"教育部-微软精品课程"建设项目

 
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*      课程描述

操作系统是计算机系统的核心软件,是其它一切软件运行的基础,是计算机系统开发的基础平台。由于操作系统软件的特殊地位、操作系统课程的学科地位,以及该课程的学习内容和学习定位,使得操作系统课程教学中具有技术更新速度快、概念抽象、系统性差、原理性强等特点。


例如,在技术更新方面,操作系统课程的学习者既要紧跟操作系统软件技术的发展,也要紧跟硬件技术的方面。一方面,操作系统自设技术在迅速发展,目前,windows vista操作系统发布,促使操作系统课程学习中必须去了解该新型操作系统的实现机理和设计思想;另一方面,计算机硬件技术迅速发展,作为资源管理者的操作系统,必须了解和掌握硬件平台技术,方能有效实现管理。目前,超线程技术、多核技术出现,也促使操作系统设计者和学习者充分研究和利用多核架构,从而实现对硬件资源的有效利用和管理。


总之,针对操作系统课程教学的特点,以及课程教学的难点,建立结构合理的教学队伍,制定合理的教学内容,采用科学的教学方法,提供先进的教学条件,从而最终取得良好的教学效果,是同济大学软件学院操作系统课题组研究和建设课程的目标。


同济大学软件学院操作系统课题组首先确定了操作系统课程教学的三个环节,即:理论教学+项目模拟+课程设计。其中,理论环节是基础,项目模拟是过渡,课程设计是目标。


理论教学环节的目标是:在操作系统实现的理论层面上,让学生以一种“一览众山小”的姿态,全局理解现有操作系统设计的基本方法和思路,纵向体会操作系统设计思想的发展过程。具体来说,课题组以操作系统中成熟、经典的思想和设计算法为核心,紧密结合当代操作系统的发展趋势,建立以操作系统所管理的资源对象为分类标准、以操作系统的性能为设计目标、以操作系统的各类算法和数据结构为实现手段的教学内容体系和风格。这部分工作主要通过《操作系统原理》课程实现。


项目模拟环节的目标是:让学生切实融入实现细节,深入理解操作系统关键部件的具体实现机制,横向体会操作系统设计思想的实现方法。具体来说,课题组以现代Linux和Windows操作系统关键部件的实现方法为教学案例,以进程管理、内存管理、文件管理、设备管理的模拟实现为目标,在国内高校中率先引入由卡内基梅隆大学( CMU )提出的“ Learning by doing ”新型教学思想,提出项目驱动、案例教学、因材施教的新型教学理念。


课程设计环节的目标是:在操作系统设计实践层面上,让学生以一种“纸上得来终觉浅,绝知此事需躬行”的态度,全面理解操作系统的实现过程,整体体会操作系统设计思想和实现过程,并最终构建一个具有个性特色的操作系统雏形。具体来说,课题组引导同学利用上述模拟环节的实践成果,step by step地动手完成操作系统设计。《操作系统实验》课程则是完成此目标而开设的课程。


《操作系统实验》是同济大学软件学院《操作系统原理》课程的配套实验课程。该实验课共2学分,36学时,对软件工程和计算机专业本科生的必修课和研究生的选修课。从2004年起本课程在我校已开设4年,已有软件工程及计算机专业三个年级的1000多位本科生和研究生修课(包括5位外国交换学生)。


《操作系统实验》课程目前分为两部分,模拟项目和课程设计。对于模拟项目,学生需要完成三个题目,分别是:进程管理项目,内存管理项目,文件管理项目。学生需要编写代码,完成电梯调度算法,内存管理算法和虚拟文件系统。并且针对项目完成答辩。完成之后,根据学生代码的效率,算法的优劣等进行评分。课程设计则需要学生在小学期期间通过自己动手编写一个MiniOS微型操作系统,来亲自体验与感受操作系统设计和实现所面对的问题以及解决方法。


《操作系统实验》课程开设以来,收到了良好的效果。动手实践是学习知识的好途径。目前实验存在的主要问题是实验都是单个的算法实现或者设计自己的操作系统,与目前主流的广泛应用的操作系统缺乏联系。因此,我们下一步希望以Windows Research Kernel为基础,针对Windows操作系统的核心算法,核心技术与核心设计思想,编写一系列的实验,把WRK引入操作系统实验课程中。期望能够通过让学生深入Windows这个目前最为广泛应用的操作系统平台,进一步了解操作系统的原理与设计。


软件学院是以培养面向社会、面向市场、面向需求为目标,强调创新和实践能力。作为软件学院重点课程的《操作系统实验》课程,更需要强调面向实践、面向技术、改革创新的姿态,在教学队伍、教学内容、教学方法、教学条件等方面积极探索,全面改革,以求取得良好的教学效果。

 
 
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