增強“操作系統”教學親和力

蘇前敏　繆行外　吳敬仙

摘要:操作系統是計算機的靈魂,包含了許多計算機的設計思想,搞清楚了操作系統,對于計算機就不再困惑。本文主要從三個方面介紹如何加強操作系統的親和力。首先介紹操作系統的廣泛性和復雜性,如何將其變得生動而有意義;介紹技術的來龍去脈;同時,為了使操作系統可實際操作,需要實驗驅動的教學方式,采用自由軟件Linux操作系統。

關鍵詞:操作系統; Linux;教學

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

如何引導一批人去學習一門課程,喜歡上它,并推而廣之,各取所需,是每一個有責任的專業教學老師永恒的課題,作為計算機系統的協調大師——操作系統,對它的課程教學也不例外。操作系統是計算機的靈魂,是計算機系統中最核心、最基礎的部件,在計算機用戶和計算機硬件之間扮演著中介的角色。以下從三個方面闡述如何加強“操作系統”教學的親和力。

1操作系統的廣泛性和復雜性

計算機操作系統是學習計算機的初學者接觸電腦的第一個軟件。許多人認為計算機只是一個工具抑或是高級娛樂工具,只需鼠標點點,就可以達到要求。在這種情況下,電腦軟件是別人幫忙裝的,出了問題,只要請教,什么問題都可解決。但是計算機和網絡已經深入到你的工作生活中,不可能事事求人,有必要學習一些常識和操作系統的知識。對于合格的大學生,應該知道為什么要用操作系統,為什么操作系統能夠有條不紊地管理這么復雜的系統?它有哪些借鑒?對于計算機專業的學生來說,更是有必要學習操作系統。同時對于管理人員它也有許多可以借鑒的地方。

操作系統為用戶提供了一個使用計算機的工作環境,亦即接口。接口分為用戶接口和程序接口。用戶接口,就是用戶見到的界面,跟計算機打交道的地方,通過它,你發號施令,操作系統唯令是從。程序接口主要程序調用的庫,不用從最低層開始編程。

計算機系統包括各種硬件和軟件,涉及多種技術,跨網絡的,是一個非常復雜的系統。操作系統管理整個計算機硬件資源和其上的所有軟件資源,管理計算機的時間(CPU)和空間(內存和外存),統籌計算機各種資源,合理運行,管理各種環境的實時的系統,這么復雜的系統,在操作系統的協調下無差錯地運行,它名副其實是個大管家。

同時,操作系統實際是社會各種管理和工程管理的縮影。操作系統管理每個作業的每一步,出了麻煩事它要處理,每個程序的合法權益都受到尊重和保護。有些操作系統追求易用性,有些追求效率,還有些則是兩者的折衷。許多社會管理于此大同小異。

操作系統的中斷分級處理,進程調度算法類似于社會管理中的分級緊急狀況處理方法,社會資源調度,資源的優化配置組合,非常類似于政府的管理行為,所以建議國家和政府的各級管理人員都來聽這門課。當然,比社會還復雜的不知多少倍,因為操作系統每毫秒級別都在管理,盡職盡責。當然它是可控,掌握在程序員的手上,世界成了地球村,正是這些人設計了這么巧妙的東西,要感謝那些人,歷史上的人,所以要教給學生這些東西是必要的,也是最容易教育人的,因為它讓人感覺那是我學這門課程的意義,除了技術本身,還有人性化的一面。這正是“操作系統”課程本身特點所決定的,“操作系統”不像其它工程類的課,直接就拿去用的技術,立刻可以實用,它是基礎,是那些“拿去就用”的技術的關鍵。

2加強技術歷史教育

要領會操作系統是什么和做什么,考慮它在過去的45年中是如何發展的。通過回顧這個發展,可以明確操作系統的共同點,并且理解這些系統如何和為什么會有這樣的經歷。

對于操作系統來說,就要深入了解操作系統演變的歷史,Unix,MAC,DOS,Windows,Linux如何誕生,如何影響生活?理解技術的來龍去脈,這樣學生對技術的引入有更深的理解,理解為什么引入該技術,甚至比技術本身更重要。這樣學生可以根據限制條件來設計最優技術,可以發揮學生的創造力。比如說明為了解決用戶作業死循環而引入時鐘中斷,進一步說明時鐘中斷可以用于比計時器更精確計時,并可以驅動與時間相關的其他事件的處理。

這里推薦學生看發明Windows和Dos的Microsoft總裁比爾?蓋茨的書,還有自由軟件Linux之父Linus的自傳。Linux的興起可以說是Internet創造的一個奇跡。1991年8月,芬蘭的一個學生在comp.os.minix新聞組貼上了以下這段話:“你好,所有使用Minix的人-我正在為386AT做一個操作系統(只是為了愛好,不像GNU那樣很大很專業”。這個人就是Linus。值得一提的是,他們基本上都屬于真正意義上的hacker,大約有100余名程序員參與了Linux內核代碼編寫/修改工作,通過網上協作開發,主張“源代碼免費,服務獲利”的原則。

Linus Torvalds在開始其Linux 操作系統的設計時,他的目的只不過是想看一看Intel 386存儲管理硬件是怎樣工作的,而絕對沒有想到這一舉動會在計算機界,產生如此重大的影響。他的設計進展得很順利,只花了幾個月時間就在一臺Intel 386微機上完成了一個類似于Unix的操作系統, 這就是最早的Linux版本。1991年底,Linus Torvalds首次在Internet上發布了基于Intel 386體系結構的Linux源代碼,從此以后,奇跡開始發生了。由于Linux具有結構清晰、功能簡捷等特點,許多大專院校的學生和科研機構的研究人員紛紛把它作為學習和研究的對象。他們在更正原有Linux版本中錯誤的同時,也不斷地為Linux增加新的功能。在眾多熱心者的 努力下,Linux逐漸成為一個穩定可靠、功能完善的操作系統。一些軟件公司,如Red Hat、InfoMagic等也不失時機地推出了自己的以Linux為核心的操作系統版本,這大大推動了Linux的商品化。在一些大的計算機公司的支持下,Linux還被移植到以Alpha APX、PowerPC、Mips及Sparc等為處理機的系統上。Linux的使用日益廣泛,其影響力直逼Unix。

3加強可操作的實驗

“操作系統”選擇先進實用的Linux作為教學素材,確保了教學內容的先進性和實用性。培養什么樣的人有很好的指導意義,智力專業知識的教育只是人才培養的一個方面,在教書育人工作中不單純是教給學生書本知識,還特別注意加強其它素質的培養。通過以上聯系,學生會感到特別有意義,促進我們教學的實施。

為了引導學生,教研室將采用實驗驅動的教學方式,將枯燥的理論轉化成有趣的可操作的案例,這是切實可行的,“操作系統”系列實驗的學習可以讓學生從使用現有程序的簡單操作深入到計算機內部,自己動手編寫系統程序。讓學生從感性到理性、從簡單到復雜、從低級到高級,有內而外地認識操作系統、掌握操作系統。

4結語

本文主要從三個方面闡述了加強“操作系統”教學親和力的一些方法,希望能夠拋磚引玉,研究“操作系統”教學的方式方法,重新組織教學內容,進行優化組合,促進操作系統的教學,進而促進計算機學科的發展。

參考文獻:

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