改良方案
1、整体规划
Windows Research Kernel为开发基于Windows的操作系统实验提供了强有力的支持，学生可以通过阅读、修改Windows内核源代码来加深对操作系统机制的了解。
我们计划利用一年的时间，基于WRK开发一系列实验和评估工具。应用到操作系统实验课程当中。整个项目计划耗时一年完成。分为三个阶段：
- 筹划设计阶段：大约用1个月时间
- 研发阶段：大约用9个月时间
- 集成验收阶段：大约用1个月时间
此外，留有1个月的机动时间。供查漏补缺。
设计的基本实验流程如下图所示：即首先，由教师完成实验设计、实验方案指导和实验材料，并且针对实验，编写相应的评测工具。教师首先要对WRK和实验进行深入了解。然后，学生可以基于这些材料进行实验。
计划基于WRK设计一系列实验，主要集中在Windows内核机制修改，Windows内核系统理解。并且针对实验，开发一系列的算法和效率评测工具。这样，可以借助评测工具，对学生对源代码的修改给出公平，平衡的考核。
设计的实验有如下几个：
实验一：系统调用实验
实验内容：该实验通过修改WRK的源代码，完成如下工作：
- 分析Windows系统调用过程，了解Windows的系统调用原理
- 为Windows增加一个系统调用。统计某个API的调用次数。
- 编写自己的应用程序，调用自己新增加的系统调用。查看结果是否正确。
- 进一步修改系统调用，获得操作系统执行的更多参数，例如物理内存的使用情况等等。
- 进阶研究：Windows系统调用与其它操作系统系统调用的比较优劣，形成比较评估报告。
评审方式：评估报告与代码各占50%。
实验二：页面调度算法实验
实验内容：在了解Windows页交换算法的基础上，修改Windows的页面交换算法，然后通过评测工具，评测修改算法的优劣。
- 分析Windows的页面调度算法，了解基本的数据结构、原理、相关的函数，借此了解Windows页面调度算法的原理；
- 修改Windows页面调度算法，从最简单的随机算法开始；
- 逐步尝试课程中介绍的几种经典算法；
- 使用评测工具评测页面交换算法的优劣。
- 进阶研究：Windows页面调度算法与其它操作系统系统调用的比较优劣，形成比较评估报告。
评审方式：修改算法的效率占60%，文档占40%。
实验三：线程调度实验
实验内容：尝试对Windows操作系统的线程调度进行分析，了解多任务调度和切换的原理。
- 分析源代码，了解调度的原理，包括：调度的时机，线程切换的步骤，上下文保存和恢复的机制，时间片等，形成一份报告文档。
- 修改WRK的源代码，例如修改时间片，修改调度的时机等，编写测试程序，查看对系统的影响和性能的影响。
- 讨论：Windows默认的时间片是否合理，对于服务器和桌面版本的操作系统，是否应该使用同样的时间片，哪个大一些比较好，为什么？
评审方式：报告占30%，讨论占30%，代码占40%。
实验四：虚拟内存模型实验
实验内容：32位的Windows为每个进程提供了4GB的虚拟地址空间。因此可以保证多任务之间不会发生进程之间数据互相访问问题。本实验尝试熟悉Windows虚拟内存模型，以更进一步了解Windows的原理。
- 阅读WRK的源代码，了解Windows 4GB虚拟地址空间的构成。了解X86硬件对虚拟地址空间的支持。
- 阅读WRK的源代码，了解非法内存访问的时候操作系统的处理过程。
- 修改WRK的源代码，把虚拟地址空间的布局进行修改，让不同的进程可以有一块共享的地址空间。并且所有的进程都可以对这段地址空间进行访问。
- 进阶研究：Windows虚拟内存模型与Windows CE，Linux等其它操作系统的虚拟地址空间模型的对比。给出对比报告。
评审方式：代码编写占50%，主要依据代码的清晰度，性能，合理程度，评测软件运行评分。报告占50%。
实验五：对象管理和同步实验
实验内容：Windows操作系统提供了Mutex，Semaphone，Event等多种多任务同步方式，本实验希望通过修改或增加API，增加一种内核同步和进程间交互的方式。
- 实现内核级别的消息队列（不通过Windows图形系统的窗口消息实现），抽象操作系统原理中的生产者消费者模型。
CloseMsgQueue--关闭消息队列
CreateMsgQueue--创建消息队列
GetMsgQueueInfo--查询消息队列的状态
OpenMsgQueue--打开消息队列
ReadMsgQueue--读取消息队列
WriteMsgQueue--写消息对列
要求：创建的时候指定消息队列的大小和名字。当消息队列为空的时候，读取导致线程阻塞；当消息队列为满的时候，写入导致线程阻塞。把消息队列实现为一个内核对象，可以跨进程访问，有名称。
- 评审方式：实现的功能占60%，通过评测软件评测的效率是否高效占40%的比重。
其它可选实验
- 多核实验：考察在Windows系统下多核环境下的跨处理器同步机制，跨处理器调度的优化。
- 物理内存管理算法：修改WRK的物理内存管理算法。
- 进程挂起和恢复：通过增加一个API，把一个进程中所有的资源挂起，保存到文件上，然后在需要的时候恢复该进程的执行。
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