_操作系统_课程实践教学的研究与实践

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1、实/验/与/实/践/教/学/专/题“操作系统”课程实践教学的研究与实践黄廷辉王宇英崔更中(桂林电子科技大学计算机与控制学院，桂林541004)摘要：本文提出了以教学操作系统GeekOS为教学不需要编写操作系统功能实现的代码，对真正理解操平台构建课程设计环境，利用BochsPC模拟器调试和作系统内在功能的具体实现意义不大。编译，逐步扩充GeekOS系统的方法，让学生实际参(2)算法仿真与操作系统功能的设计，使学生能更好的理解操作系这是一般院校最常见的实践方式。老师选取操作统的理论，达到更好的教学效果。系统中的一些典型技术，如内存分配算法、生产者/关键词

2、：操作系统；实践教学；教学操作系统；GeekOS消费者同步问题，让学生编写程序来模拟实现操作系中图分类号：G642.0文献标识码：A统的功能。此种方式与程序设计课程的上机作业基本文章编号：1672-5913(2007)22-0018-03类似，有利于加深学生对操作系统理论和技术的理1操作系统课程实践现状解，但达不到培养学生掌握操作系统的整体设计思想的目的。国外大学的实践性环节多数是要求学生独立或(3)替换功能模块合作完成一个简单的操作系统内核设计或者完成部这是较流行的实践方式。一般是以开放源代码的分功能模块，即实现级。他们主要使用的教学操作系Linu

3、x为平台，让学生首先阅读系统代码，在理解部统有OSP、OS/161、NACHOS、MINIX、XINIX、分操作系统功能的实现原理后，再要求学生用自己设TOYOS。而国内高校因为师资力量、实验环境及学计的功能模块替换其中相应的功能或为其扩展功能。生自身程序设计能力等因素的不同，对操作系统课程浙江大学在这方面做得比较成功。但Linux是一个商实践环节的要求层次不一：有的要求学生合作完成一业操作系统，系统庞大，结构复杂，对学校的师资和个小型操作系统的设计的；有的要求学生剖析具体操学生的能力要求都较高，一般院校实施的效果不是很作系统(如DOS、UNIX等)

4、的实现机理，替换一些功好，也达不到培养学生掌握操作系统的整体设计思想能模块；有的要求对操作系统的一些算法进行模拟实的目的。现，以加深对操作系统原理的理解。各高校在讲授操(4)扩展设计操作系统作系统课程时，一般都会设置有16~24个学时同步进这是对操作系统教学比较理想的实践方式。由任行的实验。部分对操作系统实践环节比较重视的高课教师提供一个只具有简单内核的教学操作系统的校，还增加开设操作系统课程设计环节，时间为基本雏形，让学生对其功能进行完善和扩充。学生在30~40个学时。经过对国内外高校的调研总结，操作一个虚拟或者真实的操作系统环境中进行动手实践，系

5、统课程的实践方式目前主要分为以下几种类型：直接操作修改操作系统内核，从而达到掌握操作系统(1)观察与体验设计策略和技术方法的目的。当然也有学校要求学生这是最简单的实践方式。即选择某个实际的操作独立设计一个结构相对简单但功能基本完备的小型系统作为实验环境,学生通过观察操作系统的具体运操作系统。例如上海交通大学在操作系统实验中曾要行过程来体会操作系统原理的内涵，通过其提供的系求学生独立设计一个称为MOS的操作系统。由于与统调用来观察和验证操作系统中一些技术。这种方法操作系统课程实验的教学目标相一致，这可能是最理18

6、计算机教育2007.11

7、实/验/与/

8、实/践/教/学/专/题想的实验方案。不过由于操作系统是一个大型的系统次，NACHOS是与底层硬件相隔离的，所有机器模软件，其设计过于复杂，因此在实施起来有一定难度。拟器和被模拟的硬件之间的接口由C++对象设计。这意味着学生不需要了解要访问的真正硬件是如何工3GeekOS教学操作系统作，而这些技术对于编写核心程序的程序员来说是很重要的。再有就是NACHOS这种特殊结构很难移植教学实践证明，最好的“操作系统”课程实践平到实际硬件机器上直接执行。台并不是实用的商业操作系统，因为它过于庞大，设计复杂，短时间内难于掌握。而应该是一种与实际使4GeekOS开发环

9、境用的操作系统比较接近，但规模又较小、易理解、便于调试的系统，即面向教学的操作系统。最重要的是选用GeekOS作为操作系统实践平台，还因为它系统要符合课程的需要――可留出一些作为学生的开发环境易于搭建。GeekOS大部分代码是用C语作业的练习，帮助学生熟悉实际操作系统的结构言编写的，它所需要的开发工具在Linux操作系统中和设计。几乎都已具备，只需简单配置。GeekOS系统的开发美国马里兰大学教师最新开发的GeekOS，就是与调试环境有多种选择：在Windows下使用Cygwin一个专门为满足操作系统课程教学要求设计的实践和BochsPC模拟器；在P

10、C机上安装Linux和Bochs平台，它具有以下优点：PC模拟器进行开发调试；在PC机上安装虚拟机，(1)G