王旭輝，李堯

(內(nèi)江師范學(xué)院，四川 內(nèi)江 641000)

NOOS操作系統(tǒng)在教學(xué)應(yīng)用的研究與改進(jìn)

王旭輝，李堯

(內(nèi)江師范學(xué)院，四川 內(nèi)江 641000)

操作系統(tǒng)的研發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)前熱點(diǎn)，現(xiàn)在幾乎所有的電子設(shè)備都需要一個(gè)操作系統(tǒng)作為平臺(tái)來(lái)發(fā)揮它的功能性作用，無(wú)論是基于嵌入式還是桌面操作系統(tǒng)都是一個(gè)比較具有前景的研究方向。本項(xiàng)目展開(kāi)對(duì)新式操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)、分析、研究、總結(jié)，進(jìn)而發(fā)掘出一種新的思路作為操作系統(tǒng)教學(xué)的模型。

操作系統(tǒng)；開(kāi)源；NOOS；比較；教學(xué)

現(xiàn)在,操作系統(tǒng)進(jìn)入了社會(huì)生活的各個(gè)方面，其研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。在幾十年的發(fā)展歷程中,各種操作系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,現(xiàn)在最具代表性的是Windows、Unix和Linux三種操作系統(tǒng)。我們的項(xiàng)目，將會(huì)應(yīng)用在教學(xué)上，實(shí)現(xiàn)教學(xué)工具的應(yīng)用與完善，協(xié)助老師在操作系統(tǒng)課堂上讓同學(xué)們更好的理解操作系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)、原理以及開(kāi)發(fā)。本項(xiàng)目可以提升參與人員的實(shí)踐與理論結(jié)合的能力，本項(xiàng)目的成果能夠?qū)崿F(xiàn)一些例如計(jì)算、顯示圖形、畫圖、簡(jiǎn)單小游戲的功能、具有現(xiàn)代操作系統(tǒng)大部分基本功能。本項(xiàng)目的思路來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)上的一些新的思路、我們加以整理并結(jié)合一些學(xué)者開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)的一些經(jīng)驗(yàn)、并結(jié)合一些參與人員獨(dú)特的想法、從而著手本項(xiàng)目的研究與開(kāi)發(fā)。

1 操作系統(tǒng)的概念

操作系統(tǒng)(Operating System，簡(jiǎn)稱OS)是管理和控制計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源的計(jì)算機(jī)程序，是直接運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件上的最基本的軟件，任何其他應(yīng)用軟件都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行。

操作系統(tǒng)位于硬件之上、所有其他系統(tǒng)軟件層之下的一個(gè)系統(tǒng)軟件，使得管理系統(tǒng)中的各種軟件和硬件資源得以充分利用，方便用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)是用戶和計(jì)算機(jī)的橋梁，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用軟件的橋梁。

1.1 Windows與Linux的比較

Windows與Linux最大的區(qū)別是：Windows操作系統(tǒng)是閉源的商業(yè)化操作系統(tǒng)，除微軟之外任何組織及個(gè)人都不能獲得Windows操作系統(tǒng)的源代碼，使得用戶只能付費(fèi)使用Windows操作系統(tǒng)而不能對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)行修改。Linux操作系統(tǒng)是開(kāi)源的免費(fèi)操作系統(tǒng)，任何人都可以免費(fèi)獲得操作系統(tǒng)的源代碼，并且可以免費(fèi)是使用，而且用戶可以對(duì)Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行修改，甚至可以在GNU公共許可權(quán)限下發(fā)行，所以市面上可以見(jiàn)到很多Linux的發(fā)行版，如紅帽Linux、centos及Ubuntu。

1.2 Unix操作系統(tǒng)與Linux操作系統(tǒng)的區(qū)別

UnixLinux和UNIX的最大的區(qū)別是，前者是開(kāi)發(fā)源代碼的自由軟件，而后者是對(duì)源代碼實(shí)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的傳統(tǒng)商業(yè)軟件。這應(yīng)該是他們最大的不同，這種不同體現(xiàn)在用戶對(duì)前者有很高的自主權(quán)，而對(duì)后者卻只能去被動(dòng)的適應(yīng)；這種不同還表現(xiàn)在前者的開(kāi)發(fā)是處在一個(gè)完全開(kāi)放的環(huán)境之中,而后者的開(kāi)發(fā)完全是處在一個(gè)黑箱之中,只有相關(guān)的開(kāi)發(fā)人員才能夠接觸的產(chǎn)品的原型。

1.3 NOOS操作系統(tǒng)與Linux、Windows操作系統(tǒng)的區(qū)別

NOOS操作系統(tǒng)是基于haribote開(kāi)發(fā)的開(kāi)源操作系統(tǒng)，類似于Linux對(duì)于Unix的關(guān)系。NOOS目前初于原型階段，在迭代開(kāi)發(fā)下功能將不斷完善，開(kāi)發(fā)方向?yàn)閃indows路線的非專業(yè)操作系統(tǒng)，而非Linux、Unix操作系統(tǒng)面向較為專業(yè)性的用戶。

2 NOOS操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

2.1 運(yùn)行平臺(tái)

目前NOOS操作系統(tǒng)基于x86架構(gòu)CPU平臺(tái)，已經(jīng)支持32位指令集，x86架構(gòu)平臺(tái)是家用電腦市場(chǎng)占有率最高的平臺(tái)，而且教學(xué)中也基本使用x86架構(gòu)計(jì)算機(jī)，在NOOS的底層部分，使用匯編語(yǔ)言，可以使使用者更好地理解系統(tǒng)底層對(duì)寄存器的操作，64位指令集暫不支持。arm架構(gòu)平臺(tái)的移植還在開(kāi)發(fā)中，目前教學(xué)中常見(jiàn)的嵌入式教學(xué)中使用的都是Linux，Linux的可移植性目前是做得最好的，NOOS也將朝可移植性方向發(fā)展。通常交叉編譯環(huán)境都是建立在Linux操作系統(tǒng)上的，使用NOOS可以以Windows為主機(jī)進(jìn)行NOOS開(kāi)發(fā)編譯，可以減少構(gòu)建復(fù)雜編譯環(huán)境的時(shí)間，大大提高教學(xué)效率。

2.2 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言

NOOS底層使用匯編語(yǔ)言，絕大部分采用C語(yǔ)言。Java虛擬機(jī)移植到NOOS之后，Java也將可以運(yùn)行在NOOS操作系統(tǒng)上。因?yàn)镴ava語(yǔ)言的受歡迎程度最高，而且使用者目前是所有語(yǔ)言中最多的，使用Java開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序無(wú)疑是一個(gè)很好的選擇，就像android操作系統(tǒng)。多種語(yǔ)言的使用可以使NOOS在教學(xué)過(guò)程中不僅僅只停留在系統(tǒng)代碼的分析上，還可以讓學(xué)習(xí)者結(jié)合系統(tǒng)底層開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用軟件，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，現(xiàn)有計(jì)算機(jī)語(yǔ)言課程過(guò)度使用黑箱概念，削弱了底層運(yùn)行過(guò)程對(duì)軟件的影響，當(dāng)然Java運(yùn)行在虛擬機(jī)上在本文不做闡述。

2.3 文字編碼

NOOS文字編碼英文主要使用ASCII編碼，中文使用gb2312。中文編碼的使用，將大大方便國(guó)內(nèi)的開(kāi)發(fā)者及用戶的使用，使用在教學(xué)上也將非常便捷學(xué)生的理解及操作。字庫(kù)使用的DOS時(shí)期中文常用的HZK16字庫(kù)，是16*16的字符，可以顯示絕大多數(shù)常用漢子

2.4 用戶接口

NOOS用戶界面采用C語(yǔ)言編寫的基本界面，介于以shell為主的Linux操作系統(tǒng)與以界面為主的Windows操作系統(tǒng)之間。目前國(guó)內(nèi)操作系統(tǒng)課程很少直接分析系統(tǒng)級(jí)源碼，很多都是在設(shè)計(jì)思路和諸多操作系統(tǒng)內(nèi)常用算法的案例性分析，學(xué)生理解起來(lái)較為困難，存在學(xué)習(xí)片面概念性知識(shí)，而非深度理解，從而造成操作系統(tǒng)課程教學(xué)過(guò)于枯燥，如果使用NOOS作為教學(xué)模型，實(shí)例化分析操作系統(tǒng)運(yùn)行原理和操作系統(tǒng)模塊化編寫，那么學(xué)生積極性和理解能力將大大提高，甚至可以提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

總之，操作系統(tǒng)的發(fā)展是一個(gè)永不停歇的過(guò)程。第三次工業(yè)革命是信息產(chǎn)業(yè)，而幾乎所有與信息產(chǎn)業(yè)有關(guān)的技術(shù)變革都會(huì)依賴操作系統(tǒng)，可見(jiàn)操作系統(tǒng)的重要性，相信未來(lái)將會(huì)涌現(xiàn)更多的友好高效的操作系統(tǒng)。

注釋：

① NOOS.作者在haribote基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的教學(xué)操作系統(tǒng).

[1] 左萬(wàn)歷，周長(zhǎng)林，彭濤.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程[M].高等教育出版社,2010.7:3.

[2] 劉瑩，趙海濤.操作系統(tǒng)教學(xué)之實(shí)驗(yàn)內(nèi)容探索[J].高校講壇,2010:17.

王旭輝(1994—)，男，漢族，河北張家口人，大學(xué)本科，內(nèi)江師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。 李堯(1965.12—)，男，漢族，四川內(nèi)江人，教授，內(nèi)江師范學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)學(xué)院，研究方向：計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用。

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