理論教學(xué)實例化教學(xué)模式新探

摘要:以計算機操作系統(tǒng)之可變分區(qū)存儲器管理為例,介紹了理論教學(xué)實例化的教學(xué)模式,闡述了理論教學(xué)轉(zhuǎn)化為具體實例再給出可操作的實踐要求的教學(xué)過程。

關(guān)鍵詞:理論教學(xué);實例化;操作系統(tǒng);算法;存儲器分配管理

《操作系統(tǒng)原理》課程是計算機專業(yè)的一門必修課程,是一門圍繞操作系統(tǒng)的基本原理和概念,詳細介紹對整個計算機系統(tǒng)軟硬件資源進行管理的過程中操作系統(tǒng)各個管理功能采用的理論、方法、控制算法等內(nèi)容的課程。整個課程概念抽象,理論性強,控制方法多樣,對于普通高校計算機專業(yè)學(xué)生來講,在理解和掌握上存在一定的困難。如何將抽象的概念具體化,將理論、方法和技術(shù)形象化?理論與實際相結(jié)合是我們在教學(xué)中不斷探討和研究的課題。實例化教學(xué)模式的應(yīng)用在理論教學(xué)中收到了較好的效果。下面以操作系統(tǒng)之可變分區(qū)存儲器管理為例,介紹教學(xué)中采用的實例化教學(xué)模式。

存儲器分配管理算法

可變分區(qū)的存儲器分配管理算法一般有三種:

最佳適應(yīng)法最佳適應(yīng)法要求空閑分區(qū)按從小到大遞增的順序排列。在進行內(nèi)存分配時,從空閑分區(qū)表頭開始順序查找,直到找到第一個能滿足作業(yè)大小要求的空閑分區(qū)(大于或等于作業(yè)申請的空閑分區(qū)大小)為止。如果該空閑分區(qū)與所需分區(qū)大小一樣,則從空閑分區(qū)表中取消該項;如果該空閑分區(qū)大于所需分區(qū)大小,則從該分區(qū)中劃出一塊內(nèi)存空間分配給請求作業(yè),剩余的空閑分區(qū)仍留在空閑分區(qū)表中;否則分配失敗。

最先適應(yīng)法最先適應(yīng)法要求空閑分區(qū)按地址遞增的順序排列。在進行內(nèi)存分配時,從空閑分區(qū)表首開始順序查找,直到找到第一個能滿足作業(yè)大小要求的空閑分區(qū)(大于或等于作業(yè)申請的空閑分區(qū)大小)為止。如果該空閑分區(qū)與所需分區(qū)大小一樣,則從空閑分區(qū)表中取消該項;如果該空閑分區(qū)大于所需分區(qū)大小,則從該分區(qū)中劃出一塊內(nèi)存空間分配給請求作業(yè),剩余的空閑分區(qū)仍留在空閑分區(qū)表中;否則分配失敗。

最壞適應(yīng)法最壞適應(yīng)法要求空閑分區(qū)按從大到小遞減的次序排列。在進行內(nèi)存分配時,先檢查空閑分區(qū)表中的第一個空閑分區(qū),若第一個空閑分區(qū)小于作業(yè)所需要的分區(qū)大小,則分配失敗;如果該空閑分區(qū)與所需分區(qū)大小一樣,則從空閑分區(qū)表中取消該項;如果該空閑分區(qū)大于所需分區(qū)大小,則從該分區(qū)中劃出一塊內(nèi)存空間分配給請求作業(yè),剩余的空閑分區(qū)仍留在空閑分區(qū)表中。

存儲器管理實例化

在教學(xué)中采用先提出問題再解決問題的方式,使存儲器管理實例化。

例:某系統(tǒng)的空閑分區(qū)表如表1所示?，F(xiàn)有請求作業(yè)序列:80K、18K、196K,若分別使用最佳適應(yīng)法、最先適應(yīng)法和最壞適應(yīng)法,要求給出空閑分區(qū)的分配。

提示學(xué)生:在進行分配之前要注意不同算法對空閑分區(qū)排列順序的要求;空閑分區(qū)分配后注意剩余空閑分區(qū)的大小和起始地址的變化。

若采用最佳適應(yīng)法,80K作業(yè)分配5號分區(qū),18K作業(yè)從1號分區(qū)中劃分出18K內(nèi)存空間,196K作業(yè)從4號分區(qū)中劃分出196K內(nèi)存空間,分配后空閑分區(qū)表如表2所示。采用最佳適應(yīng)法能夠滿足該作業(yè)序列的請求。

采用最先適應(yīng)法,80K作業(yè)從4號分區(qū)中劃分出80K內(nèi)存空間,18K作業(yè)從1號分區(qū)中劃分出18K內(nèi)存空間,分配80K和18K的作業(yè)后,空閑分區(qū)表如表3所示。此時已經(jīng)沒有能夠滿足196K作業(yè)大小的空閑分區(qū),所以采用最先適應(yīng)法不能滿足196K作業(yè)的請求。

若采用最壞適應(yīng)法,80K作業(yè)從4號分區(qū)中劃分出80K內(nèi)存空間,18K作業(yè)從4號分區(qū)中劃分出18K內(nèi)存空間,分配80K和18K的作業(yè)后,空閑分區(qū)表如表4所示。此時已經(jīng)沒有能夠滿足196K作業(yè)大小的空閑分區(qū)了。所以,采用最壞適應(yīng)法不能滿足196K作業(yè)的請求。

實踐環(huán)節(jié)具體化

實踐環(huán)節(jié)要求學(xué)生模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)對存儲器管理之可變分區(qū)管理技術(shù)。利用存儲器分配算法編程,判斷系統(tǒng)現(xiàn)有的空閑分區(qū)能否滿足某一作業(yè)序列的請求。要求運行程序時輸入的數(shù)據(jù)包括:空閑分區(qū)表、作業(yè)請求序列;程序運行結(jié)果是:如果能夠滿足作業(yè)序列的請求,則輸出分配后的空閑分區(qū)表,否則輸出拒絕分配的提示即可。

在實踐中,學(xué)生可將上述實例的解決過程作為存儲器管理之可變分區(qū)管理的模板,利用所學(xué)的程序設(shè)計語言編程實現(xiàn)對存儲器管理之可變分區(qū)管理的模擬。

《操作系統(tǒng)原理》課程是在學(xué)生學(xué)習(xí)了一門高級程序設(shè)計語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等先行課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門計算機理論課程,此時,學(xué)生已掌握了解決問題的常用算法和程序設(shè)計方法之間的關(guān)系。這樣使操作系統(tǒng)這一功能轉(zhuǎn)化為學(xué)生習(xí)慣的先提出具體問題再解決的方式,從而與所學(xué)的程序設(shè)計方法聯(lián)系起來,將枯燥抽象的計算機理論轉(zhuǎn)化為解決具體問題,并使系統(tǒng)軟件設(shè)計轉(zhuǎn)化為學(xué)生習(xí)慣的編程問題,理論教學(xué)實例化的教學(xué)模式在教學(xué)實踐中的運用收到了較好的教學(xué)效果。

參考文獻:

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[2]屠祁,屠立德.操作系統(tǒng)基礎(chǔ)(第三版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[3]曾平,曾林.操作系統(tǒng)習(xí)題與解析(第2版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

作者簡介:

王珍玲(1963—),女,天津工程師范學(xué)院信息技術(shù)工程學(xué)院副教授,研究方向為操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、算法。