Windows運行過程的可視化研究.pdf

1、操作系統(tǒng)是計算機科學的重要學科,研究操作系統(tǒng)對于理解計算機的工作原理和將計算機更好的應用于生產(chǎn)和生活都具有重要意義。然而,由于操作系統(tǒng)包含許多復雜而抽象的概念和算法,使得對操作系統(tǒng)的研究面臨許多困難。傳統(tǒng)的研究方法僅限于理論的學習和探索,缺乏合適的研究工具使研究者對抽象的理論產(chǎn)生直觀的認識,很難理解操作系統(tǒng)的真實執(zhí)行過程。
　　 近年來,可視化技術發(fā)展迅速,使得它在提高人類認知能力方面發(fā)揮著越來越重要的作用。如今它已深入到地理、

2、醫(yī)療軟件開發(fā)、教育等各領域,并且與網(wǎng)絡信息搜索、軟件可視化、數(shù)據(jù)挖掘等方向結合,具有更廣泛的研究及應用價值,本文重點在于探索和展示如何將信息可視化應用于操作系統(tǒng)的教學與研究。本文以內(nèi)核運行時獲得的真實數(shù)據(jù)為基礎,并以內(nèi)核函數(shù)和數(shù)據(jù)結構為主體進行可視化,針對系統(tǒng)在某段時間內(nèi)相對完整的一個執(zhí)行過程,直觀地可視化出此過程中各種關鍵操作的執(zhí)行細節(jié)。文章主要內(nèi)容如下:1、從可視化的基本理論出發(fā),介紹可視化近年來的發(fā)展和應用現(xiàn)狀,著重介紹信息可視化

3、的概念、內(nèi)涵和關鍵問題,在此基礎上探討操作系統(tǒng)可視化不同于普通軟件可視化的特殊性,分析要考慮的關鍵問題,給出操作系統(tǒng)運行過程可視化的總體工作流程。
　　 2、結合windows源碼中各實體的數(shù)據(jù)結構,介紹了各實體的主要屬性和操作的可視化方法,給出了操作系統(tǒng)各種主要操作的數(shù)據(jù)描述,重點介紹如何合理直觀地表現(xiàn)各實體的真實狀態(tài)和協(xié)作過程,并給出了CPU、外設和隊列等的可視化實例。采用動態(tài)直觀的動畫效果展現(xiàn)了線程插入隊列、從隊列中刪除等

4、操作的執(zhí)行細節(jié),同時展示了這些操作過程中操作系統(tǒng)內(nèi)核函數(shù)的調(diào)用過程和中斷處理過程。
　　 3、以線程調(diào)度過程為例,結合一段時間內(nèi)widows的執(zhí)行過程,展現(xiàn)這段時間內(nèi)操作系統(tǒng)線程調(diào)度的真實過程,提供了幾個不同時刻的可視化實例,證實了以可視化方法表現(xiàn)操作系統(tǒng)真實運行過程的可行性,給出了探索操作系統(tǒng)可視化的一般思路和方法。
　　 文章最后對當前工作進行了總結,分析了不足之處并展望了操作系統(tǒng)關鍵過程可視化下一步的工作重點和發(fā)展