操作系统 一流课程

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课程介绍

操作系统是计算机系统的一个重要系统软件,是计算机专业教学的重要内容。近几年来,操作系统作为“卡脖子”的一项关键技术被反复提及,更是体现了这门技术的国家战略地位与复杂性。操作系统课程概念众多、内容抽象,同学们通过对操作系统理论知识的学习往往只有一个感性的认识,必须要通过动手实践才能真正深入理解计算机操作系统。因此实验课对操作系统知识的掌握是至关重要的,而真正掌握操作系统原理的最好途径就是自己编写一个操作系统。

北京航空航天大学王雷教授团队从1999年开始,在操作系统实践教学领域进行多年的考察、探索与研究,制定了一个使同学们能在一学期内实现一个小型操作系统的实践课程,并在教学工作中得到验证。该课程具有循序渐进式、全过程可自动化评测、实验手册久经考验的特点,将培养学生具备独立编写一个小型操作系统能力作为核心培养目标之一。本课程通过循序渐进式的教学使学生将理论知识学习与实践逐步结合,通过自动化评测减轻了教师与助教教学工作压力,并及时让学生获取实验结果反馈,提升学生动手意愿;并基于多位授课老师、助教、学生多年整理、多次修订的实验指导手册,使学生体会到从零开始实现一个完整操作系统的成就感,从而激发学生创造力和探索能力。

教师寄语

本课程由北京航空航天大学王雷教授、沃天宇副教授、孙海龙教授、姜博副教授、牛虹婷老师等联合希冀平台组织建设,该团队目前已有二十余年操作系统课程的教学经验。课程总体目标是提供工程化方法指导学生设计操作系统,使学生能在一学期内实现一个小型操作系统。实验课内容主要由七个环节组成:基础知识、启动和系统初始化、内存管理、进程管理和中断异常机制、系统调用、文件系统、命令解释程序。

相关资料:

实验代码:https://gitee.com/osbuaa/mos

课程介绍:https://pan.educg.net/#/s/zy1UO

课程主要特色

循序渐进:根据课程目标及课程内容,设计增量式实验,以 MIPS 为基础,让学生从最基本的硬件管理功能,逐步扩充,最终完成一个完整的小型操作系统。

实验结果评判全自动化:实践过程中的每个实验都可自动评判,并基于希冀平台的在线实验环境与自动评测系统,学生可随时随地开展课程实践并能及时获取实践结果反馈,这有利于激励学生完成整个项目,同时为授课老师、助教实现精细化过程管理和辅导提供有力支持。

实验手册久经考验:实验指导手册从确定初稿至今已有十余年,期间王雷老师团队中多位授课老师、助教、学生不断整理、修订,对实验过程的每一步都有完整、详细的指导。实践结果表明该手册已成为学生课后独立完成本实验课程的绝佳伴侣。

授课目标

  • 实践操作系统课程原理 → 填补OS理论与实践的鸿沟,增强学生实现具有复杂逻辑软件的能力;
  • 建立核心课程之间联系 → 操作系统课程设计与硬件课程等衔接。

实践过程剖析

循序渐进式实验路线:

各实验模块与应用程序、硬件的关系:

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    王雷
    北京航空航天大学