计算机操作系统教学大纲

计算机操作系统教学大纲

Windows、Linux、Andriod、iOS，以及不久前横空出世的鸿蒙，都是操作系统。你几乎每天都在使用操作系统，可是你有没有想过，操作系统是如何设计实现出来的呢？本课程将带你深入剖析操作系统各个管理模块的功能设理念和实现要点，引导你从操作系统的使用者一步步进阶为操作系统的设计开发者。

课程概述

Windows、Linux、Andriod、iOS，还有横空出世的鸿蒙，都是操作系统。你几乎每天都在使用操作系统，称得上操作系统忠实的使用者。可是，你有没有想过，操作系统本身是如何设计实现出来的呢？本课程将带你走进操作系统内部，深入剖析操作系统的组成、操作系统各个管理模块的设计方法与实现技术，引导你从操作系统的使用者一步步进阶为操作系统的设计开发者。

《计算机操作系统》是计算机相关专业必修的核心课程，主要讲授计算机操作系统的发展、类型、功能设计和实现方法。本课程以多用户多任务操作系统为研究对象，从资源管理的角度入手，系统讲授通用操作系统的各个功能子系统的功能设计和实现原理，包括作业管理和用户接口管理系统、进程控制管理和处理机调度系统、存储管理系统、设备管理系统、文件管理系统等。

本课程引导学生系统学习操作系统的基本概念、管理原理和各项管理功能的实现方法，使学生能够深入分析用户和系统资源的管理需求，能够吃透经典管理算法的设计理念和实现要点；本课程帮助学生建立整机概念，使学生能够从系统角度理解整机的运行管理机制，培养学生面向问题、面向工程的分析、设计和实现能力；本课程帮助学生了解操作系统的发展历程和发展趋势，使学生能够追踪系统层新的管理需求和实现技术。

授课目标

本课程是计算机类专业的专业核心课程，教学目标是让学生能够深入理解操作系统的基本原理，掌握并发、异步、动态、虚拟等核心概念和资源管理、进程调度等核心管理思想，掌握操作系统各管理模块的功能设计和实现方法。该课程的学习帮助学生建立整机概念，透彻理解整个计算机软件系统的运行管理机制，从而提高软件系统的设计、开发、模拟和分析能力。

课程大纲

01 导学概述篇

1.1 计算机操作系统课程概述

1.2 操作系统的传奇故事（上）

1.3 操作系统的传奇故事（下）

1.4 操作系统的基本概念

1.5 操作系统的处理方式

1.6 操作系统的功能组成

1.7 操作系统的主要特征

01-导学概述篇--单元测试

01-导学概述篇--单元作业

02 操作系统之桥梁作用篇

课研成果交流之一--“带你走近鸿蒙操作系统”--青岛大学18级物联网2班第8组--周策同学主讲

2.1 作业与作业管理概述

2.2 操作系统接口

2.3 系统调用

2.4 作业的管理控制

2.5 作业调度

2.6 作业调度算法示例

02-操作系统之桥梁作用篇--单元测试

02-操作系统之桥梁作用篇--单元作业

03 进程管理与处理机调度篇

3.1 初识进程

3.2 进程与进程管理模块

3.3 进程状态转换

3.4 进程的创建与撤销

3.5 父进程与子进程

3.6 进程状态转换控制原语

3.7 抢占式调度与非抢占调度

3.8 进程调度算法

3.9 实时任务调度

3.10 线程的引入

3.11 处理机的四级调度

03-进程管理与处理机调度篇--单元测试03-进程管理与处理机调度篇--单元作业04 进程并发控制篇

4.1 互斥与同步的基本概念

4.2 软件方法解决进程互斥

4.3 信号量机制解决进程同步互斥问题4.4 生产者消费者问题（上）

4.5 生产者消费者问题（下）

4.6 读者写者问题

4.7 理发师问题

4.8 哲学家就餐问题

4.9 管程机制解决生产者消费者问题4.10 死锁的发生与描述

4.11 死锁预防

4.12 死锁避免

4.13 银行家算法的应用

04 进程并发控制篇--单元测试

04 进程并发控制篇--单元作业

05基本存储管理篇

5.1 存储管理概述

5.2 程序的编译链接与地址重定位

5.3 连续分区存储管理之数据结构与分配算法5.4 固定多分区存储管理

5.5 动态多分区存储管理

5.6 基本分页存储管理

5.7 基本分段存储管理

5.8 基本段页式存储管理

5.9 多级页表及相关计算

5.10 与快表有关的计算专题

05基本存储管理篇--单元测试

05基本存储管理篇--单元作业

06 虚拟存储管理

6.1 主存扩充技术

6.2 请求分页存储管理之基本原理

6.3 缺页中断与缺页中断处理过程

6.4 页面分配算法与分配策略

6.5 页面置换算法与OPT

6.6 页面分配算法之FIFO与LRU

6.7 页面分配算法之CLOCK与改进的CLOCK 6.8 关于页面调入的进一步讨论

6.9 页面访问时间的进一步讨论

6.10 驻留集、工作集与抖动的预防

6.11 请求分段与请求段页式存储管理

6.12 与地址有关的计算专题（上）

6.13 与地址有关的计算专题（下）

06 虚拟存储管理--单元测验

06 虚拟存储管理--单元作业

07 设备管理篇

7.1 设备管理概述

7.2 设备的分配

7.3 缓冲区的设置与管理

7.4 磁盘读写速度分析

7.5 磁盘调度算法之FCFS、SSTF

7.6 磁盘调度算法之SCAN、CSCAN

7.7 通道控制下的I/O

7.8 虚拟设备

07 设备管理篇--单元测试

07 设备管理篇--单元作业