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操作系統(自主模式)

自主模式

  • 什么是隨堂模式?

    隨堂模式課程一般為每學期一輪次,課程每周更新,作業、考試有截止時間,由課程提供方老師、助教指導,課程完結,成績由老師確認后,統一發放證書。

  • 什么是自主模式?

    自主模式課程常年開放加入,課件全部開放,作業、考試無截止時間,有學堂在線招募選拔的助教指導,考核通過即可自動獲得證書。

國家級精品

來自于: 清華大學 | 分類: 計算機(663)

課程描述

操作系統課講解操作系統中如何管理和協調應用程序對計算機系統中軟硬件資源的使用。

什么是認證證書?
免費學習
認證學習
名師簽名
實名認證
權威性
紙質證書
付費購買
免費贈送

課程簡介

操作系統是計算機系統中負責管理各種軟硬件資源的核心系統軟件,為應用軟件運行提供良好的環境。掌握操作系統的基本原理及其核心技術是研究型大學計算機專業本科畢業生的基本要求。

本課程是計算機專業核心課,以主流操作系統為實例,以教學操作系統ucore為實驗環境,講授操作系統的概念、基本原理和實現技術,為學生從事操作系統軟件研究和開發,以及充分利用操作系統功能進行應用軟件研究和開發打下扎實的基礎。

課程維基頁面:  http://os.cs.tsinghua.edu.cn/oscourse/OS2018spring

課程問答和交流區:https://piazza.com/tsinghua.edu.cn/spring2015/30240243x/home

課程實驗與練習: http://cherry.cs.tsinghua.edu.cn/courses/Tsinghua/CS101/2015_T1/info (目前只支持清華校園網內訪問)


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課程章節

第零講 在線教學環境準備
0.1 Piazza討論區
0.2在線實驗平臺
第一講 操作系統概述
1.1 課程概述
1.2 教學安排
1.3 什么是操作系統
1.4 為什么學習操作系統,如何學習操作系統
1.5 操作系統實例
1.6 操作系統的演變
1.7 操作系統結構
練習
第二講 實驗零 操作系統實驗環境準備
2.1 前言和國內外現狀
2.2 OS實驗目標
2.3 8個OS實驗概述
2.4 實驗環境搭建
2.5 x86-32硬件介紹
2.6 ucore部分編程技巧
2.7 演示實驗操作過程
第三講 啟動、中斷、異常和系統調用
3.1 BIOS
3.2 系統啟動流程
3.3 中斷、異常和系統調用比較
3.4 系統調用
3.5 系統調用示例
3.6 ucore+系統調用代碼
第四講 實驗一 bootloader啟動ucore os
4.1 啟動順序
4.2 C函數調用的實現
4.3 GCC內聯匯編
4.4 x86中斷處理過程
4.5 練習一
4.6 練習二
4.7 練習三
4.8 練習四 練習五
4.9 練習六
第五講 物理內存管理: 連續內存分配
5.1 計算機體系結構和內存層次
5.2 地址空間和地址生成
5.3 連續內存分配
5.4 碎片整理
5.5 伙伴系統
5.6 練習
第六講 物理內存管理: 非連續內存分配
6.1 非連續內存分配的需求背景
6.2 段式存儲管理
6.3 頁式存儲管理
6.4 頁表概述
6.5 快表和多級頁表
6.6 反置頁表
6.7 段頁式存儲管理
6.8 練習
第七講 實驗二 物理內存管理
7.1 了解x86保護模式中的特權級
7.2 了解特權級切換過程
7.3 了解段/頁表
7.4 了解UCORE建立段/頁表
7.5 演示lab2實驗環節
第八講 虛擬存儲概念
8.1 虛擬存儲的需求背景
8.2 覆蓋和交換
8.3 局部性原理
8.4 虛擬存儲概念
8.5 虛擬頁式存儲
8.6 缺頁異常
第九講 頁面置換算法
9.1 頁面置換算法的概念
9.2 最優算法、先進先出算法和最近最久未使用算法
9.3 時鐘置換算法和最不常用算法
9.4 Belady現象和局部置換算法比較
9.5 工作集置換算法
9.6 缺頁率置換算法
9.7 抖動和負載控制
第十講 實驗三 虛擬內存管理
10.1 實驗目標:虛存管理
10.2 回顧歷史和了解當下
10.3 處理流程、關鍵數據結構和功能
10.4 頁訪問異常
10.5 頁換入換出機制
第十一講 進程和線程
11.1 進程的概念
11.2 進程控制塊
11.3 進程狀態
11.4 三狀態進程模型
11.5 掛起進程模型
11.6 線程的概念
11.7 用戶線程
11.8 內核線程
第十二講 進程控制
12.1 進程切換
12.2 進程創建
12.3 進程加載
12.4 進程等待與退出
第十三講 實驗四 內核線程管理
13.1 總體介紹
13.2 關鍵數據結構
13.3 執行流程
13.4 實際操作
第十四講 實驗五 用戶進程管理
14.1 總體介紹
14.2 進程的內存布局
14.3 執行ELF格式的二進制代碼-do_execve的實現
14.4 執行ELF格式的二進制代碼-load_icode的實現
14.5 進程復制
14.6 內存管理的copy-on-write機制
第十五講 處理機調度
15.1 處理機調度概念
15.2 調度準則
15.3 先來先服務、短進程優先和最高響應比優先調度算法
15.4 時間片輪轉、多級反饋隊列、公平共享調度算法和ucore調度框架
15.5 實時調度和多處理器調度
15.6 優先級反置
第十六講 實驗六 調度器
16.1 總體介紹和調度過程
16.2 調度算法支撐框架
16.3 時間片輪轉調度算法
16.4 Stride調度算法
第十七講 同步互斥
17.1 背景
17.2 現實生活中的同步問題
17.3 臨界區和禁用硬件中斷同步方法
17.4 基于軟件的同步方法
17.5 高級抽象的同步方法
第十八講 信號量與管程
18.1 信號量
18.2 信號量使用
18.3 管程
18.4 哲學家就餐問題
18.5 讀者-寫者問題
第十九講 實驗七 同步互斥
19.1 總體介紹
19.2 底層支撐
19.3 信號量設計實現
19.4 管程和條件變量設計實現
19.5 哲學家就餐問題
第二十講 死鎖和進程通信
20.1 死鎖概念
20.2 死鎖處理方法
20.3 銀行家算法
20.4 死鎖檢測
20.5 進程通信概念
20.6 信號和管道
20.7 消息隊列和共享內存
第二十一講 文件系統
21.1 文件系統和文件
21.2 文件描述符
21.3 目錄、文件別名和文件系統種類
21.4 虛擬文件系統
21.5 文件緩存和打開文件
21.6 文件分配
21.7 空閑空間管理和冗余磁盤陣列RAID
第二十二講 實驗八 文件系統
22.1 總體介紹
22.2 ucore 文件系統架構
22.3 Simple File System分析
22.4 Virtual File System分析
22.5 I/O設備接口分析
22.6 執行流程分析
第二十三講 I/O子系統
23.1 I/O特點
23.2 I/O結構
23.3 I/O數據傳輸
23.4 磁盤調度
23.5 磁盤緩存
期末考試
期末考試

授課教師

  • 向勇 清華大學 計算機系 副教授

    向勇,博士,清華大學計算機系副教授,自2000年開始從事操作系統課的教學工作,科研方向包括無線自組網、計算機支持的協同工作和操作系統,曾主持或參與國家自然科學基金項目《支持多信道的自組網及其與Internet 互連的研究》和《多協作方式集成模型與環境研究》、863項目《車載自組網及其在智能導航中的應用》、核高基項目《開源操作系統內核分析和安全性評估:Linux體系結構及內核功能模塊間關系分析》,以及多項企業合作項目,近5年發表10余篇論文(SCI檢索2篇, EI檢索5余篇)。

  • 陳渝 清華大學 計算機系 副教授

    陳渝,男,博士,清華大學計算機系副教授、中國計算機學會普適計算專委會副主任,系統軟件專委委員,清華大學信息技術研究院操作系統研究中心負責人。主要科研方向:操作系統、系統安全,嵌入式系統,普適計算、高性能計算等。在操作系統相關領域的國際會議如VEE, ICPP, CLUSTER, PACT, MASCOTS, ICPADS等,和國際期刊,如 IEEE Computer, ACM TACO,CCPE, TCJ,發表了學術論文,共計發表論文50余篇,申請專利6項。作為項目負責人承擔了核高基子項目3項,國家863項目1項,國家科技支撐計劃1項,自然科學基金項目2項,以及國際合作項目6項等。負責研發操作系統分析工具,OS kernel bug分析平臺,SkyEye嵌入式系統模擬仿真環境軟件系統,ucore教學操作系統等。承擔清華大學計算機系本科和研究生的操作系統課程,翻譯和出版6本操作系統與嵌入式系統等教材。獲省部級一等獎3次,二等獎2次。

精華筆記

  • 21.1 文件系統和文件文件系統是操作系統中管理持久性數據的子系統,提供數據檢索和訪問功能文件是具有符號名,由字節序列構成的數據項集合文件系統的功能1分配文件磁盤空間2管理文件集合3數據可靠和安全文件屬性文件頭:1 文件屬性;2 文件存儲位

    2015-06-01 12:56:39 by ejacky

常見問題

目前還沒有常見問題喲!

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