电子信息类专业的《操作系统》课程内容

摘 要：操作系统是当代计算机软件系统的核心,是计算机系统的基础和支撑.电子信息类专业的课程设置中同样需要操作系统的支持,但对操作系统课程的课时安排往往比计算机专业的课时少很多,而教学的内容要求却没有减少.本文针对这一矛盾从教学的理论内容安排和实践安排上提出一套比较可行的解决方案.

关 键 词：操作系统；Linux

中图分类号：TP316-4文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)04-0000-02

众所周知,操作系统在计算机专业课程中的重要地位,在计算机软硬件课程的设置上,它起着承上启下的作用.但是,在电子信息类专业的课程设置上,《操作系统》这门课的课时设置以及教学内容的安排与计算机专业的设置有较大的区别.比如课时设置,计算机专业大多都分配了48理论学时+16实践学时,而电子信息类专业的设置大多是36理论学时+12实践学时.如何在较少的授课课时中,让学生能理解操作系统的基本概念和主要功能,掌握常用操作系统（如Linux）的使用和一般管理方法,了解它与硬件和其它系统软件的关系,了解它是如何组织和运作的,能使用和分析常见的操作系统,从而为学生以后的学习和工作打下基础?

现在很多学校的计算机专业和电子信息类专业都开设了基于Linux的《嵌入式系统》课程,但在课程安排上有较大的区别.在计算机专业的课程安排中,他们开设《嵌入式系统》课程之前,会先安排一门相对以理论为主的《操作系统》课程,然后再开设一门类似《Linux程序设计》之类的以实践为主的课程,经过两门课的学习后,学生既掌握了Linux操作系统的使用,也理解了现在操作系统的主要功能及基本原理,为后续的《嵌入式系统》打下了很好的基础.但是,很多电子信息类专业的课程安排中,他们在开设《嵌入式系统》的课程之前往往只开始一门《操作系统》的课程而已.那么,电子信息类的《操作系统》这门课中如何更好地把Linux的使用方法以及现在操作系统的相关原理结合起来,让学生既掌握了Linux使用及C的开发又理解Linux操作系统的基本原理?本文想通过分析常用的《操作系统》的教材[1-9],结合电子信息类专业的教学目标,探索一条解决该类专业《操作系统》课程课时少,内容多这一矛盾的途径.

一、理论内容安排

大多《操作系统》教材的内容都是集相似度检测绍操作系统中的四大资源的管理：内存分配、回收、页面的替换以及段页式的存储管理；进程的控制、调度、通信；中断处理及设备管理和文件系统结构.而且都以原理介绍为主,较少结合某个具体的操作系统（如Linux）的实现方法.在授课过程中,纯粹的原理接收容易使学生感到内容晦涩难懂,而且感觉枯燥,达不到感官认知.因此本文在《操作系统》的理论授课内容安排上,试探性地把合Linux操作系统与操作系统中的基本原理相结,将一些经典的资源管理算法与Linux的内核源码相结合,让学生既能理解相关的原理,又能掌握如何从基本的编程上去实现相应的功能.具体的内容安排如图1所示.整个理论内容分成3大块：基础篇、原理篇和应用篇.

在开始操作系统的原理介绍之前,安排了Linux的命令操作以及编程基础,为后续的原理学习与Linux的内核的结合提供一定的基础铺垫.根据36学时的理论课时,基本安排如下.基础篇的内容、课时安排为：“概述”2课时,介绍操作系统的基本概念及功能,操作系统的发展,最后简要概述Linux操作系统的相关情况；“Linux操作基础”4课时,Linux系统的图形界面已比较友好,因此这部分的授课内容主要是让学生掌握常用的操作命令,以及输入/输出重定向的概念；“软件开发工具”4课时,主要讲授C编译的基本过程、Make工具的应用以及程序调试方法.

在原理篇中,主要是要让学生理解和掌握操作系统的四大资源管理的基本原理以及Linux内核中的相关实现方法,使学生在学习原理的同时能更清楚的了解在具体的操作系统内核中是如何实现的.原理篇的内容、课时安排为：“进程管理”8课时,主要教授进程控制块的作用、进程的调度（结合Linux系统的进程调度算法）、进程同步与互斥（结合Linux的进程间通信）；“存储管理”6课时,结合Linux的存储管理机制让学生掌握虚拟地址与物理地址的转换、内存的分配/回收,以及内存的扩充技术；“设备管理”安排4课时,结合Linux设备管理介绍I/O控制方式、设备分配策略等；“文件管理”安排4课时,结合Linux文件系统的结构以及特点,介绍VFS的主要作用.最后在应用篇中,利用较少的4课时分别介绍Shell程序设计以及内核的升级/裁剪、文件系统的构造等.通过这样的理论讲授之后,希望让学生既能掌握Linux操作系统的应用,也能理论并掌握操作系统的主要作用及工作原理.

二、实践内容安排

因为课内安排的实践课时相对偏少,如何让学生有足够的实践机会呢?在讲授某个操作系统的基本原理后,在课堂上可以先结合Linux内核中的具体实现代码,让学生先理解并掌握其中的关键算法,然后要求学生利用课外时间去另行设计某个相对简单的算法,以达到真正理解并掌握的程度.图2列出了课内、课外的实践内容安排.

三、小结

我们从电子信息类专业对《操作系统》课程的教学要求出发,结合目前常用的一些《操作系统》教材,对该课程的体系构建、以及理论和实验教学的设置提出一些建议和意见.《操作系统》课程教学还有其他许多值得深入探讨和研究的内容,本文的建议仅是一家之言,希望对同行能有一定的参考价值,也欢迎同行批评指正.