计算机操作系统(中国大学MOOC版)

1946年第一台计算机面世之后,科学家与工程师们一直致力于让计算机更好地为人类工作,一代又一代操作系统因此应运而生。操作系统是计算机系统的灵魂,它管理计算机系统的资源,提供友善的人机互动,对于每一位计算机用户来说,认知和理解操作系统非常重要。

南京大学

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计算机操作系统
  • 分类: 计算机
  • 平台: 中国大学MOOC
  • 语言: 中文

课程概述

南京大学是中国最早从事,操作系统研发与教学的单位,1980年在中国首先出版了操作系统教程教材,至2014年该教材已更新至第五版。

如果您是计算机科学、软件工程、电子、通信、控制、信息系统、电子商务、计算与信息科学等信息技术相关专业的学生,可以系统地学习本课程基本部分的内容,如果您想致力于操作系统的研发工作,可以进一步学习高级部分的内容;此外 如果您是计算机爱好者,可以根据自己的需要,按需学习本课程相关部分的内容,建立对计算机操作系统整体或部分的认知。

本课程的教学组织为六个部分:计算机操作系统概述、处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、并发程序设计。学习者能够认知操作系统的基本概念与实现原理,并深入理解操作系统的设计方法与实现技术。

本课程有三个特点:第一,强调计算机软硬件协同设计技术,讲授操作系统各个模块的实现方法、策略与算法;第二,从大型软件系统构造的角度看待操作系统的实现,训练学生以折中的方法和方案,综合解决宏观问题的能力;第三,采用工程师的立场,强调操作系统的构造特征,即概念大于理论、技术大于算法、整体先于局部,培养学生综合解决实际问题的能力。欢迎大家修读本课程!

授课大纲

第一章 计算机操作系统概述
1.1 计算机系统 2
1.1.1 计算机系统概览
1.1.2 计算机硬件概览
1.1.3 计算机软件概览
1.2 计算机操作系统 1
1.2.1 计算机操作技术的发展
1.2.2 操作系统及其分类
1.3 深入观察操作系统 3
1.3.1 资源管理的视角
1.3.2 控制程序执行的视角
1.3.3 操作控制计算机的视角
1.3.4 人机交互的视角
1.3.5 程序接口的视角
1.3.6 系统结构的视角

第二章 处理器管理
2.1 处理器 1
2.1.1 处理器与寄存器
2.1.2 指令与处理器模式
2.2 中断管理 3
2.2.1 中断
2.2.2 中断源
2.2.3 中断系统1
2.2.3 中断系统2
2.2.4 多中断的响应与处理
2.3 进程管理 2
2.3.1 进程及其状态
2.3.2 进程的数据描述
2.3.3 进程管理的实现
2.3.4 进程切换与模式切换
2.4 多线程技术 2
2.4.1 多线程环境概述
2.4.2 KLT与ULT
2.4.3 多线程实现的混合策略
2.5 处理器调度 2
2.5.1 处理器调度的层次
2.5.2 处理器调度算法1
2.5.2 处理器调度算法2

第三章 存储管理
3.1 存储管理基础 2
3.1.1 存储管理的主要模式
3.1.2 存储管理的功能
3.1.3 虚拟存储器概述
3.1.4 存储管理的硬件支撑
3.2 单连续分区存储管理 2
3.2.1 单连续分区存储管理
3.2.2 可变分区存储管理
3.3 页式存储管理 3
3.3.1 页式存储管理的基本原理
3.3.2 页式存储管理的地址转换
3.3.3 页式虚拟存储管理
3.3.4 页面调度
3.3.5 反置页表
3.4 段式存储管理 2
3.4.1 段式存储管理
3.4.2 段式虚拟存储管理
3.4.3 段页式存储管理

第四章 设备管理
4.1 设备管理基础 1
4.1.1 设备管理概述
4.1.2 IO控制方式
4.1.3 总线与IO
4.2 设备管理软件 1
4.2.1 IO软件的实现层次
4.2.2 IO软件的实现
4.2.3 IO缓冲区
4.3 独占型外围设备的分配 1
4.3.1 设备独立性
4.3.2 独占型外设的分配
4.4 共享型外围设备的驱动 2
4.4.1 磁盘的物理结构
4.4.2 磁盘的驱动调度
4.5 虚拟设备 1
4.5.1 SPOOLing系统
4.5.2 批处理系统的作业管理

第五章 设备管理
5.1 文件系统概述 1
5.1.1 文件的概念
5.1.2 文件系统及其功能
5.2 文件的组织 1
5.2.1 文件的存储
5.2.2 文件的逻辑结构
5.2.3 文件的物理结构
5.3 文件目录 1
5.3.1 文件目录结构
5.3.2 文件目录的管理
5.4 文件的共享、保护和保密 1
5.4.1 文件共享
5.4.2 文件保护和保密
5.5 文件的使用 1
5.5.1 存取方法
5.5.2 文件的使用
5.6 文件的实现 1
5.6.1 辅存空间管理
5.6.2 文件操作的执行过程

第六章 并发程序设计
6.1 并发进程 1
6.1.1 并发程序设计的概念
6.1.2 并发进程的制约关系
6.2 临界区管理 2
6.2.1 临界区
6.2.2 临界区管理实现的尝试
6.2.3 临界区管理实现的硬件方式
6.3 PV操作 2
6.3.1 PV操作与进程互斥
6.3.2 PV操作与进程同步
6.3.3 生产者消费者问题探究
6.4 管程 2
6.4.1 管程概述
6.4.2 霍尔管程
6.5 进程通信 2
6.5.1 进程通信的概念
6.5.2 直接通信
6.5.3 间接通信
6.5.4 有关问题的讨论
6.6 死锁 2
6.6.1 死锁的产生
6.6.2 死锁的防止
6.6.3 死锁的避免
6.6.4 死锁的检测
6.6.5 混合策略

证书要求

本课程合格要求课程测试80分;优秀证书要求课程测试95分。

预备知识

程序设计、计算机组成原理、数据结构与算法。

参考资料

[1]费翔林、骆斌编著,操作系统教程(第五版),高等教育出版社,2014.
[2]William Stallings, Operating Systems: Internals and Design Principles (Fifth Edition), Prentice-Hall, 2014
[3]Abraham Silberschatz; Henry F. Korth; S. Sudarshan, Operating System Concepts (Ninth Edition), Wiley, 2012
[4]Andrews S. Tanenbaum, Modern Operating Systems (Second Edition), Prentice-Hall, 2015.
[5]Andrews S. Tanenbaum, Operating System: Design and Implementation (Third Edition), Prentice-Hall, 2006
[6]Abraham Silberschatz, Peter Galvin, Greg Gagne, Applied Operating System Concepts (First Edition), Wiley, 2000
[7]陈向群,杨芙清,操作系统教程(第二版),北京大学出版社,2006
[8]汤子瀛等,计算机操作系统,西安电子科技大学出版社,2001

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