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1、软件实验与系统实验的探讨,电子科技大学计算机学院 刘乃琦教授 2010年10月30日,Agenda,培养目标与要求 层次分类与目标要求 实验与实践（观念的更新） 软件实验的讨论 程序设计实验（进阶过程） 操作系统实验（系统软件） 系统级实验的讨论 实践的方式与评价体系,1. 培养目标与要求,层次分类与目标要求 结合培养层次（本、硕、博） 结合专业领域 参照规范标准 IEEE/ACM CC2005 SEEK,SWEBOK,SAFIA 适应行业需求 CDIO, 工程认证，工程师计划,培养目标与要求,实验与实践理念更新 验证性实验（基础） 设计型实验（能力） 综合型实验（集成） 探索性实验（创新）,
2、高校的学位要求,对本科生要求 较好地掌握本门学科的基础理论、专门知识和基本技能 具有从事科学研究工作或担负专门技术工作的初步能力 对硕士生的要求 在本门学科上掌握坚实的基础理论和系统的专门知识 具有从事科学研究工作或独立担负专门技术工作的能力 对博士生的要求 在本门学科上掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识 具有独立从事科学研究工作的能力 在科学或专门技术上做出创造性的成果。,高校的学习要求,对高职高专生要求（职业技术教育） 较好地掌握一类专业的基本原理、基本知识和基本技能 具有从事应用技术开发或担负专门技术工作的初步能力 对中职中专生的要求（职业技术教育） 较好地掌握一类职业要求的基本
3、知识和基本技能 具有从事相关职业工作的初步能力,2. 软件实验的讨论,软件实验的概念 算法与数据结构实验 程序设计实验 编译系统设计 操作系统实验 软件工具设计 软件工程实验 现实的状况 知识的掌握经验的积累能力的贯穿 语言程序软件系统项目工程,软件实验的讨论（课程覆盖）,从算法、数据、模型、程序、软件到平台 每门课程设计“点”和“线” 相关课程把“点”“线”连接起来构成“网” 根据专业和领域织“网”成“面” 从而将知识、能力、系统、工程融合在整个实践环节中。,2.1 程序设计实验（进阶过程）,程序设计（而不仅是编程） 语言的掌握（而不是依赖语言） 程序设计规范与技巧 程序设计的进阶 程序设计
4、的质量,Case: 编程语言的要求,CC+ C# CtCbuilder Java JavaScriptJ2EEJ2ME Script （脚本语言）shell命令+调用+API,Case: 程序设计的进阶,简单编程,模块编程,嵌入编程,系统编程,接口编程,网络编程,数值计算 公式计算 简易数据 单一结构 小型程序 少量数据,程序分块 参数传递 参数调用 程序调用 多块程序,汇编调用 嵌入调用 混合编程 外部调用 多块程序,系统调用 命令调用 API调用 核心调用 脚本嵌入 Rootkit,接口调用 接口命令 API调用 核心调用 接口驱动,端口调用 网络接口 Socket Winsoc,T 型架
5、构,软件（程序）设计的质量,突破惯性思维 C还是C+？ 单一程序还是模块程序？ 容易忽略的程序可靠性 输入、输出与参数传递 逻辑、并发与时序问题 数据处理问题 异常事件处理,可以作为一门单独的课程或者实验开设 提出程序设计要求,2.2 操作系统实验（系统软件）,操作系统的变迁 从计算机智能信息终端 从监控程序OS组件式OS 从OSOS工具箱OS平台 OS原有理论、机制与技术已经广泛应用于数据库、信息系统、移动系统,操作系统实验（系统软件）,操作系统本身是一个软件 OS这个软件如何构成？ OS软件与其他软件系统有什么不同？ OS软件模块是怎么写的？ OS是最好的并发程序设计范例 基于OS的编程和
6、应用开发,2.2.1 操作系统课程教学的层次,研究生 OS结构 OS新发展 OS新技术 OS组件设计 OS系统设计,本科生 OS原理 OS资源管理 OS系统服务 基于OS编程 主流OS案例,专科生 OS原理适度 OS平台操作 OS系统服务 OS编程适度 主流OS应用,1）操作系统课程教学的层次,科学型 并发、并行 结构、模型 算法、分析 设计、替换 改进、优化 新结构新技术,工程型 并发、并行 原理、技术 资源利用管理 服务调用编程 主流OS案例 OS安全防护,应用型 原理适度 操作、实践 OS系统维护 OS编程适度 主流OS应用 OS安全保护,2）对操作系统的关注者,设计者 提供资源 适应硬
7、件发展 满足新的需求 软件工程设计 保持系统稳定 更新系统组件 新系统研发,开发者 开发资源 了解资源提供 熟悉系统调用 掌握内外编程 构建应用平台 解决系统安全 更新应用结构,使用者 使用资源 熟悉系统功能 熟悉系统操作 支持日常工作 支持应用系统 部分编程使用 系统日常维护,3）专业学科对操作系统的要求,计算机学科 从里往外学 能使用OS 能基于OS开发 能进入OS核心 能使用OS服务 能设计OS 能建立基于OS的应用平台,其他学科 从外向里学 能使用OS 能基于OS开发 适度OS编程 能使用OS服务 能选择OS平台 能维护OS系统,Case: 教学对象与层次,研究生,本科生,OS分类平台
8、,OS原理,高级OS（结构与设计）,OS应用实践,嵌入式OS,OS讲座,-UNIX/Linux -Windows -大机OS -MAC-OS,专科生,-综合设计 -课程设计 -OS编程 -随课实验,-Win CE -Symbian -Vxworks -MeeGo,Windows,-应用实践 -命令操作,基于Java 的编程应用,实验班,双语教学,中文教学,思路,主流平台,实践,OS网络教学资源,选修课程 Unix/Linux 嵌入式OS 大型机OS,研究生OS课程 操作系统设计,OS实践环节 课程实验 应用实验 综合实验 软件工具,配套课程 基于OS编程,计算机操作系统 原理/算法/技术/实现
9、,进程 内存 文件 设备,多层次OS 应用课程教学,操作系统应用 常规: Win/Unix/Linux 嵌入: WinCE/E-Linux 移动: Symbian/Android 大机: z/OS ,OS后继课程 计算机网络 数据库系统 计算机安全 ,实验课程 操作系统实验,操作系统 课程群建设,辅助教学指南,4）OS课程群教学内容的关联,预备知识 基础知识 重点知识 特殊知识 技术应用 发展知识,计算机结构 中断结构 存储体系 堆栈结构 时钟 程序结构体系结构 多机多核,需求与OS 逻辑结构 层次结构 应用层次 发展过程 并发结构 监控程序OS模型 并行结构 分布结构,处理器资源-进程线程
10、内存资源-实存虚存 数据资源-数据/文件 设备资源-虚设驱动 安全机制新OS结构,OS模型 OS算法工程实现 特别培养新OS结构 新算法 新模型 OS移植 OS补丁,实践环节 启动装入 OS引导 OS编程 系统调用 应用接口 故障排除高级OS 大机OS 嵌入OS 移动OS,OS讲座OS文献 “云”OS 专用OS,2.2.2 操作系统实验的实施,目前常见的OS实验方式 OS课程内验证实验 OS课程设计 OS源码阅读（读码） 源代码分析工具Doxygen 源代码阅读工具Source Insight OS内核实验（WRK、Mini-Linux） 基于OS编程（独立课程） OS项目设计,1）OS课程常
11、规实验（算法设计）,CPU及进程调度算法 内存分配算法（未含回收） 经典同步互斥算法 C/S, R/W, Barber, Banker 置换算法 虚拟存储结构表及地址映射 ,2）OS课程设计（技术型）,硬件配置测试程序设计 多进程调度程序设计（时间片调度） 内存分配回收程序设计 分配容易回收难 设备驱动程序设计 ,OS课程设计（应用型）,OS批处理程序编制（含shell） OS系统调用嵌入 OS文件查找（遍历、比对、列表） OS删除文件列表 多OS安装配置实验（4类OS安装） OS应用程序装入/卸载 ,OS课程设计（应用型）,OS在Memory中映像分析 PCB、TCB、Driver、Vect
12、or OS在Disk中的映像分析 磁盘分区结构 文件目录、文件结构 存储结构（簇概念cluster） ,3）OS实践项目（综合性实验）,此类实验可结合毕业设计完成 OS引导过程设计 OS源码阅读与分析 进程切换程序设计（汇编语言） OS模块替换设计 一个Mini-OS架构 模块替换、模块重写、重新编译执行,3）OS实践项目（综合性实验）,此类实验可结合毕业设计完成 基于WRK的Win内核实习 教育部-微软精品课程 基于WRK的内核实习平台 联系人：刘丹副教授,4）OS实践项目（创新性实验）,此类实验可结合毕业设计完成 多核平台下的OS分析 多核程序设计（含超线程） OS内核编程 含rootki
13、t、bootkit OS平台下的虚拟化操作 ,3. 系统级实验的讨论（概念与实施）,系统级实验的概念 基于系统的实验 嵌入系统的实验 构建系统的实验 软件、硬件工作的集成 系统及工程思维的养成（略）,4. 实践的方式与评价体系,个人为主完成 课程内实验每人必做 个人或团队完成 课程设计以学分要求 可以个人，也可以团队 团队人员不超过3人 个人以毕业设计方式完成 项目方式与综合实验方式,实践的方式与评价体系,实验报告 每人必做 基于网络的实验报告撰写（防抄袭） 研究报告（课程设计报告） 导师评价并签字 学分认可 研究报告（毕业设计论文） 毕业设计答辩 进入操作系统课程材料,Questions？,联系方式：刘乃琦教授 电子科技大学计算机学院 四川成都，建设北路二段四号， 邮编：610054 电话：028-61831676，13350092320 Mail: ,谢谢各位！,
