1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
研究背景及课题意义：
计算机操作系统（Operating System，简称 OS）是计算机软件最基本的组成部分[1]，每当我们打开计算机操作系统就会自动启动，它是计算机系统的核心软件，具有管理计算机硬件资源、为用户提供界面操作、为应用程序提供调用接口等功能[2]。
计算机是由硬件和软件两大部分组成的，计算机硬件，即我们看得见摸得着的硬实体，它包括主机（一个或多个处理器（CPU）、内存）、I/O设备（键盘、显示器、磁盘、I/O借口）以及其他一些外围设备（打印机、绘图仪、光盘等）。在此基础上为了方便用户使用还需要编制各种系统软件用来管理上述硬件设备，以实现扩充机器的功能，这些系统软件的总和便称作操作系统[3]。
从第一台计算机的诞生，到目前越来越小型化的计算机，其中经历过的十几年的发展都是借助在不断发展、不断进步的科学技术的基础上实现的。从最简单的批处理系统、分时操作系统，到今天的各种多并发多任务操作系统，操作系统在调度管理资源、控制计算活动方面不断完善并发展。
操作系统主要有五大功能：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业调度[4]。
现如今，操作系统已渗透到人们生活的各个领域，成为计算机专业的核心课程，是一门理论、实践与应用都很强的课程，仅仅靠学习理论知识是很难理解透彻的，所以一直以来都被初学者冠以复杂、深奥、抽象等形容词，是初学者心中难以翻越的一座大山。
本项目立足于此基础之上，以计算机专业的系统能力培养为目的，着手编写一个迷你操作系统，熟悉操作系统的大体模块和相互关系，实现操作系统的一部分功能。
本项目一方面能够使计算机组成、操作系统这类课程能够更好的衔接，另一方面能使大学生对整个计算机系统有更深的了解。
研究背景及课题意义： 计算机操作系统（Operating System，简称 OS）是计算机软件最基本的组成部分[1]，每当我们打开计算机操作系统就会自动启动，它是计算机系统的核心软件，具有管理计算机硬件资源、为用户提供界面操作、为应用程序提供调用接口等功能[2]。 计算机是由硬件和软件两大部分组成的，计算机硬件，即我们看得见摸得着的硬实体，它包括主机（一个或多个处理器（CPU）、内存）、I/O设备（键盘、显示器、磁盘、I/O借口）以及其他一些外围设备（打印机、绘图仪、光盘等）。在此基础上为了方便用户使用还需要编制各种系统软件用来管理上述硬件设备，以实现扩充机器的功能，这些系统软件的总和便称作操作系统[3]。 从第一台计算机的诞生，到目前越来越小型化的计算机，其中经历过的十几年的发展都是借助在不断发展、 不断进步的科学技术的基础上实现的。从最简单的批处理系统、分时操作系统，到今天的各种多并发多任务操作系统，操作系统在调度管理资源、控制计算活动方面不断完善并发展。 操作系统主要有五大功能：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业调度[4]。 现如今，操作系统已渗透到人们生活的各个领域，成为计算机专业的核心课程，是一门理论、实践与应用都很强的课程，仅仅靠学习理论知识是很难理解透彻的，所以一直以来都被初学者冠以复杂、深奥、抽象等形容词，是初学者心中难以翻越的一座大山。 本项目立足于此基础之上，以计算机专业的系统能力培养为目的，着手编写一个迷你操作系统，熟悉操作系统的大体模块和相互关系，实现操作系统的一部分功能。 本项目一方面能够使计算机组成、操作系统这类课程能够更好的衔接，另一方面能使大学生对整个计算机系统有更深的了解。 图 1 研究现状及发展： 操作系统发展至今，大概可分为四个发展阶段[5]。 | ||
（1）手工操作阶段，在这个阶段计算机的主要元器件是电子管，运算速度慢，没有任何软件更没有操作系统。用户直接使用机器语言编写程序，上机时完全手工操作，首先将预先准备的程序纸装入输入机，然后启动输入机把程序和数据送入计算机，接着通过开关启动程序运行，计算完成后，打印机输出结果。用户必须是非常专业的技术人员才能实现对计算机的控制。 （2）批处理阶段。20世纪50年代中期，计算机的主要元器件由晶体管取代，运行速度得到迅速提高，软件迅速发展，出现早期操作系统。 （3）多道程序系统阶段，随着中小规模的集成电路在计算机系统中的广泛应用，CPU的运动速度大大提高，为了提高CPU的利用率，引入了多道程序设计技术，并出现了专门支持多道程序的硬件机构，这一时期，为了进一步提高CPU的利用率，出现了多道批处理系统、分时系统等等，从而产生了更加强大的监管程序，并迅速发展为计算机科学中的一个重要分支，就是操作系统。 （4）现代操作系统阶段。大规模、超大规模集成电路的急速发展，出现了微处理器，使得计算机的体系结构更加优化，计算机的运行速度进一步提高，而体积却大大减少，面向个人的计算机和便携式计算机出现并普及。它的最大优点是结构清晰、功能全面、可以适应多种途径的需要并且操作使用方便。 现代操作系统的新技术，主要包括操作系统结构设计的微内核技术和操作系统软件设计的面向对象技术。 随着当今世界的发展，计算机的发展竞争也日趋激烈。 各大品牌的个人计算机进入千家万户，在个人计算机市场各商家争相推出高性能低价格的产品，如windows、linux、ios等操作系统已经占据了个人操作系统的很大市场[6]。 自1971年美国英特尔公司研制成功第一片微处理器4004和随后的第一台微型计算机MCS一4以 来,微型计算机在七十年代得到了迅猛发展。由一位、四位到八位、十六位机、三十二位机以及如今的六十四位机[7]。微型计算机的性能及其电路集成度几乎每两年翻一番。其产量每年增长数位,应用领域迅速扩大,市场日益扩展,价格不断下降[8]。 本项目基于现成的Windows操作系统，实现一个迷你的具有部分功能的操作系统，加深学生对操作系统课程的理解。 参考文献： [1] 吕晓鑫. 计算机操作系统综述[J]. 河南科技,2012,24:6. [2] 严静茹. 浅谈计算机操作系统及其发展[J]. 计算机光盘软件与应用,2012,10:80 82. [3] 苏志明. 计算机操作系统的功能、发展及分类[J]. 企业技术开发,2012,32:77-78. [4] 王波. 个人计算机操作系统的发展与展望[J]. 电脑知识与技术,2011,12:2853-2855. [5] 王群. 计算机操作系统的发展[J]. 计算机光盘软件与应用,2012,09:105-106. [6] 李文彬. 《微型计算机操作系统的现状和动向》[J]. 兵工自动化,1985,02:1-8. [7] 戴红红. 浅谈对计算机操作系统的认识[J]. 科技风,2016,14:139-140. [8] 孙洪庆. 浅谈对计算机操作系统的认识[J]. 改革与开放,2011,04:140. |
2. 研究的基本内容和问题
研究目标
本项目立足于操作系统教学基础之上，通过自身完成一个迷你操作系统来增强学生对操作系统的理解程度，熟悉操作系统各个模块的基本功能以及实现，并弄清楚各模块之间的关系，深化理论加强实践。
主要研究内容：
3. 研究的方法与方案
研究方法及技术路线：
操作系统一打开电源开关就会自动实现，为了实现这样的操作系统，本人暂将系统分为数据层、逻辑层和展示层。
（1）数据层负责存储数据，例如cpu状态字、正在运行的指令代码以及寄存器数值等，操作数使用栈实现；
4. 研究创新点
特色或创新之处：
1.通过对操作系统的编写，加深对操作系统的理解。
2、对于本科生而言，实现一个完整的操作系统本身就是一个挑战，像windows、linu这样的操作系统更是不可能实现。所以本项目在实现过程中会尽可能简化操作系统，并将所实现的功能进行可视化操作。计算机在启动时装载操作系统都是对用户透明的，本项目通过可视化来观察操作系统，对了解操作系统提供参考。
5. 研究计划与进展
研究计划及预期进展
1）2016.01-2016.02 对操作系统以及汇编相关知识的学习，熟悉项目的大体框架。
2）2016.02-2016.03 完成模块设计和功能，能够通电自启，大体完成功能；
