[全新一季]計算機作業系統概論 (牛津/劍橋 國際課程科研專案：課程22)

★本文介紹的是單堂課程內容，想了解『牛津/劍橋 國際課程科研專案』整體如何運作，請至這篇文章：『牛津劍橋國際科研專案詳解』

作業系統是在電腦上運行的最重要的軟體。它管理電腦的記憶體和進程，以及所有的軟體和硬體。它還允許你在不知道如何說電腦語言的情況下與電腦交流。沒有作業系統，電腦是無用的。電腦的作業系統(OS)管理電腦上的所有軟體和硬體。大多數情況下，同時運行多個不同的電腦程式，它們都需要訪問電腦的中央處理單元(CPU)、記憶體和存儲。作業系統協調所有這一切，以確保每個程式得到它所需要的。

在本課程中，學生將有機會理解主要的作業系統抽象化概念，探索作業系統功能實現中的取捨關係。同時研究組成現代作業系統的不同子系統；研究用於資源管理和分配的不同作業系統機制和策略；將對作業系統的理論理解應用到實際作業系統實現中。通過完成課程，學生將會學習如何區分不同風格的作業系統設計，瞭解資源抽象和資源管理背後的主要原則，進程隔離背後的主要原則，以及進程和執行緒模型；掌握調度問題和進程間通信背後的機制；識別與併發相關的主要問題，並解釋作業系統中的不同同步機制；評估作業系統中的安全風險，並瞭解作業系統在建立安全性方面應該扮演的角色。

》高中生、大學生
》電腦專業的學生；對電腦專業感興趣的學生。
》學生需要具備一定的理科能力，微積分、數學分析、矩陣代數、概率、統計、線性代數、數學建模等。

劍橋大學（University of Cambridge；勳銜：Cantab），是一所世界頂尖的公立研究型大學，採用書院聯邦制，坐落於英國劍橋。其與牛津大學並稱為牛劍，與牛津大學、倫敦大學學院、帝國理工學院、倫敦政治經濟學院同屬“G5超級精英大學”。劍橋大學是英語世界中第二古老的大學，前身是一個于1209年成立的學者協會。

八百多年的校史彙聚了牛頓、開爾文、麥克斯韋、玻爾、玻恩、狄拉克、奧本海默、霍金、達爾文、沃森、克裡克、馬爾薩斯、馬歇爾、凱恩斯、圖靈、懷爾斯、華羅庚等科學巨匠，彌爾頓、拜倫、丁尼生、培根、羅素、維特根斯坦等文哲大師，克倫威爾、尼赫魯、李光耀等政治人物以及羅伯特·沃波爾（首任）在內的15位英國首相。截止2019年10月，共有120位諾貝爾獎得主（世界第二）、11位菲爾茲獎得主（世界第六）、7點陣圖靈獎得主（世界第八）曾在此學習或工作。

劍橋大學在眾多領域擁有崇高的學術地位及廣泛的影響力，被公認為當今世界最頂尖的高等教育機構之一。劍橋大學是英國羅素大學集團、金三角名校及劍橋大學醫療夥伴聯盟的一員，衍育了科技聚集地“矽沼(Silicon Fen)”。學校共設八座文理博物館，並有館藏逾1500萬冊的圖書館系統及全球最古老的出版社——劍橋大學出版社。

2019-20年度，劍橋大學位居泰晤士高等教育世界大學排名世界第3、QS世界大學排名世界第7、US News世界大學排名世界第9、世界大學學術排名世界第3，泰晤士高等教育世界大學聲譽排名世界第4。

• 電腦作業系統概述
• 作業系統是電腦系統中最重要的系統軟體。作業系統是一個大型複雜的併發系統，併發性、共用性和隨機性是它的重要特徵，併發機制支援多道程序設計，共用機制控制諸進程正確使用硬軟體資源 處理器管理
• 處理器管理是作業系統的重要組成部分，負責管理、調度和分派電腦系統的重要資源處理器，並控制程式執行，由於它是作業系統中最核心的部分，無論是應用程式，還是系統程式，最終都要在處理器上執行，以實現其功能
• 存儲管理
• 存儲管理是作業系統的重要組成部分，負責管理電腦系統的重要資源-主記憶體，由於任何程式及資料必須佔用主存空間才能執行和處理，因此，它的優劣直接影響系統性能。
• 設備管理
• 設備管理是作業系統中最龐雜和瑣碎的部分，普遍使用I/O中斷、緩衝區管理、通道、設備驅動調度等多種技術，這些措施較好地克服由於設備和CPU速度的不匹配所引起的問題，使主機和設備並行工作，提高設備使用效率。
• 文件管理
• 檔案系統是作業系統中負責存取和管理資訊的模組，它用統一方法管理使用者和系統資訊的存儲、檢索、更新、共用和保護，並為用戶提供一整套方便有效的檔使用和操作方法。
• 併發程式設計
• 在多道程序設計系統中，同一時刻可能有許多進程/執行緒，它們之間存在兩種基本關係：競爭關係和協作關係。
• 專案回顧與成果展示Program Review and Presentation
• 論文輔導和發表Project Paper and Publication

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