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操作系统教学设计1

发布日期:2022年09月15日 13:40  来源:   点击量:

从处理机资源的优化调度探寻人生哲学

一、知识内容

在多道程序环境下,内存中存在着多个进程,其数目往往多于处理机数目。这就要求系统能按某种算法,动态的将处理机分配给处于就绪状态的一个进程,使之执行。本次课程主要介绍多种进程调度算法及其性能分析,进而掌握操作系统管理系统资源的基本策略。

二、思政目标

1.加深算法中蕴含的哲学问题的思考,正确认识各种社会现象和处理生活中遇到的各种问题,把普遍与特殊相结合全面地考虑和处理问题树立正确的人生观,价值观

2.理解社会治理的重要性和艰巨性,能从大局出发理解国家各项政策的正确性,了解国家社会治理方面取得的成就,强化“四个自信”。

三、思政融入法

问题导入、对比分析、类比联想

四、教学设计

类比“排队测核酸”的生活问题,引导学生分别从组织者和个人的角度思考,他们面临的主要问题是什么?引起问题的根本原因是什么?问题解决要实现的目标是什么?引出操作系统进程调度的问题,帮助学生完全凭借个人独立思考得到对“调度”概念的清晰认知。

提出结合排队测核酸的规则,思考若你面对计算机中的若干进程,你会如何安排让CPU的效率更高?使学生对进程调度算法展开小组讨论,表达自己的想法。

概述各个进程调度的基本原则。教师可在每个阶段及时总结,同时融入抗疫政策、社会治理、工匠精神等思政元素。力求整个教学过程提高学生的参与感和获得感。具体教学设计见下表。

课堂教学设计

引导

内容方法

思政元素融入

问题是什么?

进程多、处理器少,如何处理众多进程对处理器的高效合理的使用?(用排队测核酸的例子类比,引出问题)

资源有限,如果进行无序竞争,必将影响社会的稳定。因此必须在一定的规则下实现资源的有序分配。强调社会治理的重要性。

目标是什么?

提高处理器利用率,尽可能使每个进程能高效完成。(既要提高测核酸的整体效率,又要节省个人的时间)

社会治理的目标是什么?必须处理好“效率与公平”、“社会与个人”之间的关系,揭示矛盾的对立统一

解决办法是什么?

先来先服务算法(相当于来得早的人先测)

此种算法只考虑了长作业的特点,相当于社会治理中只考虑了一部分人的利益,有失公平

短作业优先算法(相当于用时间少的人先测)

同上,此种算法只考虑了一部分人的利益

优先级算法(相当于有急事的人先测,老人病人上门服务)

进程个体存在差异性,正如社会中每个人也存在个体差异性一样,必须考虑矛盾的特殊性,具体情况具体分析,执行一定的特殊策略。指出特殊政策的制订并不是失去公平,社会上的某些腐败现象是在策略执行过程中出现了偏差。

时间片轮转算法

绝对公平原则,忽略了个体差异,往往并不是一个公平的策略。

高响应比优先算法

多级反馈队列算法

指出社会治理的复杂性。引出疫情期间在居家隔离、疫苗分配等问题上国家政策的不易,引导学生对国家政策的理解、支持。

如何评估效果?

进程执行效率:作业周转时间、带权周转时间

(个体花费时间)

策略都有相对性,尽量做到系统(整体)效率优先、兼顾公平(个体)。引申出国家抗疫政策,对每一个个体都不抛弃、不放弃,免费治疗,全民免费打疫苗等,把人民的利益放在第一位,引导学生体会我们祖国的伟大,激发学生的爱国情怀。


系统效率:平均周转时间、平均带权周转时间、系统吞吐量、处理机利用率(整体效率)

总结

综合分析先来先服务算法、短作业优先算法、高响应比算法、多级反馈队列算法,这些经典算法之后,引出对于复杂工程问题的解决思路和方法。

通过分析多级反馈队列算法对计算机系统整体效率的提升,引出我国与西方国家的抗疫成效对比,强化“四个自信”。


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