摘 要

随着信息化的发展，操作系统已经成为人们生活中不可分割的一部分，在各种操作系统上实现的一系列的软件为人们的生活带来了许多便利。

对于计算机相关专业的学生来说，计算机操作系统是一门必修课程，而操作系统相关算法的学习是这门课程中最重要的一个环节。但操作系统的算法对于学生来说概念比较抽象，理解起来比较复杂。而通过H5相关技术可以对复杂的算法进行可视化的展示和交互，学生可以方便地通过网页来交互式地学习算法，从而能对操作系统的相关算法有更好的认识和理解。

此操作系统使用H5相关技术实现了操作系统经典算法的在线交互式学习，包括处理机调度算法、页面置换算法、银行家算法、内存分区分配算法、磁盘调度算法和加密解密算法，它将成为高校课堂教学和学生自主学习的有力辅助。

关键词：计算机操作系统；算法；交互式学习；H5；Vue

Abstract

With the development of information technology, the operating system has become an integral part of people's life, A series of software implemented on various operating systems has brought a lot of convenience to people's life.

For computer-related students, the computer operating system is a required course, and the learning of operating system-related algorithms is the most important part of this course. However, the operating system's algorithm is more abstract to students and more complicated to understand. The H5 related technology can display and interact with complex algorithms visually. Students can conveniently learn algorithms interactively through web pages, so that they can have a better understanding and understanding of the operating system's related algorithms.

This operating system uses H5 related technology to realize the online interactive learning of the classic operating system algorithms, including processor scheduling algorithm, page replacement algorithm, banker algorithm, memory partition allocation algorithm, disk scheduling algorithm and encryption and decryption algorithm.It will be a powerful aid for college classroom teaching and students' independent learning.

Key Words： Computer Operating System; Algorithm; Interact Study;H5;Vue目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题的背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究内容及方法 2

第2章 系统规划 3

2.1 系统开发目标 3

2.2 系统可行性分析 3

第3章 系统分析 4

3.1 需求分析 4

3.2 功能分析 4

3.3 技术分析 5

3.3.1 H5 5

3.3.2 ES6 6

3.3.3 Vue.js 6

3.4 算法分析 7

3.4.1 处理机调度算法 7

3.4.2 银行家算法 7

3.4.3 内存分区分配算法 8

3.4.4 页面置换算法 8

3.4.5 磁盘调度算法 8

3.4.6 加密解密算法 9

第4章 系统实施 10

4.1 系统实施 10

4.1.1处理机调度算法相关界面 10

4.1.2银行家算法相关界面 13

4.1.3内存分区分配算法相关界面 15

4.1.4页面置换算法相关界面 18

4.1.5磁盘调度算法相关界面 20

4.1.6加密解密算法相关界面 22

4.1.7自我评测界面 24

4.1.8搜索界面 24

4.2 系统测试 25

第5章 总结与展望 26

绪论

1.1 选题的背景与意义

操作系统是一种特殊的计算机程序，它主要用于对计算机的硬件资源进行管理控制，因此操作系统可以说是其他软件运行的基础。操作系统按应用领域可以分为桌面操作系统、服务器操作系统和嵌入式操作系统，其中桌面操作系统是用户量最多的，主要有windows、mac os和linux。

Windows操作系统是由美国微软公司开发的一款系统，相比从前的操作系统如DOS来说提供了GUI图形化操作使得更为容易使用，目前是世界上使用最广泛的操作系统，目前的最新版本为Windows10。

Mac操作系统是美国苹果公司于1984年推出的图形用户界面操作系统，它是在商用领域成功的先例，简单易用，稳定可靠，在实现细节、视觉表现与用户体验上有着独特的风格与文化。

Linux操作系统起初是1991年一个学生在UNIX的基础上开发的一个操作系统内核程序，后来发展成为了一个开源的操作系统，通过GNU通用公共许可证发布。Linux操作系统现有各类发行版，如Debian、openSUSE等，在服务器上已成为主流的系统。

桌面操作系统的主要功能是是提供了人机界面，根据人通过键盘和鼠标发出的指令来进行工作，此外它还要实现安全机制、进程管理、文件系统、网络通讯、内存管理、驱动程序等功能，是一个非常复杂的工程。

对于计算机相关专业的学生来说，不仅在工作学习的过程中会经常接触到桌面操作系统，而且《计算机操作系统》是一门必修课程，通过这门课我们可以学习到操作系统的基本原理 、概念和实现方法，为以后学习的知识点打下坚实的基础。

但在目前的大学计算机课堂教学中存在着很多诸如学生与老师互动不足、教学形式单一、知识点抽象难以理解、教学课件和辅导资源不足等问题，从而导致学生难以深刻地理解计算机相关知识，而且学生在课后也很难很好地对所学的知识进行复习和练习。简单的课堂教学已经不能满足高校学生和老师的需要，这不仅严重影响了教学质量，还加深了学生的负担、打压了学生的学习热情。

《计算机操作系统》因其概念多且抽象从而是计算机课堂教学中一门教学质量很难提高的课程，而操作系统经典算法的教学则是重中之重。操作系统算法包含的知识面广，具有一定的难度，很多学生反映计算机算法的学习比其它专业课程更难。分析其中原因，主要是因为算法的理论性非常强，要求学生具有较高的抽象思维和逻辑推理。因此，通过网络和信息技术来将复杂的算法进行可视化的交互和展示，并配以在线试题测试以加深记忆便是一个非常有必要的教学方向。通过这个网络平台，一方面学生能够更轻松、深刻地学会操作系统的经典算法，并在学习的过程中增强对算法的兴趣，另一方面老师们也能提升课堂的氛围、减轻教学的压力。

1.2 国内外研究现状

目前国内大多数老师都使用PPT来制作教学课件。PPT是一款非常方便的办公软件，在课堂教学中有广泛的应用，但大部分人对PPT的了解的不多，只能使用PPT进行一些简单的信息展示，对于算法这类流程较复杂的知识点来说往往只能展示部分过程，而且只能够实现预先设置好的参数来执行算法，不能根据学生自己的需要来设置参数，所以对于算法这类较复杂的信息难以有很好的展示效果。

此外也有人尝试用flash技术来制作计算机操作系统相关算法的可视化表达，但fLash技术早已退出移动端，如果想在客户端查看还需要安装相应的插件，在当今情况下不是个很好的技术选择。而HTML5和CSS3技术目前正在快速发展着，它们将会取代flash在浏览器端的视频播放和网页动画的功能。所以本系统将采用HTML5和CSS3相关的技术来实现，无需安装插件即可在浏览器上完成所有的交互。

1.3 研究内容及方法

本人在论文研究前已对相关算法的在线演示有所研究和实现，在算法和系统设计等方面具有较多的经验，所以系统将主要通过调查问卷、相关人员访谈、文献查阅等方式来了解用户需求和算法设计，此外我还会参考前人实现的系统，寻找不足之处引以为戒。

在组织结构上本论文的几个关键步骤如下：

1. 系统规划：首先要明确系统的目标，我要开发出一个操作系统经典算法演示系统，本系统将为学生提供自主学习算法的有效途径，此外还要分析系统的可行性。
2. 系统分析：查阅操作系统算法的相关资料来分析操作系统经典算法的实现，完成相关技术的选择与学习，通过计算机类专业学生对操作系统经典算法的交互设计进行改进，。
3. 系统设计：完成操作系统经典算法的正确的JS实现，通过HTML5和CSS3完成算法的展示和交互。
4. 系统实施与测试：完成系统的算法和页面的设计和实现，并输入模拟数据验证算法的正确性，测试系统性能，改正各项不足。
5. 总结与展望：总结在开发系统和撰写论文期间的收获，总结系统的优势与先进性，对系统和论文存在的不足进行分析和展望。

系统规划

2.1 系统开发目标

本人将开发一套基于Web体系的在线操作系统算法演示系统，该系统将实现多个操作系统经典算法的交互式学习和动态展示，此系统能够复杂的算法动态化、可交互地展示给学生并及时使用算法演示执行过程，此外还会提供课后练习功能来加强学习效果。此系统将能够能够使学生们更深刻地理解操作系统的相关算法，且在自主探索算法的过程中感受算法的乐趣，从而提高教师的教学质量和减轻教师的压力。

1. 切合当前的计算机操作系统课程

该系统主要是对目前的高校计算机操作系统课程进行有效的教学补充，所以所选的操作系统算法将主要来源于教科书上的相关案例并依此提供课后习题，希望为同学们的操作系统和算法的学习打下坚实的基础。

1. 保证算法的正确性

该系统为算法展示系统，因此对于算法的正确性有较高的要求，对于各个算法需要进行仔细的测试来保证正确性。

1. 提倡自主学习

该系统的主要目标不仅是希望增强课堂教学效果，更是学生能够自主的通过本系统来更好地学习操作系统的相关算法，所以会开放算法的参数输入和过程执行流程，希望学生们能够自主地通过本系统来了解算法细节。此举也会减轻高校教师的教学压力并有效地提升教学质量。

2.2 系统可行性分析

1. 技术可行性

Vue.js是一个简单易上手的前端框架，Element UI是饿了么公司开发的基于Vue.js的组件库，利用Element UI的丰富的组件可以快速开发出美观的Web系统。HTML5、CSS3、ES6等技术我以在多个项目中实践过，所以在技术上没有问题。

1. 经济可行性

本系统算是一个公益性质的产品，希望系统完成后可以让所有在学习操作系统经典算法的同学轻松、深刻的掌握知识点。而且本系统还将提供课后习题系统来帮助学生们练习操作系统相关题目，可以在一定程度上节约纸张成本。

1. 进度可行性

本系统部分内容已提前实现，项目框架也早已搭建好，计划一个月内完成，所以能够在本学期内完成并有很多时间来完善展示效果。

综上所述，本系统的开发是完全可行的。

系统分析

3.1 需求分析

通过对各计算机类的教师和学生进行调研以及对本人自身经历的分析，我获取到了教师和同学们对操作系统算法在课堂教学和自主学习中的需求，最终得到以下几项重要的需求点：

1. 丰富的算法演示

计算机操作系统涉及到的算法较多，所以需要尽可能的完成更多的算法來使本系统的效果最大化。所以本系统将操作系统中最经典的几项算法都进行的设计与实现，希望让同学们了解更多的知识。

1. 简洁的交互设计

算法的在线展示通常涉及到较多的交互操作，因此网页的交互要简洁统一，布局要方便用户使用，信息提示等要及时醒目。本系统使用了统一的框架和UI库进行开发，能够快捷地实现同一风格的页面，并提供多项信息提示，使用户的使用体验更加友好。

1. 及时的课后练习

在课堂学习中，课后练习是一个重要的组成部分，通过课后练习可以加深同学们对知识点的掌握。因此在学习完算法后，还要提供课后习题可以让学生及时巩固知识点。

3.2 功能分析