95學年度下學期課程綱要
【修課同學請隨時上網查閱本網頁，隨著學期進行，課程相關資訊會隨時公布在此網頁】
一、【開課系所】：資訊工程學系( ￭學士班□進修學士班□碩士班□碩士在職專班 )
二、【開課年級】：三年級
三、【修別】：必修
四、【科目名稱】（中文）：作業系統
（英文）：Operating Systems
五、【先修科目】：
六、【學分數】： 上學期 0 學分，下學期 3 學分
七、【授課時數】：（正課） 3 小時 （實習）0 小時
八、【教學目標】：
作業系統(Operating
System)是任何一個電腦系統所不可或缺的部份。一個電腦系統可分成硬體(Hardware)、作業系統(Operating System)、應用程式(Application Program)、使用者(Users)等四個部份，而作業系統所扮演的正是硬體與使用者(及應用程式)二者之間中介的角色，其主要目的在於提供使用者一個便利(Convenient)且有效率(Efficient)地執行程式的環境。若將電腦比喻成人的軀體，那作業系統就像人的靈魂，主宰著的電腦的行為。
至2005年為止，用於一般使用者電腦的作業系統主要兩個家族：Unix家族和微軟Windows家族。Unix家族包括多個組織的作業系統，其中有幾個主要的子類包括System
V、BSD和Linux。這裡的'Unix'是一個商標，開發組織允許使用作業系統在一個定義前提下自由地開發。而微軟公司的Windows作業系統家族起源於早期的IBM PC環境中的MS-DOS，現在版本是基於新的Windows NT核心，第一次是在OS/2中制定。和Unix不同，Windows只能運行在32位和64位的x86 CPU（如Intel或者AMD的晶元）上，儘管早期有版本運行於DEC Alpha，MIPS 和 PowerPC體系結構。今天Windows是一個流行的作業系統，在全球桌面市場中佔有90%左右的份額，同時在中低端伺服器市場也有廣泛的應用，如Web伺服器和資料庫伺服器。
不管是哪一個家族的作業系統，他們的基本核心都是一樣在進行資源管理的工作，對電腦系統而言，所謂的資源包括CPU的使用時間、主記憶體、電腦硬碟空間、周邊的輸出入裝置等等。本課程將介紹這些基本的作業系統核心概念，同時將以Linux作業系統
九、【內容綱要】：(請點選各章標題以下載課程投影片)
1.1. Linux Versus
Other Unix-Like Kernels
1.2. Hardware
Dependency
1.3. Linux Versions
1.4. Basic
Operating System Concepts
1.5. An Overview of
the Unix Filesystem
1.6. An Overview of Unix Kernels
2.1 Memory Addresses
2.2 Segmentation in Hardware
2.3 Segmentation in Linux
2.4 Paging in Hardware
2.5 Paging in Linux
3.1. Processes, Lightweight Processes, and Threads
3.2. Process Descriptor
3.3. Process Switch
3.4. Creating Processes
3.5. Destroying Processes
Chapter
4. Interrupts and Exceptions
4.1. The Role of Interrupt Signals
4.2. Interrupts and Exceptions
4.3. Nested Execution of Exception and Interrupt Handlers
4.4. Initializing the Interrupt Descriptor Table
4.5. Exception Handling
4.6. Interrupt Handling
4.7. Softirqs and Tasklets
4.8. Work Queues
4.9. Returning from Interrupts and Exceptions
Chapter 5. Kernel Synchronization(Last update:
5.1. How the Kernel Services Requests
5.2. Synchronization Primitives
5.3. Synchronizing Accesses to Kernel Data Structures
5.4. Examples of Race Condition Prevention
Chapter 6. Timing Measurements
6.1. Clock and Timer Circuits
6.2. The Linux Timekeeping Architecture
6.3. Updating the Time and Date
6.4. Updating System Statistics
6.5. Software Timers and Delay Functions
6.6. System Calls Related to Timing Measurements
Chapter 7. Process Scheduling (Last update:
[本章所提到之主要原始碼struct task, context_switch, finish_task_switch, runqueue, schedule, try_to_wake_up] (Last update:
7.1. Scheduling Policy
7.2. The Scheduling Algorithm
7.3. Data Structures Used by the Scheduler
7.4. Functions Used by the Scheduler
7.5. Runqueue Balancing in Multiprocessor Systems
7.6. System Calls Related to Scheduling
Chapter 8. Memory Management(Last update:
[本章所提到之主要原始碼struct pg_data_t, struct zone, struct
page, kmem_cache_t] (Last
update:
8.1. Page Frame Management
8.2. Memory Area Management
8.3. Noncontiguous Memory Area Management
Chapter 9. Process Address Space
9.1. The Process's Address Space
9.2. The Memory Descriptor
9.3. Memory Regions
9.4. Page Fault Exception Handler
9.5. Creating and Deleting a Process Address Space
9.6. Managing the Heap
A.1. Prehistoric Age: the BIOS
A.2. Ancient Age: the Boot Loader
A.3. Middle Ages: the setup( ) Function
A.4. Renaissance: the startup_32( ) Functions
A.5. Modern Age: the start_kernel( ) Function
十、【課本】：
(Daniel P. Bovet and Marco Cesati著) 陳建勳 譯，蔣大偉 編，”Linux核心詳解”，美商歐萊禮公司。
十一、【課程必備工具書】：
l Linux程式設計教學手冊(第三版) (碁峯資訊股份有限公司)
l C++初學指引 Linux程式設計(金禾資訊股份有限公司)
l Linux C/C++網路程式設計(金禾資訊股份有限公司)
l Fedora Core
十二、【參考文獻】：
þ Silberschatz, P. Galvin, and G. Gagne, "Operating System Concepts," John Wiley & Sons, Inc., 第七版
þ linux programming unleashed
þ Linux 系統程式實例設計 (Linux Programming by Example: The Fundamentals)
十二、【Linux相關網站】：
l Textbook website: Understanding.the.Linux.Kernel.3rd.Edition
http://linux-security.cn/ebooks/ulk3-html/
l Linux Kernel Archives
l Source code cross reference
十三、【評分方式】：
l 平時作業(20%)：每章將選擇數支Linux原始碼函式，由學生繪製該程式的流程圖及說明文件繳交。[平時成績表] （最近更新日期
l 程式作業(30%)：共四支程式作業，程式題目選取至課程工具書的範例程式。
l 期中考成績(20%)：課本內容佔50%，而平時作業內容佔50%。
l 期末考成績(30%)：考題內容以投影片為主、補交作業為輔。（最近更新日期
十四、【作業】：(請點選超連結下載作業說明及題目)
一、作業繳交規定
二、程式作業（最近更新日期
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作業編號 |
作業題目 |
繳交日期 |
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第一次作業 |
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第二次作業 |
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第三次作業 |
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第四次作業 |
將第二次作業的另一個process或thread加應用程式，完成你的第一個Linux網路互動程式 |
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三、流程圖作業（最近更新日期
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作業編號 |
繳交日期 |
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20070406 |
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20070413 |
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20070420 |
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20070420 |
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20070522 |
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20070606 |
四、期中考試、解答、及評分方式(
五、期末考試考題內容以投影片為主、補交作業為輔。（最近更新日期
六、成績補救方式(Last update:
基本上，補救方式是要學生拿出學習誠意，確實做到課前預習、上課認真、課後複習三個要點。方法如下：
1.
(課前預習)每週一PM10:00前將隔天(週二)早上的上課進度事先預習好，寫個5頁以上的內容心得摘要(.doc)寄給我與助教(請寄至我的google 信箱jiungyao@gmail.com，請勿寄至我的學校信箱，否則遺失自行負責)，進度請查閱網頁的教學進度表。
2.
(上課認真)上課不遲到、早退、及吵鬧。
3.
(課後複習)每週四PM10:00前將上課後聽到的內容與之前繳交的預習心得予以整合，並做成10頁的內容心得摘要(.doc)。
4. <<繳交方式>>信件標題請打:OS_章節_日期_學號，以下星期繳交為例:OS_ch5_0507_79581206。
5. 有同學又再投機取巧了，所以繳交報告請按照附件範本規定，否則不予計算！！(請點選範本)
6.
報告一律以中文撰寫，以英文撰寫者不予驗收。
7.
確實做到上述四點者，則予以補救其學期成績至及格分數，而越確實謹守上述四點者，且心得報告內容翔實精闢(超過十頁以上)，則會酌以累加學期分數。
8. 以下情況為視同放棄補救，學期成績不予調整：
(a)、 沒確實遵守規定者，包括心得報告內容應付了事，沒有認真撰寫，直接複製課本內容，沒有發表任何個人心得者。
(b)、 心得作業抄襲，與其它繳交者的相似度達到50%，則抄襲者與被抄襲者一律視同放棄。
(c)、 課堂規定之流程作業與程式作業，無故不繳交者。
9.
補救狀況登記表
(Last update:
[註]
1.
有關繳交作業的問題，請直接與助教(
2.
流程圖簡單教學
4.
Dia錄影教學網站
5.
助教所繪製的第一個作業的第一層流程圖(註：同學必須繼續深入繪製第二、三層的流程圖)
十五、【平時成績評定方式】：
l 課堂抽點名，缺席一次扣學期總成績一分。
l 作業遲交一天扣五分，最多遲交三天，第四天遲交不予收件。
l 上課期間玩手機或是接聽電話者，一律予以收，學期結束後方能到系辦領取！！
十六、【上課方式】：
l 各位同學在研習本課時，請記得隨時到如下網站對照Linux原始碼，方能順利研讀本課程。
l 本課程隨堂錄影，同學可以課後觀看上課錄影片，請進入如下網址觀看
http://192.192.35.71:8888/idea/
請點選idea使用手冊，以申請帳號進入網站觀看。
教學進度計劃表（最近更新日期2007/6/21）
註：本教學進度表會隨著實際上課情形調整，請隨時上網查閱！！
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週數 |
日期 |
進度 |
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一 |
二 |
三 |
四 |
五 |
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1(2/3月) |
26 |
27 |
28 |
1 |
2 |
Chapter 1: Introduction |
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2(3月) |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Chapter 1: Introduction/Chapter 2. Memory Addressing |
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3(3月) |
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