操作系統范文

導語：如何才能寫好一篇操作系統，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

2月底，微軟對外宣布準備推出簡化版Windows Server，預計兩個月內就可能上市。據悉，該操作系統給用戶的體驗將與上網本的操作系統類似（不過這是服務器版），面向那些對功能要求簡單的用戶。盡管微軟沒有對此提供更多信息，但可以肯定的是，微軟一定是感受到了市場對這種簡化版操作系統的需求。

事實上，給操作系統瘦身的呼聲存在已久。其中最突出的原因有兩個：

第一， 代碼少更容易管理也更安全。例如，Vista的開發成本估計超過了60億美元，有近萬名開發人員用時5年才完成。如此龐大的隊伍開發出來的代碼如何管理是一個很大的挑戰。

第二， 小的操作系統可以支持的設備種類更多，包括上網本、智能手機以及像iPod Touch這樣的設備。而現在微軟的Windows Mobile與桌面Windows是兩套不同的代碼，iPhone的操作系統有Mac操作系統的一些模塊同時也有另外廠家開發的。這給操作系統的開發以及第三方應用程序的開發增添很多工作。同時，這還意味著消費者要維護多種操作系統。

為了響應用戶的需求，包括微軟、蘋果以及各種Linux商早就已經開始對操作系統進行瘦身了。

減肥

微軟消費者市場總經理James DeBragga表示，與Vista相比，Windows 7會降低對內存的需求，具體辦法包括減少開機時需要啟動服務的數量、改進桌面窗口管理器（Desktop Windows Manager）在內存上的消耗以及降低其他功能對內存的需求等。“最理想的情況是，Windows 7能支持所有設備，包括小的、標準的以及臺式機?！?/p>

蘋果盡管沒有明確地說其Mac OS X將使用更少的資源，但是，它們希望iPhone和電腦以及可能會有的上網本都運行同樣的操作系統，自然必須降低對資源的需求。

Linux的供應商也在對他們的Linux進行瘦身。例如，最新的Ubuntu就已經去掉了MySQL、CUPS (普通Unix打印服務)、e-mail和LDAP功能，大小也從以前的700MB減到了200MB。Ubuntu、Novell還提供“JeOS（just enough，剛好夠用）”版本的Linux，其中只有支持應用必需的API和功能組件。

不過，并不是每個人都認可傳統操作系統將越來越小，有人認為，操作系統裁剪的都是作用不大或者過時的功能，而新出現的功能又會讓操作系統膨脹。

擴大勢力范圍

除了物理計算機和虛擬機需要更小的操作系統外，主要的操作系統供應商還面臨一個新的減小操作系統的壓力，即支持新的設備類型，包括上網本、智能手機。上網本是個很好的例子：與普通的筆記本電腦相比，上網本的硬件資源受到了限制，導致對設備配置要求較高的Vista根本無法在上網本上運行，所以到目前為止，微軟只能讓上網本安裝Windows XP。

由于有很多最新的移動設備可以在那些低功耗的處理器和簡化的操作系統上運行。因此，最近有很多人在討論是否可以在上網本上安裝智能手機上使用的處理器，如ARM的CPU加上Linux的嵌入式版本，如果這樣電池將可以使用幾天而不是現在的幾個小時。

戴爾已經在向這個方面努力，它的Latitude筆記本電腦引入了一種新的技術“BlackTop”，如果用戶只是想收發郵件、上網或者看看文檔，就不用啟動Windows，轉而啟動一個Linux版本的操作系統來完成這些工作。

智能手機（如iPhone和黑莓手機）提供了很多以前只有在計算機上才有的功能，導致對類似于計算機的操作系統的需求增加。比如通過藍牙或者USB與手機通信的RedFly，其重量只有1.4磅，有一個8英寸的屏幕和8.3英寸的鍵盤，使用Windows Mobile操作系統，其最典型的工作場景就是打開瀏覽器，在其中執行一個Web 2.0的應用。

讓位瀏覽器？

由于有不少設備完全基于瀏覽器而不再是操作系統運行其程序，這讓不少人相信，操作系統的瘦身幅度應該更大一些，把更多功能交給瀏覽器。

Strategy Analytics公司負責移動業務的分析師Philippe Winthrop就持這一觀點。他認為，云計算是讓應用逐漸脫離大而全的操作系統，轉而依靠瀏覽器來執行的最大動力。例如，Palm最新手持設備操作系統webOS的開發工具包（SDK），全部基于HTML、CSS、JavaScript，完全在瀏覽器中運行，而對操作系統沒有什么要求。

移動業務咨詢顧問Tomi Rauste也同意這一觀點。Tomi Rauste認為，各種Web技術大大降低了應用整合的難度，“使用Web技術來定制用戶界面要比傳統的技術簡單得多，因為無需考慮不同操作系統的問題。而實際上，對于很多普通用戶來說，一個設備只要有一個瀏覽器、網絡郵件收發程序、文字處理器和一個日歷就夠了?！?/p>

不過，微軟并不同意瀏覽器會取代大部分操作系統功能的說法。微軟目前有多種Windows的嵌入式操作系統版本，包括Windows CE和嵌入式 Windows XP，硬件設計者可以根據設備來選擇所需要的組件。

DeBragga說：“盡管普通用戶50%的時間離不開瀏覽器，但是我們還不能說瀏覽器適合處理所有計算機能處理的工作。”他舉了文檔編輯和視頻編輯的例子。他說，這個工作不需要瀏覽器，但是需要功能很強大的操作系統。

DeBragga認為，盡管操作系統變得越來越小，同時，越來越多的使用者使用瀏覽器，但是大操作系統仍然有很多顯著的優勢是那些被裁剪后的操作系統無法比的。比如，iPhone上運行的功能相當完善的OS X，它是iPhone眾多強大功能的基礎。

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【關鍵詞】Linux操作系統 網絡操作系統 內核

一、Linux的產生

Linux是一種計算機操作系統，通常被稱為類Unix系統，這是因為Linux和Unix有著很深的淵源。

在計算機非常昂貴的年代，只有在大學或大型企業中才能夠接觸到計算機，人們非常希望多個用戶能同時連接到一臺計算機并同時使用它。于是，計算機科學家開始研究分時系統。分時系統是將CPU的運行時間分為很小的時間片，多個用戶任務可以通過交替占有時間片的方式實現快速交互使用CPU。由于時間片是很短的一段時間，以至于每個用戶任務、每個用戶好像在獨占CPU，獨占整個計算機系統。在研究人員的不懈努力下，1969年，AT&T公司貝爾實驗室開發出了Unix系統。

1986年，芬蘭赫爾辛基大學的Andrew Tanenbaum教授為了給學生講授《計算機操作系統》課程，開發出了Minix系統，這是Unix的一個變體。1991年，Andrew Tanenbaum教授的學生Linus Torvalds，由于對課堂上使用的Minix系統不太滿意，于是開始在386 PC機上試著改進Minix系統。

1991年8月，Linus Torvalds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386(486)AT做一個免費的操作系統，只是為了愛好，……”

Linus最初為自己的這套系統取名為freax，他將源代碼放在了芬蘭的一個FTP站點上供大家下載。該站點的管理員認為這個系統是Linus的Minix系統，因此建立了一個名為Linux的文件夾來存放它。于是，Linus的“愛好”就成了今天微軟的頭號對手，功能強大且價格低廉的Linux操作系統。

1993年底94年初，Linux 1.0終于誕生了！

Linux1.0已經是一個功能完備的操作系統，而且內核寫得緊湊高效，可以充分發揮硬件的性能，在4M內存的80386機器上也表現得非常好，至今人們還在津津樂道于此。

Linux的 和 是一只名字叫做 的 ，Linux的是Linus Torvalds所有的。這是由于在 ，一個名字叫做William R. Della Croce的律師開始向各個Linux商發信，聲明他擁有Linux 的所有權，并且要求各個商支付版稅，這些發行商集體進行上訴，要求將該注冊商標重新分配給Linus Torvalds。

二、Linux的開發模式

Linus于1991年10月5日了Linux的第一個版本Linux 0.0.2，并在網絡上公布了Linux核心程序的源代碼，同時決定以GPL（大眾所有版權，又稱GUN通用公共許可證）的方式來發行傳播，也就是說這個軟件允許任何人以任何形式進行修改和傳播。

隨著網絡的日益盛行，越來越多的技術高超的程序員加入到Linux的開發與完善中來。在這個過程中，無數的富有個性和開創性的程序員在沒有計較任何酬勞的前提下，完全自發的加入到開發行列中來。一旦一個程序員完成了其中的部分程序，他便會立即將這個程序發表，并免費將它發給任何一個需要的人，而其他的一些程序員研究它后將會對它修正和改良，然后將它發表。這個過程周而復始，因此Linux的改進速度是最快的，同時它的穩定性也是非常高的。

所以，Linux并非僅由Linus一人開發，而是由全世界幾百個程序員共同開發的，當然Linus為內核定了調子。這種集市型的開發模式促成了Linux系統的繁榮?？梢哉f，Linux完全是一個熱情、自由、開放的網絡產物。

三、Linux的發展

Linux具有良好的兼容性和可移植性。大約在1.3版本之后，Linux開始向其他硬件平臺上移植，包括號稱最快的CPU——Digital Alpha。所以不要總把Linux與低檔硬件平系到一塊，Linux只是將硬件的性能充分發揮出來而已。Linux必將從低端應用橫掃到高端應用！

為了使Linux變的容易使用，Linux也有了許多版本，版實際上就是一整套完整的程序組合?，F在已經有許多不同的Linux發行版和各自的版本號，為了不產生混淆，我們先解釋一些常提到的術語。當我們提到的Linux時，一般是指“Real Linux”，即內核，是所有UNIX操作系統的“心臟”。但光有linux并不能成為一個可用的操作系統，還需要許多軟件包，編譯器、程序庫文件、Xwindow系統等等。因為組合方式不同，面向用戶對象不同，所以就有了許多不同的Linux發行版。

越來越多的公司在Linux上開發商業軟件或把其他Unix平臺的軟件移植到Linux上來。如今很多IT業界的大腕IBM、Intel、Oracle、Infomix、Sysbase、Corel、Netscape、CA、Novell等都宣布支持 Linux。商家的加盟彌補了純自由軟件的不足和發展障礙，Linux迅速普及到廣大計算機愛好者，并且進入商業應用，成為打破某些公司壟斷文化圈的希望所在。

Linux是愛好者們通過Internet協同開發出來的，當然它的網絡功能十分強大。比如你可以通過ftp、nfs等來安裝Linux，用它來做網關等等。隨著Linux的發展，衍生出來的應用恐怕出乎Linus本人最初的預料。如有人用它來做路由器，有人來做嵌入式系統，有人來做實時性系統……。常有新手問Linux能做什么？其實它不象那些中看不中用的操作系統，不在于你用它能干什么，而在于你想干什么。

Linux是一個在PC機上運行的Unix系統。Linux系統具有最新 Unix的全部功能，包括真正的多任務、虛擬存儲、共享庫函數、即時負載、優越的存儲管理和TCP/IP、UUCP網絡工具等。Linux系統及其發展均符合Posix標準，其內核支持Ethernet、PPP、SLIP、NFS、AX.25、IPX/SPX(Novell)、NCP(Novell)等。系統應用包括tellnet、rlogin、ftp、Mail、gopher、talk、term、news(tin、trn、nn)等全套UNIX工具包。X圖形庫，包括xterm、fvwm、xxgdb、mosaic、xv、gs、xman等全部X-Win應用工具。商業軟件有Motif、WordPerfect。中文工具已有Cxterm、celvis、cemasc、cless、hztty、cytalk、ctalk、cmail等，可以處理GB、BIG5、HZ文件。此外還有DOS模擬軟件，可以運行DOS/Win下的軟件。

在開始的時候，Linux只是個人狂熱愛好的一種產物。但是現在，Linux已經成為了一種受到廣泛關注和支持的一種操作系統。和其他的商用Unix系統以及 相比，作為自由軟件的Linux具有低成本，安全性高，更加可信賴的優勢。直到今天，Linux已經成為一個功能完善的主流網絡操作系統。

篇3

提到快速啟動系統，大多數消費者首先會想到華碩Express Gate Cloud、聯想Quick Start等知名廠商上網本/筆記本特有的預裝系統，而在廠商未提供獨有快速啟動系統時，不少用戶也嘗試為產品安裝谷歌Android系統以獲得便利的網絡應用體驗，不過鑒于硬件驅動等原因，Android系統移植到X86平臺后始終存在兼容問題。今天，Splashtop OS依靠更好的兼容性和更人性化的UI界面迅速吸引了市場大量關注目光。

上網本/筆記本用戶直接登錄Splashtop公司（前身為DeviceVM）官方網站或國內大型下載網站，即可獲得2MB容量大小的Splashtop OS系統安裝程序。進入預裝Windows系統的上網本/筆記本桌面，雙擊Splashtop OS系統安裝程序后，它會自動檢測當前上網本/筆記本硬件配置，并通過網絡下載完整的系統文件（如圖1）。筆者手中EeePC 1015PW所需安裝文件超過了300MB，頗有些意外。在整個下載和安裝過程中，用戶只需按提示點擊NEXT即可。在設置步驟里，Splashtop OS會提示用戶選擇是否導入瀏覽器書簽及WiFi設置，默認勾選即可，對于使用Firefox瀏覽器的用戶，則需要單獨選擇默認瀏覽器導入項（如圖2）。

按提示重啟系統后會看到屏幕上出現Windows 7和Splashtop OS兩個可選項，通過上下鍵選擇進入Splashtop OS系統。從開機到完整啟動結束，不到8秒的啟動速度讓筆者感到滿意。Splashtop OS系統界面十分簡潔，主體便是一個瀏覽器，而醒目的微軟Bing搜索引擎標志顯示出Splashtop OS與微軟的親密合作（微軟對搜索引擎市場野心不小～）。Gmail、Dropbox、Yoono Web等功能快捷鍵圖標依次排列在搜索框下（如圖3），較大的圖標點選起來相當便捷，也包含了大多數主流網絡應用。

進入Splashtop OS主頁后，可以在屏幕右下角見到無線網絡、音量、配置面板等圖標，點擊啟動配置面板窗口后，可以對網絡、時間日期、屏幕等參數進行設置，值得一提的是用戶在Splashtop OS提供的環境設置選項中，可對上網本/筆記本電源模式進行設置，可見考慮十分周到。未來，如能加入一些便捷的文本處理、影音播放軟件就更好了，不過據悉，最新的2.0版Splashtop OS已經加入了對觸控操作的支持，意味著Splashtop OS系統未來很可能向一體機領域推廣。

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【關鍵詞】多XP系統；system commander

一、引言

目前我校的實驗室電腦系統安裝現狀如下：由于我校是文科類院校，各系部沒有建立自己的實驗室，學校把所有的實驗室綜合起來管理，大部分的實驗室作為公共的實驗室供各系部同時使用，各系部所用的教學軟件都基于windows xp的平臺。這樣每個系部都有自己特定的教學軟件要安裝使用。目前學校機房的系統安裝現狀如下：

1.所有的專業課使用同一套系統

2.所有的軟件安裝在同一個XP下

3.教學考試與培訓考試也在同一個XP下

而上述系統模式在學校教學中造成的影響如下：

1.軟件沖突（這個是經常發生的事：比如有些課程要使用SQL server2000而其他一些課程要使用SQL server2005，亦或是有些軟件要使用Oracle數據庫的時候，就產生了沖突。又或者是工商系要使用金碟K3而會計系要使用用友U8，而且某些大型軟件的不同版本之間也造成軟件沖突而導致軟件一些模塊不能正常使用等等。以往的解決辦法只能通過教學部調課，從管理的層面進行解決。）

2.上基礎課的老師覺得計算機啟動非常的慢并且系統響應速度太慢 （因為用友、金碟等大型的財務軟件要使用很多的進程，大量的占用了系統資源。）

3.當我們的實驗室要進行一些商務類型的培訓及考試又或者是進行國家計算機考試時（因為這些考試和培訓會對操作系統的安裝另有要求），則又需要重新安裝新系統，重新克隆機房，費時費力。

所以基于上述情況，我們設想如果能在一塊硬盤中同時安裝有幾個相互獨立的XP系統，那就能夠滿足不同類型的需要了。

二、原理

首先我們先來了解XP的啟動方式：

電腦開機自檢（BIOS）――加載硬盤主引導記錄（MBR）――搜索并激活系統引導文件――加載啟動配置文件（boot.ini）――加載系統核心文件（winkernel）――完成啟動

大家可以看到 ：在這個啟動過程中，加載硬盤主引導記錄（MBR）便是一個關鍵的地方，因為當我們為計算機安裝系統時，所有的操作系統都會在MBR上產生一個記錄，而這個MBR的記錄則來自電腦硬盤的活動分區。

所以獨立多XP系統的的核心設想就在于：在同一塊硬盤上劃分多個主分區，在每一個主分區上都安裝一套XP系統，然后利用一個MBR的管理工具給MBR進行管理，根據需要激活XP系統所在的主分區，從而達到每一套XP都相互獨立并且可以進行正常的引導。通過這樣的方式，我們就可以在同一個硬盤上制作出多套的XP操作系統，每個XP系統之間互不影響，其中一個操作系統的損壞并不會影響其他的操作系統，當使用其中一套系統的同時還可以利用活動分區的特藏其他XP系統所在的安裝分區。而且每個系統都可以利用冰點或者還原精靈之類型軟件進行保護。這樣的多操作系統具有很好的隔離性，相互獨立維護，也能夠很好的解決本文開始提到的教學過程中遇到的問題。

三、實現

（一）安裝準備

以下為安裝系統要準備的一些工具軟件

啟動光盤（或者U盤）

分區工具（PQ, Diskgen等）

Ghost工具

冰點還原精靈

MBR 管理工具

（system commander或者Boot manager等）

（二）系統分區

現在以實驗室80G的硬盤作為示例進行分區：利用啟動光盤引導系統，運行系統分區工具Diskgen

1.先劃分3個主分區，1個擴展分區。計劃在3個分區內安裝3個獨立的XP系統，第一個用于基礎教學（安裝公共類的基本教學軟件如Office2003、Dreamweaver、Ps等等），第二個用于專業課（系部專業的教學軟件），第三個作為考試系統（只安裝干凈的WinXP，其他軟件在需要的時候再進行加裝）。

2.然后在擴展分區上再劃分3個邏輯分區，可以利用傳統的啟動菜單模式在第一個邏輯分區再安裝一個XP系統作為擴展（在這個系統下也可以安裝之前XP系統里有沖突的軟件）。其他兩個分區可以用來作軟件備份和教學中臨時數據的存放等等。圖示：

3.應用分區動作并激活第一個活動分區，然后重啟電腦準備安裝多XP系統。

（三）系統安裝

（1）先用引導盤重啟系統，打開克隆開具Ghost，選擇把鏡像恢復到分區。（如果之前實驗室做有克隆鏡像的話可以直接使用，這樣就更快捷方便）這里可以看到有3個主分區和3個邏輯分區，圖示：

（2）選擇鏡像文件，把鏡像恢復到3個主分區和第1個邏輯分區（重復動作4遍，每次恢復時要選擇不同的分區），之后可以重啟電腦。

（3）因為之前劃分主分區的時候激活了第1個分區，所以重啟后選擇第一個分區進入系統。然后安裝MBR管理工具system commander，當安裝完成時就會提示重啟。

（4）system commander相關設置：system commander作為MBR的管理工具當電腦啟動后會自動加載活動分區上的每個XP系統并給出圖形引導介面。圖示：

這里我們可以看到有5個可引導的系統，通過設置按鈕我們可以為每個獨立XP系統改名、刪除A盤和光驅引導、并且在設置選項里可以設置在一定時間內如沒選擇系統、電腦會進入默認XP、當你使用當前XP系統時隱藏其他活動分區、以及設置不同的用戶和不同的權限等等（比如特定的專業學生只能進入特定的系統這里不詳加描述）。

設置好后的引導介面如下圖：

（5）進入每個獨立的XP系統后，如果需要保護系統的，可以在每個系統里都裝上冰點或者還原精靈。

（6）如果想在第3個主分區的XP系統內擴展一個XP系統，則可以修改第3個XP系統的啟動配置文件boot.ini，在操作系統列表這一行可以加上

multi(0)disk(0)rdisk(0)partition（2）\WINDOWS=”Microsoft Windows XP Professional”/fastdetect

后面引號中的部分中的的內容更改為自己需要的文字即可。比如改成“WinXP for 用友”等等。如此便可以在第3個獨立XP上再擴展一個XP系統來備用。

（7）最后可以進入系統屬性查看磁盤管理的狀態。圖示：

四、結束語

獨立多XP操作系統經過新學期的運行，達到了預期的效果，很好的解決了本文開篇中提到的教學中所碰到的問題。在日常的維護中也比較方便，舉例來說：當要更新系統補丁和病毒庫時，只需要下載升級其中的一個XP系統內的文件就可以了，其他的系統通過修改升級路徑也可以得到快速的升級；教學過程當中如果發現有的系統崩了，哪也很好處理――直接啟動Ghost利用分區對拷就可以快速的恢復，當然也可以通過鏡像恢復，即使不恢復，學生也可以利用其他的XP系統進行教學實驗。可見這樣的系統好處還是很多的。不過由于MBR長度的限制，普通的分區軟件只能對一塊硬盤劃分成3個主分區和1個擴展分區。如果想在一塊硬盤上安裝更多的獨立系統，勢比要尋找到更強的分區工具，能夠突破MBR的限制，劃分更多的主分區，通過這樣的安裝方式便可以安裝到足夠多的獨立系統，畢竟system commander可以支持引導的系統超過32個以上。

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“江山代有才人出.各領數百年”，智能手機操作系統的天下自然也是如此。這是群雄逐鹿的戰國時代.前幾年無疑是Windows MoblIe與Symbian的天下.雖有Palm OS，BIackBerry等割據一方，但不足以動搖兩強的霸主地位。爾后iPhone OS異軍突起.不僅從諸強手中掠走了不少市場份額，還加速了兩大帝國的瓦解。至于Linux.盡管資格甚老但早已名存實亡.直到一位名為“Android”的后生接任.方才讓人看到了希望。

開源的魅力

Android同許多開源系統一樣，基于靈活且性能強大的開源Linux內核.并針對移動設備做了優化修改，整個系統分為三層：Linux KerneI操作系統底層、中間件(Android Runtime)以及應用程序框架(ADpIication Framework)。底層以Linux內核為基礎.只提供硬件訪問、網絡和一些基本功能；中間件則提供了應用程序的運行環境.而最上層是谷歌提供的一些基本的應用程序界面和窗口設計，并擁有較完善的通訊和如網絡瀏覽等基本應用.這些內容也可由各終端制造商和應用軟件開發商自行開發.從而獲得差異化的訴求.如中國移動的Ophone就是對Android進行定制后的效果。

Andriod基于寬松的APL(ApachePubIIc LIcense)開源協議，該協議允許開發者使用APL開源代碼.但不要求必須把自己的代碼也開放出來。這對于商業應用至關重要.因為不同的制造商會希望自己的手機能夠與競爭對手差異化，如果像GPL(GNu Gene raIPublIc LIcense)那樣統統開源的話.這種差異化就很難實現了。另一方面.APL在專利權方面還有一些特殊考慮.AP呵以對專利進行申明.但不能用侵犯專利對方，可以保證開發者之間很好的融洽性。

谷歌使用了一套很好的技巧來避免整個Andr01d陷入Linux KerneI的GPL協議范疇。一般以Linux為內核的操作系統中，系統驅動程序往往掛載在內核下.為此硬件廠商不得不公開驅動程序的源代碼，這對制造商而言相當于泄露了硬件的參數機密.自然不愿接受。AndreId巧妙的將這部分功能移到了Linu×內核上層的Userspace區.并在Linu×內核上開了一個“小窗”.允許通過這個小窗實現對硬件的調用.這樣一來.只有這個小窗需要遵循GPL的開放源代碼協議.而制造商和第三方開發者可以遵循寬松的APL開源協議。

Android核心解析

平心而論.Androld的三層結構并非獨創.也不會因為這種結構而顯得先進.其底層的Linux KerneI在許多操作系統中都有應用，如摩托羅拉就有A1600等系列產品。除了開源、平等.自由外，Android最令人興奮和核心的內容來自中間件，主要包括兩部分內容虛擬機(Dalvik virtual Machine)和函數庫。同時，這部分也定義了AndroId可以使用時下最熱門的Java語言進行開發。

虛擬機

Android使用的虛擬機并非Java的JVM.而是Dalyik executabIe指令集.簡稱dex。Androld提供了個工具軟件dx.可以把Java bytecode翻譯成dex.這樣DaIvik就知道怎么執行它了。同時.它與系統和硬件捆綁很緊.并針對手機使用進行了不少優化，如減低內存占用率、支持多任務并行、通過底層的Linux內核來幫忙處理，這比Java為實現跨平臺運行設計的JVM執行效率高得多。由于每個應用程序都在自己的虛擬機中運行，因此整個系統的安全性和穩定性非常高.即便程序崩潰也不會殃及系統和其它正在運行的應用程序。Os下的safari瀏覽器使用的正是它。谷歌在Android中已經集成了使用該引擎的Chrome Lite瀏覽器.當然開發者也可以開發另外的瀏覽器.直接調用WebKit引擎即可。WebKit的優點是效率高，版式精美且支持HTML 5等W3C標準。Surface Flinger是Android系統中重要的圖形顯示庫.用于匯集各個應用程序的圖形顯示輸出.然后輸送至屏幕上。

此外.還加入了對OpenGL 3D加速的支持.iPhone上華麗的3D游戲就是用的OpenGL以及硬件加速渲染；SQL№也是一大亮點.在Android系統中擔當內容提供數據庫.能對大型應用程序和需要持久訪問的數據訪問構建有序和良好的數據訪問特性。

對于應用程序層.盡管Google宣稱所有應用程序都是平等的.可以自由替換.但依然提供了諸多便利的互聯網應用供開發者調用.如谷歌地圖圖片瀏覽.GmaiI等在線服務組件和完善的電話與網絡功能，終端制造商很容易進行二次開發.軟件開發商也能方便地調用這些內置組件.從而提高開發效率。

Android系統大約每半年升級一次.至今每代系統都以食物命名。比如1.5版叫做cuptake(紙杯蛋糕).1.6版命名為Donut{甜甜圈).2.0是Eclair(法式奶油夾心甜點).后續的為Flan(水果餡餅)。原計劃今年年底的2.0版已經提前至10月底.在界面效果和內部性能上都有所提升.MOTO Droid和索尼愛立信XPERlA x10已率先措載該系統。

云的力量

良好的架構和友好的開發環境是制造商和開發者所歡迎的.而Android拿什么來吸引用戶的眼球呢?很顯然.既不是類似iPhone OS的華麗操作和界面，也不能是Symbian和windows Mobite的老成。Androld的目標是移動互聯網.希望用戶能夠體驗到由谷歌帶來的云計算和云服務。

關于什么是云.需要了解的讀者可參閱本刊之前的報道。對And roid用戶而言，每部Andreid手機都和谷歌服務器一樣是云中的一個水分子。能夠讓Android手機加入云的是其集成的基于WebKlt引擎的瀏覽器、谷歌日歷、Gmail.谷歌地圖.SMS messenger And reld Market以及更多的在線應用體系。

如今只需一個谷歌賬號就可以管理全部應用。比如.通過基于WebKlt引 擎的瀏覽器可以訪問谷歌的搜索引擎和在線辦公套件，在線存儲文檔數據.同步谷歌日歷與Gmail郵件.獲取在線視頻.通過基站和GPs數據獲得位置信息與衛星地圖實時交通數據，進行網絡社交活動等。利用移動電話數字網絡作為主要的Jnternet服務提供商，云可以發展成為Android手機提供顯示服務數據的主要工具.毫無疑問.這些獨特的云計算應用程序將進一步發展，未來基于Androld系統的手機借助云計算或將變得無所不能，并將為用戶帶來更多元、更便宜、更快捷、更“云”的體驗。

Android的對手們

Android出生在一個智能手機操作系統的“亂世”.前有微軟windowsMobila、諾基亞Symbian、RiM的黑莓.并且都是老牌.成熟且擁有絕對市場份額和豐富第三方應用軟件的系統：新興的有如日中天的蘋果iPhone OS以及Palm破釜沉舟之作Web OS.可能還有一些正在醞釀中的后起之秀.如英特爾Mobllnd Androld是否做好了迎接這些“敵人”的準備呢?

wlndows Moblle是一個強大的帝國，這不僅是因為其背后的微軟根深葉茂.其與windows系統的完美融合，對諸多初次使用智能手機的用戶是不錯的選擇。不過.windows MobIle結構比較臃腫執行效率不高的毛病始終不見明顯改善，最近新出的Windows MobiIe 6.5看起來也是換湯不換藥.無論在系統架構和基于移動互聯網的應用上(And roid提供谷歌強勢的Gmail、谷歌地圖YouTubeBlogger、Picsa等多種網絡應用)都與Andrid存在差距.相傳明年公布的Windows MobiIe 7會有全新的改變，但微軟向來以硬件殺手著稱.實際效果未必看好。

對于Symbian，S60已經很難有大的跨越式發展。諾基亞推出的S60第五版操作系統并沒有獲得用戶的廣泛認可.觸摸體驗不理想、軟件兼容性問題讓用戶困擾不已。事實上.諾基亞已經在嘗試開發另一種以Linux為基礎的maemo系統.其首款機型諾基亞N900已經.但相比Androod的廠商支持度和關注程度.meamo顯然還很弱小.圍繞Ovi商店進行的網絡應用也很難與谷歌匹敵。

在商務應用領域，BiackBerry(黑莓)是Androld的有力競爭對手。Push maiI是BIackBerry的殺手锏.至今還沒有哪家公司創造出可以與之相媲美的產品。不過單一的產品或模式都容易被復制.谷歌的Gmail就很有潛力.Androld依靠谷歌的核心力量.并擁有絕對的開發優勢.與Push mail一較高下的產品遲早會出現。

Web OS和lPhone OS也是Android的勁敵。其中.Web OS擁有足夠新穎的操作，優秀的多任務運行以及人性化的信息提示，但其能否重現輝煌關鍵在于Web Os如何對外授權，這是關乎各手機廠商利益的大問題，畢竟Android是免費的.將來諾基亞的開源系統也會是免費的。Palm的企業規模與谷歌、諾基亞相比小得多.不收取授權費而只是賣終端的話，日子不一定會好過.靠個人力量也很難把市場做大。IPhone OS是個異類.其依靠的是超前的技術和理念，蘋果這幾年的迅速發展也正是基于此。全線出擊的蘋果是否可以一直保持技術永遠超前呢?這是個很難回答的問題。

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2000年操作系統課程的改革已經在國內高校逐步開展，部分高校開始采用國際一流的操作系統教材。與國際一流大學操作系統課程相比較，當時國內操作系統課程存在的突出的問題是，在操作系統課程教學中偏重原理，對實踐內容缺乏關注。造成這種狀況的原因是多方面的：缺乏合適的操作系統實踐教材和參考資料是一個方面，另一方面是當時普遍缺乏對主流操作系統代碼進行深入研究的條件。

縱觀歷史，操作系統本身是一個理論與實踐結合極為緊密的學科。操作系統不僅要管理計算機系統的所有資源，而且還要為用戶提供良好的應用接口和編程環境。為了實現這個目標，設計人員幾乎使用了所有的軟件設計原理和技術。如果你研究和設計過操作系統，那么無論是多么困難、多么復雜的軟件應用系統，你也會感到游刃有余。要想成為一個出色的軟件工程師，就應該擁有研發操作系統的經歷。由于意識到操作系統實踐的重要性，我們一直在尋找一些能夠適合本科教學使用的操作系統實踐案例。我們在組織學生進行操作系統實習的過程中，使用和嘗試過多個操作系統，比如Little OS, RoadRunner，eCos, OSKit, Nacho等。這些操作系統各有特點，不過都不是真實的主流操作系統案例。

值得注意的是，真實的操作系統案例與教學的需要之間是存在矛盾的。從教學角度看，教師當然希望要有基于真實操作系統的實習，但是真實的操作系統，系統規模大、復雜，顯然不便于教學。所以，要想在操作系統課程教學的過程中采用真實的操作系統作為案例，必須解決兩個問題：

得到該操作系統的源代碼；

從便于教學出發，在該操作系統大量的源代碼中進行取舍，選取真正代表該操作系統技術精華的源代碼部分。

采用Linux作為操作系統課程教學的一個真實案例，當然是一個不錯的選擇。但是如果考慮到多數用戶的使用實際，當代使用最廣泛、最普及的計算機操作系統是Windows 操作系統。如果不能在操作系統的教學過程中把Windows作為一個真實的案例，不能介紹Windows的內部實現，無論如何也是一個缺憾。

2000年8月，在由微軟亞洲研究院主辦的首屆高等院校計算機系系主任座談會上，很多系主任提出希望能有一本講解Windows操作系統原理的教材。2000年10月，在第六屆全國操作系統課程教學研討會上，許多主講操作系統課程的教師也提出希望更多地了解Windows內核原理，以供教學需要。正是在這樣的大環境下，寫作一本結合當代Windows操作系統教科書的構想產生了。思想的火花在微軟中國研究院（微軟亞洲研究院的前身）的支持下，很快燃成了一支火炬。

我很榮幸地加入了Windows操作系統教材寫作小組，這個小組的成員還包括：清華大學計算機系的史美林、向勇、清華大學電子工程系的馬洪兵、北京航空航天大學計算機系的王雷、浙江大學計算機系的鄭扣根、上海交通大學計算機系的尤晉元和陳英。他們都是所在高校操作系統課程的主講教師，曾寫作、編輯和翻譯出版過多本有關操作系統原理的教科書，而且當時都在主持有關操作系統的科研工作。毫無疑問，這個寫作小組的陣容是相當豪華的。

詳細的寫作提綱出來后，困難也接踵而至。要剖析Windows操作系統原理，不能不了解Windows 操作系統的內部結構，也不能不去閱讀Windows操作系統的源代碼。但是，當時國內外已出版的計算機書籍和資料，包括微軟出版社出版的書籍中，沒有一本書能夠提供這方面的參考資料。怎么辦？問題很快通過微軟中國研究院高校關系部反映到微軟公司總部。經過微軟中國研究院的努力，在Windows開發組工程師Dave Probert的大力支持下，微軟公司總部作出決定，授權寫作組的老師們閱讀Windows 操作系統的源代碼，并提供有關Windows 操作系統的參考資料。這一消息讓我們感到非常高興?？墒呛檬露嗄?，由于中美法律上的差異，美國微軟公司不能在中國本土向老師們提供閱讀Windows操作系統源代碼的條件。正當我們為之苦惱的時候，接著發生的事情超出了我們的意料：微軟公司決定，邀請全體寫作組成員到微軟公司總部閱讀Windows 操作系統的源代碼，并由主持Windows 2000操作系統設計的高級技術人員，向中國寫作組專門講解Windows操作系統的內部體系結構。據微軟中國研究院介紹，這是微軟公司第一次在亞洲地區開放Windows 操作系統的源代碼。他們給予我們的支持讓我們吃驚，也讓我們非常感激。

2000年4月，西雅圖風光秀麗，景色宜人。微軟公司總部就坐落在西雅圖的雷德蒙鎮上。公司總部的辦公樓，一半被濃密的森林包圍著，另一半則是波光粼粼的湖泊。

寫作組在西雅圖的工作是緊張而高效的。我們每天一半的時間用來閱讀Windows操作系統的源代碼，另一半時間聽取Windows 2000設計師Dave Probert組織的講課，晚上時間則用來討論問題或者整理技術資料。為了能夠更深入地了解內部技術細節，上海交通大學的尤晉元老師在出行前就組織研究生專門列出有關Windows的內部技術問題，以便充分利用這次寶貴機會和微軟總部的技術人員進行探討。由于工作安排上的原因，整個寫作組的八名成員，有四位未能去西雅圖訪問。但是他們也隨時和赴美訪問的老師保持著熱線聯系。史美林老師當時正在歐洲訪問，也不斷通過電話和電子郵件關心寫作小組工作的進展情況。給寫作組講課的Dave Probert，曾經是美國Unix技術公司的主要研發人員，從事Unix操作系統的設計和開發長達二十年，對Unix系統有著極其深刻的認識。目前，他是Windows內核開發組骨干成員。微軟公司擁有一大批像Dave Probert這樣經驗豐富的操作系統研究和設計人員，他們中有許多曾經從事過Unix操作系統、DEC VAX 機操作系統、Sun工作站操作系統。

毫無疑問，我們在微軟公司總部的有關工作，對我們團隊以后取得的成績起到了關鍵的作用。我們先后與Dave Probert 合著了《Windows 操作系統原理》、《Windows 內核實驗教程》。真誠的合作精神一直貫穿在我們的團隊之中，每個人都為編寫出優秀教材這一目標而努力。在形式上我們是一個地理位置分散的團隊，但是無論每個成員在地球的哪個地方，我們始終保持著彼此之間的及時溝通和友誼。到目前，《Windows 操作系統原理》已經再版發行，我們也得到了許多老師肯定的反饋，這讓我們非常開心。

在詳細、深入地了解了Windows內核之后，我們的團隊針對中國高校的教學實際安排設計了一系列難度不同的操作系統實驗，真正將Windows操作系統引入到實際的教學環境中。通過“教育部微軟精品課程”的網站，教師們分享了相關的課件以及案例。為持續推廣該項目，微軟亞洲研究院在2008年組織了亞太區的操作系統研討會。在該次研討會上，我們的團隊得以和亞太地區的操作系統教師交流經驗，分享教學案例。

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平臺之間應用擴展的互不兼容，足以成為消費者在進行平臺更換時最大的麻煩與障礙。

自DOS時代開始，微軟火箭升空式的崛起所形成對桌面操作系統的壟斷，造就了一個名為Windows的系統平臺帝國。盡管我等生活在這個帝國下的“子民”對漏洞百出、臭蟲滿地、效率低下的Windows之抱怨一天也未停歇，也為日漸臃腫的系統文件夾頭痛不已，但對于Windows的依賴卻讓我們沒有做出其他選擇的勇氣：高效安全易用的Mac OS X在支持性上的欠缺，以及Linux在易用性上的不足，部令其不能成為撼動Windows帝國根基的力量――大家看到的這些抱怨WindOWS的文字，也是在這個操作系統下一字字的敲擊出來的。

說是對Windows有審美疲勞也好，還是因為從Windows XP到WindOWS Vista的進化很不成功也罷，正當我們所有人都把目光放在2009年10月底將要正式的Windows 7――承載微軟希望的最新一代操作系統――身上的時候，蘋果突然在8月25日宣布：三天后的8月28日，全新的Mac OS X Snow Leopard(雪豹)將問世，這一升級版的操作系統將會是之前取得巨大成功的Mac OS X Leopard(豹)的延續。8月28日，比起業界普遍預測的9月初早了沒幾天，但卻足以讓信心滿滿的微軟極為不爽，這無異于擺了一道。其實讓微軟不爽的又何止蘋果和SnOW Leopard，此前微軟在搜索引擎市場上的勁敵Google爆出開發操作系統的消息，讓多年以來“受夠了”Windows的用戶們奔走相告，頗讓微軟有點“世態炎涼，人心不古”的感覺。而這種發自桌面市場的不爽早已在手持市場上蔓延多時：Windows Mobile好不容易干掉了Palm，將Linux打得半死，卻又面對換了“馬甲”的Web OS和Android，再加上還有氣勢洶洶的Mac OS，和Svmbian本已達成默契的角力之勢的如意算盤還沒敲上幾天就變得零零散散。雖然Windows Mobile6.5如箭在弦，WindOWS Mobile 7也蓄勢待發，但微軟卻不得不面對未來兩者左右手互搏的麻煩境地。

說到Symbian自然就會想到諾基亞，而想到諾基亞，自然不能不提8月24日這天提前曝光的“諾基亞上網本”――Booklet3G。諾基亞要出筆記本電腦已經不是秘密了，特別是有著N800，N810這一系列基于Maemo操作系統的Internet Tablet產品之后，換換造型來個“新瓶舊酒”順理成章。但等到Booklet 3G一亮相，大家部被“冒”了，Maemo 5不見了蹤影，取而代之的是Atom+Windows的上網本“國際標準”。盡管12小時續航+Ovi服務的接入讓我們嘗到了些許諾記風味，但是這款標準的“諾基亞牌上網本”還是有些讓人意料之中也意料之外。其實諾基亞也是一家近來深感不爽的巨頭，一直順風順水的Svmbian近來受到前所未有的挑戰，雖然目前還是智能手機市場當仁不讓的第一位，但這一操作系統放在移動互聯的今天已經開始水土不服，這個基于上世紀90年代Epoc系統的Svmbian到現在已經擁有2000萬行代碼，接近于WindOWS XP的代碼量，比起后起之秀們，Svmbian可能從沒想到臃腫二字會和自己扯上關系，從而在與Mac OS和Android的移動互聯競爭中開始落于下風。于是，諾基亞棄Symbian，轉Linux(Maemo 5)的言論甚囂塵上。雖然這位大佬對此矢口否認但從N900用Maemo 5而不用S60 V5的舉動，已能讓我們猜出一個大概，更何況還有諾基亞與英特爾Moblin Linux平臺之前的聯姻，都讓我們對手持操作系統未來可能發生的變故充滿了想象。

常言都說“競爭對消費者來說是件好事”，但現在這種從桌面延伸到手持的操作系統之爭卻讓人感覺怎一個亂字了得?最要命的是，平臺之間應用擴展的互不兼容，足以成為消費者在進行平臺更換時最大的麻煩與障礙――僅是一個Symbian V8到V9的證書升級，就讓多少消費者煩惱不已。不得不說，當下以及未來一段時間，我們將不得不面臨一個操作系統過飽和的時代，雖說現在還談不上“神仙打架，百姓遭殃”這般嚴重，但我們只希望在這個操作系統更替動蕩的時段里，需要消費者做的事越少越好，我們只需盡享不同平臺的優異體驗就好了。

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關鍵詞：五防；防誤裝置；操作票；電腦鑰匙

1 前言

針對我局目前對“安全傳輸發射工作”的重視，我們必須確保機器“三滿”運行，而對于變電站的工作人員來說，就更要有高度的責任感和工作責任心，也必須要保證不間斷安全、可靠的供電。針對這一特點我臺采用了微機五防和機械五防相結合的五防操作系統來確保電力設備的安全運行。

2 五防的含義

首先我們先了解一下電力系統“五防”指的是什么：

1、具有防止誤分、合斷路器；

2、防止帶負荷分、合隔離開關；

3、防止帶電掛（合）接地線（接地開關）；

4、防止帶接地線（接地開關）合斷路器（隔離開關）；

5、防止誤入帶電間隔等防誤功能

針對五防系統的要求我們的系統必須要具備以上幾個基本功能，同時最好能通過聲音告警的方式來提醒操作人，操作是否正確。電力系統“五防操作票系統”是發電廠和變電站使用的倒閘操作票的智能處理系統，它根據電力系統對倒閘操作的“五防”要求和現場設備的狀態，按照規則進行判斷，開出完全實用的包括一、二次設備操作項目的倒閘操作票。

再讓我們來了解下微機型防誤裝置基本分類

微機型防誤裝置的基本分類見表1.

同時還要具備以下幾個基本條件：

1、正確模擬、生成、傳遞和執行操作票。

2、準確采集、處理和傳遞信息，不允許出現誤碼。

3、符合防誤程序的正常操作應順利開鎖且無空程序，誤操作應閉鎖并有光、聲音或語音報警。聲音或語音報警在距音響源50cm處應不小于45dB，光報警應明顯可見。

4、具有電磁兼容性。

3 五防操作系統的使用介紹

下面介紹啟動本系統和結束運行

一、啟動

雙擊桌面上的“操作票專家系統”快捷菜單或選擇開始菜單中的“操作票專家系統”，便可啟動本系統。由于系統配置不同，該系統也能在開機后直接啟動。

使用了總圖，那么系統首先顯示的是總圖，單擊總圖上某站的接線部分則進入該站，如下圖所示：

上圖可分為三個區域，頂部為信息區，該區用來隨時顯示諸如操作票傳票及回傳情況、通訊情況等提示性信息，當無其它信息顯示時將顯示由用戶自己確定的一行信息（一般為一次接線圖名稱）。

圖的中部為一次設備接線圖，它反映了設備的當前狀態，當系統直接與監控系統相連時能夠瞬時反映設備狀態的變化情況，此時系統可以作為現場設備狀態的監視屏使用。將鼠標移動到接線圖上的某個設備上，系統會立即提示出鼠標所指向的設備的名稱。一般來講在某一時刻只能顯示一個站的一次接線圖（嚴格說來只能顯示一幅圖），但系統中各個站的數據是可以隨時刷新的，也就是說，系統在顯示某個站的接線圖時可以同時接收其它站的操作票回傳或設備狀態。

圖的底部為狀態行，它用來顯示站名、登錄人、目前進行的操作、當前任務號、以及當前任務的操作項數等信息。

運行該系統后系統首先進入的是“未登錄”狀態，要使用本系統的開票等功能則必須用合法的用戶身份登錄。

3.1 用戶登錄

將鼠標指向計算機屏幕的右上角，此時該區域顯示出珠海優特公司的圖標，單擊該圖標，出現系統登錄和退出運行菜單：

單擊菜單中的“用戶登錄”后便可出現用戶登錄窗口：

在用戶登錄窗口中選擇或直接輸入用戶名，在密碼輸入框內輸入用戶密碼，在系統確認用戶的合法身份后便可登錄到系統，成功登錄到系統后系統將顯示出系統菜單和工具條：

在登錄過程中系統將自動記錄登錄人姓名及登錄時間，登錄成功后系統狀態行中“操作人”

欄將顯示登錄人姓名，狀態行中的“操作”欄將顯示“未選擇”，此時登錄人便可選擇進行開票、操作票檢索和系統維護等工作。

3.2 用戶退出

登錄人在完成所進行的操作后應及時退出，以防止他人對系統造成破壞，如果其它用戶需要使用本系統登錄用戶也應該首先退出。單擊工具條上的按鈕或選擇菜單“退出”登錄用戶便可退出。用戶退出并不是結束系統的運行，登錄用戶退出后系統仍然在繼續運行，此時系統可視為現場設備狀態的反饋屏。

將鼠標指向計算機屏幕的右上角，此時該區域顯示出珠海優特公司的圖標，單擊該圖標，出現系統登錄和退出運行菜單，選擇菜單中的“結束運行”即可。

3.3 開票功能

1、開操作票及操作票執行過程

在第一次利用該系統開票之前應確保設備狀態與現場狀態一致，利用系統的圖形開票功能開出一張操作票或者調用系統中的一張預存票或典型票并進行五防判斷，打印出操作票或（并）將操作票傳送到電腦鑰匙，持操作票或（及）電腦鑰匙到現場操作，操作完畢后通過電腦鑰匙回傳來改變系統中記憶的設備狀態。

2、圖形開票 單擊系統工具條上的“圖形開票”按鈕或選擇“操作票”菜單中的“圖形開票”，系統將進入圖形開票狀態并立刻禁止工具條上進入其它狀態的按鈕和系統菜單，此時系統狀態行中的操作欄顯示“圖形開票”。如果在系統選項中設置了“圖形開票時選擇運行方式”的話，系統會首先出現運行方式和任務名輸入窗口。

1）加入一次設備操作

將鼠標指向某一設備，如果該設備符合操作條件，該設備周圍會出現一個邊框并將操作內容提示出來，如果該設備的操作條件不滿足，則該設備的周圍不會有邊框出現，也不會出現操作提示。單擊該設備，如果該設備符合操作條件則該項操作會追加到操作票中，此時，接線圖上的設備狀態顯示成操作后的狀態，如果被單擊的設備操作條件不滿足，則會出現下面的窗口來說明設備不可操作的原因，單擊窗口中的“詳細資料>>” 按鈕，則可以看到操作該設備所應滿足的條件

2）結束圖形開票

再次單擊工具條中的圖形開票按扭便可完成本次圖形開票工作，如果在本次開票過程中開出操作票項數不為零，則系統會顯示出如下窗口：

用戶可以通過該窗口中選擇相應的操作。

3）傳送操作票

當本系統為微機防誤閉鎖裝置時，傳送操作票是指通過通訊適配器將操作票傳送到電腦鑰匙，傳輸成功后便可拿電腦鑰匙到現場操作。

計算機通過通訊適配器向電腦鑰匙傳送操作的過程可分為兩步，第一步是將操作票傳送到通訊適配器，第二步是通訊適配器將操作票傳送到電腦鑰匙，在第一步完成之后第二步開始之前可以通過選擇系統菜單“通訊”中的“通訊適配器復位”取消向電腦鑰匙傳票操作。

同時該系統也可在模擬屏上先對要進行的操作進行預演，在進行預演的過程中同樣如果操作違背了“五防”要求系統也會在模擬屏上進行提醒，這樣做可以讓對操作不熟悉的人員進行模擬的先培訓，再將操作的步驟傳送到電腦鑰匙上，通過電腦鑰匙再去設備前進行操作。這樣也起到了“雙保險”的作用，如果再去設備前進行操作時發生“誤入帶電間隔”電腦鑰匙也會進行“語音提示”。

4 小結

在這里我向大家介紹了我臺“五防操作系統”的基本組成，和操作票系統的簡單使用，同時我們也在不斷的完善該系統，同時該系統的設備狀態是從綜合自動化保護裝置中取樣得來的，這也就要求我們必須對綜合自動化保護裝置即設備的實時運行狀態要做到心中有數，雖然該系統可靠性很高，但我們在平時的工作中也不能掉以輕心，同時也要加強業務知識的學習。

參考文獻

[1]變電站值班與運行管理 王晴 著

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關鍵詞：操作系統；實驗項目；實驗平臺

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 22-0021-04

1引言

操作系統課程是一門內容豐富，包含許多概念、方法、算法的課程，解決好理論與實踐相結合的問題是提高操作系統教學質量的關鍵。例如，如果在講解同步機制前先指導學生設計并發運行的多線程程序，當他們直接觀察到由于缺乏同步機制導致程序結果出錯的情景，就會激發出對解決方案的學習熱情。國內外許多大學針對操作系統課的實踐環節提出了豐富的多層次的實驗方案，下面分別從實驗內容、實驗環境、考核方法與標準等方面進行分析介紹。

2實驗內容

對于操作系統課程實驗，實驗平臺在很大程度上決定了實驗的內容和難度以及效果，所以我們下面主要按照實驗平臺或實現層次劃分項目的類型。

1.1教學用操作系統

這類實驗又可以分為基于模擬器的和直接運行于裸機上的實際OS源代碼?；谀M器的有伯克利的OPS、Toy、Nachos、MPX、OPS、上海交大開發的MOS操作系統等。直接運行于裸機上有MINIX、XINU等。基于模擬器的系統是面向實驗設計的，會設置一些便于的調試與項目管理的特征。例如，OPS系統允許學生周期地查看系統的狀態信息，包括設備表、PCB池、事件隊列等。學生也有機會修改模擬參數[1]。OPS的項目產生器能自動生成模板文件，包含過程頭和所需的數據結構聲明，只由學生完成過程體。

作為一個教學用操作系統，Nachos的目標不是展示一個成功的操作系統，而是提供一個便于擴展的框架。例如它的文件系統實現了所有必要的數據結構，只是在很多方面做了一定的限制，可將實驗項目內容設置為消除某些限制。

MINIX是一個雖小但完整的教學用操作系統，可運行于實際的機器硬件上。與基于模擬器上的系統比，它可以給學生更切實的感受。包含有3000行注釋的12000行源代碼使整個系統較為容易閱讀和理解，MINIX“小”到學生可以理解它的主體部分，“大”到足夠讓學生體會到一處小小的修改會影響到表面上看起來不相關的函數里。學生項目可以是修改調度器或增加新的文件系統等。但是從教學的角度看，上萬行的代碼仍過于龐大，并且MINIX的“完整”也限制它的擴展余地。所以近年來出現了面向“簡單、真實、容易理解的”的雛型操作系統，例如瑞士ETHZ大學的Topsy、美國馬里蘭大學的GeekOS，以及北京大學的PTOS等。

除了用于操作系統課的教學，近年來隨著嵌入式系統的興起，教學類操作系統正由于規模小而受到越來越多的關注。

1.2通用操作系統內核

由于Linux操作系統是開放源碼的，所以這類實驗通常以Linux作為目標平臺。此類實驗較早的提倡者是Gary Nutt［2］，他提出的一些實驗項目內容被許多學校沿用、發展，在美國有10多所大學采用修改Linux內核的實驗［3］。分析Linux源代碼能鍛煉學生分析大型軟件代碼的能力，對高質量代碼分析、理解的過程也同時是一個學習好的編程風格和設計思想的過程。所以雖然它們是操作系統類的實驗，但從某種程度上也是軟件工程類的實驗。

基于Linux的修改內核實驗通常包含如下幾類內容：

Linux內核編譯與配置方法

在分析閱讀源代碼基礎上修改調度算法

實現新的同步原語

增加系統調用

增加可動態加載模塊

驅動程序設計

1.3仿真實驗

這類項目通常采取仿真實現操作系統中的一些典型技術，如進程調度算法，但實現中涉及的資源和數據結構都是虛擬的，實現程序并不需要對實際資源進行真正的訪問。國內大多數高校都設置這類的實驗[2]。這類實驗不需特定的支撐平臺，教師避免了安裝和配置支撐平臺軟件的工作，學生避免了花在熟悉實驗平臺方面的時間，通常調試也更容易一些。而且教師可選擇更廣范圍的OS概念來分配項目。學生可以在任意計算機上使用任意程序設計語言來編程實現。

這類實驗最大的缺點是通常只要求實現一個孤立的模塊，無法體現操作系統系統各模塊之間復雜的聯系，只關注于某一個功能的實現，實際上相當于簡化了問題。設想一個實現進程調度算法的模塊，如果只是實現一個單獨的調度策略，而不是像一個實際的系統中那樣會綜合運用多個策略；如果簡化系統的狀態為只是運行與就緒；如果不考慮響應信號會影響狀態轉換；如果系統調度的時機只是運行完與時鐘中斷；如果不考慮實現定時喚醒機制；如果不考慮核心數據的保護等等；這樣的一個實現與實際系統中的復雜性不可同日而語，對輔助學習操作系統理論的效果很有限。

所以，為了能夠真切體會操作系統作為一個大型系統軟件的復雜性，仿真實驗項目內容的選擇與設計很重要。我們認為操作系統內核中的底層功能模塊不適合做這類實驗的題目，因為考慮到實現的效率，通常很難將它們孤立地設計。反之，高層功能模塊因為本來就設計為系統可靈活配置與擴展的部分，與其他部分處于較松散的連接方式。這樣既能體會操作系統針對某一功能的設計思想，又避免糾纏于硬件相關的細節。例如，用戶空間的文件管理器就是這樣的項目[4]，實驗內容的實現通過系統調用使用內核中文件物理組織和設備管理模塊，項目的內容聚焦在文件和目錄的管理方面。

1.4系統程序設計

系統程序設計是指編寫與操作系統緊密相關的程序，這些稱為系統軟件的模塊可看成是操作系統的部分。為了編制這些系統程序，需要詳細考察操作系統內核提供的相關資源和服務，所以此類編程實踐能促使學生對系統調用和相關數據結構的深入理解。為強調系統程序設計與操作系統教學的緊密聯系，美國斯坦福和加州伯克利大學沒有設置單獨的操作系統課，而是操作系統和系統程序設計課。UNIX類操作系統的命令解釋器的實現就是這類項目。在理論課程中只介紹命令解釋器所處的層次與功能，正好可以在實驗中講解它的實現方法，使學生進一步領會fork、exec、wait等系統調用設計上的精妙之處。

用戶空間的線程庫的實現也是這種實驗項目。在理論課程中通常只介紹用戶級線程與內核級線程的不同，而對用戶級線程怎樣在內核不察覺的情形下進行切換，學生往往感到困惑。通過這個實驗既可以幫助學生進一步理解線程的概念，內容本身也可以歸類為對內核調度機制的仿真。怎樣既不失去仿真的“真”，又能夠控制實現的難度，通過提供支持庫實現對CPU寄存器的處理是一個比較好的方案[6]。這樣學生在實現線程庫時就可以不用匯編語言，在沒有簡化問題的前提下，只采用高級語言就能完成項目。

1.5系統體驗

這類實驗是在指定的操作系統下進行，側重于系統的管理及應用程序設計。與仿真實驗一樣，項目內容局限在用戶空間，側重點在于操作系統的使用。這類項目的內容通常有shell命令、shell程序、進程通信、線程與同步等內容。這類項目的設計目標主要是開發特定操作系統之上的高級應用程序，這些應用程序會充分利用操作系統的各種支持，是運行效率高的應用程序。生產者消費者問題、讀者寫者問題等就是這類的項目。在教學中，指明這類典型問題與實際應用問題直接的聯系，才能使學生明了這些實驗的現實意義，是提高學生興趣的關鍵。

3課程設置以及輔助教學環境建設

近年來，許多大學加大了操作系統相關課程的教學力度，例如北京大學14周的“操作系統實習”課在2005年以前為選修課，2005年開始為本科生必修課。2007年起美國加州圣地亞哥大學新設置了“操作系統結構與實現”課，與“操作系統原理”和“操作系統實習”一起構成了系列課程。

現在，開放源碼的操作系統不僅僅是爭得了一席之地，而且成了商業產品的有力競爭者。所以操作系統的實驗對象也更多地轉向了此類能提供高質量產品級源碼的系統。此類系統由于功能的完整，導致系統龐大不適合在虛擬機上運行，所以許多大學都設置了專用的操作系統實驗室。但是由于修改操作系統內核的實驗有可能導致系統崩潰，為了避免系統崩潰，指導教師會專門指導編譯內核時相關設置的方法，但是這種預防的方法是無法保證一定不會發生系統崩潰，而且由于修改內核需要超級用戶的權限，這可能引起其他安全問題。例如機器上的所有文件的所有權和完整性都可能受到威脅。這意味著相應的實驗用計算機由于不穩定與公開性無法共享使用。當系統無意中受到破壞時，應當有快速修復的方法。一個超級用戶可能有意無意地以大量發送數據包的方式影響網絡通信，造成拒絕服務攻擊。所以有必要研究相應的管理方法。

一個比較全面的解決方案是這樣的[7]：

設置專人管理專用的操作系統實驗室，他同時是操作系統課的助教。

實驗用機通過一個服務器才能訪問網絡，服務器上設防火墻。服務器在WPI網上，實驗用機在內網里。

實驗用機的快速恢復系統腳本程序制成可啟動CD。恢復方式應有多種選項。

每一個實驗組指定一臺計算機，他們有root 權限。每個機器設三類賬戶：教師賬戶，本組賬戶和客人賬戶。

為防止有人用軟盤啟動其他組的計算機，設置BIOS使機器的啟動順序為硬盤、CD-ROM，并用密碼保護BIOS設置。

每個學生在服務器上設置一個賬戶，用于備份項目代碼以及在實驗室以外訪問實驗機。

為避免通過網絡竊取密碼，只允許安全的方式(SSH、slogin、scp)連接服務器。

每個學生都能在其他實驗用機上啟動所屬機器的X會話。這樣組中多人可同時工作。

因為相當部分的操作系統實驗項目難度大，所以師生之間、學生之間的討論、交流信息非常重要。許多課程建設了網絡互動教學環境以適應這種需要，通常以學習交流論壇(BBS論壇)和新聞組的方式。

4評分方法與標準

學生獨自完成較大的項目有困難，應當組織3~4人團隊共同完成。這樣既可以布置工作量大、難度大的項目，又可以鍛煉學生的團隊協作能力。團隊中，理論強與動手能力強的同學可以相互間學習交流，互取所長。這種“團隊協作”方式最主要的缺點是不容易保證評價的公正性，如果教師想鑒別出“搭車”的學生，只能通過平時的交流和設置答辯環節。有的學校采用類似民主評議的方式，讓學生相互評估對項目完成的貢獻大小。

這種當面評價的方式也許不適合國人愛照顧面子的習慣，所以有的大學不把自評的內容放在報告中，而是直接以郵件的形式發給教師。為實現評價的公正性和便于助教操作，應給出具體的評分標準。例如，可參考表1制作實驗評估表。

5結論

實驗對理解操作系統課的內容很重要，有豐富的各種層次的實驗項目與環境供教師依據學生的水平進行選擇。如果選擇做有可能使系統崩潰的實驗，應當有專門的實驗室并且采取可靠的管理措施。加強實驗過程中與學生的交流和對實驗報告的量化評價能夠督促學生重視實驗，獲得好的實驗效果。

參考文獻

[1] William Stallings. 操作系統―精髓與設計原理(第五版)[M]. 北京：電子工業出版社，2006.

[2] G. Nutt. Kernel Projects for Linux. Addison-Wesley, 2001.

[3] Charles L. Anderson,Minh Nguyen.A SURVEY OF CONTEMP-

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[4] Gary Nutt. 操作系統現代觀點(原書第2版?實驗更新版)[M]. 北京：機械工業出版社，2004.

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作者簡介

劉曉燕(1963-)，女，博士，副研究員，主要研究方向： Linux 操作系統的研究和分析，知識工程，

張巖(1965-)，男，在職博士生，副教授。主要研究方向：生物信息學、信息集成。

通信地址：哈爾濱市南崗區西大直街92號哈爾濱工業大學318信箱150001

篇10

關鍵詞：操作系統；實踐教學；實驗設計

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 20-0008-03

1引言

操作系統是計算機科學與技術專業的一門重要基礎課程，其教學目的使學生通過學習各種資源管理的原理和機制，建立起關于操作系統如何工作的理論知識基礎。但操作系統同時也是學生們認為比較難學的專業課程之一。其原因有二：一是操作系統課程講述的是計算機資源管理的原理和機制，其中包含了許多抽象的概念和算法；二是操作系統作為最底層的核心軟件，深藏于“用戶界面”之下，學生們難以找到學習內容的參照對象。因此，操作系統實踐教學作為教學輔助環節十分重要，它的作用在于通過動手做實驗，幫助學生解決從抽象理論到具體對象的認識問題，培養學生應用知識解決問題的能力。

與程序設計、編譯原理和數據庫等軟件課程的實踐教學相比，操作系統課程的實踐教學有其特殊的地方。前者可以通過實現一個小型的應用程序或簡化的編譯器、數據庫來完成實踐教學，而后者不能這樣做。因為操作系統不僅與硬件平臺密切相關，而且內部結構非常復雜，即使讓學生實現一個最簡單的操作系統也是不現實的。近年來，我們以開源的Linux操作系統和WMware虛擬機作為實踐平臺，針對不同的教學對象和教學要求，精心設計了多種方式的實驗項目，在操作系統實踐教學上做了一些有益的探索。本文首先分析操作系統實踐教學的目標，然后說明如何具體設計實驗項目。

2實踐教學目標

我們認為，操作系統實踐教學作為輔助教學環節，有兩個主要目標。

(1) 幫助學生理解操作系統的基本概念、原理和機制

操作系統包含了許多抽象的基本概念如進程、線程和虛存，也包含了復雜的資源管理算法和機制，如進程調度和頁式存儲管理。這些知識對于本科學生而言是比較難以理解的，因為他們平時使用的是操作系統的用戶界面，很少也很難窺視到操作系統的內部。操作系統的實踐教學應該讓學生了解一個真實操作系統的內部實現，從而幫助學生更好地理解操作系統的基本概念、原理和機制。

我們采用開源的Linux操作系統作為實踐教學的教材，指導學生閱讀和分析Linux的部分源碼，將學生帶入一個真實而復雜的操作系統內部世界。在閱讀和分析源碼的過程中，學生能夠了解抽象的進程和線程所對應的具體數據結構，了解進程調度算法的實現過程，并應用所學的操作系統原理知識分析和討論Linux的調度策略。另外，我們要求學生在做每項實驗前自學Linux操作系統的相關知識，使學生清楚地看到操作系統的原理知識是如何體現在一個實際系統中的。

(2) 培養學生應用操作系統知識的能力

操作系統是計算機系統的核心軟件，從事計算機行業的專業人員都需要操作系統的原理知識，但他們擔任的角色不同，面臨的問題就不同，因而所具備的操作系統知識的應用能力也不同。系統管理員需要根據操作系統知識和用戶的需求，合理地配置系統資源，需要及時了解系統運行狀態，調整資源管理策略，使系統性能達到最佳；系統程序員需要詳細了解操作系統的內核結構、資源管理機制和功能模塊接口，為操作系統添加新功能或編寫設備驅動程序；應用程序員則需要正確理解操作系統的功能和資源管理策略，編寫出高效率且安全的應用軟件。操作系統的實踐教學必須考慮到上述不同能力培養的特點，以滿足學生未來任職需要。

我們以開源的Linux操作系統和WMware虛擬機作為實踐平臺，精心設計實驗項目，從多個方面培養學生應用操作系統知識的能力。例如，學習使用Linux的proc文件系統，對內核運行狀態、資源管理狀態和進程運行狀態進行動態查詢；學習Linux的系統調用機制和內核模塊動態加載機制，掌握為操作系統添加新功能的方法和過程；編寫進程通信應用程序，掌握各種進程通信、同步互斥機制的特點和使用方法。

3實驗項目設計

我們在上述的實踐教學目標的指導下，設計了多個實驗項目，內容涵蓋了操作系統的主要知識點，包括用戶界面、進程通信、proc文件系統、系統調用機制、進程調度、內核同步互斥機制、驅動程序接口等?？紤]到學生的知識和經驗背景，實驗項目的安排從簡到難，從依靠指導到自主設計。除必做的實驗項目外，還設計了選做的實驗項目，為有能力的同學提供更多的學習空間。下面分別介紹我們設計的九個實驗項目。其中，前三個實驗項目是為應用程序員和系統管理員設計的，使學生掌握如何使用操作系統的命令界面、進程機制和系統性能管理工具；第4個實驗安排學生閱讀和分析源碼，理解操作系統原理在實際系統中的實現過程；后五個實驗項目是為系統程序員設計的，讓學生體驗操作系統內核編程的全過程。

(1)Linux命令界面及shell編程

該項實驗的目的是學習使用操作系統的命令用戶界面。實驗內容是：了解和使用Linux的常用命令，包括如何使用聯機幫助手冊和管道線命令；學習使用命令程序語言shell進行簡單的編程，從而理解命令解釋程序的工作過程。由于學生平時使用的是windows的圖形用戶界面，面對Linux的命令界面感到很陌生。所以，我們先給學生一個shell例子程序，讓學生按照說明步驟上機運行該程序，然后要求學生參照此程序實現一個應用管道線的shell程序。

(2) 進程間通信

該項實驗的目的是加強學生對進程概念的理解，使學生掌握不同的進程通信和同步互斥機制的特點和使用方法。實驗內容是：設計應用程序實現父、子進程之間的數據交換，可采用各種方法實現父子進程之間的通信(共享區、文件、消息傳遞、管道文件)和同步互斥控制(信號量、信號)。

(3) 使用proc文件系統

該項實驗的目的是學習如何使用Linux的proc文件系統，對內核運行狀態、資源管理狀態和進程運行狀態進行動態查詢。實驗內容有：先通過課堂講授讓學生了解proc文件系統的設計思想、工作原理和組織結構，然后要求學生利用proc文件系統中的數據來說明操作系統或進程的某些特性。例如，利用/proc/stat中的數據顯示CPU的使用情況――系統利用率和用戶利用率；利用/proc/intr中的數據顯示內存容量對缺頁異常次數的影響。

(4) 分析進程調度算法和策略

該項實驗的目的是幫助學生深入理解進程調度過程，培養學生分析和研究問題的能力。實驗內容是：閱讀和理解Linux的進程調度函數schedule()、進程數據結構task_struct等內核源碼，分析和研究Linux的進程調度算法和策略，寫出研究論文。要求學生在論文中討論以下問題：進程調度隊列是如何組織的；如何實現三種調度類型(SCHED_FIFO, SCHED_RR, SCHED_OHTER)；進程的優先級是如何定義和動態變化的；如何決定時間片的大小以及它與優先級的關系；對實時進程和多CPU的支持；評價Linux的調度策略并提出改進意見。

(5)Linux內核編譯

該項實驗的目的是學習如何生成新內核，為后面進行操作系統內核編程的實驗做準備。實驗內容有：學習如何下載和解壓源碼，了解Linux內核源碼的組織結構，學習配置、編譯、安裝和啟動Linux新內核的全部過程。

(6) 添加系統調用

該項實驗的目的是讓學生理解操作系統的重要機制――系統調用機制的工作過程，學習如何添加系統調用。實驗內容是：閱讀源碼文件，分析系統調用表等內核數據結構；實現新的系統調用函數，添加新的系統調用，編譯和生成新內核；編寫應用程序，驗證新系統調用的功能。

(7) 加載內核模塊

該項實驗的目的是學習動態增加內核功能的方法。內核模塊動態加載/卸載是操作系統的另一重要機制，它使得用戶不僅能動態裁剪內核功能，還能通過自己編寫內核模塊或使用第三方軟件來動態增加內核功能。實驗內容有：首先通過課堂講授讓學生了解Linux模塊機制的工作原理、模塊的編程和編譯方法，然后要求學生采用內核模塊編程方法，為proc文件系統添加一個新文件。在該項實驗中，學生不僅要學習內核模塊的編程、編譯、加載和卸載全過程，還需要查找資料和閱讀源碼，搞清楚proc文件系統中關于創建文件、讀/寫文件和刪除文件的函數接口，以此鍛煉學生的自主動手的能力。

(8) 實現同步事件原語

該項實驗的目的是學習如何實現同步互斥機制。實驗內容是，實現一組同步事件原語：能夠使多個進程阻塞在某個特定的事件上，直到另一個進程產生該事件，從而喚醒所有在此事件上阻塞的進程。這是一項綜合的復雜實驗。實驗者需要分析清楚同步事件原語的語義以及進程同步過程中的所有細節問題，正確設計同步事件的數據結構和系統調用原型，分析Linux源碼中關于進程等待隊列和內核信號量的相關函數，并利用這些函數實現同步事件原語的系統調用。然后，采用內核模塊方法將新的系統調用添加到Linux內核中，并通過應用程序驗證其正確性。

(9) 實現虛擬管道設備

該項實驗的目的是學習如何編寫驅動程序。實驗內容是：使用內存區(例如2048字節)實現一個虛擬的字符管道設備：允許多個進程向管道寫入數據，也允許多個進程從管道讀出數據，保證數據的寫入順序與讀出順序是一致的。這也是一項綜合的復雜實驗，實驗者需要分析研究讀/寫管道設備過程中的同步互斥問題，利用內核信號量函數和進程阻塞/喚醒函數解決同步互斥問題；分析研究Linux的字符設備驅動程序接口，學習如何編寫和注冊驅動程序的接口函數以及如何建立Linux設備文件。然后，采用內核模塊方法將新功能添加到Linux內核中，并通過應用程序驗證其正確性。

4結束語

操作系統實踐教學應該為學生提供一個實驗環境，使學生能夠觸摸真實的操作系統內核，從而更好地理解操作系統的基本概念、原理和機制；使學生能夠親身體驗操作系統功能的設計和實現過程，培養學生應用操作系統知識的能力。我們在操作系統實踐教學中做了一些有益的工作，教學效果也不錯，但還存在一些問題有待于進一步研究和探索。例如，如何與課堂教學互補，進一步激發學生學習操作系統的興趣；如何通過構建實驗平臺將操作系統中更多的內核機制(中斷機制、內存管理機制等)呈現給學生；如何設計更為實用的、學生自主性更強的實驗項目，等等。

參考文獻

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[2] 陳莉君. 深入理解Linux內核[M]. 北京：中國電力出版社，2004.

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