基于WRK的Windows操作系统原理实验教学探索.pdfVIP

人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

基于ＷＲＫ的Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统原理实验教学探索

摘要：本文介绍了我院根据WRK软件对现有教学内容和方式所做的改进，

并介绍了我院设计的一系列实验教学内容，实践证明可提高教学效果与质量，提

高学生在学习过程中的主动性、能动性以及动手实践能力。

关键词：操作系统原理；WRK；实验教学

1引言

我国的本科生操作系统教学中通常包括两个部分，一个是介绍操作系统原理

的课程教学，另一个是课程实验教学。在课程教学中通常讲解操作系统的基本概

念和原理，并通过MicrosoftWindows、UNIX或者Linux作为操作系统的示例。

操作系统原理中包含了很多的概念，如线程、虚拟内存、硬件抽象等等。在

教学中，能够提供一个展示真实操作系统工作方式的环境是很重要的。但目前普

遍使用的教学平台大多是非真实的、模拟的环境，无法将操作系统的概念付诸实

际，这样就导致学生在学习的过程中，获得的只是一些空洞的知识，对操作系统

的理解也出现偏差。同时，与UNIX和Linux不同，对于广泛使用的Microsoft

Windows操作系统，其源代码和一些内核技术并没有公开，一直以来无法在教学

中让学生了解更多有关微软操作系统的内核技术和实现。

在基于Windows的操作系统原理教学中，我们采用WRK作为操作系统课

程的教学实践平台。WRK的全称是“WindowsResearchKernel”，它不是一个商

业产品，而是微软为高校操作系统课程提供的可修改和跟踪的操作系统教学平

台，是微软公司将WindowsKernel的核心技术融入到高校的教学和科研中的产

物。它给出了Windows这个成功的商业操作系统的大部分内核代码，可以对其

进行修改、编译，并且可以用这个内核启动Windows操作系统，可让学生将操

作系统基本原理和商业操作系统内核联系起来，进一步加深对操作系统整体的理

解。

本文基于WRK软件以及随软件配备的WinDbg调试工具对现有操作系统原

理本科生教学进行改进，设计一系列实验教学内容来提高Windows操作系统原

理教学的效果，同时大大提高学生在学习过程中的主动性、能动性以及动手实践

能力。

2WRK的特点

人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

2.1可运行在真实的硬件平台

WRK是建立在真实的NT内核基础上的，实现了线程调度、内存管理、I/O

管理、文件系统等操作系统所必需的组成部分，可以将编译出的内核放到装有

Windows2003的机器上，通过增加启动项，指定从WRK内核启动。通过修改

编译时的选项，可以支持X86和AMD64两种架构。

当然，我们也可以使用虚拟机运行WRK。可以防止修改过的代码对真实的

硬件和文件系统产生负面影响；也可以方便地通过串口进行调试。

2.2包含操作系统中很多概念的具体实现

WRK中将Windows的大部分内核实现都展示出来，包括CPU、内存管理、

进程和线程调度等机制。

2.3调试比较方便，随机性使体验更加真实

一般来说，操作系统内核的调试需要两台计算机。一台作为宿主机，运行需

要调试的内核；另一台作为调试机，运行调试程序。两台机器通过串口进行连接，

传送调试指令和调试数据。

因为WRK可以运行在虚拟机上，我们可以通过一个命名管道连接虚拟机和

物理机