基于Linux的操作系統(tǒng)輔助教學(xué)研究.pdf

1、操作系統(tǒng)是管理計(jì)算機(jī)軟硬件資源，為用戶提供使用接口的系統(tǒng)軟件，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中占據(jù)著特殊重要的地位。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門主干課程，在學(xué)習(xí)這門課的過程中，大量的教材都是介紹操作系統(tǒng)的理論和概念，忽視了這些理論和概念的實(shí)現(xiàn)過程。本論文針對(duì)操作系統(tǒng)課程講授時(shí)偏重理論、忽視細(xì)節(jié)、忽視實(shí)踐的弊端，從操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度，結(jié)合Linux_ 0.11內(nèi)核，完整地介紹了操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程并以IJnux_0.11內(nèi)核代碼為藍(lán)本，設(shè)計(jì)了若干個(gè)用于演示操作

2、系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行方式的試驗(yàn)，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)都給出了詳細(xì)的代碼和步驟。 從實(shí)現(xiàn)角度討論操作系統(tǒng)原理時(shí)，是以Linux_0.11內(nèi)核為例來進(jìn)行說明的。LJnux 0.11是Linux操作系統(tǒng)早期的一個(gè)版本，是由C和匯編語言進(jìn)行編寫的。LJnux 0.11從結(jié)構(gòu)上可分為內(nèi)核引導(dǎo)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、進(jìn)程調(diào)度、文件系統(tǒng)、內(nèi)存管理五個(gè)部分。內(nèi)核引導(dǎo)完成的主要功能是從磁盤上把內(nèi)核裝載至內(nèi)存，讀取系統(tǒng)硬件參數(shù)，設(shè)置全局描述符表、中斷描述符表和頁目錄表，利用長跳

3、轉(zhuǎn)指令，從實(shí)模式切入保護(hù)模式。在Linux_0.11中，設(shè)備也被當(dāng)成是一種文件，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序就是內(nèi)核與硬件設(shè)備之間的接口，在Linux_0.11中主要涉及鍵盤、顯示器、軟盤和硬盤4種硬件。進(jìn)程調(diào)度是內(nèi)核功能的核心部分，Linux 0.11采用的調(diào)度算法較簡單，通過比較進(jìn)程剩余時(shí)間片和優(yōu)先級(jí)，從進(jìn)程隊(duì)列中找出一個(gè)進(jìn)程獲得調(diào)度。文件系統(tǒng)采用的是樹型目錄結(jié)構(gòu)，通過索引結(jié)點(diǎn)來完成文件的查找、創(chuàng)建、刪除等操作。內(nèi)存管理采用的是分頁管理的模式，利用

4、頁目錄和頁表來完成線性地址與物理地址之間的變換。 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，是以Red Hat 9 為平臺(tái)，利用Bochs虛擬器模擬了Linux 0.11最初運(yùn)行時(shí)的環(huán)境。在Linux 0.11內(nèi)核的主函數(shù)中分別調(diào)用不同模塊的初始化函數(shù)和添加循環(huán)語句段，使內(nèi)核各模塊的功能相對(duì)獨(dú)立，再利用系統(tǒng)提供的輸出函數(shù)，就可將內(nèi)核模塊在完成該項(xiàng)具體操作時(shí)的關(guān)鍵信息打印在顯示器上。學(xué)生通過觀察打印在屏幕上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以了解內(nèi)核在運(yùn)行時(shí)的關(guān)鍵信息，從而將抽象