《計算機操作系統原理》實驗課程探索

呂濤

摘 要 《計算機操作系統原理》課程做為計算機專業和其他相關專業的專業基礎課，存在課時安排少、知識點多、實驗課程少等缺點。本文主要基于開源的操作系統€%eC/OS-II的特點，討論將該操作系統做為實驗課程的一些探索，旨在解決課程理論聯系實際，增強學生動手能力等問題。

關鍵詞 計算機操作系統 實驗 €%eC/OS-II

《計算機操作系統原理》是計算機科學與技術專業的一門非常重要的專業基礎課，受目前條件約束，國內高校針對于該門課程的實踐環節基本缺失，部分高校根本沒有實踐環節，有些高校實驗課也是以使用操作系統為主，僅少數高校建有專門的實驗室并提供相應的實踐教學。國內高校操作系統實驗教學的內容一般包括3種類型：使用操作系統、模擬實現操作系統、設計操作系統。由于教學內容理論性太強，缺乏對某一具體操作系統的介紹和分析，大多數學生在做操作系統實驗的過程中，往往不知道該如何下手。許多操作系統的實驗更像是在做數據結構的習題，能夠幫助理解操作系統某一功能或機制的內容幾乎沒有。學生做的有針對性的實驗太少，缺少課程學習心得，缺少課程設計環節，學生參與科研的機會少，這些均不利于學生創新能力的培養。偏理論而輕實踐，或者說，實踐內容不合理是當前操作系統教學過程中一個最突出的問題。筆者通過多年的教學和實踐經驗，認為通過將€%eC/OS-II引入到實驗課程是一個解決該問題的一種重要途徑。

1 €%eC/OS-II使用廣泛，具有教學價值

€%eC/OS-II是一種可移植的，可植入ROM的，可裁剪的，搶占式的，實時多任務操作系統內核。它被廣泛應用于微處理器、微控制器和數字信號處理器。2000年，€%eC/OS-II操作系統得到了美國聯邦航空管理局對于商用飛機、符合RTCA DO-178B標準的認證，這一事件的發生證明，€%eC/OS-II操作系統有足夠的穩定性和安全性。

2硬件平臺要求低，開源設計，免費獲取

現在有很多操作系統，但為什么要選擇€%eC/OS-II呢？一些嵌入式實時操作系統如VxWorks，pSOS，WinCE，PalmOS等，大多對系統硬件配置有較高的要求，如要求有內存管理單元（MMU），較大容量的ROM和RAM空間等，同時操作系統自身和相應配套的開發調試工具價格較高，而且許多操作系統的廠商要求用戶在批量生產時要按產品數量交納版稅，所以它們對本系統來說都不是最合適的選擇。而€%eC/OS-II具有如下優勢：

（1）源代碼開放：€%eC/OS-II的源代碼可以免費獲取，且標有清晰的注釋，可讀性好。

（2）可移植性好：€%eC/OS-II的源代碼90%以上是用C語言編寫的，可以很容易地把它移植到各類8位、16位和32位處理器上。

因此，一臺計算機、一本實驗指導書就可以開展實驗教學，完全不用購買新的硬件設備；而且€%eC/OS-II可移植性好，可借助單片機實驗室或嵌入式系統實驗室開展實驗教學，而這些實驗室是大部分高校已經具備的。

3 C/OS-II實驗教學內容豐富，與理論教學緊密聯系

C/OS-II是由美國工程師Jean Labrosse編寫的嵌入式多任務的實時操作系統，包括實時內核、任務管理、時鐘管理、任務間通信同步（信號量、郵箱、消息隊列）和內存管理。這些內容也均是理論教學的重點。通過將uC/OS-II移植到x86計算機平臺上，學生可以全面的了解一個操作系統的架構和運行機制。解決理論學習無法聯系實際的弊端。

4 學習門檻低，上手快

《計算機操作系統原理》目前在國內高校的課時安排最多為64個學時，僅僅幾十個學時要讓學生掌握一門課程的理論知識都非常困難，更何況還要理論聯系實際。所以大多數學生在面臨有關操作系統的畢業設計或科研任務時，經常選擇是繞道而行，感覺自己無從下手或能力不夠。€%eC/OS-II操作系統中的絕大部分的代碼是用C語言編寫的，作者在編寫的時候已經將匯編語言代碼壓縮到最少，只有與處理器緊密相關的代碼是用匯編語言編寫，這樣的做法使得讀者在閱讀代碼和使用代碼的時候將獲得更多的方便、能更簡明易懂的搞懂系統的代碼，學生在學習過程中不會因為太困難而產生抵觸情緒。

5結語

通過課程建設，我們也認識到：

（1）操作系統的實踐環節需要進一步完善，在時間和驗證評價指標上需要進一步探索，類型需要進一步更新。

（2）操作系統教學如何體現創新能力的問題需要進一步探索，如在思維、革新和應用上的創新。

參考文獻

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