| 自动化
《操作系统(A类)》课程教学大纲
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课程名称及编号: AU422 操作系统(A类) |
学分 / 学时：2 / 34 |
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主讲教师（姓名、职称）: 方兴其高工 |
授课语言: 中文 |
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必修/选修: 选修 |
开课时间: 秋季学期 |
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适用专业： 自动化、微电子 |
开课单位： 自动化系 |
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授课方式: 课堂教学 |
考核方式: 平时作业与课堂参与度15% +团组大作业及报告讨论25% + 期末考试60% |
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先修课程: C++程序设计、微机原理或计算机组成原理 |
后修课程 |
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课程简介: 操作系统是现代计算机系统最基本的系统软件，是支撑应用程序运行和用户操作的核心基础环境。课程注重理论性和实用性相结合，围绕计算机操作系统的基本原理、内部实现机制和应用实践，介绍处理机、进程、存储、文件和设备等系统资源的管理理论和方法，结合对核心系统调用典型应用例程的分析、讲解和练习，使学生理解计算机操作系统的工作原理，掌握进程间通信、资源的互斥与共享、多线程、内存、文件、网络通信等基本概念及其应用程序调用管理技能，为今后设计开发高效、可靠的自动化控制系统和专业应用软件打下扎实基础。 |
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课程培养目标 ： 设置本课程是为了让非计算机专业的学生对计算机操作系统的工作原理有理论性理解，同时，掌握操作系统方面的实用性应用技能。本课程对学生达到如下毕业要求有贡献： 2.6．具有计算机技术应用的基本能力。 9.1 能够通过口头或书面方式表达自己的想法和与人交流的能力 |
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教学要求： 完成课程后，学生将具备以下能力： 1.学习操作系统的基本原理和实现方法，用于解决相似的复杂工程问题的能力； 2.在团队中有效工作的能力。 3.书面报告和口头报告有效沟通的能力。 |
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撰写者:方兴其 发布时间: 2014.5 |
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一、课程性质和教学目标
课程性质：此课程是针对非计算机专业本科基础选修课程，也可作为计算机科学类通识课程。
教学目标：培养学生理解计算机操作系统的基本原理、基本概念和基本方法，培养学生进行控制系统选型设计和操作系统应用编程的基本技能。本课程 学生达到如下毕业要求有贡献：
1.掌握基本的信息获取和处理方法，具有解决相应工程问题的能力；
2.具有分析和解决计算机技术应用的基本能力。
3.独立思考，自我管理，能在团队中具有发挥作用的能力和协作能力。
4.有效的口头、书面沟通能力和图表能力。
二、课程教学内容及学时分配
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教学内容 |
学时 |
课堂教学 |
作业及要求 |
自学及要求 |
讨论和团组大作业及要求 |
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前言(教材、参考书、教学计划、考试形式、纪律要求等介绍)； 操作系统概论(操作系统概念、操作系统的学习、操作系统的类型、操作系统的发展历史、主流操作系统介绍； |
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每次课堂教学后有课外作业，要求独立完成，有集中问题进行讲解。 |
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总体形式： 3~6人组成一个团组； 对典型例程作课堂分析示范； 给出阶段性基础代码； 给出阶段性目标功能； 要求各团组课后自行设计、限时递交阶段性实现代码和设计报告； 随机挑选若干团组，由其不同的组员分别进行课堂讲解、讨论、回答问题。 第一阶段：课堂2学时，课外2~4学时。 对典型例程作课堂分析示范； 以给出的单线程人机对话代码为基础，要求实现由父子进程借助消息队列完成特定对话任务。 递交阶段代码、报告，随机挑选若干团组作课堂讲解、讨论、回答问题。 第二阶段：课堂1学时，课外2~4学时。 对典型例程作课堂分析示范。 以给出的Socket TCP连接通信代码为基础，要求实现基于TCP连接的单线程人机对话。 递交阶段代码、报告，随机挑选若干团组作课堂讲解、讨论、回答问题。 第三阶段：课堂2学时，课外2~4学时。 对典型例程作课堂分析示范。 以给出的互斥同步多线程例程代码为基础，要求实现基于TCP连接的多线程人机对话，并作若干特定功能完善。 递交阶段代码、报告，随机挑选若干团组作课堂讲解、讨论、回答问题。 |
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操作系统的运行环境(中央处理机、中断技术、存储器与系统堆栈、实时时钟)； |
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要求自学该章节，并在课堂进行讨论。 |
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用户接口(作业管理的概念、命令接口、程序接口)； |
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要求自学该章节，并在课堂进行讨论。 |
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进程管理(进程的概念、进程的结构、进程控制、进程的同步与互斥、进程间通信、死锁、线程) |
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处理机调度(处理机调度的基本概念、作业调度、进程调度、调度算法、实时调度； |
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习题讲解(0.4学时) |
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内存管理(内存管理概述、单一连续管理、分区管理、页式管理、段式管理、段页式管理 |
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习题讲解(0.4学时) |
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文件管理(文件与文件系统、文件结构与存取方法、文件目录管理、文件的操作、文件存储空间管理、文件的安全性)； 网络Socket编程基础； |
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习题讲解(0.4学时) |
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设备管理(设备管理概述、I/O控制方式、缓冲技术、设备的分配、设备驱动程序)； |
3 |
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习题讲解(0.4学时) |
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三、教学方法
以课堂教学为主，结合自学、团组大作业。
课堂教学主要讲解基本原理，大量引用生活中、科研中生动有趣的例子来讲解抽象复杂的概念和原理；使同学们更好地理解操作系统中各个关键知识点、提高对操作系统的兴趣、初步了解操作系统的理论体系、思维方式和研究方法。同时，对于操作系统的若干核心系统调用，相应地精心编制一系列典型的应用例程，通过详细的分析和讲解，给同学们以很好的示范作用。课堂教学中还引入讨论，使同学们能更好地融入课堂教学。
设计一个分阶段实现的团组大作业，分阶段进行课堂报告讨论、交流互动，培养同学们的综合能力：依葫芦画瓢、循序渐进、由简入繁、熟练运用所学知识的能力、收集和提炼信息的能力、团队合作能力、表达能力等。
四、考核及成绩评定方式
最终成绩由平时作业和上课参与程度、团组大作业、期末考试成绩组合而成。各部分所占比例如下：
平时作业和上课参与程度：15%。主要考核对知识点的掌握程度，学习态度，课堂参与度，课堂回答问题，课外作业的分析和解决问题的能力，口头及文字表达能力。
团组大作业及报告讨论：25%。主要考核分析解决问题、创造性工作、处理信息、口头及文字表达等方面的能力。
期末考试：60%。主要考核对操作系统的基本原理、基本概念和基本方法的掌握程度。
五、教材及参考书目
教材： 胡明庆,高巍,钟梅编著. 操作系统教程与实验. 北京: 清华大学出版社,2007.
参考书目：
[1] 陆松年主编. 操作系统教程(第4版). 北京: 电子工业出版社,2014.
[2] 汤小丹,梁红兵,哲凤屏,汤子瀛编著. 计算机操作系统(第4版). 西安: 西安电子科技大学出版社,2014.
[3] 黄刚,徐小龙,段卫华编著. 操作系统教程. 北京: 人民邮电出版社,2009.
大纲撰写人： 方兴其