操作系统A
Operating System A
课程编号：学分：  3.5
开课学院：计算机学院课内学时：56
课程类别：专业基础课课程性质：必修
一、课程的性质和目的
课程性质：《操作系统A》是高等工科院校“计算机科学与技术”、“软件工程”等专业的一门重要的专业必修课。课程重点讨论了计算机操作系统内部对处理机资源、存储资源、设备资源、文件资源等管理方法、实现原理及使用方法，并了解云操作系统、移动操作系统及物联网操作系统等新型操作系统基本架构、工作原理以及典型应用示范。
课程目的：通过操作系统课程的学习，培养学生使用系统论和辩证法来分析问题和解决问题的能力；使学生理解操作系统的概念，使学生系统地掌握操作系统的一般原理，基本方法和实现技术，了解当前操作系统的状态和新的发展；通过本课程的学习，使学生深入掌握相关开发工具的使用，具备设计与开发类似操
作系统的大型复杂软件及解决方案的工程能力，并对复杂工程问题，有能力合理选择理想的现代化编程技术和工程工具。
二、课程教学内容及基本要求
（一）课程教学内容及知识模块顺序
1. 知识单元一：操作系统绪论（4学时）
（1）知识点一：操作系统基本概念
（2）知识点二：操作系统的形成和发展
（3）知识点三：操作系统的结构设计
（4）知识点四：操作系统的引导启动
（4）知识点五：操作系统的人机接口进程间通信实验
教学基本要求：
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。
2. 知识单元二：处理机管理（16学时）
（1）知识点一：进程及其实现
（2）知识点二：进程控制
（3）知识点三：处理器调度
（4）知识点四：进程联系
（5）知识点五：临界区管理
（6）知识点六：信号量与P/V操作
（7）知识点七：进程通信
（6）知识点八：进程死锁
教学基本要求：
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。
3. 知识单元三：存储管理（12学时）
（1）知识点一：存储管理的基本概念
（2）知识点二：分页存储管理机制
（3）知识点三：分段存储管理机制
（4）知识点四：虚拟存储管理机制
教学基本要求：
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。
4. 知识单元四：I/O设备管理（8学时）
（1）知识点一：设备管理的基本概念
（2）知识点二：设备控制方式
（3）知识点三：缓冲技术
（4）知识点四：外存储设备管理
教学基本要求：
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。
5. 知识单元五：文件管理（8学时）
（1）知识点一：文件管理的基本概念
（2）知识点二：文件目录
（3）知识点三：文件的物理结构
（4）知识点四：文件安全
教学基本要求：
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。
6. 知识单元六：云操作系统（4学时）
（1）知识点一：云计算技术
（2）知识点二：OpenStack
（3）知识点三：虚拟化技术
（4）知识点四：容器技术
教学基本要求：
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。
7. 知识单元七：移动操作系统（2学时）
（1）知识点一：移动计算
（2）知识点二：移动计算设备
（3）知识点三：移动终端操作系统
教学基本要求：
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。
8. 知识单元八：物联网操作系统（2学时）
（1）知识点一：物联网基本概念
（2）知识点二：物联网软件系统
（3）知识点三：典型IoT操作系统
教学基本要求：
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。
（二）课程的重点、难点及解决办法
本课程以介绍操作系统基本概念为主，依据资源管理观点重点论述了操作系统的基本原理、基本结构、实现技术和运行机制。将操作系统中基本的、共性的知识介绍给学生，并基于这些共性的知识去理
解和掌握各种操作系统具有特性的部分，使得他们能够深入操作系统的内部，理解整个系统的工作过程。有了这些知识，就为他们学习和理解新型的操作系统、应用操作系统，以及在操作系统基础上开发自己的应用系统打下了一个坚实的基础。为了加深理解和应用，特别介绍了具有代表性的主流现代操作系统。
三、实验实践环节及基本要求
1．实验实践教学环节在本课程中的作用及要求
本课程实验是《操作系统A》课程的实验环节。课程实验的目的和任务：在于使学生能够较全面地了解计算机操作系统的组成和计算机操作系统的工作原理，了解计算机Linux系统的接口技术和程序设计应用，较好地掌握C语言程序设计的基本方法。通过实验，使学生掌握Linux C语言程序设计的全过程。
2．实验项目(具体要求见实验教学大纲)
实验一：Linux操作、使用、编程与进程创建实验（2学时）
实验二：进程间通信实验（2学时）
实验三：存储管理与页面调度算法实验（2学时）
实验四：文件系统的操作与设计实验（2学时）
四、本课程与其它课程的联系与分工
本课程的先修课程为《高级语言程序设计》、《数据结构》、《计算机组成与结构》等；后续课程为软件工程等课程。本课程是专业课程的基础，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系统软件部分，而计算机组成原理侧重于硬件部分。
五、对学生能力培养的要求
通过课程学习，使学生在掌握操作系统相关知识的基础上，具有理解和设计现代操作系统的能力，进行基于典型操作系统平台开放软件的能力。
六、课程学时分配
七、建议教材和教学参考书目
1．教材
徐小龙. 现代操作系统教程. 北京：人民邮电出版社, 2021.
2．主要参考书
[1] 汤小丹，王红玲，姜华，汤子瀛. 计算机操作系统（慕课版）. 北京：人民邮电出版社, 2021.
[2] Tanenbaum A S. 现代操作系统（第4版）[M]. 陈向等译. 北京：机械工业出版社，2017.
[3] 何绍华，臧玮，孟学奇. Linux操作系统（第3版）[M]. 北京：人民邮电出版社，2017.
[4] 陈海波，夏虞斌，现代操作系统：原理与实现[M]. 北京：机械工业出版社，2020.
八、课程考核
本课程采用闭卷考试方式，学业成绩的构成为平时成绩占40%，期末成绩占60%。平时成绩从作业、上课出勤率、实验、在线学习等几方面进行综合考核。
九、说明
1．本课程为独立开设的专业基础课程。主要侧重操作系统的基本原理和典型技术，课程中涉及实验部分需要有一定的程序设计能力和相关的数据结构知识。
2. 本课程在每轮授课过程中，根据学生作业、课堂测验、课堂研讨、在线学习等过程性评价结果以及学生平时反馈、教学督导、同行等人员的听课反馈情况，及时在本轮教学过程中对不足之处进行改进。
执笔人：审核人：实验院长：

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。