以大學計算機操作系統為題的論文

　　操作系統(OperatingSystem，簡稱OS)，是電子計算機系統中負責支撐應用程序運行環境以及用戶操作環境的系統軟件，同時也是計算機系統的核心與基石。下面是學習啦小編為大家整理的以大學計算機操作系統為題的論文，希望大家喜歡!

　　以大學計算機操作系統為題的論文篇一

　　《關于計算機操作系統課程教學中的思考》

　　[摘要] “計算機操作系統”是計算機專業的核心課程,由于教學內容的原理性較強、知識體系繁雜,在課程教學中存在著很多困難和障礙。針對該課程的特點并結合作者的教學實踐,本文提出了在教學中存在的問題以及改進方法。

　　[關鍵詞] 操作系統 實驗設計 教學

　　引言

　　操作系統是計算機系統中最核心和最底層的軟件,是計算機系統的指揮和管理中心。它不僅是溝通用戶與硬件間的接口,使用戶能利用其提供的命令和服務,方便、靈活的控制和使用計算機,擺脫直接使用硬件的困難和繁瑣,而且是溝通其他軟件與硬件平臺的接口,因此,操作系統是現代計算機系統中必不可少的重要系統軟件。

　　“計算機操作系統”是各高校計算機相關專業本科生重要的專業主干課程,是一門理論性和綜合性比較強的學科,但在其教學過程中受學科本身的限制存在著很多問題,比如說內容太過于理論化;教材內容更新很慢;實驗教學與理論教學脫軌等等很多問題。根據筆者的調查發現,學生普遍反映,學習了操作系統,只是掌握了一些簡單的基本理論,而對其源代碼一無所知;用人單位普遍反映,對于計算機專業的本科生,不能根據某種需求靈活運用操作系統原理對核心源代碼進行使用、修改和擴展,更談不上創新;也不能將其基本原理運用到工作中去。所以對計算機操作系統教學改革的作用重大,意義深遠。

　　1 計算機操作系統課程教學存在的問題

　　經過多年的教學實踐,發現高等院校校計算機專業的“計算機操作系統”課程,在教學過程中存在以下幾個問題。

　　1.1 原理講解難

　　“計算機操作系統”核心原理可以劃分為多個層次,既有系統結構設計策略,又有核心模塊的設計思想,還有不同形式的技術實現方法。所以該課程包含了很多重要關鍵的設計策略、處理機制和實現算法,在計算機科學領域的飛速發展過程中,各種策略與方法的出現都受到了當時技術發展條件、應用需求趨勢的約束。如果在講授的過程中,單純的講解這些技術,而忽略了當時的發展背景,就變成了算法和代碼的簡單灌輸,學生只能是生搬硬套、死記硬背,既不能激發學習的主動性,也無助于提升學生的系統分析設計能力,所以就導致教師的講授難。

　　“計算機操作系統”受學科本身的限制,不僅結合了高級語言程序設計、數據結構、計算機組成原理、接口與外設、計算機體系結構等多種不同門類的計算機專業知識,而且還有課程本身的知識點,知識點很多,如果學生在知識基礎不完備、缺乏系統性學習的情況下,很難深刻理解操作系統的原理,學生在學習過程中不能明確重點,由此導致學習效率和質量下降。最終只能的效果只能是事倍功半。很多學生戲言“操作系統課程就是計算機專業的政治課”,其實這充分說明了深入淺出講解“操作系統原理”的困難程度。

　　1.2 實驗設計難

　　任何一門計算機課程的講解,都與實踐操作離不開。對于操作系統這門課程而言,情況更是如此。但由于課程本身枯燥的理論,導致了很多學生根本無法提起對實驗的興趣。筆者曾經對本系上過這門課程的本科學生做過一個調查:發現對實驗課感興趣的只占到了32%,有相當一部分同學對實驗課不感興趣,而進一步調查后發現,原因也只有兩點:如果實驗課程的內容是讓學生模擬設計一個操作系統的話,根本無法完成;而如果是模擬教材的各種設計策略、實現算法的話,又僅僅是一個程序的運行,感覺與操作系統本身聯系不是很大。從而無法極其學生的興趣。

　　由此可以看出,對實驗課程教學這一塊,不僅僅是本身實驗設計的難,而且更是選擇什么樣的實驗內容。

　　2 對操作系統課程教學的改進方法

　　2.1 教學方法的改革

　　2.1.1 使用多媒體和網絡技術

　　在操作系統教學過程中,常常碰到許多抽象的理論,如進程的同步和互斥機制、內存的頁式存儲管理、設備的驅動實現等,由于在實際使用操作系統軟件時很難觀察到軟件的控制過程,使得學生對諸如進程同步、進程死鎖、虛擬存儲器、設備控制表等理論知識感到難以理解和記憶。借助計算機多媒體技術就能使這些軟件控制過程變靜為動,變透明為直觀,用動畫的形式給學生以生動的啟示,正確引導學生深入認識事物的本質,提高學生對枯燥理論的學習興趣,從而大大提高課堂教學效率。

　　在教學中采用網絡教學平臺,可以充分體現交互式學習。不僅能方便教師在網上實施教學,教師可以將教學目標、教學內容、習題等存放在服務器中,方便管理,而且可以引導學生自主學習和主動學習,學生可以根據自己的需要進行學習。更能夠實現互動學習,通過網絡教學平臺,學生可以獲得疑問的解答,得到學習的動力,教師也可以了解學生的當前學習狀況,激勵學生的學習。在網絡教學活動中建立起一個有效的交流環境,能夠使得分布在不同地方的師生方便的交流,從而能夠有效的提高教學活動的質量。也使得網上教學從簡單的教學信息發布變成一個充滿交互與交流的虛擬學習社區。

　　2.1.2 鼓勵學生參與課堂教學

　　計算機從誕生到現在,一直處在飛速發展階段,同樣,操作系統原理的知識在不斷更新,許多問題目前的解法也未必就是最好的,筆者曾經嘗試過,在課堂教學中除了在盡量把現有內容講具體、講清楚、講生動的前提下,鼓勵教師與學生大膽地討論一些問題的創新性的解法。比如,內存管理策略、系統安全對策等。盡管學生的一些想法或解法可能并不實用,但這種教學方式贏得了學生的普遍歡迎和支持,極大地活躍了課堂氣氛,也提高了學生學習操作系統的積極性。

　　2.1.3 教學語言的通俗化

　　大量引用源于生活的和系統理論研究中的生動有趣的例子,特別是直接源于生活的例子。比如,在介紹進程這個抽象而重要的概念及進程間通信的難點問題時,使用了在家烹飪、到醫院看病、開運動會、下象棋等許多生活中的例子;而在介紹分頁內存管理策略時,又使用了賓館管理客房的例子。學生在理解和掌握操作系統原理中的一些重要而抽象的概念以及難點問題時就變得容易了,也增加了學習的樂趣。

　　另外,在講授各章節內容時盡量前后聯系,以求融會貫通。操作系統是個復雜的、涉及面很廣的系統軟件,現在的教材大都按操作系統資源管理功能進行章節安排,這些章節的內容往往有很多聯系,而學生自己學習時意識不到這一點,對一些問題理解不深甚至偏頗,對操作系統缺乏整體認識,因此需要老師的提醒。比如,設備分配與進程管理的聯系、文件使用與設備管理的聯系、系統安全性與其他各章的聯系等。

　　2.2 教學內容的改革

　　2.2.1 教材的選擇

　　操作系統課程總體教學目標是培養具有扎實的計算機操作系統理論功底,了解最新的操作系統設計技術,為動手編寫系統程序能力的人才打基礎。所以選擇相應的教材至關重要。

　　目前國內大學采用的教材一般分為三類:第一類是由國內大學的教授編寫的,比較符合中國傳統的教學思想,但內容跟不上新技術知識的發展;第二類是引進國外具有權威性的教材的翻譯版,這類教材的好壞還部分取決于翻譯者的英文水平和專業水平;第三類是引進國外最新的具有權威性的英文原版教材。如果學校的師資水平比較高,學生能力又比較強,采用最后一類教材進行雙語教學,對學生的學習是十分見好。選用具有權威性的國外一流大學的計算機科學教材,內容先進實用,不僅使學生學到基本理論,而且注重結合前沿技術,使學生在以后工作中得以實用,而且還可以提高學生的英語水平。筆者建議采用由高教出版社出版,美國西爾伯斯查茲、高爾文、加尼編寫的操作系統概念一書。

　　2.2.2 實驗的設計

　　基于學生層次不同,我們可以設計不同的實驗內容,比如說:

　　觀察與體驗級:這是最簡單的實踐方式,學生通過觀察操作系統的具體運行過程,來體會操作系統原理的內涵;程序仿真級:這是最常見的實踐方式,學生根據孤立的實踐需求通過編寫程序來實現某種操作系統的處理機制或算法。此種方式與程序設計課程的上機作業基本類似;源碼閱讀級:這是較流行的實踐方式,選擇公開、完整的操作系統源代碼供學生閱讀,從而了解具體技術的實現過程,這種方式并不能從本質上提升學生的動手能力;系統仿真級:這是最理想的實踐方式,學生在一個虛擬或者真實的操作系統環境中進行動手實踐,直接操作修改操作系統內核,從而達到掌握操作系統設計策略和技術方法的目的。

　　教師在教學時,可以根據學生的具體水平,來采取相應的實驗設計方案,從而能滿足不同層次的實驗要求。

　　3 結束語

　　隨著計算機技術的飛速發展,同時為適應信息社會加速發展的需要,教材中存在的陳舊內容以及傳統的灌輸式教學方式必須進行更新和改革。針對目前計算機操作系統的教學現狀以及整個計算機科學的教育改革形勢,我們應該加大操作系統課程的改革力度和步伐,以盡快的適應新的社會發展需要。

　　以大學計算機操作系統為題的論文篇二

　　《計算機操作系統的發展》

　　摘 要：隨著操作系統的新技術的不斷出現，用戶的需求也隨之增多，于是系統不斷膨脹，功能不斷增加，并逐漸形成從開發工具到系統工具再到應用軟件的一個平臺環境。本文主要針對操作系統在計算機發展中的核心地位和技術變革作出了分析，同時對算機操作系統的功能，發展和分類做了簡單的分析和闡述。

　　關鍵詞：計算機操作系統;發展;新技術

　　操作系統是計算機系統的內核與基石，它肩負諸如管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出設備、連接網絡與協調文件系統等基本事務。操作系統通過管理硬件資源和軟件資源，控制程序運行，最大限度地發揮計算機功能，為用戶提供服務。目前的操作系統種類繁多，很難用單一標準統一分類。根據應用領域來劃分，可分為桌面操作系統、服務器操作系統、主機操作系統、嵌入式操作系統。

　　一、操作系統的基本介紹

　　(一)操作系統的功能：管理計算機系統的硬件、軟件等各種資源，發揮計算機的自動工作效率;協調使用過程中各種資源的關系， 合理調度各類設備運行;為用戶提供易用的控制界面，方便使用計算機的各項功能。

　　(二)操作系統的發展：操作系統原為提供簡單的工作排序能力，后為輔助管理更復雜的硬件設施而逐漸強化。從最早的批次模式開始，分時機制也隨之出現，在多處理器時代來臨時，操作系統也隨之添加多處理器協調功能，甚至是分布式系統的協調功能。其他方面的演變也類似于此。

　　1、手工操作階段。在這個階段的計算機，主要元器件是電子管，運算速度慢，沒有任何軟件，更沒有操作系統。用戶直接使用機器語言編寫程序，上機時完全手工操作，首先將預先準備好的程序紙帶裝入輸入機，然后啟動輸入機把程序和數據送入計算機，接著通過開關啟動程序運行，計算完成后，打印機輸出結果。用戶必須是非常專業的技術人員才能實現對計算機的控制;2、批處理階段。由于20世紀50年代中期，計算機的主要元器件由晶體管取代，運行速度有了很大的提高，這時軟件也開始迅速發展，出現了早期的操作系統，這就是早期的對用戶提交的程序進行管理的監控程序和批處理軟件。3、多程序系統階段。隨著中、小規模的集成電路在計算機系統中的廣泛應用，CPU的運動速度大大提高，為了提高CPU的利用率，引入了多道程序設計技術，并出現了專門支持多道程序的硬件機構，這一時期，為了進一步提高CPU的利用效率，出現了多道批處理系統、分時系統等等，從而產生了更加強大的監管程序，并迅速發展成為計算機科學中的一個重要分支，就是操作系統。統稱為傳統操作系統;4、現代操作系統階段。大規模、超大規模集成電路急速的迅速發展，出現了微處理器，使得計算機的體系結構更加優化，計算機的運行速度進一步提高，而體積卻大大減少。它的最大優點是結構清晰、功能全面、可以適應多種用途的需要并且操作使用便捷。

　　二、操作系統新技術

　　隨著操作系統不斷發展，它的新技術主要包括操作系統結構設計的微內核技術和操作系統軟件設計的面向對象技術。

　　(一)微內核操作系統技術：現代操作系統設計中的一個突出思想是把系統中更多的成分和功能放到更高的層次(即用戶模式)中去運行，而留下一個盡量小的內核，用它來完成操作系統最基本的核心功能，這就是微內核技術。

　　1、微內核結構：(1)把那些最基本、最本質的操作系統功能保留在內核中;(2)把大部分操作系統的功能移到內核之外，并且每一個操作系統功能均以單獨進程形式存在;(3)在內核之外的用戶空間中包括所有進程。這些進程之間是客戶/服務器模式。

　　3、微內核包含的主要成分：(1)中斷和異常處理機制;(2)進程間通信機制;(3)處理機調度機制;(4)有關服務功能的基本機制。

　　4、微內核的實現：微內核實現中的一個主要問題是“微”和性能要求的綜合考慮。要做到“微”的關鍵是實現機制和策略分離的概念。由于微內核中最主要的是進程間消息通信和中斷處理機制，下面簡述兩者的實現。

　　(1)進程間通信機制：提供通信服務是微內核的主要功能之一，也是內核實現其他服務的基礎。無論是發送請求消息和服務器的回答消息都是要經過內核，進程的消息通信一般是通過端口展開。(2)中斷處理機制：微內核結構中將中斷機制與中斷處理分離，即把中斷機制放在微內核中，而把中斷處理放到用戶空間相應的服務進程中。微內核的中斷機制，主要負責以下工作：

　　當中斷發生時識別中斷;通過中斷數據結構把該中斷信號映射到相關的進程;把中斷轉換成一個消息;把消息發給用戶空間中相關進程的端口，但內核不涉及到任何中斷處理。

　　5、微內核結構的優點：安全可靠，統一的接口方式，獨立靈活的模塊結構，較強的升級擴展能力和跨平臺兼容性，同時提供了對分布式系統的支持。

　　6、微內核的主要缺點：在微內核結構下，一次系統服務過程需要模式轉換和進程地址空間的開關，這就增加運算量，影響執行速度。

　　(二)面向對象操作系統技術：面向對象操作系統是指基于對象模型的操作系統。

　　1、面向對象的核心概念：面向對象的基本思想是把要構造的系統表示成一系列對象的集合。其中的對象是指把一組數據和該數據的一些基本操作封裝在一起所形成的一個實體。面向對象的核心概念包括以下幾個方面：(1)封裝：在面向對象中，封裝的含義是將一個數據集和與這個數據有關的操作封裝在一起，形成一個能動的實體，即對象。封裝要求對象內部的代碼和數據受保護。(2)繼承：繼承是指一些對象可以繼承另一些對象的功能和特征。(3)多態性：所謂多態性是指一個名字多種語義，或相同界面多種實現。多態性在面向對象語言中是由重載和虛函數來實現的。(4)消息：消息是對象之間相互請求和相互合作的途徑。

　　2、面向對象操作系統在面向對象操作系統中，對象作為一種并發單位，所有系統資源，包括文件、進程、內存塊等都被認為是一種對象，對系統資源的所有操作都是通過使用對象服務來完成的。面向對象操作系統的優點：(1)可以減少修改操作系統對于系統本身的影響。(2)操作系統的安全措施得以簡化。(3)對象為進程之間分享資源提供了便利。

　　三、結束語

　　在過去的幾十年里操作系統發生了革命性的變化：技術創新、用戶體驗升級、應用領域擴展、功能不斷完善。同過去的幾十年一樣，在未來的20年操作系統也將發生巨大的變化。我們現在使用的操作系統已經比較完善，相信以后的操作系統技術仍將逐步提高，使得操作更加簡便快捷。我也相信在未來，計算機技術會我們生活更加豐富多彩。