《操作系统课程设计》课程教学大纲.docx

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1、操作系统课程设计教学大纲一、课程基本信息课程名称操作系统课程设计Operating System Curriculum Design课程编码CST210221020开课院部计算机科学与技术学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时48讲授0实验0上机48实践0课外学时0适用专业计算机科学与技术授课语言中文先修课程计算机操作系统课程简介 （限选）操作系统课程设计是操作系统原理课的应用和实践，通过完成相关的系统软件分析、设计、开发和实现任务，使学生巩固理论学 习的概念、原理、设计及算法，培养软件系统结构设计和工程素养，使学生能够站在操作系统内部结构组织的系统视角理解其设计和实现 的精髓，更好地掌握操

2、作系统所需要的硬件支持和软件工作机理、实现机制和设计技巧。要完成操作系统课程设计任务，必须在深入理解操作系统的基本原理和理论的基础上，将其应用到解决实际操作系统问题。首先需要 构建基于开源操作系统的实验平台，并能够熟悉开源系统相应的指令命令和开发工具；在此基础上将实践手段和操作系统理论结合起来， 即理解操作系统算法，并能够在系统平台上编码实现操作系统相关实验。在实现过程中强化学生对操作系统复杂工程问题进行研究的能 力，布置学生查阅操作系统相关文献，对出现问题进行研究；学生在熟悉平台和理解操作系统理论的基础上，培养构建小型操作系统的能 力，并可以了解不同操作系统模块在系统中发挥的作用；了解国产操

3、作系统设计开发技术，认识拥有自主知识产权的操作系统对科技强国 的重要性。“Operating System curriculum design“ is the application and practice of the operating system principle course. By completing the relevant system software analysis, design, development and implementation tasks, students can consolidate the concept of theoretical le

4、arning, principle, design and algorithm, cultivate software system structure design and engineering literacy, so that students can understand the essence of its design and implementation from the system perspective of internal structure organization of the operating system, better grasp the hardware

5、 support and software working mechanism, implementation mechanism and design skills required by the operating system.To complete the task of operating system curriculum design, it must be applied to solve the actual operating system problems on the basis of in-depth understanding of the basic princi

6、ples and theories of the operating system. First of all, we need to build an experimental platform based on the open source operating system, and be familiar with the corresponding instructions and development tools of the open source system. On this basis, the practical means arecombined with the o

7、perating system theory, that is, understand the operating system algorithm and be able to code and implement operating system related experiments on the system platform. In the process of implementation, strengthen students abi1ity to study complex engineering problems of operating system, arrange s

8、tudents to consult relevant documents of operating system and study problems; on the basis of familiarity with the platform and understanding of the operating system theory, students develop the ability to buiId smal1 operating systems, and can understand the role of different operating system modul

9、es in the system, and understand the design and development technology of domestic operating system and the importance of operating system with independent intellectual property rights to a strong country of science and technology.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ： 了解操作系统的结构，可以编译系统内核和生成

10、相应的文件系统并构建操作系统。能够在开 源系统中识别各个操作系统模块并进行调用和模拟，为毕业要求指标点3.1的达成提供支持。是3. 13. 12M2目标2 ：能够构建开源操作系统的应用场景，了解开源操作系统的实验环境，熟练使用系统指令进行 实验的设计和实施，为毕业要求指标点4. 2的达成提供支持。是4.24.23M3目标3 ：熟悉开源操作系统的开发环境，能够对编程工具进行多种参数和环境变量的配置，可以将实 验链分解为多个步骤并选择多个工具分别进行实现，为毕业要求指标点5.1的达成提供支持。是5. 15. 14M4目标4 ：能够在系统平台上结合实践手段和操作系统理论，培养学生对操作系统的进程管理

11、、线程操 作、系统调用、文件管理、内存管理、终端创建等模块进行调用和编程实现的能力，在实现过程中 培养学生对操作系统复杂工程问题进行研究的能力。，为毕业要求指标点5. 2的达成提供支持。是5.25.25M5目标5 ：能保障课程正常秩序（政治层面、课堂保障层面，非学生能力层面）是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1上机1Linux系统命令训练包括文件夹命令、文件操作命令、文件内容操作命令、权 限命令、环境命令、归档命令和帮助命令共7组的30条命令。Ml, M28上机/2上机2Linux下的C语言 编程掌握开发工具gcc和Makefile,

12、熟悉编辑器的使用，在Linux 操作系统上进行程序开发。M2, M34上机/3上机3Linux下的脚本编 程掌握Linux Bash的使用，在Linux操作系统上进行脚本程序开 发。M2, M34上机/4上机4引导系统Grub的 配置引导系统Grub的主要作用和文件配置。Ml, M31上机/5上机5内核配置和编译Linux内核编译步骤、内核配置，并对新生成的内核进行调 用。Ml, M31上机/6上机6驱动程序开发编译生成驱动程序模块，构建/dev驱动节点的构建，了解驱动 模块控制命令，调用新生成的驱动。M3, M44上机/7上机7线程生产者消费者 模型线程应用生产者消费者模型，调用互斥锁和条件

13、变量API,说 明线程的PV操作。M3, M42上机/8上机8线程哲学家进餐问 题线程应用哲学家进餐模型，调用互斥锁和条件变量API,说明 线程的资源竞争和死锁。M3, M42上机/9上机9进程创建和信号通 信进程的创建和信号通信API的调用，以及使用程序实现。M3, M42上机/10上机10进程管道通信进程的3种管道(低级管道、高级管道、有名管道)调用。M3, M42上机/11上机11终端程序实现解释Shell用到的数据结构，功能函数，包括指令解析、执行 API、管道/重定向的设置等。M3, M44上机/12上机12添加系统调用结合应用场景添加模块/系统的系统调用，M3, M44上机/13上

14、机13内存调度算法实现连续/非连续分配存储、分页分段算法等多种调度算法的实现M3, M44上机/14上机14VFS文件设计VFS的主要设计和数据结构，实时演示。M3, M42上机/15上机15GUI整合实验项目使用GUI (Ncurses/QT)技术构建整合所有实验项目。M3, M42上机/ /16上机16构建小型操作系统初始化引导系统BootLoader,结合之前实验项目定制编译系统 内核，生成相应的文件系统，构建小型操作系统。Ml, M32上机/四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1考勤随机点名、刷卡点名等5%2随机点 名、刷卡 点名等随机检查学生上课精神状态、回答问题情况5%3实验项

15、目- 编程开发 工具的使 用涉及到GCC编程和脚本编程的实验项目，熟练使用系统指令和编程开发工具15%4实验项目- 操作系统 各模块的 调用和实 现涉及到驱动程序、进程、线程、系统调用、终端模拟、文件系统、内存管理的编程开发，将操作系统理论和实践编程相 幺士 A50%5实验项目- 小型操作 系统的构 建编译内核，构建小型操作系统15%6实践报告提交所有实验项目的实践报告10%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml实验项目- 小型操作 系统的构 建80%A-按时提交实验项目，构建系统运行顺利，程序执行过程和实验结果无误，有一定创新性。B-按时提交实 验项目，构建系统运行基本顺利，

16、有少量错误，没有创新。C-按时提交实验项目，构建系统运行不太顺 利，有一定量的错误，没有创新。D-不按时提交实验项目，实验项目未完成。2Ml实践报告20%A-实践报告包含实验项目全面，报告格式完整，内容充实，描述清晰合理。B-实践报告包含实验项目基本 全面，报告格式基本完整，内容基本充实，描述基本清晰合理。C-实践报告包含实验项目不够全面，报告 格式不太完整，内容不够充实，描述不太清晰合理。A实践报告未包含实验项目，报告格式不完整，内容 不充实，描述不合理，有糊弄嫌疑。3M2实验项目- 编程开发 工具的使 用80%A-按时提交实验项目，构建环境运行顺利，程序执行过程和实验结果无误，有一定创新性

17、。B-按时提交实 验项目，构建环境运行基本顺利，有少量错误，没有创新。c-按时提交实验项目，构建环境运行不太顺 利，有一定量的错误，没有创新。D-不按时提交实验项目，实验项目未完成。4M2实践报告20%好实践报告包含实验项目全面，报告格式完整，内容充实，描述清晰合理。B-实践报告包含实验项目基本 全面，报告格式基本完整，内容基本充实，描述基本清晰合理。c-实践报告包含实验项目不够全面，报告 格式不太完整，内容不够充实，描述不太清晰合理。D-实践报告未包含实验项目，报告格式不完整，内容 小允实，描述不合理，有糊弄嫌疑。5M3实验项目- 编程开发 工具的使 用30%A-按时提交实验项目，开发工具使

18、用熟练，程序执行过程和实验结果无误，有一定创新性。B-按时提交实 验项目，开发工具使用基本熟练，有少量错误，没有创新。c-按时提交实验项目，开发工具使用不太熟 练，有一定量的错误，没有创新。D-不按时提交实验项目，实验项目未完成。6M3实验项目- 操作系统 各模块的 调用和实 现40%A-按时提交实验项目，使用工具开发的操作系统各个模块功能有效，程序执行过程和实验结果无误，有一 定创新性。B-按时提交实验项目，使用工具开发的操作系统各个模块功能基本有效，有少量错误，没有创 新。C-按时提交实验项目，使用工具开发的操作系统各个模块功能效果一般，有一定量的错误，没有创 新。D-不按时提交实验项目，

19、实验项目未完成。7M3实验项目- 小型操作 系统的构 建30%A-按时提交实验项目，使用开发工具构建系统运行顺利，程序执行过程和实验结果无误，有一定创新性。 B-按时提交实验项目，使用开发工具构建系统运行基本顺利，有少量错误，没有创新。C-按时提交实验项 目，使用开发工具构建系统运行不太顺利，有一定量的错误，没有创新。D-不按时提交实验项目，实验项 目未完成。8M4实验项目- 操作系统 各模块的 调用和实 现80%A-按时提交实验项目，操作系统各个模块调用成功，实现完备，程序执行过程和实验结果无误，有一定创 新性。B-按时提交实验项目，操作系统各个模块调用基本成功，实现基本完备，有少量错误，没

20、有创新。 C-按时提交实验项目，操作系统各个模块调用不太成功，实现不够完备，有一定量的错误，没有创新。D- 不按时提交实验项目，实验项目未完成。9M4实践报告20%A-实践报告包含实验项目全面，报告格式完整，内容充实，描述清晰合理。B-实践报告包含实验项目基本 全面，报告格式基本完整，内容基本充实，描述基本清晰合理。c-实践报告包含实验项目不够全面，报告格式不太完整，内容不够充实，描述不太清晰合理。D-实践报告未包含实验项目，报告格式不完整，内容 不允实，描述不合理，有糊弄嫌疑。10M5考勤80%A-缺勤2次以内B-缺勤3次及以上，很少参加课堂讨论。11M5/20%A-积极B-不积极评分等级说明：A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; M, N = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1操作系统内核实验教程（第2版，胶印），一中国石油大学出版社，2015.4. （*主教材）2图书1计算机操作系统原理，中国石油大学出版社，2012.9, ISBN:9787563637997.