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  陈向群

  北京大学

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  jingpinmooc

第1章 操作系统概述

主要内容：举例介绍操作系统所做的工作；操作系统的定义与特征；操作系统分类；操作系统发展中的典型技术；典型操作系统的结构。

第2章 操作系统运行环境

主要内容：特权指令/非特权指令、CPU状态；中断系统的作用；中断硬件工作原理；中断处理程序流程；中断处理程序举例；中断系统举例；系统调用基本概念；系统调用实现机制；系统调用实现实例。

第3章 进程线程模型

主要内容：进程基本概念；进程状态及状态转换；进程控制块的作用和内容；进程控制操作；进程地址空间与进程映像；为什么引入线程？线程的应用场景；Web服务器的实现；线程概念、线程与进程的区别；线程实现的三种方式；Pthreads线程库及应用；几个重要的概念：原语、可再入程序。

第4章 处理器调度

主要内容：调度层次与调度类型；调度时机与进程切换；调度算法设计原则；调度算法设计时考虑的各种因素；基本调度算法；多级队列反馈调度算法；调度算法应用；Linux调度算法的演化； Windows调度算法简介。

第5、6章 同步机制

主要内容：进程/线程的并发执行；竞争条件的引入；进程互斥与进程同步的概念；进程互斥的软件解法；Peterson算法；进程互斥的硬件解法；睡眠与唤醒机制；信号量及PV操作；用信号量解决互斥问题举例；用信号量解决生产者消费者问题；用信号量解决读者写者问题；信号量的问题及管程的引入；管程的基本概念；Hoare管程；管程应用举例；Mesa管程；JAVA管程解决生产者消费者问题。

第7、8章 存储模型

主要内容：基本概念介绍；物理内存管理方案之可变分区管理方案；物理内存管理方案之页式管理方案；虚拟存储管理基本思想；页表设计；地址转换过程；TLB引入；缺页异常处理；页面置换算法及应用；工作集模型；清除策略与页缓冲技术。

第9、10章 文件系统

主要内容：文件系统的功能；文件分类；文件的逻辑结构和物理结构；文件控制块的内容和作用；文件目录与目录文件；文件系统的布局；文件的基本操作；文件系统的内存结构；磁盘空间管理；FAT16/32文件系统；UNIX文件系统；文件共享与保护机制；文件系统一致性；文件系统性能。

第11章I/O系统

主要内容：设备管理的目标和任务；I/O设备分类；I/O设备组成；I/O端口地址；I/O控制方式；I/O软件层次；设备分配算法；设备驱动程序；缓冲技术；I/O性能问题。

第12章死锁

主要内容：死锁的基本概念；产生死锁的原因；死锁举例；用资源分配图讨论死锁问题；死锁预防方法；死锁避免方法；银行家算法；银行家算法的应用；死锁检测方法；死锁解除方法；哲学家就餐问题。

课程目标

1．掌握操作系统的基本概念、功能组成、系统结构及运行环境；

2．熟悉并运用操作系统工作原理、设计方法和实现技术，理解有代表性、典型的操作系统实例（如UNIX、Linux和Windows）；

3．了解操作系统的演化过程、发展研究动向、新技术以及新思想，为后续相关课程的学习打下良好基础，为后续职业发展奠定基石。

本课程共12章。


授课形式

1．本课程由一系列教学视频组成，每周的学习内容大约由6-10段视频组成，每段视频的长度约8-12分钟。

2．每周布置课后作业。

3．鼓励学习者在课程论坛上提出问题，并互相帮助，回答问题。教学团队会始终关注课程论坛的讨论，有选择性的回答疑难问题。


常见问题

1．这门课程需要编写代码吗？

    在学习进程线程同步机制时，需要读懂用C、JAVA等编写的程序。在用信号量及P、V操作解决进程线程同步问题时，需要用伪码编写简单程序。

2．这门课程需要了解计算机硬件系统吗？

    通常在课上会讲解涉及到的相关内容。如果熟悉计算机硬件系统，会有利于对本课程的理解。

教材

《现代操作系统》（原书第3版），（荷）Andrews S. Tanenbaum著，陈向群、马洪兵 等译，机械工业出版社，2012年7月。

参考书目

《操作系统—精髓与设计原理》（原书第7版），（美）William Stallings著，陈向群、陈渝 译，电子工业出版社，2012年9月。

《操作系统概念》（原书第6版），（美）Abrahan Silberschatz、Peter Baer Galvin、Greg Gagne著，郑扣根 译，高等教育出版社，2010年1月。
《深入理解计算机系统》（原书第2版），（美）Randal E. Bryant、David R. O’Hallaron著，龚奕利、雷迎春 译，机械工业出版社，2011年1月。