以大学计算机操作系统为题的论文
操作系统(OperatingSystem，简称OS)，是电子计算机系统中负责支撑应用程序运行环境以及用户操作环境的系统软件，同时也是计算机系统的核心与基石。下面是小编为大家整理的以大学计算机操作系统为题的论文，希望大家喜欢!
以大学计算机操作系统为题的论文篇一
《关于计算机操作系统课程教学中的思考》
[摘要] “计算机操作系统”是计算机专业的核心课程,由于教学内容的原理性较强、知识体系繁杂,在课程教学中存在着很多困难和障碍。针对该课程的特点并结合作者的教学实践,本文提出了在教学中存在的问题以及改进方法。
[关键词] 操作系统 实验设计 教学
引言
操作系统是计算机系统中最核心和最底层的软件,是计算机系统的指挥和管理中心。它不仅是沟通用户与硬件间的接口,使用户能利用其提供的命令和服务,方便、灵活的控制和使用计算机,摆脱直接使用硬件的困难和繁琐,而且是沟通其他软件与硬件平台的接口,因此,操作系统是现代计算机系统中必不可少的重要系统软件。
“计算机操作系统”是各高校计算机相关专业本科生重要的专业主干课程,是一门理论性和综合性比较强的学科,但在其教学过程中受学科本身的限制存在着很多问题,比如说内容太过于理论化;教材内容更新很慢;实验教学与理论教学脱轨等等很多问题。根据笔者的调查发现,学生普遍反映,学习了操作系统,只是掌握了一些简单的基本理论,而对其源代码一无所知;用人单位普遍反映,对于计算机专业的本科生,不能根据某种需求灵活运用操作系统原理对核心源代码进行使用、修改和扩展,更谈不上创新;也不能将其基本原理运用到工作中去。所以对计算机操作系统教学改革的作用重大,意义深远。
1 计算机操作系统课程教学存在的问题
经过多年的教学实践,发现高等院校校计算机专业的“计算机操作系统”课程,在教学过程中存在以下几个问题。
1.1 原理讲解难
“计算机操作系统”核心原理可以划分为多个层次,既有系统结构设计策略,又有核心模块的设计思想,还有不同形式的技术实现方法。所以该课程包含了很多重要关键的设计策略、处理机制和实现算法,在计算机科学领域的飞速发展过程中,各种策略与方法的出现都受到了当时技术发展条件、应用需求趋势的约束。如果在讲授的过程中,单纯的讲解这些技术,而忽略了当时的发展背景,就变成了算法和代码的简单灌输,学生只能是生搬硬套、死记硬背,既不能激发学习的主动性,也无助于提升学生的系统分析设计能力,所以就导致教师的讲授难。
“计算机操作系统”受学科本身的限制,不仅结合了高级语言程序设计、数据结构、计算机组成原理、接口与外设、计算机体系结构等多种不同门类的计算机专业知识,而且还有课程本身的知识点,知识点很多,如果学生在知识基础不完备、缺乏系统性学习的情况下,很难深刻理解操作系统的原理,学生在学习过程中不能明确重点,由此导致学习效率和质量下降。最终只能的效果只能是事倍功半。很多学生戏言“操作系统课程就是计算机专业的政治课”,其实这充分说明了深入浅出讲解“操作系统原理”的困难程度。
1.2 实验设计难
任何一门计算机课程的讲解,都与实践操作离不开。对于操作系统这门课程而言,情况更是如此。但由于课程本身枯燥的理论,导致了很多学生根本无法提起对实验的兴趣。笔者曾经对本系上过这门课程的本科学生做过一个调查:发现对实验课感兴趣的只占到了32%,有相当一部分同学对实验课不感兴趣,而进一步调查后发现,原因也只有两点:如果实验课程的内容是让学生模拟设计一个操作系统的话,根本无法完成;而如果是模拟教材的各种设计策略、实现算法的话,又仅仅是一个程序的运行,感觉与操作系统本身联系不是很大。从而无法极其学生的兴趣。
由此可以看出,对实验课程教学这一块,不仅仅是本身实验设计的难,而且更是选择什么样的实验内容。
2 对操作系统课程教学的改进方法
2.1 教学方法的改革
2.1.1 使用多媒体和网络技术
在操作系统教学过程中,常常碰到许多抽象的理论,如进程的同步和互斥机制、内存的页式存储管理、设备的驱动实现等,由于在实际使用操作系统软件时很难观察到软件的控制过程,使得学生对诸如进程同步、进程死锁、虚拟存储器、设备控制表等理论知识感到难以理解和记忆。借助计算机多媒体技术就能使这些软件控制过程变静为动,变透明为直观,用动画的形式给学生以生动的启示,正确引导学生深入认识事物的本质,提高学生对枯燥理论的学习兴趣,从而大大提高课堂教学效率。
在教学中采用网络教学平台,可以充分体现交互式学习。不仅能方便教师在网上实施教学,教师可以将教学目标、教学内容、习题等存放在服务器中,方便管理,而且可以引导学生自主学习和主动学习,学生可以根据自己的需要进行学习。更能够实现互动学习,通过网络教学平台,学生可以获得疑问的解答,得到学习的动力,教师也可以了解学生的当前学习状况,激励学生的学习。在网络教学活动中建立起一个有效的交流环境,能够使得分布在不同地方的师生方便的交流,从而能够有效的提高教学活动的质量。也使得网上教学从简单的教学信息发布变成一个充满交互与交流的虚拟学习社区。
2.1.2 鼓励学生参与课堂教学
计算机从诞生到现在,一直处在飞速发展阶段,同样,操作系统原理的知识在不断更新,许多问题目前的解法也未必就是最好的,笔者曾经尝试过,在课堂教学中除了在尽量把现有内容讲具体、讲清楚、讲生动的前提下,鼓励教师与学生大胆地讨论一些问题的创新性的解法。比如,内存管理策略、系统安全对策等。尽管学生的一些想法或解法可能并不实用,但这种教学方式赢得了学生的普遍欢迎和支持,极大地活跃了课堂气氛,也提高了学生学习操作系统的积极性。
2.1.3 教学语言的通俗化
大量引用源于生活的和系统理论研究中的生动有趣的例子,特别是直接源于生活的例子。比如,在介绍进程这个抽象而重要的概念及进程间通信的难点问题时,使用了在家烹饪、到医院看病、开运动会、下象棋等许多生活中的例子;而在介绍分页内存管理策略时,又使用了宾馆管理客房的例子。学生在理解和掌握操作系统原理中的一些重要而抽象的概念以及难点问题时就变得容易了,也增加了学习的乐趣。
另外,在讲授各章节内容时尽量前后联系,以求融会贯通。操作系统是个复杂的、涉及面很广的系统软件,现在的教材大都按操作系统资源管理功能进行章节安排,这些章节的内容往往有很多联系,而学生自己学习时意识不到这一点,对一些问题理解不深甚至偏颇,对操作系统缺乏整体认识,因此需要老师的提醒。比如,设备分配与进程管理的联系、文件使用与设备管理的联系、系统安全性与其他各章的联系等。
2.2 教学内容的改革
2.2.1 教材的选择
操作系统课程总体教学目标是培养具有扎实的计算机操作系统理论功底,了解最新的操作系统设计技术,为动手编写系统程序能力的人才打基础。所以选择相应的教材至关重要。
目前国内大学采用的教材一般分为三类:第一类是由国内大学的教授编写的,比较符合中国传统的教学思想,但内容跟不上新技术知识的发展;第二类是引进国外具有权威性的教材的翻译版,这类教材的好坏还部分取决于翻译者的英文水平和专业水平;第三类是引进国外最新的具有权威性的英文原版教材。如果学校的师资水平比较高,学生能力又比较强,采用最后一类教材进行双语教学,对学生的学习是十分见好。选用具有权威性的国外一流大学的计算机科学教材,内容先进实用,不仅使学生学到基本理论,而且注重结合前沿技术,使学生在以后工作中得以实用,而且还可以提高学生的英语水平。笔者建议采用由高教出版社出版,美国西尔伯斯查兹、高尔文、加尼编写的操作系统概念一书。
2.2.2 实验的设计
基于学生层次不同,我们可以设计不同的实验内容,比如说:
观察与体验级:这是最简单的实践方式,学生通过观察操作系统的具体运行过程,来体会操作系统原理的内涵;程序仿真级:这是最常见的实践方式,学生根据孤立的实践需求通过编写程序来实现某种操作系统的处理机制或算法。此种方式与程序设计课程的上机作业基本类似;源码阅读级:这是较流行的实践方式,选择公开、完整的操作系统源代码供学生阅读,从而了解具体技术的实现过程,这种方式并不能从本质上提升学生的动手能力;系统仿真级:这是最理想的实践方式,学生在一个虚拟或者真实的操作系统环境中进行动手实践,直接操作修改操作系统内核,从而达到掌握操作系统设计策略和技术方法的目的。
教师在教学时,可以根据学生的具体水平,来采取相应的实验设计方案,从而能满足不同层次的实验要求。
3 结束语
随着计算机技术的飞速发展,同时为适应信息社会加速发展的需要,教材中存在的陈旧内容以及传统的灌输式教学方式必须进行更新和改革。针对目前计算机操作系统的教学现状以及整个计算机科学的教育改革形势,我们应该加大操作系统课程的改革力度和步伐,以尽快的适应新的社会发展需要。
以大学计算机操作系统为题的论文篇二
《计算机操作系统的发展》
摘 要：随着操作系统的新技术的不断出现，用户的需求也随之增多，于是系统不断膨胀，功能不断增加，并逐渐形成从开发工具到系统工具再到应用软件的一个平台环境。本文主要针对操作系统在计算机发展中的核心地位和技术变革作出了分析，同时对算机操作系统的功能，发展和分类做了简单的分析和阐述。
关键词：计算机操作系统;发展;新技术
操作系统是计算机系统的内核与基石，它肩负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、连接网络与协调文件系统等基本事务。操作系统通过管理硬件资源和软件资源，控制程序运行，最大限度地发挥计算机功能，为用户提供服务。目前的操作系统种类繁多，很难用单一标准统一分类。根据应用领域来划分，可分为桌面操作系统、服务器操作系统、主机操作系统、嵌入式操作系统。
一、操作系统的基本介绍
(一)操作系统的功能：管理计算机系统的硬件、软件等各种资源，发挥计算机的自动工作效率;协调使用过程中各种资源的关系， 合理调度各类设备运行;为用户提供易用的控制界面，方便使用计算机的各项功能。
(二)操作系统的发展：操作系统原为提供简单的工作排序能力，后为辅助管理更复杂的硬件设施而逐渐强化。从最早的批次模式开始，分时机制也随之出现，在多处理器时代来临时，操作系统也随之添加多处理器协调功能，甚至是分布式系统的协调功能。其他方面的演变也类似于此。
1、手工操作阶段。在这个阶段的计算机，主要元器件是电子管，运算速度慢，没有任何软件，更没有操作系统。用户直接使用机器语言编写程序，上机时完全手工操作，首先将预先准备好的程序纸带装入输入机，然后启动输入机把程序和数据送入计算机，接着通过开关启动程序运行，计算完成后，打印机输出结果。用户必须是非常专业的技术人员才能实现对计算机的控制;2、批处理阶段。由于20世纪50年代中期，计算机的主要元器件由晶体管取代，运行速度有了很大的提高，这时软件也开始迅速发展，出现了早期的操作系统，这就是早期的对用户提交的程序进行管理的监控程序和批处理软件。3、多程序系统阶段。随着中、小规模的集成电路在计算机系统中的广泛应用，CPU的运动速度大大提高，为了提高CPU的利用率，引入了多道程序设计技术，并出现了专门支持多道程序的硬件机构，这一时期，为了进一步提高CPU的利用效率，出现了多道批处理系统、分时系统等等，从而产生了更加强大的监管程序，并迅速发展成为计算机科学中的一个重要分支，就是操作系统。统称为传统操作系统;4、现代操作系统阶段。大规模、超大规模集成电路急速的迅速发展，出现了微处理器，使得计算机的体系结构更加优化，计算机的运行速度进一步提高，而体积却大大减少。它的最大优点是结构清晰、功能全面、可以适应多种用途的需要并且操作使用便捷。
二、操作系统新技术
随着操作系统不断发展，它的新技术主要包括操作系统结构设计的微内核技术和操作系统软件设计的面向对象技术。
(一)微内核操作系统技术：现代操作系统设计中的一个突出思想是把系统中更多的成分和功能放到更高的层次(即用户模式)中去运行，而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，这就是微内核技术。
1、微内核结构：(1)把那些最基本、最本质的操作系统功能保留在内核中;(2)把大部分操作系统的功能移到内核之外，并且每一个操作系统功能均以单独进程形式存在;(3)在内核之外的用户空间中包括所有进程。这些进程之间是客户/服务器模式。
3、微内核包含的主要成分：(1)中断和异常处理机制;(2)进程间通信机制;(3)处理机调度机制;(4)有关服务功能的基本机制。
4、微内核的实现：微内核实现中的一个主要问题是“微”和性能要求的综合考虑。要做到“微”的关键是实现机制和策略分离的概念。由于微内核中最主要的是进程间消息通信和中断处理机制，下面简述两者的实现。
(1)进程间通信机制：提供通信服务是微内核的主要功能之一，也是内核实现其他服务的基础。无论是发送请求消息和服务器的回答消息都是要经过内核，进程的消息通信一般是通过端口展开。(2)中断处理机制：微内核结构中将中断机制与中断处理分离，即把中断机制放在微内核中，而把中断处理放到用户空间相应的服务进程中。微内核的中断机制，主要负责以下工作：
当中断发生时识别中断;通过中断数据结构把该中断信号映射到相关的进程;把中断转换成一个消息;把消息发给用户空间中相关进程的端口，但内核不涉及到任何中断处理。
5、微内核结构的优点：安全可靠，统一的接口方式，独立灵活的模块结构，较强的升级扩展能力和跨平台兼容性，同时提供了对分布式系统的支持。
6、微内核的主要缺点：在微内核结构下，一次系统服务过程需要模式转换和进程地址空间的开关，这就增加运算量，影响执行速度。
(二)面向对象操作系统技术：面向对象操作系统是指基于对象模型的操作系统。
1、面向对象的核心概念：面向对象的基本思想是把要构造的系统表示成一系列对象的集合。其中的对象是指把一组数据和该数据的一些基本操作封装在一起所形成的一个实体。面向对象的核心概念包括以下几个方面：(1)封装：在面向对象中，封装的含义是将一个数据集和与这个数据有关的操作封装在一起，形成一个能动的实体，即对象。封装要求对象内部的代码和数据受保护。(2)继承：继承是指一些对象可以继承另一些对象的功能和特征。(3)多态性：所谓多态性是指一个名字多种语义，或相同界面多种实现。多态性在面向对象语言中是由重载和虚函数来实现的。(4)消息：消息是对象之间相互请求和相互合作的途径。
2、面向对象操作系统在面向对象操作系统中，对象作为一种并发单位，所有系统资源，包括文件、进程、内存块等都被认为是一种对象，对系统资源的所有操作都是通过使用对象服务来完成的。面向对象操作系统的优点：(1)可以减少修改操作系统对于系统本身的影响。(2)操作系统的安全措施得以简化。(3)对象为进程之间分享资源提供了便利。
三、结束语
在过去的几十年里操作系统发生了革命性的变化：技术创新、用户体验升级、应用领域扩展、功能不断完善。同过去的几十年一样，在未来的20年操作系统也将发生巨大的变化。我们现在使用的操作系统已经比较完善，相信以后的操作系统技术仍将逐步提高，使得操作更加简便快捷。我也相信在未来，计算机技术会我们生活更加丰富多彩。