操作系统实验课教学内容与模式探讨..docVIP

操作系统实验课教学内容与模式探讨 摘要：本文通过对操作系统实验课教学内容及实验环境的分析，提出多实验平台下学生通过自由选择实验环境更有利于对课程内容的学习的观点。同时结合多模式化的实验教学方式，为不同能力不同基础的学生提供更有效的实验指导模式，使操作系统实验教学尽可能发挥其辅助教学的最大作用。br　　关键词br本文来自：计算机毕业网 ：操作系统；实验教学；多模式化br　　　　　　br　　众所周知，操作系统是计算机软件领域中核心的工程性技术。特别是在现代计算机通信系统中，利用操作系统内核所提供的强大功能进行大型通信软件的设计、开发和维护是极其重要的[1]。br　　高校的操作系统实验课，是通过对操作系统功能的模拟和对源代码的分析实践，以使学生深入了解操作系统的功能[2]，加深对操作系统所涉及的概念、原理的理解，体验操作系统所涉及的抽象思维的具体实现，特别是随着网络操作系统的发展和嵌入式操作系统的广泛商业应用，学生对实践的渴望也越来越强烈。br　　因此，本文就操作系统实验课实验内容的设置及实验环境和教学方法加以分析探讨。br　　br　　1实验内容及实验环境br　　br　　目前国内外有关操作系统的本科教材基本是围绕存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理和用户与操作系统的接口五大功能展开的，那么与理论相配套的实验也必然是以这五部分为基点，设计相应的实验内容。由于受到实验室环境设备、课程安排和学生自身能力等因素的影响，为大学本科的操作系统课选择合适的实验内容一直被认为是共性的难题。结合本院实验教学经验，笔者对实验内容设置加以分析。br　　1.1 实验内容的设置br　　依据操作系统的五大功能和实验平台，设置了进程控制、进程调度与死锁、虚拟存储器管理、设备管理和文件系统5个基本实验。实验环境依照现在操作系统的发展趋势和实际应用范围，采用了与欧美大学一致的实验平台：Windows + Unix/Linux。上述的5个实验都可以在两种实验环境下进行。当然，在不同实验环境下，同一个实验虽然实验重点相同，但在具体实现时是有很大不同的。所以，学生可以选定任一种操作系统完成实验，求知欲和个人能力强的学生也可以选择两种操作系统。br　　在操作系统实验指导书中，除了写明每个实验的目的和要求等，还给出了每个实验在不同实验环境下的实验重点和难点，以及相关的API函数、Linux常用命令和系统调用列表。br　　例如在进程控制实验中：br　　首先，两种实验环境下，实验目的都是以“生产者—消费者问题”为模型，使学生对新进程的建立以及进程控制块、进程队列的概念有一个具体深入的理解，掌握进程的状态及其转换、进程控制原语和基本的同步互斥算法。br　　其次，给出实验内容，即依照“生产者—消费者问题”模型，创建至少4个进程来模仿生产者和消费者，按照实验指导书规定的生产和消费规则，采用信号量机制解决，最后输出的结果至少可观察到每个进程发出的读写操作申请。在实验中教师会特别给出一个存在死锁的特例，使学生看到，多个进程并发虽然可以改善系统的资源利用率，但由于共享资源的竞争可能造成一种僵局，使多个进程永远都不能再向前推进。由此引出了死锁的概念，为学生后面的学习作下了铺垫。br　　 再次，给出相应实验平台的提示。在Windows环境下，给出相关的API进程管理类函数：CreateThread、CreatMutex、CreateSemaphore、WaitForSingleObject、ReleaseSemaphore、ExitProcess等详细使用方法。提示学生利用Windows的性能监视器提供的图形窗口界面管理工具观察系统的工作情况、资源使用情况和进程运行情况。在Linux环境下详细给出相关进程、CPU的管理命令和管理类的系统调用，并提示学生重点是fork( )、execve( )和clone( )系统调用。由于大部分学生对Linux不是很熟悉，所以对利用有关命令观察进程运行情况和CPU工作情况要单独列出详细操作方法。br　　最后，是给出相应的数据结构和程序流程图。br　　1.2 实验环境选择br　　是选择Linux还是Windows操作系统，教师可能有不同的看法。大学本科操作系统实验课中，在Windows环境下的实验，基本以VC为开发工具。由于其内核的不开放性，实验重点放在Windows的应用程序接口API的使用上，利用这些与操作系统原理直接相关的API函数，编写一些实践操作系统概念的程序，使学生能将抽象的原理与实际的应用程序联系起来，便于对抽象概念的理解和具体化。在Linux环境下的实验，基本也是在系统调用的层次上对学生进行训练，所不同的是Linux是源代码公开的免费操作系统，通过对它的学习，学生可以对系统内核代码进行