操作系统课程的实践教学模式探讨.pdf

第8期计算机教育
1462010年4月25日ComputerEducationNo.8Apr.25,2010

文章编号：1672-5913(2010)08-0146-03中图分类号：G642文献标识码：B

操作系统课程的实践教学模式探讨

孙自广，唐培和，黄镇谨
(广西工学院计算机工程系，广西柳州545006)

摘要：针对操作系统课程实践教学上存在效果不明显、形式难把握的现象，本文在分析了现有实践教学模
式的基础上，探讨了若干个国外流行的教学用操作系统内核，对广大教师选择教学用操作系统可起到参考作
用。
关键词：教学改革；操作系统；实践教学

1背景功能加以验证。这种模式所涉及的软硬件资源和数据
结构都是自建的，并不对真实的系统资源进行访问和
操作系统课程教学中普遍存在教学与实践脱节
修改，因此可以摆脱具体操作系统的限制和软硬件细
的问题。该课程的理论性和综合性比较强，教师在讲
节。独立实现操作系统的某一模块，所需学时较少，
解基本原理的时候，往往忽略了实践。学生在学完课
但这并不是设计一个完整的系统。
程后，很难自己设计一个小型的操作系统。对于国内
的普通高校，对实践的要求大都还处于模拟相关算法2.2代码阅读
的层面上。只是简单的进行算法仿真，无法使学生对
阅读并理解具体操作系统的源代码也是学习操
操作系统的整个工作机制有系统的认识。要提高操作
作系统设计的一种重要方法。开放的Linux操作系统
系统课程的教学质量，关键是要加强实践教学的力度。
凝聚了众多软件高手的智慧，因此目前主要分析的是
本文首先对现有的实践教学模式进行了分析，然
Linux源代码。很多学校选取的是Linux早期版本，
后重点探讨了一些现有的教学用操作系统，对广大教
如Linux0.11，因为其源代码量较少，可读性好，适
师选择教学用操作系统时起到引荐作用。
合学生在较短学时内阅读理解。计算机大师
2现有实践教学模式分析Tanenbaum设计的Minix也是一个选择，阅读时参照
其编写的经典教材《操作系统：设计与实现》。
国内本科高校由低到高大致可以分为三个层次：
教学型大学、教学研究型大学和研究型大学。由于师2.3内核扩展
资力量、硬件环境以及学生素质的差异，目前操作系
首先选择一个内核简单的教学用操作系统，如
统实践教学主要采取以下4种模式[1]。
Nachos，它提供了对时钟和键盘中断、多线程、虚拟
2.1功能模拟存储等的底层支持，代码是开放的。使用内核提供的
针对操作系统中一些典型功能或算法，如进程调接口，对基础系统的相关模块进行完善和扩充，例如
度、内存分配、页面置换、文件系统、死锁检测、磁shell、用户管理、CPU调度、进程同步、虚拟存储以
盘调度等进行编程实现，可通过操作界面运行程序对及文件系统功能。

基金项目：广西工学院教改课题“基于案例教学的操作系统课程改革”(200812)。
作者简介：孙自广(1978-)，男，讲师，工学硕士，研究方向为操作系统教学；唐培和(1964-)，男，教授，工学硕士，
研究方向为网格计算；黄镇谨(1975-)，男(壮)，讲师，在职博士生，研究方向为智能控制。

第8期孙自广，等：操作系统课程的实践教学模式探讨147

2.4独立设计个简单的Shell、进程调度器、内存分配和文件系
构造一个真正的操作系统是理解操作系统的最统。
佳方法，但难度也最大。国内部分一流研究型大学要3.2Linux
求学生独立或合作实现一个结构相对简单但功能较Linux是由芬兰赫尔辛基大学的一名叫做Linus
完备的小型操作系统。随着后PC时代的到来，且鉴Torovalds的大学生于1991年首先开发，后经众多软
于Intel指令系统的复杂性，设计一个基于精简指令件高手参与共同开发的功能强大的操作系统。Linux
集处理器的嵌入式操作系统是个不错的方案。这种模是一个自由软件，它的源代码是开放的。Linux经过
式对学生个人能力要求较高。十几年的发展，内核不断升级，形成了一个庞大的代
一般教学型大学的本科生实践教学大都采用第码库，短时间内读完最新版本的内核源代码是不现实
1、2种模式；教学研究型大学以211高校为主，主的。在教学上，一般选择低版本的内核如Linux
[2]
要采用第2、3种模式；第3、4种模式是研究型大学0.12，有人用C语言对其进行了改写，减少了汇编
的操作系统课程实验的主要模式，主要以985高校语句的数量，更加便于阅读。
为主。3.3Nachos
以地方高校为主的教学型大学，是国内本科教育
Nachos的全称是“NotAnotherCompletely
的主要组成部分，承担着大众化教育的使命。据不完
HeuristicOperatingSystem”，它是一个可修改和跟踪
全统计，目前国内高校开