文档介绍：中南大学
硕士学位论文
操作系统虚拟实验平台的设计与实现
姓名:李杰凤
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:陈建二
20100501
摘要本文针对操作系统课程实验教学中存在的不足,借鉴现有的操作系统实验室的成功经验,提出了一种基于疭架构的操作系统虚拟实验平台的解决方案,,深入剖析了操作系统各项功能的内部实现机制,依据该内核的体系结构及其实独立又相互联系的小模块。采用静态模块关系图描绘模块之间的复杂依赖关系,利用际醮娲⒛?榈南喙匦畔ⅲ捎猛蕉列捶椒实现了模块代码段的安全保存,应用双缓存技术解决了图形刷新时的延时闪烁问题。甋以操作系统功能模块为基本单元向用户提供了一个良好的内核学习和编程实验环境,用户能够可视化地选取实验模块,修改操作系统数据结构和算法,通过本地编译、调试和运行检验内核编程的实验效果。内核中的概念资源和信号量等软件资源,以此为基础开发了一个可以自由配置各功能模块实现算法的虚拟操作系统。利用际跎柚模拟硬件的参数和模块的算法组件,设计能反映出操作系统所有运行状态的进程序列。用户可以根据系统反馈的源码文件和帮助文档,编写虚拟操作系统的替换算法组件,通过组件注册、加载,运行自行设计的模块算法,然后根据实验完成后产生的统计信息检验算法的性实践证明本文设计开发的系统有助于用户加深对操作系统的抽象概念以及内部实现机制的理解,提高修改、编写内核的能力,从而为操作系统课程教学提供了一个方便实用的虚拟实验平台。关键词操作系统,诤吮喑蹋槟獠僮飨低常槟馐笛槭系统。现的功能,将内核源码划分为一系列层次分明、大小适宜、功能相对本文模拟了—底层的⒛诖婧痛排痰扔布试础能。
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第一章绪论课题的研究背景操作系统概念繁多、内容抽象,偏重于讲解理论知识的传统教学方式不能达到使学生真正理解与掌握操作系统的实际工作原理的要求。随着网络技术、多媒体技术和虚拟现实技术的飞速发展及广泛应用,基于男槟实验室成为国内外科研机构的研究热点之一。本文分析了操作系统自身的特点,并借鉴现有操作系统虚拟实验室以及课程实验教学的成功经验,提出了一种基于模块的操作系统虚拟实验室的解决方案。操作系统是电子信息类专业的核心基础课程,然而这门课程涉及的概念抽象,原理众多,操作系统的代码结构复杂,与底层硬件密切相关,难于分析和理解,这些特点对操作系统教学构成很大的挑战。在传统的操作系统教学过程中主要存在以下两个问题【浚旱谝唬愿拍罱步馕V鳎砺塾胧导氏嗤节。操作系统课程是理论性和实践性都很强的学科,两者相辅相成,因此,必须把理论与实践紧密结合,才能取得较好的学习效果。第二,内核编程实践要求学生具有极强的抽象思维和逻辑思维能力、同时还必须具备雄厚的计算机硬件基础知识和系统编程实力,因而绝大部分学生难以开展系统内核实验。但是,如果不动手进行操作系统内核相关的编程实践,学生就只能模糊地了解抽象的操作系统概念,不可能深刻地理解操作系统的核心机制。操作系统实验是课程教学活动中必不可少的重要环节,普通高校在进行理论教学的同时设置了一系列相应的系统设计实验,鼓励学生去模拟一些操作系统基本原理的实现机制,如进程调度、内存分配与回收、经典同步问题等等,使学生加深对操作系统理论知识的理解与掌握,提高学习兴趣,锻炼动手能力。与此同时,随着网络技术、多媒体技术和仿真技术的迅猛发展,基于男槟馐笛槭业玫搅斯惴旱挠τ茫晌8ㄖ翁媒萄Ш褪笛榻萄У那有力的工具。虚拟实验室是以计算机网络为核心,通过互联网将虚拟实验设备连接起来,从而实现数据采集与分析,可以进行远程操作的一个虚拟系统【。与传统实验室相比,虚拟实验室具有以下几个特点:笛樯璞感槟狻P槟馐笛槭沂褂萌砑姆绞椒抡媪耸导噬璞福沟眯拟设备具有与真实设备相同的逻辑功能,从而取代昂贵的实验设备,节约科研成本。硕士学位论文
课题的研究现状换バ郧俊P槟馐笛槭沂墙岷狭思扑慊抡婕际酢⒍嗝教寮际醯雀咝技术开发出来的一种以虚拟设备为载体的仿真实验平台,利用图形界面输入实验数据,显示实验过程和结果,因而具有方便的人机交互功能。灾餍愿摺S没Э梢愿葑约旱男巳せ蛐枰#杂裳≡袷笛槟?椋自行设计实验流程、搭建虚拟设备、组建特定的实验模型,并且对整个实验过程具有高度的可控性。试垂蚕矸奖恪P槟馐笛槭沂褂没チM蚕硇槟馐笛樯璞福〉檬褂权限的用户可以随时、随地联网访问实验室网站进行各类实验。国内外各大高校在虚拟实验室的研发方面投入了大量的人力物力,并成功开发出各类大学课程的虚拟实验室,如计算机组成原理虚拟实验室【、计算机网络虚拟实验室【、数字图像处理虚拟实验室【、通信原理虚拟实验室【、实时入侵检测