《計算機操作系統(tǒng)原理》實驗課程探索

呂濤

摘 要 《計算機操作系統(tǒng)原理》課程做為計算機專業(yè)和其他相關專業(yè)的專業(yè)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(tǒng)€%eC/OS-II的特點，討論將該操作系統(tǒng)做為實驗課程的一些探索，旨在解決課程理論聯(lián)系實際，增強學生動手能力等問題。

關鍵詞 計算機操作系統(tǒng) 實驗 €%eC/OS-II

《計算機操作系統(tǒng)原理》是計算機科學與技術專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)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(huán)節(jié)基本缺失，部分高校根本沒有實踐環(huán)節(jié)，有些高校實驗課也是以使用操作系統(tǒng)為主，僅少數(shù)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(tǒng)實驗教學的內容一般包括3種類型：使用操作系統(tǒng)、模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)、設計操作系統(tǒng)。由于教學內容理論性太強，缺乏對某一具體操作系統(tǒng)的介紹和分析，大多數(shù)學生在做操作系統(tǒng)實驗的過程中，往往不知道該如何下手。許多操作系統(tǒng)的實驗更像是在做數(shù)據(jù)結構的習題，能夠幫助理解操作系統(tǒng)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(huán)節(jié)，學生參與科研的機會少，這些均不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。偏理論而輕實踐，或者說，實踐內容不合理是當前操作系統(tǒng)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(jīng)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(tǒng)內核。它被廣泛應用于微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器。2000年，€%eC/OS-II操作系統(tǒng)得到了美國聯(lián)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(fā)生證明，€%eC/OS-II操作系統(tǒng)有足夠的穩(wěn)定性和安全性。

2硬件平臺要求低，開源設計，免費獲取

現(xiàn)在有很多操作系統(tǒng)，但為什么要選擇€%eC/OS-II呢？一些嵌入式實時操作系統(tǒng)如VxWorks，pSOS，WinCE，PalmOS等，大多對系統(tǒng)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(tǒng)自身和相應配套的開發(fā)調試工具價格較高，而且許多操作系統(tǒng)的廠商要求用戶在批量生產(chǎn)時要按產(chǎn)品數(shù)量交納版稅，所以它們對本系統(tǒng)來說都不是最合適的選擇。而€%eC/OS-II具有如下優(yōu)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(tǒng)實驗室開展實驗教學，而這些實驗室是大部分高校已經(jīng)具備的。

3 C/OS-II實驗教學內容豐富，與理論教學緊密聯(lián)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(tǒng)，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(tǒng)的架構和運行機制。解決理論學習無法聯(lián)系實際的弊端。

4 學習門檻低，上手快

《計算機操作系統(tǒng)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(lián)系實際。所以大多數(shù)學生在面臨有關操作系統(tǒng)的畢業(yè)設計或科研任務時，經(jīng)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(tǒng)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(jīng)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(tǒng)的代碼，學生在學習過程中不會因為太困難而產(chǎn)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(tǒng)的實踐環(huán)節(jié)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(tǒng)教學如何體現(xiàn)創(chuàng)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(chuàng)新。

參考文獻

[1] 劉乃琦，蒲曉蓉，劉丹.電子科技大學“計算機操作系統(tǒng)”精品課程建設[J].計算機教育，2006（7）.

[2] 肖竟華，陳建勛.“計算機操作系統(tǒng)”教學改革探索與實踐[J].高等理科教育，2007（6）.

[3] 陸慶，蒲曉蓉.“計算機操作系統(tǒng)”實驗教學的改革與創(chuàng)新[J].計算機教育，2007（11）.

[4] 郝繼升.計算機操作系統(tǒng)原理課程的教學探索[J].教育與職業(yè)，2007（3）.