操作系统实验教学的研究与实践
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Ａ ｐｒ ２ ０ ． ０１
操作 系统 实验教 学 的研 究 与实践
赵艳 红 ，沈 峰 ，段 汉根
（ 徽 科 技 学 院 理 学 院 ，安 徽 风 阳 ２ ３０ ） 安 ３ １ ０ 摘 要 ：操 作 系统 课 程 的理 论 性 和 实践 性 都 很 强 ，从 应 用 型 本 科 的教 学 特 点 出 发 ，针 对 操 作 系统 实 验 教 学 ， 提 出 了 以教 学 型操 作 系统 Ｇｅｋ Ｓ为实 验 平 台 ，利用 ＶＭｗａｅ ｏｈ Ｃ调 试 和 编译 ，让 学 生 由易 到难 地 完 成 ｅＯ ｒ、Ｂ ｃｓＰ 实 验 项 目 ，实 现一 个 具 备 基 本 功 能 的 实用 操 作 系 统 ，使学 生更 好 的理 解 操 作 系 统 的理 论 ，提 高 编 程 能力 ．
第 ２ 卷 第 ２期 ６
２１ ０ ０年 ４月
阿 方学阮学 （然 学 ） 自科 版
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｅ ｅ Ｎｏ ｔ ｉｅ ｓｔ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｉｉｎ ｏ ｒ ａ ｆＨ ｂ ｉ ｒｈ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｎａ ｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ Ｅｄｔｏ ）
Ｖ ｏ１２６ ＮＯ．２ ．
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈｅ ｏ ｒ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｓ ａ ｔ ｏｎ ｈｅ ｒ ｔｃ ｌａ ａ ｔｃ ｌｆ ａ ｕｒ ．Ｆｒ ｍ ｅ ｃ ｉ ｇ ｓｒ ｃ ： ｐｅ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｃ ｕｒ ｅ ｈ ｓ ａ ｓ ｒ ｇ ｔ ｏ ｅ ｉａ ｎｄ ｐｒ ｃ ｉａ ｅ ｔ ｅ ｏ ｔａ ｈｎ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆｔ ｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｉｎｔ ｄ ｕｎ ｖ ｒ ｉｉｓ，ｓ ｅ ｉｉ ｏ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌｔ ａ ｈｉ ｇ ｆ ｒ ｏ ｅ ａ ｉ ｙ — ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ｈｅ ａ ｌｃ ｔｏ — ｒｅ ｅ ｉ ｅ ｓｔｅ ｐ ｃｆｃ ｔ ｘ ｒｍｅ ａ ｅ ｃ ｎ ｏ ｐ ｒ ｔｎｇ ｓ ｓ ｔ ｍ ，ｔ ａ ｈｉ — ｒｅ ｅ ｐｅ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ Ｇｅ ｋ ｓ ｔ ｘｐ ｒｍｅ ａ ａ ｆ ｒ ｉ ｒ ｏ ｅ ｅ ｅ ｃ ｎｇ ｏ ｉｎｔ ｄ ｏ ｒ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｅ ＯＳ ａ ｈｅ ｅ ｅ ｉ ｎｔ ｌｐｌ ｔｏ ｍ ｓ ｐ ｏｐ ｓ ｄ． Ｉ ｓ ｓ ＶＭ — ｔｕ ｅ
决 实际 问题． 中国与 国外教学 工作 的差距体 现在实 践教学 环节上 ，重视 实验 与实践教 育是各 国高等教 育的 发展潮 流口 ． 安徽科技 学 院获批 为省级示 范应用 型本科 高校立项 建设单 位 ，结合本 院应用 型本科计 算机 专 ］
业学 生 的实 际情况 ，完 善实验 与实践 ，增强实 验课 与实践课 的教学 效果 ，培养具 有高质量 、高 素质 、高 实 践能 力和高创 新能 力 的人 才成 为一种必 然．安徽 科技学 院将计 算机 操作 系统作 为重点建设 课程 ，计算机操 作 系统 课程分 成两 门课 ：一 门讲 授 “ 作系统” 原理 ，安排 ７ 操 ２学 时讲授 理论 ，１ 时进 行基 础 实验 ；一 ２学 门 “ 作 系统综合 实验 ” 操 ，安排 ２ Ｏ学 时专 门进行 操作 系统课程 设计 ．本文 将介绍 操作 系统课程设 计 中 ，实 验平 台 的选择 、虚 拟技术 的应用 、实验 平 台的构 架及 实验 内容的设计 ．
问网络资 源等．虚 拟机 具有 以下特 点Ｌ ： （ ）拥 有 独 立 的虚 拟 硬件 设 备 ，并 且 这些 设 备 及 ＩＯ 端 １等 都 ５ ］ １ ／ ： ３ 受 到保护 ，每个虚 拟机都 可 以拥 有计 算机 系统 的所有 资源． （ ） 系统分 配给每 个虚拟 机 的虚拟 内存都采 用 ２ 了独 立的地址 空 间 ，互相 之 间没有任 何联 系． （ ）每 个 虚拟 机都 有 一个 ＶＭ 控 制块 ，它 包 括有 关 ＶＭ 当 ３ 前状 态方 面的信息 ． （ ）同一 台主机 上可 以运行 多个 虚拟机 ，每个虚 拟机都 可 安装不 同 的操 作 系统 ，就 如 ４ 同一 台独立 的 Ｐ ，各虚拟 机与 主机之 间可 以进行对 话 、共享 文件 和 网络 资源 ． （ ）在虚 拟 机 中 ，把 操 作 Ｃ ５ 系统安装 在 主机硬盘 中虚 拟 出来 的一个 特定 文件 中 ，并不 需要对 物理 硬盘进 行分 区操作 ，虚拟 机 系统与 主 机系统有 良好 的隔离性 ，在 虚拟机 上进行 的操 作对 主机现有 的硬 盘分 区和数 据都 不 会造 成 任何 破 坏． （ ） ６ 具 有硬件 无关性 ，在 主机 系统上虚 拟 出 的硬件 都 是 相 同 的 ，可 以简 单地 在 不 同 的 主机 之 间 复制 后 直 接使 用 ，不必 考虑硬 件差异 ，因此 在实 验 中对 虚拟机 系统 造成 的任何损 坏不会 涉及 到物 理设备 且可 以得 到快速
６８ ・
・
２ １ 年 ４月 ００
赵 艳 红 等 ：操 作 系 统 实 验 教 学 的 研 究 与 实 践
第 ２期
广大计算 机爱 好者 的喜爱 ，主要 原 因有 两个 ，一是 它属 于 自由软件 ，用户 不用 支付任 何费 用就可 以获得 它 和它 的源代码 ，并且 可 以根 据 自己 的需 要对 它进行 必要 的修改 ，无偿 对它 使用 ，无约 束地继 续传播 ．另 一
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｅ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ；ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｉｎ ｅ ｎ ｖ ｒ ｉｉｓ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｃ ｉ ｇ ｒ ｃ ｉｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｐ ｒ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｐ ｌ ｔ ～ ｒｅ ｔ ｄ ｕ ｉ ｅ ｓｔ ；ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ａ ｈ ｎ ；ｐ ａ ｔｃ ｃ ｏ ｅ ｔ
２ 实验 平 台
２ １ 实 验 平 台 的选 择 ．
Ｌ ｎ ｘ是一 套类 Ｕｎｘ 作 系统 ，它 主要用 于基于 Ｉｔｌ ８ ｉｕ ｉ操 ｎ ｅ ｘ ６系列 Ｃ Ｕ 的计算 机上． Ｌｎ ｘ之 所 以受 到 Ｐ ｉｕ
来 稿 日期 ：２ １ — １— ８ ０ ０ ０ １ 基 金项 目 ：安 徽 科 技学 院 重 点 建设 课 程 项 目 （ Ｄ ０ ２ ） Ｚ ＫＣ ９ ２ ；安 徽科 技 学 院 引 进人 才 资助 项 目 （ Ｒ ０ ８ ７ ） Ｚ Ｃ２０ １ ９ 作者 简 介 ：赵 艳 红 （９ ０） 女 ， １８ ， 山东 章 丘人 ， 徽 科 技 学 院计 算 机 系 教 师 ， 士 研 究 生 ． 安 硕
个 原 因是 ，它具 有 Ｕｎｘ的 全部 功 能 ，任 何 使用 Ｕｎｘ操 作 系统 或 想要 学 习 Ｕｎｘ操 作 系统 的人 都 可 以从 ｉ ｉ ｉ
Ｌｎ ｘ中 获 益 ． ｉｕ
个人计 算机 的不 断普及 开源代 码 的快速发 展极 大改善 了操作 系统课 程 教学 的资源环境 ，为实验课 程改 革提 供 了机遇． 大部分 院校采 用 的都是 Ｌｎ ｘ操作 系统设 计平 台． 由于 Ｌ ｎ ｘ操 作系统 是为 实际应 用开发 ｉｕ ｉｕ 的 ，主要 的操作 系统 功能 已经 很完 善 ，结 构庞 大且 复杂 ，没有专 门为学 生练 习而设 计 的项 目，所 以学 生在 实践 时会遇 到很 多 困难 ，实践 效果也 不理 想． 我们借 鉴 了美 国马里兰 大学在 操作 系统实验 及实践 方 面的方 法及 经验 ，使用 由美 国马理兰 大学教 师开 发 ，基 于 Ｘ ６的 Ｇｅｋ Ｓ教学 型类 Ｌｎ ｘ操作 系统 ．Ｇｅｋ Ｓ主 ８ ｅＯ ｉｕ ｅＯ 要用 于操作 系统课 程设 计 ， 目的是使 学 生 能够 实 际 动手 参 与 到一 个 操 作 系统 的开发 工 作 中． 学 生可 以在 Ｌ ｎ ｘ Ｕｎｘ环境 或／ ｎ ｏ 下使 用 Ｂ ｃ ｓ Ｃ模拟 器进 行 开 发 ，且其 针 对进 程 、文 件 系统 、存储 管 理 ｉｕ 或 ｉ ｗｉｄ ｗｓ ｏ ｈ Ｐ
２ ２ 虚拟机 （ｉ ｕ ｌ ｃ ｉｅ ． ｖｒ ａ ｍａｈｎ ）技术 的应 用 ｔ 当前 ，随着高 校学生数 量 的不断 增 加 ，而 资金 投 人 有 限 ，所 以实 验 设备 和 实 验 场地 不 能及 时得 到 扩
充 ，实 验教学 资源 非常 紧张．采 用虚 拟机构 建 的教 学 、实验平 台既 能节省 资金投 入 、挖 掘设 备潜力 ，又 可 缓 解实验 设备严 重不 足 、实 验管理 员工 作量 过大等 问题 ，为教 师教学 提供 了极大 的便利 ，同时也 给学生进
１ 引 言
操作 系统作 为计算 机学科 中一 门承前 启 后 的专 业 基础 课程 ，在计 算 机 专业 课 程 体 系 中扮演 着 重要 角 色．操作 系统 的内容涉 及理论 、算法 、技术 、实 现和应用 ，知识 体系繁 杂 ，概 念和原 理抽象 ，是一 门实践 性 较强 的课 程． 目前 ，国 内操作 系统课 程设 置多偏 重 于理论 学 习 ，对 课程 实 践重 视 不够 ．学 生普 遍反 映 ， 不实际 动手参与 操作 系统 内核 的开发 ，只能 掌握一些 抽象 概念 ，不能深 刻理解操 作 系统的核 心 ，更 不能解
行 课 内外 的 自主学 习提供 了可能．
虚拟 机是一 个抽 象的计 算机 ，和实 际的计 算机一 样 ，具 有一 个指令 集并使 用不 同 的存 储 区域．它 负责
执 行指令 ，还要 管理数 据 、内存和 寄存器 ．通 过虚拟 机软件 ，用 户可 以安装操 作 系统 、安装应 用程序 、访
ｃｌ ｕ ｔ，ａ ｃ ｉ ｖ ｒ ｃ ｉ ａ ｐｅ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｗｉｈ ｂ ｓｃｆ ｎｃ ｉ ｎｓ ｔｅ ａｂ ｅ ｔ ｄｅ ｓｔ ｔ ｅ ｎｄ ｒ ｔ ｎ ｎｄ ａ ｈ ｅ ｅａ ｐ ａ ｔｃ ｌｏ ｒ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｔ ａ ｉ ｕ ｔｏ ．Ｉ ｎ ｌｓ ｓ ｕ ｎｔ ｏ ｂｅ ｔ ｒｕ ｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｐ ｒ ｔｎｇ ｓ ｓ ｅ ｔ ｅ ｙ，ａ ｄ ｉ ｒ ｖｅ ｈｅｒｐｒ ｇｒ ｍｍ ｉ ｇ ｓ ｌｓ ｈｅ ｏ ｅ ａ ｉ ｙ ｔ ｍ ｈ ｏｒ ｎ ｍｐ ｏ ｓ ｔ ｉ ｏ ａ ｎ ｋｉｌ．
关 键 词 ：操 作 系统 ；应 用 型 本科 ；实 验 教 学 ；实践
中图 分 类 号 ：Ｇ ６ ２ ０ ４．
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ７—４ ２ （０ ０ ２０ ６—４ ６ ３１９ ２ １ ）０ —０ ８０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｐｒ ｃ ｉ ｅ ｏ ｐｅ ｉ ｅ ｔ ｌＴｅ ｃ ｉ ｇ ｏ ｅ ａ ｉ ｇ Ｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ ａ ｔｃ ｆ Ｅｘ ｒ ｍ ｎ ａ ａ ｈ ｎ ｆ Ｏｐ ｒ ｔｎ ｙ ｔ ｍ
ｗａ ｅａ ｄ Ｂ ｃ ｓＰ ｏ ｄ ｂ ｇ ａ ｄ ｃ ｍｐｌ．Ｔｈ ｔ ｄ ｎ ｓｃ ｍｐ ｅｅｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌ ｒｊ ｃｓｆｏ ｅ ｓ ｏ ｄｆｉ ｒ ｎ ｏ ｈ Ｃ ｔ ｅ ｕ ｎ ｏ ｉ ｅ ｅｓｕ ｅ ｔ ｏ ｌｔ ｘ ｅｉ ｎ ａ ｏｅ ｔ ｒ ｍ ａ ｙ ｔ ｉ — ｐ ｆ
Ｚ ＨＡＯ ｎ ｈ ｎ Ｙａ — ｏ ｇ， ＳＨＥ Ｆｅ ｇ， ＤＵＡＮ ｎ ｇ ｎ Ｎ ｎ Ｈａ － ｅ
（ ． ｌ ｇ ｆＳ ｉｎ ｅ １ Ｃｏ ｌ ｅ ｏ ｃｅ ｃ ，Ａｎ ｕ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉｅ ｓｔ ，Ｆｅ ｇ ａ ｇ ２ ３ ０ ｅ ｈ ｉ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｓ ｎ ｙ ｎ ３ １ ０，Ａｎ ｕ 。Ｃｈ ｎ ） ｈｉ ｉ ａ
（ ）操作 系统与 硬件之 间 的所 有必 备接 口． １
（ ）系统 引导 、实模式 到保护模 式 的转换 、中断调用 及异 常处理． ２
（ ）基 于段 式 的内存管 理． ３ （ ）内核进程 以及 Ｆ Ｆ ４ Ｉ Ｏ进程 调度算 法 ． （ ）基 本 的输 入输 出 ：键 盘作为 输入设 备 ，显示 器作为输 出设 备． ５ （ ） 只读文件 系统 Ｐ ＡＴ：用于存 放用 户程序 ． ６ Ｆ
等操作 系统 核心 内容分别设 计 了 ７ 难度逐 渐增 加的项 目供教 师选 择． 出于教学 目的 ，这个 系统 内核设计 个
简单 ，让学 生易于 阅读 、设 计 和添加 代码 ，但 它 又涵盖 了操作 系统课 程 的核心 内容 ，能够满 足操作 系统课
程教学 的需求 ，却 又兼备 实用性 ，它 可 以运 行在 真 正 的 Ｘ８ Ｐ ６ Ｃ硬 件 平 台．Ｇｅｋ ｅ ＯＳ由一 个基 本 的操作 系 统 内核作 为基 础 ，已经实现 如下 功能 ：
操作 系统 实验教 学 的研 究 与实践
赵艳 红 ，沈 峰 ，段 汉根
（ 徽 科 技 学 院 理 学 院 ，安 徽 风 阳 ２ ３０ ） 安 ３ １ ０ 摘 要 ：操 作 系统 课 程 的理 论 性 和 实践 性 都 很 强 ，从 应 用 型 本 科 的教 学 特 点 出 发 ，针 对 操 作 系统 实 验 教 学 ， 提 出 了 以教 学 型操 作 系统 Ｇｅｋ Ｓ为实 验 平 台 ，利用 ＶＭｗａｅ ｏｈ Ｃ调 试 和 编译 ，让 学 生 由易 到难 地 完 成 ｅＯ ｒ、Ｂ ｃｓＰ 实 验 项 目 ，实 现一 个 具 备 基 本 功 能 的 实用 操 作 系 统 ，使学 生更 好 的理 解 操 作 系 统 的理 论 ，提 高 编 程 能力 ．
第 ２ 卷 第 ２期 ６
２１ ０ ０年 ４月
阿 方学阮学 （然 学 ） 自科 版
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｅ ｅ Ｎｏ ｔ ｉｅ ｓｔ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｉｉｎ ｏ ｒ ａ ｆＨ ｂ ｉ ｒｈ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｎａ ｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ Ｅｄｔｏ ）
Ｖ ｏ１２６ ＮＯ．２ ．
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈｅ ｏ ｒ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｓ ａ ｔ ｏｎ ｈｅ ｒ ｔｃ ｌａ ａ ｔｃ ｌｆ ａ ｕｒ ．Ｆｒ ｍ ｅ ｃ ｉ ｇ ｓｒ ｃ ： ｐｅ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｃ ｕｒ ｅ ｈ ｓ ａ ｓ ｒ ｇ ｔ ｏ ｅ ｉａ ｎｄ ｐｒ ｃ ｉａ ｅ ｔ ｅ ｏ ｔａ ｈｎ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆｔ ｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｉｎｔ ｄ ｕｎ ｖ ｒ ｉｉｓ，ｓ ｅ ｉｉ ｏ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌｔ ａ ｈｉ ｇ ｆ ｒ ｏ ｅ ａ ｉ ｙ — ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ｈｅ ａ ｌｃ ｔｏ — ｒｅ ｅ ｉ ｅ ｓｔｅ ｐ ｃｆｃ ｔ ｘ ｒｍｅ ａ ｅ ｃ ｎ ｏ ｐ ｒ ｔｎｇ ｓ ｓ ｔ ｍ ，ｔ ａ ｈｉ — ｒｅ ｅ ｐｅ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ Ｇｅ ｋ ｓ ｔ ｘｐ ｒｍｅ ａ ａ ｆ ｒ ｉ ｒ ｏ ｅ ｅ ｅ ｃ ｎｇ ｏ ｉｎｔ ｄ ｏ ｒ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｅ ＯＳ ａ ｈｅ ｅ ｅ ｉ ｎｔ ｌｐｌ ｔｏ ｍ ｓ ｐ ｏｐ ｓ ｄ． Ｉ ｓ ｓ ＶＭ — ｔｕ ｅ
决 实际 问题． 中国与 国外教学 工作 的差距体 现在实 践教学 环节上 ，重视 实验 与实践教 育是各 国高等教 育的 发展潮 流口 ． 安徽科技 学 院获批 为省级示 范应用 型本科 高校立项 建设单 位 ，结合本 院应用 型本科计 算机 专 ］
业学 生 的实 际情况 ，完 善实验 与实践 ，增强实 验课 与实践课 的教学 效果 ，培养具 有高质量 、高 素质 、高 实 践能 力和高创 新能 力 的人 才成 为一种必 然．安徽 科技学 院将计 算机 操作 系统作 为重点建设 课程 ，计算机操 作 系统 课程分 成两 门课 ：一 门讲 授 “ 作系统” 原理 ，安排 ７ 操 ２学 时讲授 理论 ，１ 时进 行基 础 实验 ；一 ２学 门 “ 作 系统综合 实验 ” 操 ，安排 ２ Ｏ学 时专 门进行 操作 系统课程 设计 ．本文 将介绍 操作 系统课程设 计 中 ，实 验平 台 的选择 、虚 拟技术 的应用 、实验 平 台的构 架及 实验 内容的设计 ．
问网络资 源等．虚 拟机 具有 以下特 点Ｌ ： （ ）拥 有 独 立 的虚 拟 硬件 设 备 ，并 且 这些 设 备 及 ＩＯ 端 １等 都 ５ ］ １ ／ ： ３ 受 到保护 ，每个虚 拟机都 可 以拥 有计 算机 系统 的所有 资源． （ ） 系统分 配给每 个虚拟 机 的虚拟 内存都采 用 ２ 了独 立的地址 空 间 ，互相 之 间没有任 何联 系． （ ）每 个 虚拟 机都 有 一个 ＶＭ 控 制块 ，它 包 括有 关 ＶＭ 当 ３ 前状 态方 面的信息 ． （ ）同一 台主机 上可 以运行 多个 虚拟机 ，每个虚 拟机都 可 安装不 同 的操 作 系统 ，就 如 ４ 同一 台独立 的 Ｐ ，各虚拟 机与 主机之 间可 以进行对 话 、共享 文件 和 网络 资源 ． （ ）在虚 拟 机 中 ，把 操 作 Ｃ ５ 系统安装 在 主机硬盘 中虚 拟 出来 的一个 特定 文件 中 ，并不 需要对 物理 硬盘进 行分 区操作 ，虚拟 机 系统与 主 机系统有 良好 的隔离性 ，在 虚拟机 上进行 的操 作对 主机现有 的硬 盘分 区和数 据都 不 会造 成 任何 破 坏． （ ） ６ 具 有硬件 无关性 ，在 主机 系统上虚 拟 出 的硬件 都 是 相 同 的 ，可 以简 单地 在 不 同 的 主机 之 间 复制 后 直 接使 用 ，不必 考虑硬 件差异 ，因此 在实 验 中对 虚拟机 系统 造成 的任何损 坏不会 涉及 到物 理设备 且可 以得 到快速
６８ ・
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２ １ 年 ４月 ００
赵 艳 红 等 ：操 作 系 统 实 验 教 学 的 研 究 与 实 践
第 ２期
广大计算 机爱 好者 的喜爱 ，主要 原 因有 两个 ，一是 它属 于 自由软件 ，用户 不用 支付任 何费 用就可 以获得 它 和它 的源代码 ，并且 可 以根 据 自己 的需 要对 它进行 必要 的修改 ，无偿 对它 使用 ，无约 束地继 续传播 ．另 一
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｅ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ；ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｉｎ ｅ ｎ ｖ ｒ ｉｉｓ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｃ ｉ ｇ ｒ ｃ ｉｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｐ ｒ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｐ ｌ ｔ ～ ｒｅ ｔ ｄ ｕ ｉ ｅ ｓｔ ；ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ａ ｈ ｎ ；ｐ ａ ｔｃ ｃ ｏ ｅ ｔ
２ 实验 平 台
２ １ 实 验 平 台 的选 择 ．
Ｌ ｎ ｘ是一 套类 Ｕｎｘ 作 系统 ，它 主要用 于基于 Ｉｔｌ ８ ｉｕ ｉ操 ｎ ｅ ｘ ６系列 Ｃ Ｕ 的计算 机上． Ｌｎ ｘ之 所 以受 到 Ｐ ｉｕ
来 稿 日期 ：２ １ — １— ８ ０ ０ ０ １ 基 金项 目 ：安 徽 科 技学 院 重 点 建设 课 程 项 目 （ Ｄ ０ ２ ） Ｚ ＫＣ ９ ２ ；安 徽科 技 学 院 引 进人 才 资助 项 目 （ Ｒ ０ ８ ７ ） Ｚ Ｃ２０ １ ９ 作者 简 介 ：赵 艳 红 （９ ０） 女 ， １８ ， 山东 章 丘人 ， 徽 科 技 学 院计 算 机 系 教 师 ， 士 研 究 生 ． 安 硕
个 原 因是 ，它具 有 Ｕｎｘ的 全部 功 能 ，任 何 使用 Ｕｎｘ操 作 系统 或 想要 学 习 Ｕｎｘ操 作 系统 的人 都 可 以从 ｉ ｉ ｉ
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个人计 算机 的不 断普及 开源代 码 的快速发 展极 大改善 了操作 系统课 程 教学 的资源环境 ，为实验课 程改 革提 供 了机遇． 大部分 院校采 用 的都是 Ｌｎ ｘ操作 系统设 计平 台． 由于 Ｌ ｎ ｘ操 作系统 是为 实际应 用开发 ｉｕ ｉｕ 的 ，主要 的操作 系统 功能 已经 很完 善 ，结 构庞 大且 复杂 ，没有专 门为学 生练 习而设 计 的项 目，所 以学 生在 实践 时会遇 到很 多 困难 ，实践 效果也 不理 想． 我们借 鉴 了美 国马里兰 大学在 操作 系统实验 及实践 方 面的方 法及 经验 ，使用 由美 国马理兰 大学教 师开 发 ，基 于 Ｘ ６的 Ｇｅｋ Ｓ教学 型类 Ｌｎ ｘ操作 系统 ．Ｇｅｋ Ｓ主 ８ ｅＯ ｉｕ ｅＯ 要用 于操作 系统课 程设 计 ， 目的是使 学 生 能够 实 际 动手 参 与 到一 个 操 作 系统 的开发 工 作 中． 学 生可 以在 Ｌ ｎ ｘ Ｕｎｘ环境 或／ ｎ ｏ 下使 用 Ｂ ｃ ｓ Ｃ模拟 器进 行 开 发 ，且其 针 对进 程 、文 件 系统 、存储 管 理 ｉｕ 或 ｉ ｗｉｄ ｗｓ ｏ ｈ Ｐ
２ ２ 虚拟机 （ｉ ｕ ｌ ｃ ｉｅ ． ｖｒ ａ ｍａｈｎ ）技术 的应 用 ｔ 当前 ，随着高 校学生数 量 的不断 增 加 ，而 资金 投 人 有 限 ，所 以实 验 设备 和 实 验 场地 不 能及 时得 到 扩
充 ，实 验教学 资源 非常 紧张．采 用虚 拟机构 建 的教 学 、实验平 台既 能节省 资金投 入 、挖 掘设 备潜力 ，又 可 缓 解实验 设备严 重不 足 、实 验管理 员工 作量 过大等 问题 ，为教 师教学 提供 了极大 的便利 ，同时也 给学生进
１ 引 言
操作 系统作 为计算 机学科 中一 门承前 启 后 的专 业 基础 课程 ，在计 算 机 专业 课 程 体 系 中扮演 着 重要 角 色．操作 系统 的内容涉 及理论 、算法 、技术 、实 现和应用 ，知识 体系繁 杂 ，概 念和原 理抽象 ，是一 门实践 性 较强 的课 程． 目前 ，国 内操作 系统课 程设 置多偏 重 于理论 学 习 ，对 课程 实 践重 视 不够 ．学 生普 遍反 映 ， 不实际 动手参与 操作 系统 内核 的开发 ，只能 掌握一些 抽象 概念 ，不能深 刻理解操 作 系统的核 心 ，更 不能解
行 课 内外 的 自主学 习提供 了可能．
虚拟 机是一 个抽 象的计 算机 ，和实 际的计 算机一 样 ，具 有一 个指令 集并使 用不 同 的存 储 区域．它 负责
执 行指令 ，还要 管理数 据 、内存和 寄存器 ．通 过虚拟 机软件 ，用 户可 以安装操 作 系统 、安装应 用程序 、访
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关 键 词 ：操 作 系统 ；应 用 型 本科 ；实 验 教 学 ；实践
中图 分 类 号 ：Ｇ ６ ２ ０ ４．
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ７—４ ２ （０ ０ ２０ ６—４ ６ ３１９ ２ １ ）０ —０ ８０
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（ ）操作 系统与 硬件之 间 的所 有必 备接 口． １
（ ）系统 引导 、实模式 到保护模 式 的转换 、中断调用 及异 常处理． ２
（ ）基 于段 式 的内存管 理． ３ （ ）内核进程 以及 Ｆ Ｆ ４ Ｉ Ｏ进程 调度算 法 ． （ ）基 本 的输 入输 出 ：键 盘作为 输入设 备 ，显示 器作为输 出设 备． ５ （ ） 只读文件 系统 Ｐ ＡＴ：用于存 放用 户程序 ． ６ Ｆ
等操作 系统 核心 内容分别设 计 了 ７ 难度逐 渐增 加的项 目供教 师选 择． 出于教学 目的 ，这个 系统 内核设计 个
简单 ，让学 生易于 阅读 、设 计 和添加 代码 ，但 它 又涵盖 了操作 系统课 程 的核心 内容 ，能够满 足操作 系统课
程教学 的需求 ，却 又兼备 实用性 ，它 可 以运 行在 真 正 的 Ｘ８ Ｐ ６ Ｃ硬 件 平 台．Ｇｅｋ ｅ ＯＳ由一 个基 本 的操作 系 统 内核作 为基 础 ，已经实现 如下 功能 ：