操作系统原理（Operating Systems）

Peking University

About this Course

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《操作系统原理》是针对计算机科学技术专业三年级本科生开设的一门专业基础课程。本课程着重学生系统观的培养，通过重点讲述操作系统的内部结构、工作原理及典型技术的实现，使学生建立起对操作系统的整体及各个功能模块的认识，从而系统掌握计算机的专业知识，进一步提升学生的软件开发能力乃至系统软件开发能力。
任何计算机都必须在加载相应的操作系统之后，才能构成一个可以运转的、完整的计算机系统。操作系统的功能是否强大，决定了计算机系统的综合能力；操作系统的性能高低，决定了整个计算机系统的性能；操作系统本身的安全可靠程度，决定了整个计算机系统的安全性和可靠性。操作系统是软件技术的核心和基础运行平台。因此，计算机科学技术专业的学生需要学习和掌握操作系统的基本原理和专业知识。

本课程的教学目标是：

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。

Learner Career Outcomes

25%

started a new career after completing these courses

50%

got a tangible career benefit from this course

67%

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Shareable Certificate

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Start instantly and learn at your own schedule.

Flexible deadlines

Reset deadlines in accordance to your schedule.

Intermediate Level

Approx. 25 hours to complete

Chinese (Simplified)

Subtitles: Chinese (Simplified)

Instructor

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4.12/5 (8 Ratings)

Professor Chen Xiangqun

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1 Course

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Offered by

Peking University

Peking University is determined to make its education openly accessible to students in China and around the world. With over 3000 faculty members, Peking University offers excellence in teaching and learning.

Syllabus - What you will learn from this course

Content Rating92%(1,546 ratings)

Week

Week 1

2 hours to complete

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。

2 hours to complete

6 videos (Total 88 min)

6 videos

操作系统做了什么？10m

操作系统的定义和作用 20m

操作系统的主要特征 10m

典型操作系统的架构 11m

操作系统的分类1 17m

操作系统的分类2 18m

1 practice exercise

第一周测验30m

Week

Week 2

2 hours to complete

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。

2 hours to complete

6 videos (Total 86 min)

6 videos

处理器状态15m

中断与异常机制介绍14m

中断与异常机制工作原理 16m

实例：X86的中断与异常机制 9m

系统调用机制 15m

实例：基于X86的Linux系统调用机制简介13m

1 practice exercise

第二周测验30m

Week

Week 3

2 hours to complete

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。

2 hours to complete

6 videos (Total 88 min)

6 videos

进程的基本概念 17m

进程状态及状态转换 14m

进程控制 14m

关于进程相关概念的讨论 14m

线程的引入 14m

线程机制的实现11m

1 practice exercise

第三周测验30m

Week

Week 4

2 hours to complete

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。

2 hours to complete

6 videos (Total 82 min)

6 videos

处理器调度的相关概念15m

设计调度算法要考虑的几个问题9m

批处理系统的调度算法 13m

交互式系统的调度算法 16m

多级反馈队列调度算法、各种调度算法小结等 13m

Windows 的线程调度算法 14m

1 practice exercise

第四周测验30m

Week

Week 5

2 hours to complete

同步机制（1）

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。

2 hours to complete

8 videos (Total 97 min)

8 videos

进程的并发执行 12m

进程互斥 9m

进程互斥的软件解决方案 17m

进程互斥的硬件解决方案 12m

进程同步 13m

信号量及PV操作 11m

生产者消费者问题 9m

读者写者问题 10m

1 practice exercise

第五周测验30m

Week

Week 6

2 hours to complete

同步机制（2）

主要内容：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。

2 hours to complete

7 videos (Total 75 min)

7 videos

管程的基本概念 11m

HOARE管程 8m

管程的应用 11m

MESA管程 13m

PTHREAD中的同步机制 8m

进程间通信IPC 11m

典型操作系统中的IPC机制 10m

1 practice exercise

第六周测验30m

Week

Week 7

2 hours to complete

存储模型（1）

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。

2 hours to complete

6 videos (Total 72 min)

6 videos

基本概念-地址重定位 12m

物理内存管理 7m

伙伴系统 8m

基本内存管理方案1 9m

基本内存管理方案2 19m

交换技术 14m

1 practice exercise

第七周测验30m

Week

Week 8

2 hours to complete

存储模型（2）

主要内容：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。

2 hours to complete

8 videos (Total 117 min)

8 videos

虚拟存储技术 12m

页表及页表项的设计 18m

地址转换过程及TLB的引入 11m

页错误(Page Fault) 6m

软件相关策略 18m

页面置换算法1 25m

页面置换算法2-工作集算法 17m

其他相关技术 7m

1 practice exercise

第八周测验30m

Week

Week 9

2 hours to complete

文件系统（1）

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；UNIX文件系统。

2 hours to complete

7 videos (Total 107 min)

7 videos

文件与文件系统 15m

文件的存储介质 8m

磁盘空间管理 11m

文件控制块及文件目录 13m

文件的物理结构 29m

文件系统的实现 13m

文件系统实例——UNIX 15m

1 practice exercise

第九周作业30m

Week

Week 10

2 hours to complete

文件系统（2）

主要内容：FAT16/32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。

2 hours to complete

8 videos (Total 111 min)

8 videos

文件系统实例——FAT 22m

文件操作的实现 12m

文件系统的管理 13m

文件系统的安全性 6m

文件系统的性能1 18m

文件系统的性能2 16m

文件系统的性能3 11m

文件系统的两个练习 8m

1 practice exercise

第十周作业30m

Week

Week 11

2 hours to complete

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。

2 hours to complete

7 videos (Total 66 min)

7 videos

I/O管理概述 18m

I/O硬件组成 9m

I/O控制方式 6m

I/O软件的组成 5m

I/O相关技术 10m

I/O设备管理 8m

I/O性能问题 5m

1 practice exercise

第十一周作业30m

Week

Week 12

2 hours to complete

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。

2 hours to complete

7 videos (Total 106 min)

7 videos

死锁的基本概念 20m

资源分配图 12m

死锁预防 14m

死锁避免 16m

银行家算法 15m

死锁检测与解除 8m

哲学家就餐问题 18m

1 practice exercise

第十二周作业30m

Week

Week 13

1 hour to complete

期末

1 hour to complete

1 practice exercise

期末考试30m

Frequently Asked Questions

When will I have access to the lectures and assignments?
Access to lectures and assignments depends on your type of enrollment. If you take a course in audit mode, you will be able to see most course materials for free. To access graded assignments and to earn a Certificate, you will need to purchase the Certificate experience, during or after your audit. If you don't see the audit option:
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The course may offer 'Full Course, No Certificate' instead. This option lets you see all course materials, submit required assessments, and get a final grade. This also means that you will not be able to purchase a Certificate experience.
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When you purchase a Certificate you get access to all course materials, including graded assignments. Upon completing the course, your electronic Certificate will be added to your Accomplishments page - from there, you can print your Certificate or add it to your LinkedIn profile. If you only want to read and view the course content, you can audit the course for free.
Is financial aid available?
Yes, Coursera provides financial aid to learners who cannot afford the fee. Apply for it by clicking on the Financial Aid link beneath the "Enroll" button on the left. You’ll be prompted to complete an application and will be notified if you are approved. Learn more.
Will I earn university credit for completing the Course?
This Course doesn't carry university credit, but some universities may choose to accept Course Certificates for credit. Check with your institution to learn more. Online Degrees and Mastertrack™ Certificates on Coursera provide the opportunity to earn university credit.

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