（3） 设备管理的任务
（4） 设备分配过程
（5） 虚拟设备和SPOOL系统
（6） I/O 处理过程
7、文件管理（支撑教学目标教学目标1）
教学目标:
掌握文件系统的任务和作用、文件的组织形式、文件目录、文件的可靠性和安全性，了解文件基本操作的实现。
本单元主要内容：
（1） 引言
（2） 文件的组织形式
（3） 文件目录
（4） 辅存空间的管理
（5） 文件的可靠性和安全性
（6） 文件基本操作的实现
8、操作系统实例与新技术（支撑教学目标教学目标1、2）
教学目标:
掌握当前主流商用操作系统的构成和特点，理解其进程管理和内存管理的基本原理等，了解当前操作系统的发展趋势和动态。
本单元主要内容：
（1） UNIX构成和特点
（2） Linux代码实例及分析
9、讨论课 （支撑教学目标教学目标1、2）
教学目标:
（1） 通过基于团队的学生上台讲演和课程讨论这种体验式教学方式，加深对操作系统中对软硬件管理的基础知识、基本原理的理解和实践能力的培养，并在沟通能力、团队合作能力等方面得到锻炼；
（2） 初步训练学生查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究能力；
（3） 了解操作系统处理机调度及进程管理、设备驱动程序编写；
（4） 进一步了解操作系统中内存管理和文件管理的基本原理和算法与应用
本单元主要内容：
（1）进程同步管理包括：进程创建、进程状态转换、进程间同步与互斥问题讨论。
（2）处理机调度包括：调度的算法、产生死锁的原因和必要条件、预防死锁的方法。
（3）内存管理包括：连续分配算法、离散分配算法、虚拟存储器管理算法。
（4）设备管理包括：设备驱动程序、设备管理与设备处理方法、I/O系统组成。
（5）文件管理包括：文件的组织形式、文件目录、辅存空间的管理、文件的可靠性和安全性。
10、大作业（支撑教学目标教学目标1、2）
教学目标:
本门课程根据课程进度给学生布置2-3次大作业，大作业针对课程核心内容，以独立完成程序形式进行。
本单元主要内容：
（1）安装虚拟机，体验不同的操作系统
（2）API编程。
（3）并发程序设计。
3.2 课内实验内容
没有填写课程的实验课内容
3.3 讨论课内容
没有填写课程的讨论课内容
3.4 三级项目内容
没有填写课程三级项目内容
3.5 课程其他内容
四、教学安排
本课程由课堂教学、讨论课、大作业三部分组成。
课堂教学围绕本课程的基本概念、理论、方法及经典操作系统实现案例进行授课。
讨论课每次2学时，共3次，所有同学必须参加，否则讨论成绩为零。课后提交报告PPT电子版和纸质文档。
课程大作业以操作系统核心理论方法的程序实现为内容，结合教学的进程，每个学生独立完成虚拟机的安装、典型外设的控制、处理器管理或存储器管理方法的模拟等软件设计任务。
建议学时分配如下表：
讲 课 内 容 | 学 时 |
讲课 | 实验（践） | 上机 |
1 | 概论 | 6 |
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2 | 进程管理 | 10 |
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3 | 调度与死锁 | 8 |
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4 | 存储器管理 | 12 |
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5 | 设备管理 | 4 |
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6 | 文件管理 | 6 |
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7 | 操作系统实例与新技术 | 4 |
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8 | 讨论课 | 6 |
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合计 | 56 |
五、教学方法
1.教学方法采用启发式教学法,培养学生独立思考问题,分析问题和解决问题的能力；在UNIX/Linux代码实例教学部分，引导和鼓励学生通过自学方式获取知识。
2. 配置讨论课、习题课、答疑等教学环节.
3. 以传统的板书式教学为主，“课件”为辅，重点及难点内容采用传统的板书式教学，强调思维和理解的过程，吸引学生的注意力。同时，将利用操作系统 CAI课件将枯燥难懂的部分进行展现和形象说明，提高学习兴趣。
4.提供操作系统网络教学辅助平台OSCAI，全面系统地综合了各种教学手段，构成了自主学习环境，为学生提供丰富的学习资源。
5.在授课过程中、给出各章节中主要专业名词的英文单词，通过本课程的学习，学生可准确掌握100个左右英文专业术语。
六、教学目标达成度评价
（1）教学目标1的达成度通过闭卷笔试、大作业成绩综合考评。
（2）教学目标2的达成度通过讨论课、大作业成绩综合考评。
（3）教学目标3的达成度通过讨论课、大作业成绩综合考评。
七、成绩评定
课程成绩包括3个部分，分别为大作业、讨论课、结课考试。具体要求及成绩评定方法如下：
1、大作业 本门课程根据课程进度给学生布置2-3次大作业，大作业针对课程核心内容，以独立完成程序形式进行。作业成绩占总成绩的25%。
2、讨论课 要求学生按照讨论题目分组查阅资料、阅读和分析相关的知识内容，总结、整理并撰写报告，做成PPT。抽签确定每组的一个学生完成一个案例并上台陈述自己的研究内容，陈述时间为10分钟，最后每人上交一份分析报告（WORD文档及PPT，电子版）。
陈述完后，汇报的学生回答台下学生和评委老师提出的问题，并针对所汇报的问题进行讨论，讨论时间为5分钟，最后由老师点评（依据需要讨论的具体内容，总结存在的主要问题，在课堂上由老师引导下进行讨论）。
讨论课共3次，所有同学必须参加。课后提交报告PPT电子版和纸质文档。讨论课成绩占总成绩的5%。未按时提交讨论课报告或讨论课报告有抄袭现象的，讨论课成绩按零分计。
3、结课考试 结课考试采用笔试、闭卷形式进行考核，考核内容为课程基础理论及方法，占总成绩的70%。
八、教材信息
1、汤小丹等主编. 计算机操作系统（第三版）. 西安电子科技大学出版社, 2014年5月.
2、操作系统常见题解析及模拟题. 申利民.国防工业出版社.2004.1