《操作系统原理》课程标准

《操作系统原理》课程标准一、课程信息课程名称：操作系统原理课程类型：基础必修课课程代码：1013004授课对象：网络工程专业学分：3先修课：计算机导论,计算机程序设计,数据结构学时：52后续课：无制定人：郑晓菊制定时间：2016.3二、课程性质《操作系统原理》是计算机学科的核心课程，主要介绍计算机操作系统的基本原理和实现方法。目的是让学生了解操作系统在计算机系统中的作用、地位和特点，理解操作系统的工作原理，学会使用操作系统的一般方法，并从系统工程的角度认识软件设计方法和软件系统的运行环境，从而打下计算机技术开发的基础。学生通过本课程学会操作系统的基本概念、五大管理模块的功能、工作原理和实现技术，提高学生分析问题和解决问题的能力及可持续发展的能力。本课程是为应用型本科计算机专业而设置，教学方向以能力培养为主。操作系统课程具有理论性强、概念多、知识面广的特点。因此课程教学通过实际问题导入，从操作系统资源管理的观点出发，阐述如何对计算机系统中硬件、软件资源进行管理，使计算机系统协调一致地、有效地为用户服务，充分发挥资源使用效率，提高计算机系统的服务质量。一个从事计算机科学技术工作者，当掌握操作系统的工作原理和实现方法后，将有助于他利用计算机系统开发各种应用软件和系统软件。三、课程设计1、课程目标设计(1)能力目标专业能力社会能力方法能力1、具有操作系统领域继续学习能力、操作系统操作能力；2、能够认识操作系统的概念、1、有强烈的事业心、高度的责任感和正直的品质；2、讲诚信，遵守职业道德1、理解工作任务的能力；2、制定工作计划的能力；3、应用所学算法的能力；观点、功能和特征，三类基本操作系统的形成与特点；3、能够分析进程状态转换关系、进程调度算法及其性能；4、能够用PV操作实现进程互斥与同步；能够应用银行家算法避免死锁；5、能够分析进程控制与进程通信的实现机制。能在Linux中实现进程干预；6、能够应用可变分区分配算法分配内存；能够进行分页、分段分配方式的重定位，能归纳虚存的特征与实现方法，会用页面置换算法计算缺页率；7、能够分析设备管理软件层次结构及设备分配方法；8、能分析中断技术、Spooling、缓冲技术的实现机制；9、能够认识文件逻辑结构、物理结构及文件系统的功能；10、会对文件进行基本操作；与法规；3、具有团队合作精神；4、思维严谨，工作踏实，勤奋努力；5、有较好的安全意识；6、有良好的沟通协调能力，有较好的语言表达能力。7、自学能力；8、服务意识；9、开拓创新能力；10、创业的能力；11、应变能力；12、吃苦耐劳；4、解决实际问题的能力；5、持续学习新技术能力；5、数据分析与处理能力；6、总结工作结果的能力；7、批准性思维与创新能力；8、组织协调能力；（2）知识目标序号知识目标1掌握操作系统基本概念、特征、类型、功能和组织结构；2理解程序的并发执行及其特征；掌握多道程序设计、并发、进程的概念、进程的状态及其转换、进程控制原语；3理解临界资源、临界区概念、信号量机制、PV操作及其应用、进程间的通信；掌握进程的同步与互斥实现方法；了解进程通信、线程的概念；4掌握作业调度和进程调度算法、理解处理机调度的层次；5掌握死锁的概念与必要条件、死锁的预防与避免、资源分配图；6了解分区管理方案、段页式存储管理、覆盖技术；理解交换技术、局部性原理、动态链接和共享的概念；掌握存储体系的概念、存储管理的任务、页式存储管理和段式存储管理的实现原理和地址变换、虚拟存储技术、页面置换算法；7了解设备分类、I/O系统；理解缓冲技术和Spooling系统及磁盘调度算法；掌握I/O控制方式、设备分配技术；8了解文件的概念、文件系统的主要操作、文件系统的安全性；理解文件系统的功能；掌握文件及其分类、文件的逻辑结构和物理结构的概念，文件、目录及目录结构；9理解外存的组织形式、文件存储空间的管理方法；10理解联机命令接口、命令解释程序；掌握Shell命令语言、系统调用；2、课程内容设计（1）设计的整体思路：主要内容以操作系统的功能为单位组织教学模块，兼顾篇幅进一步细分。各模块内容相对独立，以利学习进度的控制。针对本课程理论性强、概念繁多、知识面广的特点，各单元的学习从提出实际问题开始，引出相应的概念，介绍解决问题的方法和技术，并在讲授中对理论概念辅以相应的练习以加深理解和融会贯通。据此将课程划分为下列模块。（2）模块设计表：模块名称学时概论4用户接口4进程管理6处理机调度与死锁6进程同步6存储管理8设备管理6文件管理6磁盘存储器管理4综合2合计523、能力训练项目设计根据模块内容，可将多个单元的训练要求综合考虑，设计内含多个训练任务的、具有平行、递进关系或包含关系的一级训练项目。训练的形式包扩示范讲解，课堂练习和课外作业。编号能力训练项目名称拟实现的能力目标相关支撑知识训练方式手段及步骤结果1Linux系统安装及使用能够安装和配置操作系统，设置用户计算机操作，操作系统运行环境。演示过程，讲解步骤，指导操作。实训报告2Linux用户接口学会使用操作系统，熟悉相应的系统工具Linux的shell命令集,命令解释程序，gnome图形界面。在Linux环境中，编辑、编译、链接、执行C程序。实训报告3进程同步和互斥的实现能够正确使用信号原语进程概念，信号量，PV原语，计算机编程。分析问题，设计算法，编程实现，上机调试，总结归纳。实训报告4进程调度的实现能够正确使用进程调度的各种算法进程概念，进程调度算法步骤，算法评价指标。分析问题，选择算法，明确步骤，总结归纳。实训报告5死锁处理分析会选择合适的死锁处理策略死锁概念，死锁预防、避免、检测与解除，安全状态概念，银行家算法。分析问题，展开讨论，指导分析，着手演绎，编程实现，上机调试，总结归纳。实训报告6内存管理技术了解分区、分页、分段存储的方法和特点。理解虚拟存储的意义。能使用合适的置换算法降低缺页率。地址重定位，分页分段概念，虚拟存储，进程走向，局部性原理，各种置换算法分析问题，展开讨论，指导分析，着手演绎，总结归纳。实训报告7设备管理技术了解设备管理的实现技术。理解磁盘工作原理。学会减少磁盘寻道时间的方法。设备管理达概念，磁盘工作原理，磁盘调度算法分析问题，展开讨论，指导分析，着手演绎，总结归纳。实训报告8文件操作能够使用系统调用操作文件的方法文件逻辑结构，文件存取方法，文件系统的系统调用分析问题，展开讨论，指导分析，着手演绎，总结归纳。实训报告9系统安全了解系统安全性的评判方法操作系统的安全隐患，防范措施、标准案例分析。实训报告4、进度表设计序号学时教学目标和主要教学内容单元标题能力目标能力训练项目编号知识目标12操作系统概述认识操作系统在计算机系统中的地位项目1单项任务1.1操作系统的整体概念，基本类型，特征，和任务22操作系统工作原理认识操作系统的工作方法项目1单项任务1.2操作系统的作用，服务方式，和功能32用户接口使用操作系统的命令借口，图形接口，和系统调用项目2单项任务2.1-2接口类型，实现方法，系统调用的实行过程42系统管理和作业管理使用系统功能管理用户账号，使用作业管理命令项目2单项任务2.3接口在不同工作方式下的功能，作业和作业管理，52进程管理使用进程管理方法项目3单项任务3.1进程的描述，状态及转换，进程控制原语62互斥与同步使用信号量机制解决进程的互斥和同步问题项目3单项任务3.2-4进程间互斥和同步的概念和机制，信号量，PV原语72进程通信了解进程通信的方法项目3单项任务3.5进程通信类型，消息缓冲的原理和实现82处理机调度模型了解调度模型的应用范围项目4单项任务4.1-2处理机调度的概念，各级调度的功能，各种调度模型92处理机调度算法应用调度模型的性能指标评价算法项目4单项任务4.3-4调度算法的设计目标，各种算法102实时系统了解实时调度算法的项目4单实时调度的基本条件、分类调度有效性项任务4.5和算法112进程死锁的处理认识死锁，选择对策项目5单项任务5.1-6死锁的现象、后果和原因，122死锁的预防和避免使用资源分配图预防死锁，使用银行家算法避免死锁项目5单项任务5.7死锁的必要条件，资源分配图，系统状态的安全性132死锁的检测和解除使用死锁检测算法检测死锁项目5单项任务5.8-10死锁定理，死锁的恢复策略142分区式存储管理理解地址重定位方法，理解地址空间保护方法项目6单项任务6.18存储层次，逻辑地址、物理地址，地址变换和地址重定位，空闲区管理，存储碎片152分页式存储管理理解分页存储的实现方法和地址交换过程项目6单项任务6.1-7页表和快表，请求式存储管理，页面交换，工作集模型，缺页中断162分段式存储管理理解分段存储的实现方法和地址交换过程项目6单项任务6.8-12程序逻辑段，段表，段式地址变换，段页式存储管理172虚拟存储理解虚拟存储扩充内存的方法及使用范围项目6单项任务6.13-17内存扩充的方法，页面置换，抖动，局部性原理，联想存储器182输入输出系统认识设备管理的实现技术项目7单项任务7.1-9I/O设备的分类，设备控制器，系统结构，独享设备，共享设备，虚拟设备的概念192输入输出软件理解设备控制软件的工作原理项目7单项任务7.10-12I/O软件的层次结构，控制方式，缓冲技术，中断技术，202磁盘管理使用磁盘性能指标评价磁盘掉算法项目7单项任务7.13-18磁盘系统的结构，磁盘调度算法212文件系统文件按名存取的方法，理解文件的逻辑结构和物理结构项目8单项任务8.1-5文件的分类，文件系统的服务，文件的结构，存取方式，文件目录的组成222文件系统的实现理解文件存储空间的分配和回收过程项目8单项任务8.6-9文件系统的结构和工作流程，文件存储空间的管理232文件系统的安全性文件保护和加密的方法项目8单项任务8.10-13文件的存取控制，用户权限，文件加密242系统安全理解访问控制技术。使用加密技术。了解认证技术项目9程序安全、系统安全、网络安全，访问域、访问矩阵、访问控制，加密机制252系统保护理解病毒的预防技术和检测技术的工作原理项目9计算机病毒的概念、类型、作用方式262归纳与复习以Linux系统提供的服务为例，从整体上说明操作系统的功能、作用和使用方法项目1-2Linux的用户管理，文件系统和目录界面，进程控制，内核体系，存储管理结构，设备管理结构，文件系统。归纳课程讲授的基本概念四、教材、资料教材：《计算机操作系统(第四版)》,汤小丹，西安电子科技大学出版社，2014.5参考教材：《操作系统使用教程(第三版)》,任爱华，清华大学大学出版社，2010.12参考教材：《操作系统原理》,孟庆昌，机械工业出版社，2010.6参考教材：《计算机操作系统原理》王万森，高等教育出版社，2008.5五、需要说明的其他问题1、考核方案设计（1）成绩的组成本课程的成绩有平时成绩和期末考试成绩二部分组成，其中平时成绩占40%，期末考试成绩占60%。（2）考试形式考试的形式为闭卷90分钟，并且在命题和考试中规定如下：1）试题难易程度要合理，可分为四档：易、较易、较难和难，这四档在试卷中所占的比例约为3：3：3：1。2）试卷中不同能力层次要求试题所占的比例大约为：“了解”为5%，“理解”为35%，“掌握”为60%。3）试题主要题型有：单选题，填空题，综合实验题，根据实际情况可以适当调整。2、教师要求1、教师应具有系统的理论知识和专业动手操作能力．2、教师应具备设计基于行动导向教学法的设计应用能力．3、教师必须重视实践经验的学习，尽可能运用多媒体课件的形式呈现资料。4、教师应突出专业技能培养目标，注重对学生实际操作能力的训练，通过案例分析、情景模拟等方式激发学生兴趣。5、教师应具有比较强的驾驭课堂的能力．6、教师应具有良好的职业道德和责任心。