操作系统课程实践教学的设计

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1、万方数据科技信囊。高校讲坛o2010年第31期操作系统课程实践教学的设计DesignonOperatingSystemPrincipleP．racticeTeaching黄红桃范策许宪成李畅(广东外语外贸大学信息学院广东广州510420)【摘要】操作系统原理是计算机及信息类专业的专业核心课程。实践教学g-5-保-障该课程教学质量有着重要作用。本文结合该课程实践教学需要．给出了实践教学设计方案。【关键词】操作系统；实践教学；教学内容操作系统是计算机系统中最核心和最底层的软件，是计算机系统的指挥和管理中心。操作系统原理是计算机科学与技术及信息类专业的专业核心课程，同时也是非计算

2、机专业软件技术基础课程的重要内容之一。就计算机科学与技术专业的学生来说，不仅要求掌握操作系统的基本理论，而且要求建立并行程序设计的思想和方法，具备熟练使用操作系统和基本开发系统软件的技能。对操作系统的深入学习关系到整个计算机系统的运行机制的全面理解，因此．加强实践环节，对操作系统原理的理解非常重要。本文对操作系统实践教学的现状进行分析．并介绍了广东外语外贸大学信息学院对该课程实践教学的设计。1操作系统实践性教学的现状及原因操作系统原理课程的实践性环节按深度可以分为四个层次：使用级、系统管理级、源代码阅读级和实现级。目前除了中国一流研究型大学和重点大学，许多普通院校的操作系统

3、教学存在的问题就是重理论轻实践，学生学完这门课程普遍感觉就是记住了一些概念。究其原因有三个方面：一方面在于课程安排的问题。许多高校没有安排专门的操作系统编程课程或实践课程，大多数院校安排的实践性课程时数太少。仅有一二十节；另一方面，在教学领域中通常认为“操作系统”课程是讲原理而非使用。从而导致在操作系统课程的教学和实践中．比较忽视操作系统的实践性环节中的使用级、系统管理级、源代码阅读级和实现级这四级实验。实际上，这四级实验对于操作系统原理的学习、对于整个计算机专业课程的学习都是非常重要的：第三个方面是前期或相关课程学得不够好，没有很好的处理本课程教学内容与其它课程的关系。如

4、操作系统与计算机组成原理的关系。操作系统课程和数据结构以及高级语言程序设计的关系等的处理。从而造成操作系统的孤立性，让学生难于理解；操作系统课程本身理论性太强，内容抽象，造成学生实践性环节薄弱。2实践教学内容的设计2．1改革实验内容，形成实验体系根据前面对操作系统原理课程的实践性环节四个层次的划分，在操作系统的实验教学中，应尽可能照顾到每个层次。首先在使用级．安排学生自己安装不同的操作系统，体会系统的安装过程及安装完毕后的界面。引导并让学生讨论、评价操作系统的各方面因素。从而使他们对操作系统界面和功能有个系统、全面的理解和看法，给出实验报告。广东外语外贸大学信息学院从实验室

5、的具体情况出发．要求学生至少安装一个版本的Linux系统．同时提供Sun公司的Solaris安装盘，鼓励学有余力的学生安装并学习使用。管理级是很实用的一个环节．可以要求学生大量查阅使用手册．修改环境、参数变量来改变系统性能和功能。这是对操作系统功能的再认识，可以让学生对操作系统的框架比较清楚。我们要求学生掌握Linux系统的各种环境、参数的设置。针对目前Windows系统比较普及的现状。要求学生熟练掌握Windows的各种管理功能。源代码阅读级也是很重要的一个环节，也是高校教育普遍缺乏的一个环节，但是这要求学生具有较强的编程功底。由于课程时间有限，鼓励学生阅读Lin皿的部分

6、源代码。对于实现级，由于学生自身素质、教学设备、师资条件等的限制．在普通高校中。至少要达到模拟实现的级别，对学有余力同学．可以实现操作系统中的部分模块，如文件管理系统。具体说来，我们选择的实验平台是Linux操作系统，用C(C++)语言编制程序。因为Linux系统是一个源代码开放、先进的操作系统，学生可以事先阅读它的部分代码。而且在使用它的同时，会理解很多操作系统的基本思想。对于模拟实现．设计如下实验：1)进程创建与控制。用Linux的系统调用fork0仓lJ建两个进程，再用系统调用10cⅫ)给每个进程加锁，以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。2)迸程通信。用Lin

7、ux的系统调用pipe0创建一条管道线，编制程序。实现两个进程之间的管道通信，观察并分析结果。3)消息的创建。发送与接受。是用系统调用msgget0，msgsndO，mswv0，msgct]0，编制一个长度为1K的消息发送和接收程序?观察并分析出现的现象。4)存储管理实验。设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用先进先出算法(rlrO)，最近最少使用算法(LaU)，最佳淘汰算法(oP曰，最少访问页面算法(LFU)，最近最不经常使用算法(NUR)，计算程序运行时的页面命中率等等。对学有余力同学．可以为Linux系统设计