計算機操作系統(tǒng)教學大綱01 課程地位與任務(wù) 02 課程的教學目標與基本要求 掌握操作系統(tǒng)中進程管理、CPU管理、存儲管理、文件管理、設(shè)備管理的基本概念、基本原理、描述模型、資源分配策略、工作機制和算法知識。在理解操作系統(tǒng)的基本原理、方法基礎(chǔ)上能夠運用相關(guān)知識分析、研究和解決問題，提升計算機問題求解的水平，增強系統(tǒng)分析的能力；具備獨立分析和理解操作系統(tǒng)資源分配策略設(shè)計原理的能力，站在系統(tǒng)軟件的高度思考問題，培養(yǎng)分析和解決操作系統(tǒng)復(fù)雜工程問題的能力。使學生明白學習操作系統(tǒng)的必要性和重要性，使學生具備學習操作系統(tǒng)新技術(shù)、新機制的自主學習、終身學習的意識和能力。 課程目標1：能夠運用操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理及其實現(xiàn)技術(shù)等識別、定位和判斷復(fù)雜工程問題所屬的操作系統(tǒng)功能環(huán)節(jié)。掌握操作系統(tǒng)中進程管理、CPU管理、存儲管理、文件管理、設(shè)備管理的基本概念、基本原理，并能靈活運用。掌握操作系統(tǒng)中的資源分配策略、工作機制和算法的原理和實現(xiàn)。具備根據(jù)具體現(xiàn)象識別、判斷、定位操作系統(tǒng)復(fù)雜問題的能力。 課程目標2：具備應(yīng)用操作系統(tǒng)原理知識調(diào)研和分析復(fù)雜工程問題解決方案的能力。啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題，選擇適當?shù)馁Y源管理模型，并能夠運用操作系統(tǒng)中定性和定量的模型去描述問題，能對解決問題的不同方法進行評價。通過對CPU調(diào)度算法、內(nèi)存分配算法、文件分配算法、磁盤調(diào)度算法的分析評價，指出不同方法的優(yōu)勢和不足，鍛煉運用科學方法對操作系統(tǒng)復(fù)雜工程問題進行需求和功能分析的能力。 課程目標3：具備科學的學習方法和自主學習的能力，激發(fā)學生對本專業(yè)的學習興趣和動力，以適應(yīng)社會需求和技術(shù)的不斷更新升級。 表1 課程目標與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系表
03 課程教學內(nèi)容提要與基本要求
04 課程考核方式及成績構(gòu)成比例
05 教學用書 掃描，優(yōu)惠購書 06 內(nèi)容簡介 07 配套資源 課 件 樣 例 08 配套視頻樣例  09 思政教育 10 教學方式 課程教學方式主要有講授法、任務(wù)驅(qū)動法、討論法、課外作業(yè)法。 （1）講授法主要用于理論部分教學。通過敘述、描繪、解釋、推理來介紹操作系統(tǒng)基本概念、基本原理、基本方法、主要功能及實現(xiàn)技術(shù)，通過“問題式講述”引導學生分析和認識問題，通過“問答式教學”提高學生課堂上的注意力。在操作系統(tǒng)原理教學中主要采用多媒體教學為教學手段，結(jié)合板書提示、強調(diào)重點和難點；在線程的創(chuàng)建、同步和撤銷，以及線程互斥兩個實驗環(huán)節(jié)，通過操作演示強調(diào)實驗內(nèi)容的重點環(huán)節(jié)。在整個講授過程中，重視教學內(nèi)容的科學性和思想性，注意培養(yǎng)學生的科學思維。 （2）任務(wù)驅(qū)動法主要用于課程實驗（詳見操作系統(tǒng)實驗）和課外作業(yè)環(huán)節(jié)。實驗是對課堂知識點的加強理解和實操，提高學生們的工程意識與實踐技能。采用的教學手段主要是布置目的明確的實驗任務(wù)。 （3）討論法穿插在理論環(huán)節(jié)和課程實驗環(huán)節(jié)。課堂上通過拋出問題，引發(fā)學生討論和思考，采用問題式教學方法引導學生自主思考操作系統(tǒng)資源管理和調(diào)配機制、策略的設(shè)計理念。實踐環(huán)節(jié)針對實驗任務(wù)，引發(fā)學生討論和思考，在實驗過程中，允許學生通過討論相互學習、評價對方觀點，培養(yǎng)學生調(diào)研分析、總結(jié)評價的能力。 （4）課外作業(yè)法穿插在理論教學全過程。課外作業(yè)包括課后作業(yè)和課外閱讀兩類。課后作業(yè)包括基本概念、基本理論方面的內(nèi)容，要求學生在課外完成習題練習，是對各章節(jié)中的重點、難點內(nèi)容的鞏固和復(fù)習。課外閱讀是根據(jù)學科前沿布置新技術(shù)資料的收集和補充閱讀學習，通過大作業(yè)的形式提高學生自主學習的能力。在加深和加強學生對教材的理解和鞏固的基礎(chǔ)上，學生調(diào)研分析相關(guān)前沿技術(shù)，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生自主學習、終身學習的素養(yǎng)。 11 實訓
12 其他 13 在線作業(yè)及期末試卷（www.qingline.net） 14 目錄 上下滾動查看 ↓ 第0章計算機系統(tǒng)概述 0.1計算機系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu) 0.2計算機硬件 0.2.1中央處理器 0.2.2存儲器 0.2.3I/O系統(tǒng) 0.2.4總線 0.2.5啟動計算機 0.3指令的執(zhí)行 0.3.1取指令與執(zhí)行指令 0.3.2I/O函數(shù) 0.4中斷 0.4.1中斷與指令周期 0.4.2中斷處理 0.4.3多個中斷 思考與練習題 第1章操作系統(tǒng)引論 1.1操作系統(tǒng)的定義 1.1.1資源管理的觀點 1.1.2用戶的觀點（擴展機器的觀點） 1.2操作系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 1.2.1第一代計算機沒有操作系統(tǒng) 1.2.2第二代計算機有了監(jiān)控系統(tǒng) 1.2.3第三代計算機操作系統(tǒng)得到極大的發(fā)展 1.2.4第四代計算機操作系統(tǒng)向多元化方向發(fā)展 1.3操作系統(tǒng)的特征 1.4操作系統(tǒng)的功能 1.4.1進程管理 1.4.2存儲管理 1.4.3設(shè)備管理 1.4.4文件管理 1.4.5操作系統(tǒng)接口 1.5操作系統(tǒng)的類型 1.5.1批處理操作系統(tǒng) 1.5.2分時操作系統(tǒng) 1.5.3實時操作系統(tǒng) 1.5.4微機操作系統(tǒng) 1.5.5多處理機操作系統(tǒng) 1.5.6網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 1.5.7分布式操作系統(tǒng) 1.5.8嵌入式操作系統(tǒng) 1.6操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 1.6.1單核系統(tǒng) 1.6.2多核系統(tǒng) 1.6.3集群系統(tǒng) 思考與練習題 第2章進程與線程 2.1進程的引入 2.1.1單道程序的順序執(zhí)行 2.1.2多道程序的并發(fā)執(zhí)行 2.1.3程序并發(fā)執(zhí)行的條件 2.1.4進程的概念 2.2進程的狀態(tài)及組成 2.2.1進程的基本狀態(tài) 2.2.2進程的掛起狀態(tài) 2.2.3進程控制塊 2.3進程控制 2.3.1操作系統(tǒng)內(nèi)核 2.3.2進程的創(chuàng)建與撤銷 2.3.3進程的阻塞與喚醒 2.3.4進程的掛起與激活 2.4線程 2.4.1線程的概念 2.4.2線程與進程的比較 2.4.3線程的實現(xiàn) 2.4.4多線程問題 思考與練習題 第3章進程同步與通信 3.1進程同步與互斥 3.1.1并發(fā)原理 3.1.2臨界資源與臨界區(qū) 3.1.3互斥實現(xiàn)的硬件方法 3.1.4互斥實現(xiàn)的軟件方法 3.1.5信號量和P、V操作 3.2經(jīng)典進程同步與互斥問題 3.2.1生產(chǎn)者—消費者問題 3.2.2讀者—寫者問題 3.2.3哲學家進餐問題 3.2.4打瞌睡的理發(fā)師問題 3.3AND信號量 3.3.1AND信號量的引入 3.3.2用AND信號量解決實際應(yīng)用 3.4管程 3.4.1管程的思想 3.4.2管程的結(jié)構(gòu) 3.4.3用管程解決實際應(yīng)用 3.5同步與互斥實例 3.5.1Solaris的同步與互斥 3.5.2Windows的同步與互斥 3.5.3Linux的同步與互斥 3.6進程通信 3.6.1進程通信的類型 3.6.2進程通信中的問題 3.6.3消息傳遞系統(tǒng)的實現(xiàn) 3.6.4客戶端—服務(wù)器系統(tǒng)通信 思考與練習題 第4章調(diào)度與死鎖 4.1調(diào)度類型與準則 4.1.1調(diào)度類型 4.1.2進程調(diào)度方式 4.1.3進程調(diào)度時機 4.1.4調(diào)度的性能準則 4.2調(diào)度算法 4.2.1先來先服務(wù)調(diào)度算法 4.2.2短作業(yè)（進程）優(yōu)先調(diào)度算法 4.2.3時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 4.2.4優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法 4.2.5多級反饋隊列調(diào)度算法 4.2.6多種調(diào)度算法的比較 4.3死鎖的基本概念 4.3.1死鎖的定義 4.3.2死鎖產(chǎn)生的原因 4.3.3可重復(fù)使用資源和可消耗資源 4.3.4死鎖產(chǎn)生的必要條件 4.4死鎖的預(yù)防與避免 4.4.1死鎖的預(yù)防 4.4.2死鎖的避免 4.4.3銀行家算法 4.5死鎖的檢測與解除 4.5.1資源分配圖 4.5.2死鎖的解除 4.5.3鴕鳥算法 思考與練習題 第5章存儲管理 5.1程序的裝入和鏈接 5.1.1重定位 5.1.2鏈接 5.2連續(xù)分配存儲管理方式 5.2.1單一連續(xù)分區(qū) 5.2.2固定分區(qū) 5.2.3可變分區(qū) 5.2.4動態(tài)重定位分區(qū) 5.3頁式存儲管理 5.3.1頁式存儲管理的基本原理 5.3.2頁式存儲管理的地址變換 5.3.3頁表的硬件實現(xiàn) 5.3.4頁表的組織 5.4段式存儲管理 5.4.1段式存儲管理的基本原理 5.4.2段式存儲管理系統(tǒng)的地址變換 5.4.3分段和分頁的區(qū)別 5.4.4段的共享與保護 5.5段頁式存儲管理 5.5.1段頁式存儲管理的基本原理 5.5.2段頁式存儲管理的地址變換 5.5.3段頁式存儲管理系統(tǒng)舉例 思考與練習題 第6章虛擬存儲管理 6.1虛擬存儲器的引入 6.1.1局部性原理 6.1.2虛擬存儲器 6.1.3虛擬存儲器的特征 6.2請求頁式存儲管理 6.2.1請求頁式存儲管理系統(tǒng)的實現(xiàn) 6.2.2請求頁式存儲管理駐留集管理 6.2.3請求頁式存儲管理的調(diào)入策略 6.2.4請求頁式存儲管理的頁面置換算法 6.2.5請求頁式存儲管理系統(tǒng)的性能 6.3請求段式存儲管理 6.3.1請求段式存儲管理的地址實現(xiàn) 6.3.2動態(tài)鏈接 思考與練習題 第7章設(shè)備管理 7.1I/O管理概述 7.1.1I/O管理的功能 7.1.2I/O硬件組成 7.1.3I/O設(shè)備 7.1.4設(shè)備控制器 7.1.5設(shè)備通道 7.2I/O控制方式 7.2.1程序直接控制方式 7.2.2中斷控制方式 7.2.3DMA控制方式 7.2.4通道控制方式 7.3I/O系統(tǒng) 7.3.1設(shè)備分配 7.3.2SPOOLing技術(shù) 7.3.3設(shè)備驅(qū)動程序 7.3.4中斷處理程序 7.4磁盤管理 7.4.1磁盤結(jié)構(gòu)和管理 7.4.2磁盤調(diào)度 7.4.3獨立磁盤冗余陣列 7.4.4非易失性存儲器 7.5緩沖管理 7.5.1緩沖 7.5.2磁盤高速緩存 7.5.3提高磁盤I/O速度的其他方法 思考與練習題 第8章文件管理 8.1文件概述 8.1.1文件類型 8.1.2文件屬性 8.1.3文件的操作 8.1.4文件訪問方式 8.2文件結(jié)構(gòu)和文件系統(tǒng) 8.2.1文件結(jié)構(gòu) 8.2.2有結(jié)構(gòu)文件的組織 8.2.3文件系統(tǒng) 8.3目錄 8.3.1文件控制塊和索引節(jié)點 8.3.2單級目錄 8.3.3兩級目錄 8.3.4樹形目錄 8.3.5目錄的查詢 8.3.6文件的共享 8.4文件系統(tǒng)實現(xiàn) 8.4.1文件系統(tǒng)的格式 8.4.2文件的存儲結(jié)構(gòu) 8.4.3空閑存儲空間的管理 8.5文件系統(tǒng)的可靠性 8.5.1壞塊管理 8.5.2備份 8.5.3文件系統(tǒng)一致性問題 8.5.4數(shù)據(jù)一致性控制 8.6保護機制 8.6.1保護域 8.6.2保護矩陣的實現(xiàn) 8.6.3分級安全管理 思考與練習題 第9章Windows操作系統(tǒng) 9.1Windows的特點和結(jié)構(gòu) 9.1.1Windows的特點 9.1.2Windows的結(jié)構(gòu) 9.2Windows 進程管理 9.2.1Windows的進程和線程 9.2.2Windows的互斥與同步 9.2.3Windows的進程通信 9.2.4Windows的線程調(diào)度 9.3Windows內(nèi)存管理 9.3.1Windows的地址空間布局 9.3.2Windows的地址變換機制 9.3.3Windows的內(nèi)存分配 9.3.4Windows的頁面共享 9.3.5Windows的駐留集 9.3.6Windows的物理內(nèi)存管理 9.4Windows設(shè)備管理 9.4.1Windows的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 9.4.2Windows的I/O系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 9.4.3Windows的I/O系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序 9.4.4Windows的I/O處理 9.4.5Windows的磁盤管理 9.4.6Windows的高速緩存管理 9.4.7Windows的高速緩存支持的操作 9.5Windows文件管理 9.5.1Windows文件系統(tǒng)概述 9.5.2NTFS卷及其結(jié)構(gòu) 9.5.3NTFS的可恢復(fù)性、可靠性和安全性 思考與練習題 第10章Linux操作系統(tǒng) 10.1Linux內(nèi)核設(shè)計 10.1.1內(nèi)核設(shè)計目標 10.1.2微內(nèi)核與單內(nèi)核 10.1.3Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu) 10.2Linux系統(tǒng)的啟動與初始化 10.2.1初始化系統(tǒng) 10.2.2操作系統(tǒng)的初始化 10.2.3init進程 10.3Linux進程管理 10.3.1Linux中的進程與線程 10.3.2進程與線程的創(chuàng)建和撤銷 10.3.3進程調(diào)度 10.3.4進程通信 10.4Linux內(nèi)存管理 10.4.1虛擬內(nèi)存管理 10.4.2物理內(nèi)存管理 10.5Linux文件管理 10.5.1虛擬文件系統(tǒng) 10.5.2文件系統(tǒng)的安裝與卸載 10.5.3EXT2邏輯文件系統(tǒng) 10.6Linux設(shè)備管理 10.6.1Linux設(shè)備管理概述 10.6.2Linux設(shè)備的類型 10.6.3中斷 10.6.4緩存和刷新機制 10.6.5磁盤調(diào)度 思考與練習題 第11章操作系統(tǒng)安全 11.1操作系統(tǒng)安全概述 11.1.1操作系統(tǒng)的脆弱性 11.1.2安全操作系統(tǒng)的重要性 11.2操作系統(tǒng)的安全機制 11.2.1硬件安全機制 11.2.2軟件安全機制 11.3操作系統(tǒng)安全評測 11.3.1操作系統(tǒng)安全評測方法 11.3.2國內(nèi)外計算機系統(tǒng)安全評測準則 11.3.3美國國防部可信計算機系統(tǒng)評測準則 11.3.4CC(ISO/IEC 154081999) 11.3.5中國計算機信息系統(tǒng)安全保護等級劃分準則 11.4分布式操作系統(tǒng)安全 11.4.1加密和數(shù)據(jù)簽名 11.4.2身份認證 11.4.3防火墻 11.5Linux操作系統(tǒng)安全性 11.5.1標識與鑒別 11.5.2存取控制 11.5.3審計與加密 11.5.4網(wǎng)絡(luò)安全 11.5.5備份 11.6Windows 2000/XP操作系統(tǒng)安全 11.6.1Windows 2000/XP安全模型 11.6.2Windows的注冊表、文件系統(tǒng)及系統(tǒng)的激活和授權(quán)機制 11.7主流操作系統(tǒng)安全機制 11.7.1Windows Vista/Windows 7/Windows 10操作系統(tǒng) 11.7.2Android操作系統(tǒng) 11.7.3Mac OS & iOS操作系統(tǒng) 11.8云操作系統(tǒng) 11.8.1Windows Azure 11.8.2Google Chrome OS 11.9要點及小結(jié) 思考與練習題 15 教案樣例
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