国内外操作系统课程建设比较分析

国内外操作系统课程建设比较分析

摘要：“操作系统”是计算机专业核心基础课程之一。本文调研了近三年国内外若干所大学计算机专业开设“操作系统”及其相关实验课程的情况。从课程内容、考核方式、实验内容安排等方面进行了比较与分析。

关键词：操作系统；课程建设；课程设置分析

“操作系统”是计算机科学与技术一级学科核心专业课程之一。总体上，该课程分为两大部分，一是操作系统基本理论，二是相关的课程实验(部分学校将其列为单独的实验课程)。同时，该课程内容涵盖面广、内容丰富，并且与其他课程(如程序设计、编译原理、计算机网络)具有密切的关联，在整个课程体系中处于非常重要的地位。

借鉴国内外若干知名大学“操作系统”课程的设置情况对于加强该课程有一定有益的启示。文献[1]综述了2002 年之前国外著名大学“操作系统”课程建设情况；文献[2]综述了2005 年附近国内外知名大学“操作系统”建设动态；文献[3]及文献[4]调研了美国若干所知名大学在2008年附近本门课程的建设情况。本文对近三年国内外若干大学“操作系统”课程在基础理论设置、实验内容、考核方式等方面的内容进行了一系列的比较和分析。

1 国外大学“操作系统”课程设置情况

1.1 斯坦福大学

斯坦福大学“操作系统”课程所选用教材为Silberschatz, Galvin, and Gagne 所编著的Operating System Concepts。课程中覆盖的内容包括进程与线程、并发与调度(高级专题)、同步、虚存以及内存分配、I/O及磁盘、文件系统、系统安全与防护以及虚拟机系统等。

斯坦福大学“操作系统”的课程考察包括期中、期末测试、四个课程实践(包括一个线程模拟实验、一组用户态程序、一个虚存实验以及一个文件系统实验)以及平时成绩。课程实践所占比重达到50％。

斯坦福大学的课程实践重比较重视OS 原理以及原型设计。此外，同其他学校相比，斯坦福大学更加注重课程实验报告的规范性。

1.2 卡耐基-梅隆大学

卡耐基-梅隆大学“操作系统”课程所采用的教材同样为Silberschatz，Galvin，and Gagne 所编著的Operating System Concepts。但其讲授内容内容主要侧重操作系统结构、进程、线程、进程调度、同步、死锁、主存、虚存、文件系统接口及实现、IO、系统安全及保护以及分布式文件系统等方面。

卡耐基-梅隆大学“操作系统”的课程成绩也由四部分构成。具体包括期中测试、期末测试、四个课程实践(Projects)以及部分平时成绩。

该大学的四个课程实践具有比较强的联系和承接关系，比如，第一个课程实践是第三个的基础。

1.3 普林斯顿大学

普林斯顿大学“操作系统”课程所选用的教材是由Andrew S. Tanenbaum, Albert S. Woodhull 所编著的Operating Systems: Design and Implementation 一书。其课程内融覆盖面非常广，涵盖了进程、线程、进程间的同步／互斥、信号量、管程、死锁、存储管理、文件管理、设备管理、文件系统等方面的内容。

普林斯顿大学“操作系统”的考核方式包括期中、期末测试、课程实践以及平时成绩构成，课程实践的比重达到70％。

普林斯顿大学的课程设计非常有特色，它将操作系统的核心知识点分解为若干个(通常是6个)模块，每个模块对应于一个课程实践。而这几个课程实践恰好囊括了操作系统的主要功能。此外，普林斯顿大学的课程实践非常重视学生的团队精神，鼓励完成作业的过程中互相协作。

1.4 UC-伯克利大学

UC-伯克利大学“操作系统”课程的知识基础部分涉及操作系统概念及基础知识、内存分配、资源分配、文件系统、数据库、网络等方面的内容。

课程的考察方式分为期中、期末测试，课程实践以及平时成绩构成。

伯克利大学的“操作系统”课程内容覆盖面广，传统操作系统以外的知识(比如网络、数据库)占到40%以上；此外，课程实践部分非常重视操作系统原理以及原型设计，重视操作系统核心以及与外围技术的关联。

2 国内大学“操作系统”课程设置情况

2.1 西北工业大学

西北工业大学“操作系统”包括54学时的讲授以及10学时的课程实验。其选

用教材为李永锡、周兴社教授编著的《计算机操作系统原理》。讲授内容涵盖了进程调度、信号量、进程同步与死锁、分区／分页以及段页式存储管理、文件系统以及存储空间管理、文件共享以及文件保护、IO以及设备管理等方面。

西北工业大学的课程实验主要由进程、线程管理实验(4学时)、存储管理实验(3学时)以及文件管理实验(3学时)三个构成。

西北工业大学的“操作系统”课程具有鲜明的特色。整个课程体系划分为12个模块；课内实验与课程内容同步，以体验性实验为主，辅以验证性实验。此外，该校还专门开设了一门“操作系统实验”课程。

2.2 浙江大学

浙江大学的“操作系统原理”课程所选用的教材为由Abraham Silberschatz 所编著的Operating System Concepts 一书。其内容共分为两大部分：基础理论和实践。基础理论包括四大模块，即进程管理部分、内存管理部分、文件系统部分以及IO系统部分；课程实践包括如下内容：Linux使用与系统编程、Booting过程、内核模块、时钟、Linux文件系统(VFS与ext2)、Linux内存管理、Linux进程管理、Linux 设备管理等等。

与此同时，浙江大学专门开设了另外一门“操作系统实验”课程。课程内容包括Linux 环境、Linux shell 编程、Linux内核模块、系统调用、进程调度、进程同步、虚拟存储、共享内存、设备驱动、文件系统等内容。此外，浙江大学还开设了“嵌入式操作系统”等相关课程以及16学时的操作系统原理实验，包括Windows 系统虚拟Dos系统功能调用以及自制时钟等。

2.3 北京理工大学

北京理工大学“操作系统”课程所选用的教材为张丽芬、刘美华教授所编著的《操作系统原理教程》。其内容涉及进程管理、作业管理、存储管理、文件系统、设备管理、UNIX系统V和Linux系统实现、Windows 2000组成等方面的内容。

北京理工大学所开设的相关的课程实验内容包括处理机管理、存储管理、文件管理、UNIX或Windows IPC通信机制等必做实验以及“实现一个模拟操作系统”的选做实验。

2.4 国防科技大学

国防科技大学“操作系统”课程所选用的教材为罗宇、邹鹏、邓胜兰所著《操作系统》一书。

课程内容涉及操作系统结构、进程与处理机管理、进程同步与通信、进程死锁、存储管理、设备管理、文件系统、并行与分布式操作系统以及保护与安全等内容。