作業系統原理課程是北京大學（首次）於華文慕課開設的慕課課程、國家精品線上開放課程，授課教師是陳向群。該課程累計報名人數13780人，播放次數7萬餘次。
作業系統原理課程共十二章，包括作業系統概述、作業系統運行環境、進程執行緒模型、處理器調度、同步機制等內容。
基本介紹
- 中文名：作業系統原理
- 授課教師：陳向群
- 授課平台：華文慕課
- 類別：慕課課程、國家精品線上開放課程
- 累計報名人數：13760人
- 提供院校：北京大學
課程性質,課程定位,適應專業,開課信息,課程簡介,課程大綱,預備知識,授課目標,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
課程定位
作業系統原理課程是針對計算機科學技術專業三年級本科生開設的一門專業基礎課程。
適應專業
作業系統原理課程適合計算機科學技術專業學生學習。
開課信息
課程名稱 | 授課教師 | 報名人數 | 播放次數 |
|---|---|---|---|
《作業系統原理》 | 陳向群 | 13780人 | 7萬+ |
（註：表格內容參考資料）
課程簡介
該課程共十二章，包括第1章作業系統概述主要舉例介紹作業系統所做的工作、作業系統的定義與特徵、作業系統分類、作業系統發展中的典型技術、典型作業系統的結構；第2章作業系統運行環境主要講述特權指令/非特權指令、CPU狀態、中斷系統的作用、中斷硬體工作原理、中斷處理程式流程、中斷處理程式舉例、中斷系統舉例、系統調用基本概念、系統調用實現機制、系統調用實現實例；第3章進程執行緒模型主要講述進程基本概念、進程狀態及狀態轉換、進程控制塊的作用和內容、進程控制操作、進程地址空間與進程映像、為什麼引入執行緒，執行緒的套用場景、Web伺服器的實現、執行緒概念、執行緒與進程的區別、執行緒實現的三種方式、Pthreads執行緒庫及套用、幾個重要的概念：原語、可再入程式等內容。
課程大綱
第1章作業系統概述 主要內容：舉例介紹作業系統所做的工作；作業系統的定義與特徵；作業系統分類；作業系統發展中的典型技術；典型作業系統的結構。 第2章作業系統運行環境 主要內容：特權指令/非特權指令、CPU狀態；中斷系統的作用；中斷硬體工作原理；中斷處理程式流程；中斷處理程式舉例；中斷系統舉例；系統調用基本概念；系統調用實現機制；系統調用實現實例。 第3章進程執行緒模型 主要內容：進程基本概念；進程狀態及狀態轉換；進程控制塊的作用和內容；進程控制操作；進程地址空間與進程映像；為什麼引入執行緒？執行緒的套用場景；Web伺服器的實現；執行緒概念、執行緒與進程的區別；執行緒實現的三種方式；Pthreads執行緒庫及套用；幾個重要的概念：原語、可再入程式。 第4章處理器調度 主要內容：調度層次與調度類型；調度時機與進程切換；調度算法設計原則；調度算法設計時考慮的各種因素；基本調度算法；多級佇列反饋調度算法；調度算法套用；Linux調度算法的演化；Windows調度算法簡介。 第5、6章同步機制 主要內容：進程/執行緒的並發執行；競爭條件的引入；進程互斥與進程同步的概念；進程互斥的軟體解法；Peterson算法；進程互斥的硬體解法；睡眠與喚醒機制；信號量及PV操作；用信號量解決互斥問題舉例；用信號量解 | 決生產者消費者問題；用信號量解決讀者寫者問題；信號量的問題及管程的引入；管程的基本概念；Hoare管程；管程套用舉例；Mesa管程；JAVA管程解決生產者消費者問題。 第7、8章存儲模型 主要內容：基本概念介紹；物理記憶體管理方案之可變分區管理方案；物理記憶體管理方案之頁式管理方案；虛擬存儲管理基本思想；頁表設計；地址轉換過程；TLB引入；缺頁異常處理；頁面置換算法及套用；工作集模型；清除策略與頁緩衝技術。 第9、10章檔案系統 主要內容：檔案系統的功能；檔案分類；檔案的邏輯結構和物理結構；檔案控制塊的內容和作用；檔案目錄與目錄檔案；檔案系統的布局；檔案的基本操作；檔案系統的記憶體結構；磁碟空間管理；FAT16/32檔案系統；UNIX檔案系統；檔案共享與保護機制；檔案系統一致性；檔案系統性能。 第11章I/O系統 主要內容：設備管理的目標和任務；I/O設備分類；I/O設備組成；I/O連線埠地址；I/O控制方式；I/O軟體層次；設備分配算法；設備驅動程式；緩衝技術；I/O性能問題。 第12章死鎖 主要內容：死鎖的基本概念；產生死鎖的原因；死鎖舉例；用資源分配圖討論死鎖問題；死鎖預防方法；死鎖避免方法；銀行家算法；銀行家算法的套用；死鎖檢測方法；死鎖解除方法；哲學家就餐問題。 |
（註：表格內容參考資料）
預備知識
學習資料
書名 | 作者 | 譯者 | 出版社 | 出版時間 | ISBN |
|---|---|---|---|---|---|
《現代作業系統》（原書第3版） | AndrewsS.Tanenbaum | 陳向群、馬洪兵 | 機械工業出版社 | 2012年7月 | ------- |
《作業系統—精髓與設計原理》（原書第7版） | WilliamStallings | 陳向群、陳渝 | 2012年9月 | 9787121185106 | |
《作業系統概念》（原書第6版） | AbrahanSilberschatz、PeterBaerGalvin、GregGagne | 鄭扣根 | 2010年1月 | ------- | |
《深入理解計算機系統》（原書第2版） | RandalE.Bryant、DavidR.O’Hallaron | 雷迎春 | 2011年1月 | 9787111321330 | |
（註：表格內容參考資料） | |||||
授課目標
1、掌握作業系統的基本概念、功能組成、系統結構及運行環境。
2、運用作業系統工作原理、設計方法和實現技術，理解有代表性、典型的作業系統實例（如UNIX、Linux和Windows）。
3、了解作業系統的演化過程、發展研究動向、新技術以及新思想，為後續相關課程的學習打下基礎，為後續職業發展奠定基石。
所獲榮譽
2017年12月26日，該課程被中華人民共和國教育部認定為國家精品線上開放課程。
教師簡介
陳向群為該課程的授課教師，jingpinmooc為該課程的助教。
