《操作系统课程设计》课程教学大纲.docx

《操作系统课程设计》课程教学大纲课程基本信息
课程名称（中文）
操作系统课程设计
课程名称（英文）
Practicum of Operating System
课程类别】：
学科基础课
课程性质2
必修授课语言3中文
授课学期
5
学分
1
课程学时及分配
总学时
讲课
实验
课外
16

16

适用专业
计算机科学与技术
教材
《计算机操作系统》（第四版）汤小丹等主编，西安电子科技大学出版，2014.5
授课学院
计算机与软件学院
先修课程
计算机组成原理、微机原理、数据结构、局级语后程序设计
后续课程
数据库系统原理、计算机网络
课程简介
课程基本定位：《操作系统课程设计》是计算机专业的学生在学习了《操作 系统》课程之后，为了加深和巩固学生对所学操作系统各个理论和算法知识 的理解，同时提高学生利用操作系统知识综合运用的能力和分析问题、解决 问题的能力而开设的一门实践课程。《操作系统课程设计》理论联系实际， 通过实际操作加深学生对计算机操作系统基本理论和算法的理解和掌握;延 续《操作系统》课程实验的要求，培养学生综合运用基本理论和设计方法， 设计实现各种控制应用，从而进一步体会操作系统中基本功能模块的结构和 实现方法的本质，进而加深体会利用操作系统原理解决实际问题在计算机系 统编程和普通编程中解决实际问题的思路；培养学生能够对计算机领域复杂 工程问题研究和设计可行的解决方案，并具有对解决方案进行分析和论证的 能力；通过对程序编写规范，培养学生良好的编程风格，包括程序结构形式， 行文格式和程序正文格式等，从而规范学生的编程习惯。
核心学习结果：实验内容侧重于对操作系统原理的动态模拟实现，并对操作 系统内核进行初步探索。以培养学生良好的系统设计与实现能力为目标。使 得毕业五年后的学生能够从事程序开发、系统维护、工程管理等工作进而能 够成长为计算机工程应用型人才。
主要教学方法：学生上机实践为主，教师辅导为辅。给定一组题目，学生进 行选择，也可自主命题。以OS基本原理为基础，使用一种开发语言和相应开 发环境设计实现，并撰写系统相应的需求分析文档、概念结构设计文档和逻 辑结构设计文档。
大纲更新时间

注：1.课程类别：选填“通识核心课/通识拓展课/通修课/学科基础课/专业主干课/专业选修课/专业实践/ 素质拓展”.课程性质：选填“选修/必修”
2 .授课语言：选填“中文/双语/全英文或其他语种”
二、课程目标注：1 .支撑毕业要求指标点：选填项。需要进行专业认证，有毕业要求指标点可参照的课程必填，无明确 毕业要求指标点可参照的可不填。
序号
课程目标（参考培养目标、毕业要求、课 程定位）
支撑毕业要 求指标点1
达成途径
课程目标1
知识目标:掌握操作系统的基本概念和基本 理论等核心知识与相关算法，培养学生解决 计算机领域复杂工程问题所需要的专业基 础知识，为本专业后续课程的学习打卜良好 的理论基础。

L课堂理论授课；
2.课程设计
课程目标2
能力目标:能够综合运用操作系统课程的基 本理论和设计方法，结合JAVA或者C#等 软件环境,设计实现一个简单的单内核操作 系统。能够对计算机领域复杂工程问题研究 和设计可行的解决方案，并能对解决方案进 行分析和论证。

课程设计
课程目标3
素养目标 以毕业五年后的学生能够从事程 序开发、系统维护、工程管理等工作进而能 够成长为计算机工程应用型人才为目标,本 课程设计在实施过程中，不断激发学生的爱 国热情、科研精神、学习斗志。

课程设计

三、实践（实验或实习）教学
编
号
实验或实习 工程名称
教学内容
学时
实验或实 习类型2
思政融入点
学生学习 预期成果
课程 目标
1
进程管理1
解决生产者-消 费者进程同步 问题。同时使用 信号量-PV操 作和管程两种 方法,•动态模拟 两种方法的实 现过程，•比照二 者的优缺点。
16
认识实习

1.掌握临界资 源和临界区； 2 ,掌握信号量 和管程如何解 决进程同步问 题;3.深入体会 进程同步的本 质。
1、2、
3
2
进程管理2
解决哲学家进 餐问题。同时使 用信号量- PV
16
认识实习

1、2、
3

操作和管程两 种方法；动态模 拟两种方法的 实现过程;比照 二者的优缺点。

3
处理器三级
调度
动态的模拟处 理器三级调度 模型,•将三级调 度模型与进程 的七态转换结 合，并程序中动 态呈现，•高级调 度采用至少两 种算法」•低级调 度采用至少两 种算法。
16
认识实习
本章的调度 模型和第二 章的进程状 态转换密不 可分，引导学 生将“三级调 度模型”和 ”进程的七 态转换图”相 结合，培养学 生学会将“点 阵知识”系统 化的能力。
1.理解三级调 度，能够和第2 章的七态转换 进行融合；2. 掌握作业调度 算法和进程调 度算法。3.掌握 中级调度的本 质。
1s 2、
3
4
处理死锁的 方法
四种处理死锁 的方式：预防死 锁、防止死锁、 检测死锁、解除 死锁，明确预防 死锁和防止死 锁的区别；以避 免死锁为主要， 动态的模拟银 行家算法。
16
认识实习

1 ,理解死锁的 四个必要条件； 2.理解处理死 锁方法，能够区 分防止死锁和 预防死锁；3. 掌握防止死锁 的算法—银行 家算法；4.了解 死锁检测和接 触。
1、2、
3
5
存储空间的
管理
此题目融合连 续存储空间管 理、分页存储空 间管理、分段存 储空间管理三 种方式；实现的 结果可以任意 选择分配管理 方式,•能够进行 对三种实现过 程动态展现，并 有相关的比照 分析。
16
认识实习
引导学生开 动脑筋，讨论 存储器管理 的各种有效 方法，让学生 参与课堂，体 现“以生为 本”的同时， 激发了学生 的学习兴趣 和科研热情。
1.理解存储器 的层次结构；
2.掌握连续分 配存储管理方 式，尤其动态重 定位方式；3. 掌握分页和分 段存储管理方 式/• 4.通过课设 能够更深刻认 识内存的分配 管理；6.激发学 生探索更有效 的存储器管理 h式。
L 2、
3
注：1.此表可用于课内实践教学环节或某门综合实践课程
6
虚拟存储器 管理
请求分页存储 管理方式和请 求分段存储管 理方式融合,动 态实现两个管 理方式；能够采 用合适的方式 对两种方式的 比拟结果进行 展现。
16
认识实习

1.了解虚拟存 储器；2.掌握请 求分页存储管 理方式，理解该 方式中的对换 和进程七态转 换中的挂起功 能的关系，且了 解对换出的页 面所处的物理 位置；3.掌握各 种页面置换算 法；4.理解“抖 动”在虚拟内存 管理中的意义； 5.能够深刻体 会到请求分页 和请求分段存 储管理的特点。
L 2、 3
7
综合题目
（设计一个 具有基本功 能的操作系 统）
设计并实现一 个小的操作系 统。包含进程管 理、处理器的三 级调度、存储器 的管理方式（至 少一种）、虚拟 存储器的管理 方式（至少一 种）。
16
认识实习
此题目是为 少局部能够 实现OS基本 功能的同学 设计的，为他 们提供更多 的选择、更广 阔的发挥空 间，激发学生 的学习兴趣 和斗志。
此题目是一个 自主开放型题 目，且也是一个 比拟难的题目。 这一题目即为 学生提供了自 我展现的机会， 又激发了学生 自我挑战的斗 志。从而培养了 学生解决复杂 系统工程问题 的能力。
1、2、
3
2.实验类型：选填”验证性/综合性/设计性”；实习类型：选填“认识实习/生产实习/毕业实习”
U!
（一）考核内容、考核方式与课程目标对应关系
课程目标
考核内容
课程目标在各考核方式中占比】
系统演示
课程报告
1、2、3
课题任务的需求分析、总体结构的方案 设计。
20%

1、2、3
课题任务相关的基本算法、结构实现。
25%

1、2、3
课题任务功能结构的完整、动态实现。
50%

1、2、3
撰写较规范的课程设计报告。
5%
100%
合计
100%
100%
各考核方式占总成绩权重（自行赋值）
60%
40%
注：1.课程目标在考核方式及占比：主要根据课程目标自行设计和制定多元化考核方式，表中所列仅为参考（红色数据可删除）。但所列考核方式必须覆盖全体学生，可根据当学期具体教学情况酌情调整。
2.各考核方式占总成绩权重：根据课程实际情况对各考核方式占总成绩的权重予以赋值。
（二）考核方式评分标准
1.系统演示评分标准
课程目标
评分标准（分数段划分可根据课程需要自行设计）
占比
90-100 （优）
80-89 （良）
70-79 （中）
60-69
（及格）
0-59
（不及格）

1、2、3
系统功能 设计方案 周密、合 理、可行
系统功能设 计方案合 理、可行；
系统功能设 计方案比拟 合理、可行
系统功能 设计方案 基本合理
系统功能 设计方案 不符合逻 辑
20%
1、2、3
能够根据 自己功能 设计，非常 好、且完整 的实现各 个动能模 块；动态的 实现课程 任务。
能够根据自 己功能设 计，较好、 且较完整的 实现各个动 能模块；动 态的实现课 程任务。
能够根据自 己功能设 计，基本完 整的实现各 个动能模 块；动态的 实现课程任 务。
能够根据 自己功能 设计，小部 分功能（次 要功能）没 有实现；动 态的实现 课程任务。
能够根据 自己功能 设计，不能 实现课设 要求的功 能；不能动 态的实现 课程任务。
40%
1、2、3
程序具有 好的可读 性，界面友 好；结果正 确，且有一 定的创新 性。
程序具有较 好的可读 性，界面友 好；结果正 确。
程序具有可 读性，但有 小局部瑕 疵，界面较 友好；结果 基本正确。
程序具有 可读性，但 有局部瑕 疵，界面较 友好；结果 正确，但不 够完善。
程序可读 性差，界面 不够友好； 结果错误。
40%
2.课程报告评分标准
课程目标
评分标准（分数段划分可根据课程需要自行设计）
占比

90-100 （优）
80-89 （良）
70-79 （中）
60-69 （及格）
0-59
（不及格）

1、2、3
报告格式
报告格式比
报告格式基
报告格式
报告格式
100%

规范，内容
较规范，结
本规范，内
不太规范，
不规范，大

充分，文字
构合理，内
容基本正
内容空洞
局部内容

顺畅，图表
容完整，能
确、但有欠
不全。
表达不正

正确，能充
较好展现实
缺，能大致

确，条理不

分展现实
践过程。
展现实践过

清楚，或者

验过程和

程。

有严重的

结果，报告 中没有明 显的错误。

抄袭现象。

五、参考书目及学习资料
1 .《操作系统教程》，孙钟秀、费翔林等编著，高等教育出版社.
2 .《计算机操作系统教程》，张尧学、史美林等编著，清华大学出版社.
3 .《Operating Systems Concepts》, Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne. John Wiley and Sons,2018 10th Edition. CTanenbaum, Modern Operating Systems》,Andrew S. Pearson^OlA,^ Edition.