《操作系统原理》授课教案-《操作系统原理》
《操作系统》课程教案
《操作系统》课程教案第一章：操作系统概述1.1 教学目标了解操作系统的定义、功能和作用掌握操作系统的基本组成和分类理解操作系统的历史和发展1.2 教学内容操作系统的定义和作用操作系统的组成：内核、shell、文件系统、设备驱动程序操作系统的分类：批处理系统、分时系统、实时系统、分布式系统操作系统的历史和发展1.3 教学方法采用讲授法，介绍操作系统的概念和发展历程通过实例分析，让学生了解操作系统的组成和作用开展小组讨论，比较不同类型的操作系统1.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：操作系统的定义、功能、组成和分类实例：Windows、Linux、macOS等操作系统的特点1.5 教学评估课堂问答：了解学生对操作系统的概念和组成的掌握情况小组讨论：评估学生对不同类型操作系统的理解和分析能力课后作业：巩固学生对操作系统知识的学习第二章：进程管理2.1 教学目标了解进程的定义和作用掌握进程管理的基本方法和策略理解进程同步和互斥的概念2.2 教学内容进程的定义和作用进程管理的基本方法：进程调度、进程同步、进程互斥进程同步和互斥的实现：信号量、管程、事件等2.3 教学方法采用讲授法，介绍进程的定义和作用通过实例分析，让学生了解进程管理的方法和策略开展小组讨论，探讨进程同步和互斥的实现方式2.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：进程的定义、进程管理的方法和策略、进程同步和互斥的概念实例：进程调度算法、信号量的使用2.5 教学评估课堂问答：了解学生对进程的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对进程管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对进程同步和互斥知识的学习第三章：内存管理3.1 教学目标了解内存的定义和作用掌握内存管理的基本方法和策略理解内存分配和回收的原则3.2 教学内容内存的定义和作用内存管理的基本方法：分页、分段、虚拟内存内存分配和回收的原则：首次适应法、最佳适应法、最坏适应法3.3 教学方法采用讲授法，介绍内存的定义和作用通过实例分析，让学生了解内存管理的方法和策略开展小组讨论，探讨内存分配和回收的原则3.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：内存的定义、内存管理的方法和策略、内存分配和回收的原则实例：分页算法、分段算法、虚拟内存的实现3.5 教学评估课堂问答：了解学生对内存的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对内存管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对内存分配和回收知识的学习第四章：文件管理4.1 教学目标了解文件的定义和作用掌握文件管理的基本方法和策略理解文件系统的结构和组织方式4.2 教学内容文件的定义和作用文件管理的基本方法：文件的创建、删除、打开、关闭等文件系统的结构和组织方式：目录结构、文件存储方式、文件访问控制4.3 教学方法采用讲授法，介绍文件的定义和作用通过实例分析，让学生了解文件管理的方法和策略开展小组讨论，探讨文件系统的结构和组织方式4.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：文件的定义、文件管理的方法和策略、文件系统的结构和组织方式实例：Linux、Windows等操作系统中的文件管理4.5 教学评估课堂问答：了解学生对文件的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对文件管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对文件系统结构和组织方式知识的学习第五章：设备管理5.1 教学目标了解设备的定义和作用掌握设备管理的基本方法和策略理解设备驱动程序第六章：设备管理（续）5.2 教学内容设备驱动程序：概念、作用和实现方式设备管理的基本方法：设备分配、设备请求调度、设备控制设备管理的高级主题：I/O中断处理、DMA传输、虚拟设备5.3 教学方法采用讲授法，介绍设备驱动程序的概念和作用通过实例分析，让学生了解设备管理的方法和策略开展小组讨论，探讨设备管理的高级主题5.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：设备驱动程序的概念、设备管理的方法和策略、设备管理的高级主题实例：硬盘驱动程序、打印机驱动程序、I/O中断处理5.5 教学评估课堂问答：了解学生对设备驱动程序的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对设备管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对设备管理高级主题知识的学习第七章：操作系统用户界面7.1 教学目标了解操作系统的用户界面的定义和作用掌握操作系统用户界面的基本设计和实现方法理解图形用户界面(GUI)和命令行用户界面(CLI)的差异和优缺点7.2 教学内容用户界面的定义和作用用户界面的基本设计原则：用户友好性、易用性、可访问性GUI和CLI的设计和实现方法：窗口管理、事件处理、命令解析7.3 教学方法采用讲授法，介绍用户界面的定义和作用通过实例分析，让学生了解用户界面的设计和实现方法开展小组讨论，探讨GUI和CLI的差异和优缺点7.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：用户界面的定义、用户界面的设计和实现方法、GUI和CLI的差异和优缺点实例：Windows操作系统、Linux终端、macOS的Finder7.5 教学评估课堂问答：了解学生对操作系统用户界面的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对用户界面设计和实现方法的理解能力课后作业：巩固学生对GUI和CLI差异和优缺点知识的学习第八章：操作系统安全8.1 教学目标了解操作系统安全的定义和重要性掌握操作系统安全的基本机制和策略理解操作系统的安全威胁和防护措施8.2 教学内容操作系统安全的定义和重要性安全机制：访问控制、身份验证、加密、审计安全策略：最小权限原则、安全分层模型、安全内核常见安全威胁：恶意软件、漏洞攻击、social engineering防护措施：防火墙、入侵检测系统、安全更新8.3 教学方法采用讲授法，介绍操作系统安全的定义和重要性通过实例分析，让学生了解安全机制和策略开展小组讨论，探讨安全威胁和防护措施8.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：操作系统安全的定义、安全机制和策略、安全威胁和防护措施实例：操作系统安全漏洞案例分析、安全防护工具的使用8.5 教学评估课堂问答：了解学生对操作系统安全的定义和重要性的掌握情况小组讨论：评估学生对安全机制和策略的理解能力课后作业：巩固学生对操作系统的安全威胁和防护措施知识的学习第九章：操作系统性能分析9.1 教学目标了解操作系统性能的定义和重要性掌握操作系统性能分析的基本方法和工具理解操作系统性能优化和调优的策略9.2 教学内容操作系统性能的定义和重要性性能分析方法：基准测试、模拟、监控和分析工具性能评价指标：响应时间、吞吐量、资源利用率性能优化策略：进程调度优化、内存管理优化、文件系统优化9.3 教学方法采用讲授法，介绍操作系统性能的定义和重要性通过实例分析，让学生了解性能分析方法和工具开展小组讨论，探讨性能优化和调优的策略9.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：操作系统性能的定义、性能分析方法和工具、性能优化和调优的策略实例：操作系统性能监控工具（如top, vmstat）的使用、性能优化的案例分析重点和难点解析1. 操作系统的定义和作用：理解操作系统作为计算机系统核心组件的基本概念，以及它在资源管理、程序执行和用户界面方面的关键作用。
操作系统原理课程设计
操作系统原理课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握操作系统原理的基本概念、核心机制和设计方法。
通过本课程的学习，学生应能理解操作系统的基本组成、工作原理和运行机制，掌握进程管理、内存管理、文件系统和输入/输出管理等方面的基本知识，具备分析问题和设计简单操作系统的能力。
1.理解操作系统的基本概念、组成和分类。
2.掌握进程的基本原理和管理方法。
3.理解内存管理的技术和策略。
4.熟悉文件系统的结构和管理方法。
5.掌握输入/输出管理的基本原理和方法。
6.能够运用操作系统原理分析和解决实际问题。
7.具备设计和实现简单操作系统的能力。
情感态度价值观目标：1.培养学生对操作系统学科的兴趣和好奇心。
2.培养学生团队合作、创新和批判性思维的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.操作系统概述：操作系统的概念、作用、发展历程和分类。
2.进程管理：进程的基本概念、进程管理的基本方法、进程同步与互斥、死锁与饥饿问题。
3.内存管理：内存分配与回收策略、内存保护、虚拟内存、页面置换算法。
4.文件系统：文件和目录结构、文件存储管理、文件访问控制、磁盘空间分配策略。
5.输入/输出管理：输入/输出设备管理、中断处理、缓冲区管理、设备分配与回收。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握操作系统原理的基本概念和知识。
2.讨论法：学生针对某一问题进行讨论，培养学生的思考和表达能力。
3.案例分析法：分析实际操作系统案例，使学生更好地理解操作系统的工作原理。
4.实验法：通过操作系统的实验，让学生亲自动手实践，加深对知识的理解和运用。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《操作系统原理》。
2.参考书：提供相关领域的经典教材和论文，以拓展学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作课件、演示文稿等，以直观展示操作系统的原理和实例。
操作系统原理课程教学大纲教案
操作系统原理I课程教案（Principle of Operating System I）一、课程基本信息课程编号：14134414课程类别：专业核心课适用专业：计算机科学与技术、网络工程、物联网工程学分：3.5学分总学时：56学时，其中理论学时：56学时, 实验学时:0先修课程：C语言程序设计、数据结构后继课程：数据库系统原理，Linux程序设计，嵌入式系统课程简介：本课程系计算机相关专业的专业核心课程，主要介绍操作系统的设计原理，包括五个方面的主要功能：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口。
通过介绍操作系统对各类计算机资源的管理，使学生理解用户提交的任务在计算机系统中的处理流程以及提高系统性能、方便用户使用计算机系统的方法。
主要教学方法与手段：课堂多媒体课件结合黑板板书。
选用教材：汤小丹等.计算机操作系统（第四版）[M].西安：西安电子科技大学出版社.2014必读书目：[1] 孟静.操作系统教程---原理和实例分析[M].北京：高等教育出版社.2005；[2] 陈博.LINUX实用教程[M].北京：人民邮电出版社。
2010选读书目：[1] Andrew S. Tanenbaum & Albert S. Woodhull .Operating Systems: Design and Implementation(Second Edition) [M] . Publish House of Prentice Hall.2002；[2] William Stallings.操作系统:精髓与设计原理（原书第6版）[M].北京：机械工业出版社.2010二、课程总目标本课程教学目标是使学生通过课程学习，熟悉现代计算机系统的核心系统软件——操作系统的运行过程和设计原理，掌握操作系统的基本概念、设计方法、运行机制，从而建立起对计算机系统的整体认识。
课程培养学生对大型软件的分析和设计能力，同时为后续课程的学习以及将来从事底层系统开发或上层软件开发工作提供基础理论知识。
《操作系统原理》PPT课件 (2)教学文稿
void *runner(void *param)
{
int upper=atoi(param);
int i;
sum = 0;
if (upper >0)
for ( i = 1; i <=upper; i++)
sum +=i;
pthread_exit(0);
}
12
三、并发控制：互斥与同步 并发（Concurrent） 与并行（Parallel） 临界资源(critical resource)
2
二、OS的分类
批系统 （batch system） ➢ 成批提交作业，作业完成或无法继续执行时发生切换
交互（分时）系统（interactive, Time-sharing system) ➢ 多个用户（应用程序）分享计算机资源 Windows, Linux, …
实时系统（Real-time system） ➢ 满足应用的时间约束要求 VxWorks, QNX, …
《操作系统原理》PPT课 件 (2)
第一部分 操作系统概述
一、操作系统的功能
▪ 实现对计算机资源的管理 (CPU, 存储器，I/O设备） ▪ 控制应用程序的执行 ▪ 提供应用程序访问计算机资源的接口（系统调用） ▪ 实现对操作系统内核及应用程序的保护
操作系统给计算机一个灵活的大脑、 一个强健的心脏和突出的个性
，如此反复。请用信号量解决这些进程的同步互斥问题。
答：本题中需要定义下述变量和信号量：
data_type buffer[M]; /* data_type对应于所需要的数据类型，如int、float等
*/
int in=0； /* 用来指示下一个可存放数据的缓冲区 */
2024年度《操作系统原理》教学大纲
介绍RBAC的基本概念和实现方法，如何通 过角色来管理用户的权限。
2024/2/2
35
加密技术在操作系统中的应用
加密技术的基本概念
解释加密技术的核心思想，包括加密 算法、密钥管理等。
文件加密
描述操作系统中文件加密的实现方法 和技术，如EFS（加密文件系统）。
2024/2/2
磁盘加密
阐述磁盘加密的原理和实现方法，包 括全盘加密和分区加密等。
微型化与嵌入式操作系统
随着物联网和智能终端的普及 ，微型化和嵌入式操作系统将 成为未来发展的重要方向，它 们需要更加轻量级、高效和安 全。
云计算与分布式操作系统
云计算和分布式系统的快速发 展对操作系统提出了新的挑战 和机遇，未来的操作系统需要 支持大规模并发处理、资源动 态管理和跨平台协作等功能。
人工智能与操作系统融合
优点分析
解决了内存碎片问题，提高了内存利用率。允许程序的大小超过可用内存的大小，通过虚 拟内存技术实现。提供了更好的内存保护，每个程序只能访问自己的内存空间，不能访问 其他程序的内存空间。
缺点分析
需要复杂的软件和硬件支持，如页表、段表等数据结构以及相应的内存管理算法。在页式 存储管理中，会产生页面抖动现象，即频繁地换入换出页面导致系统性能下降。
34
访问控制机制的实现原理
访问控制的基本概念
访问控制列表（ACL）
解释访问控制的核心思想，即主体对客体 的访问权限管理。
描述ACL的工作原理和实现方法，如何通过 ACL来管理用户对资源的访问权限。
强制访问控制（MAC）
基于角色的访问控制（RBAC）
阐述MAC的特点和实现原理，如基于格模 型的访问控制。
2024/2/2
《操作系统原理》教学大纲
《操作系统原理》教学大纲课程编号： CE3201课程名称：操作系统英文名称：Operating System 学分/学时：3/48 课程性质：选修适用专业：网络工程建议开设学期： 5先修课程：计算机导论与C语言、程序设计、数据结构与算法分析开课单位：网络与信息安全学院一、课程的教学目标与任务操作系统是网络工程专业的一门选修课，是大学学生的必修课程。
因为，在知识经济蓬勃发展的今天，软件产业占据着核心地位，而操作系统是所有软件的基础，是软件的根本，是计算机系统中的核心系统软件，专门控制和管理计算机系统中的各种软硬件资源，提供了用户与计算机之间的接口，其性能直接影响到计算机系统的工作效率，所以操作系统是计算机领域中最活跃的学科之一，其发展极为迅速。
通过本课程的学习，使学生能够系统地掌握操作系统基本概念、主要功能、工作原理和实现技术；具有使用操作系统和分析操作系统的能力。
通过实践，理解和掌握Unix、Windows操作系统基本工作原理及使用方法，为以后在操作系统平台上开发各种应用软件或系统软件打下坚实的基础。
二、课程具体内容及基本要求（一）操作系统概论（2学时）主要内容：（1）操作系统的目标作用和模型（2）操作系统的发展过程（3）现代操作系统的类型（4）操作系统的特征和服务1.基本要求了解操作系统的基本概念、操作系统发展历史，操作系统应具备的功能，掌握多道批处理系统、实时系统和分时系统的工作原理，实时和分时系统的区别，UNIX操作系统基本结构。
2.重点与难点重点：操作系统的作用、现代操作系统的类型、操作系统的特征难点：操作系统的作用和特征（二）进程管理和用户接口（4学时）主要内容：（1）进程的描述与控制（2）进程的调度（3）线程（4）联机命令控制和脱机控制（5）程序接口1.基本要求：理解为什么操作系统是用户和计算机之间的接口。
进程是资源分配和独立运行的基本单位。
用研究操作系统的进程观点来看，是研究系统中诸进程之间的并发特性以及进程之间的相互制约性。
《操作系统原理》课程单元教学设计
标 能。了解作业的控制方法。
和作业管理的概念。系统调用
能 力
任务: 听课及阅读教材有关章节。
训 案例: 教材例题和习题。
练
任
务
及
案
例
的概念和过程。
参 考
《计算机操作系统(第四版)》, 汤小丹，西安电子科技大学出版社，2014.5
资 《操作系统使用教程(第三版)》, 任爱华，清华大学大学出版社，2010.12
一、教案头
编号:005
授课班级
17 网络工程 2-4 班
授课时间
2
本次课标题：进程管理
教
能力（技能目标）
知识目标
学 目
熟悉进程的结构描述、进程的状态及其转换、 进程的概念和控制、程序的顺
标 了解解决进程互斥于同步问题的方法。
序执行和并发执行、进程的特
能 力
任务: 听课及阅读教材有关章节。
训 案例: 教材例题和习题。
操作系统在计算机整体结构中的地位 结
作业 教材习题 后记 归纳操作系统的核心地位
教学 方法 讲授 提问 讲授 提问
提示 帮助
讲授 提问
教学 手段 演示 课件 课件 演示
课件 演示
课件 演示
学生 活动 听讲 笔记 听讲 笔记 听讲 提问 回答 听讲 笔记
时间 分配 15 分
钟 15 分 钟
15 分 钟
教学 方法 讲授 提问 讲授 提问
提示 帮助
讲授 提问
教学 手段 演示 课件 课件 演示
课件 演示
课件 演示
学生 活动 听讲 笔记 听讲 笔记 听讲 提问 回答 听讲 笔记
时间 分配 15 分
钟 15 分 钟
15 分 钟
《操作系统原理》课程教学大纲
操作系统原理课程教学大纲（Princip1esofOperatingSystems）学时数：72学时其中：实验学时：12学时课外学时：0学时学分数：4.5适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的和任务性质：本课程是高等院校计算机科学与技术专业本科的一门学科基础课程，是必修课。
目的：通过操作系统原理的学习，了解操作系统的发展过程及种类，掌握操作系统设计中的相关基本概念和原理，以及在操作系统的设计与构造中涉及的资源共享、提高系统资源利用率等各方面基本知识，了解并掌握操作系统在发展过程及将来引入的新技术与方法。
任务：阐述计算机系统的核心软件——操作系统的基本概念、基本原理和实现技术。
主要包括操作系统的用户界面、操作系统的资源管理功能等，其中资源管理还包括进程管理、处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、网络与安全等方面内容，并将操作系统的一般原理与实际操作系统的分析与设计有机地结合。
二、课程教学的基本要求（一）掌握操作系统的基本原理、概念及主要功能（-）掌握进程概念、进程的同步与互斥、思索的预防与检测（H）掌握处理机的调度层次划分与调度、调度方法评价以及调度基本策略（四）掌握存储管理目标与几种存储管理策略（五）掌握设备与处理之间的数据传送方式、缓冲技术以及设备管理基本手段（六）掌握文件系统的物理及逻辑设备的空间组织与管理、多级目录结构、文件东共享实现以及文件系统的安全与防护（七）了解并掌握操作系统的安全与防护基本知识，了解一些病毒与黑客的常用手段以及一些基本应对措施（八）了解网络操作系统的基本概念，了解网络操作系统必须实现的一些基本技术（九）通过实验环节具备一定系统软件和应用软件的开发技能三、课程的教学内容、重点和难点第一章操作系统概论（4学时）一、基本内容（一）操作系统概观（二）操作系统的形成与发展（H）操作系统提供的服务与用户接口（四）流行操作系统简介二、基本要求（一）掌握操作系统的基本概念。
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《操作系统原理》授课教案-《操作系统
原理》
操作系统原理授课教案 - 操作系统原理
一、教学目标
本课程的教学目标主要包括以下几个方面：
1. 了解和掌握操作系统的基本概念和原理；
2. 熟悉操作系统的常见功能和特性；
3. 掌握操作系统的设计和实现方法；
4. 培养学生对操作系统的分析和解决问题的能力。
二、教学内容
本课程的教学内容将涵盖以下几个模块：
1. 操作系统概述
- 操作系统的定义和作用
- 操作系统的发展历程- 操作系统的分类和特点
2. 进程管理
- 进程和线程的概念
- 进程调度算法和实现- 进程同步和互斥
3. 存储管理
- 内存管理的基本原理- 内存分配和回收算法- 虚拟内存的实现和管理
4. 文件系统
- 文件系统的组成和结构- 文件的存储和访问方式- 文件系统的管理和维护
5. 设备管理
- 设备管理的基本原理
- 设备驱动程序的设计和实现
- 设备的分配和调度
三、教学方法
本课程将采用以下教学方法：
1. 理论授课：介绍操作系统的基本概念和原理，并通过案例分析进行实际应用的讲解。
2. 实践操作：通过实际操作和编程练，加深学生对操作系统的理解和掌握。
3. 分组讨论：组织学生进行小组讨论，共同分析和解决操作系统相关的问题。
四、教学评估
本课程的评估方式将包括以下几个方面：
1. 课堂表现：考察学生对操作系统知识的掌握情况和参与讨论
的主动性。
2. 实验报告：评估学生在实践操作和编程练中的实际能力和成果。
3. 期末考试：综合考察学生对操作系统的理论知识和应用能力。
五、教学资源
本课程的教学资源包括以下几个方面：
1. 教材：选用经典的操作系统教材作为参考书。
2. 讲义：提供详细的课堂讲义，帮助学生更好地理解和研究。
3. 实验环境：提供适合操作系统实验的计算机环境和工具。
六、教学进度安排
本课程的教学进度安排如下：
七、参考资料
1. 牛津大学计算机科学系，操作系统原理教学课程手册。
2. 郁才根，操作系统简明教程，清华大学出版社，2018。
3. 李文新等，操作系统设计与实现，机械工业出版社，2019。