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关键词： OBE理念   课程教学   “操作系统”课程  

摘要： 在工程教育认证背景下，如何将OBE理念贯彻到具体课程教学中。文章以“操作系统”课程为例，研究专业培养目标、毕业要求指标点与课程目标的关联，并从课堂教学、实践教学、线上线下混合教学的模式中凝炼出OBE人才培养的要素；从面向产出的内部评价机制中提炼“操作系统”课程的具体考核方式，建立考核项目与课程目标的联系，进而依据毕业生外部评价机制对课程进行持续改进，助力新工科背景下传统专业课程的改革与创新。

关键词： “双一流”环境   地方高校   操作系统课程教学   智慧课堂   改革分析  

摘要： 随着我国社会发展水平的稳步提升，智能化、信息化的网络信息技术，被广泛应用到了我国各个行业的发展与进步之中。特别是在教育行业的革新发展中，随着信息化手段的融入，智慧课堂应运而生。在当前阶段，可以说智慧课堂的构建，是符合我国时代发展、教育行业发展的关键举措，需要各大高校在本校的课程教学改革之中，及时引入并优化，从而提升学生的学习质量以及教师的教学水平。基于此，本文将针对“双一流”环境下，地方高校操作系统课程的教学改革，做出分析和探讨，探究智慧课堂在地方高校操作系统课程的教学改革中，所能够发挥的真正作用。

关键词： Linux操作系统  

ISBN: (纸本)9787302637059

摘要： 本书共8章，从Linux的历史开始，通过介绍Gnome图形界面的基础操作、软件的使用、终端窗口的各种操作，让读者对Linux和用户界面有所了解。通过文件系统管理、用户与权限管理、存储介质管理、网络服务管理，让读者掌握Linux操作系统的管理和使用操作。通过安全管理，让读者了解Linux进程、系统监控、杀毒工具的使用以及防火墙的使用，帮助用户更好地管理Linux，使系统更加安全。

关键词： 数据中心   磁盘存储器   信息采集   故障预测   操作系统   机器学习  

摘要： 在当前数据中心环境中，磁盘作为数据的主要存储设备，在整个存储系统中占有重要的地位。磁盘的损坏可能会导致数据丢失及存储性能下降，严重影响系统数据安全及业务稳定性。当前最能直观反应磁盘硬件状态的是SMART技术。在个人用户环境下，用户可以直接安装相应软件实现对磁盘SMART日志信息的读取，但在数据中心环境下，服务器数量多，磁盘型号不一并且其运行环境有所差异，造成SMART信息采集困难。因此，需要有相应系统实现数据中心环境下SMART日志信息的采集及管理。　　在早期研究中，磁盘厂商往往根据SMART日志信息的属性阈值进行磁盘故障判断，然而该方法准确率较低。通常在达到故障阈值时，磁盘已完全无法使用。因此，近年来的研究常常采用机器学习方法进行故障预测，此类方法在准确率上有所上升，然而由于故障磁盘样本数量少，各个型号磁盘SMART数据特征存在差异等原因使用传统的机器学习方法很难做出良好的预测。　　针对上述问题，本文完成了以下两部分的研究工作:　　(1)针对数据中心环境下硬盘SMART数据采集难的问题，采用了基于Ansible实现的数据采集方法。该方法不仅解决了跨操作系统的软件部署问题，并且在被监控主机上无需额外安装代理程序，即可快速实现硬盘SMART数据采集，从而使数据采集程序易于大批量部署、更新及执行。　　(2)针对目前传统机器学习方法在磁盘故障预测问题上效果较差的问题，本文提出了基于Informer的硬盘故障预测模型，该模型充分利用硬盘SMART信息的时序性，通过以往的SMART信息预测出未来时间窗口的SMART信息，并利用随机森林算法进行硬盘分类预测。　　为了验证本文提出的基于Ansible的故障采集系统及基于Informer的硬盘故障预测系统的可行性及有效性，本文在真实环境下对服务器进行了为期3个月的数据采集。之后将该数据集和BackBlaze公司2022年发布的磁盘SMART数据集进行融合后对模型进行训练及验证。实验结果表明，本文提出的方法在数据中心环境下能够有效地采集不同操作系统的服务器硬盘SMART信息并进行管理，所提出的算法优于传统机器学习算法。

关键词： 操作系统  

ISBN: (纸本)9787111724926

摘要： 本书针对计算机和其他IT专业学生的发展需求，系统、全面地介绍了操作系统的概念、原理、方法与应用，详细介绍了硬件基础、操作系统概述、进程描述和控制、线程、互斥和同步、死锁和饥饿、内存管理、处理器管理、I/O设备管理、文件管理、操作系统安全、操作系统发展等内容，力图反映操作系统领域的最新发展，具有较强的系统性和可读性。本书配套有大量习题，并为部分习题提供了参考答案。每章均设计有“实验与思考”环节，结合Windows、Linux操作系统，通过实践来加深对理论知识的认识。

摘要： Hardware accelerators are becoming increasingly important in (1) meeting application performance demands and (2) mitigating datacenter software overheads. However, offloading computation to accelerators incurs fundamental overheads, which must be accounted for when measuring their benefits. In this thesis, we study the characteristics of a modern compression accelerator and show that only certain offload granularities yield performance gains. Further, we show that compressing large buffers (≥ 8KB) with an off-chip accelerator yields latencies within 25% of the offload latency for an integrated compression accelerator that resides on the same chip as a SmartNIC's ARM cores, indicating the viability of off-chip acceleration. We use these insights to design and implement a microsecond-scale operating system scheduler that selectively offloads the parts of an application that benefit from hardware acceleration. Moreover, we design scheduling policies that decide whether hardware offload should be performed synchronously or asynchronously, depending on workload characteristics. Preliminary evaluation on synthetic applications closely modeled after real datacenter workloads shows that our system achieves up to 28% lower median latency and up to 3.8x higher overall throughput than a software-based approach by efficiently offloading compression to hardware accelerators.

关键词： 虚拟现实   机器人   Unity3D   遥操作   可视化仿真  

摘要： 人类探索海洋、开发海洋资源的同时,无人潜水器成为了极其关键的工具,在复杂、恶劣的海况下,替代人工进行水下的救助、打捞以及海上作业等。在实际海上作业中,通过门架吊放式船载收放系统对其进行布放与回收时,设备会随母船一同受风浪影响产生无规律且持续的晃动,对于收放时的脱挂钩等精细作业的干扰较大,目前还未能解决其收放作业的自动挂钩问题,需采用人工下海进行挂钩作业,操作难度大、危险性高。而现有对辅助机械手采用的示教器遥操作、主手遥操作、视觉测量及视觉伺服控制等方式,对操控者的机器人理论技术及操作熟练度的要求较高,并且在海上未知、复杂的工况下,存在挂钩过程的可视性与灵活性较差、相机视觉遮挡以及时延等问题,作业效率较低。针对无人潜水器在恶劣海况下收放作业的挂钩困难问题,设计一套基于虚拟现实的船载海上作业机器人遥操作系统,将机器人搭载于船载无人潜水器收放A型门架上,通过VR设备手柄进行机器人的实时遥操作,灵活、高效地完成无人潜水器收放时的辅助挂钩作业。同时,虚拟仿真系统还可实现机器人多作业场景的离线示教,并在遥操作时将机器人及作业船舶的运动数据与状态进行可视化呈现与仿真。首先,针对船载海上作业机器人的结构与功能,利用Solid Works和3ds Max软件进行建模与轴向变换,采用D-H参数法建立运动学模型并进行正、逆运动学分析与求解;使用CCD逆运动学算法实现机器人的逆运动学解算;并利用C#语言开发Winform窗体应用,建立机器人的上位机交互平台。其次,利用Unity3D引擎对船载海上作业机器人的不同作业场景进行仿真搭建与渲染,根据功能需求确定系统的总体方案与结构框架,通过C#脚本实现系统人机交互以及各模块功能的开发。系统从人机交互方式上分为PC端交互系统和VR移动端交互系统;从功能模块上分为离线示教、可视化仿真以及VR遥操作三个模块。虚拟仿真系统实现对虚拟机器人的正、逆向运动学仿真与控制,并可作为服务器端,对利用Winform上位机控制的机器人实时运动姿态进行可视化呈现。在此基础上,串连VR一体机设备,对手柄的交互功能进行开发,利用人机交互技术与CCD逆运动学算法相结合,实现对虚拟机器人的自然人机交互;通过基于TCP/IP的Socket网络通信,进行虚拟仿真系统与实际机器人控制器之间的双向数据传输,实现VR遥操作以及可视化虚实同步,并对虚拟机器人及实际机器人的末端轨迹坐标进行采集,验证VR遥操作的准确性与灵活性。最后,搭建船载海上作业机器人遥操作系统整体的实验平台,控制波浪模拟试验平台进行各单自由度运动以及三自由度复合运动,分别进行示教器遥操作与VR遥操作机器人挂钩作业的对比实验,验证VR遥操作的高效性以及系统的可视性与人机交互性。通过实验验证表明,VR遥操作机器人挂钩作业的效率较示教器遥操作提高了49.32%,且操作难度较低,系统具有较强的沉浸感与临场感;在实际的海上试验中,机器人也成功完成了各类潜器收放的挂钩作业,提高了机器人海上作业的效率以及安全性。

关键词： 线上   线下   混合式教学   《操作系统》  

摘要： 为进一步完善和切实做好计算机专业课的教学，本文以《操作系统》课程作为研究对象，分析其在传统线下教学中存在的不足，从教学形式多样化、教学资源多层次、考核方式多元化等方面出发，设计合适的线上线下混合教学模式。通过在教学中对该模式加以实施后发现，学生参与课程的活跃度更高、学习时间安排更灵活、形式更丰富。通过一学年的教学实施可以验证，采用线上线下混合教学模式有利于提高教和学的效率。特别是采取线上线下混合教学模式使得学生有更多的机会和时间来消化较难的知识点，提升了学生的学习成绩，提高了学生的学习兴趣。

关键词： 遥操作系统   协同控制   自适应控制   神经网络   Lyapunov稳定性定理  

摘要： 本文意在研究遥操作系统的协同控制问题。针对遥操作中存在的不确定性和时延问题,研究了单主单从遥操作系统带有位置误差约束的协同控制策略,为了进一步研究协同控制问题,还针对单主多从、四旋翼无人机遥操作系统的协同控制策略进行探究。主要研究成果如下:1)针对具有不对称位置误差约束、动力学不确定性和时变时延的遥操作系统,提出了固定时间主从同步控制问题。首先,设计了结合Barrier Lyapunov Functions(BLF)的自适应固定时间控制方案,其不仅可以用于解决非对称约束问题,还可应用于无约束或对称约束状态的遥操作系统。其次,采用径向基函数神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)和线性参数化控制方法对不确定性进行处理。最后,结合Lyapunov方法证明了该控制策略能够实现遥操作系统的全局固定时间稳定,且始终满足位置同步误差的非对称约束要求,并通过Matlab仿真验证了控制方法的可行性。2)针对具有时变时延的遥操作系统,提出了一种有限时间编队控制方案。首先,针对时变时延问题,建立了一组有限时间观测器,并通过线性参数化处理系统中的不确定性。其次,利用自稳定域(Self-Stable Domain,SSR)理论给出了观测器误差动态能够在有限时间内收敛的充分条件。再根据时延导数估计重建回归矩阵和自适应律,制定了基于观测器的时变编队控制方案。基于有限时间状态无关的输入输出实际稳定(Finite-Time State-Independent Input-to-Output practical Stable,FTSIIOpS)定理,给出了遥操作实现有限时间时变编队的充分条件。最后,通过Matlab仿真验证了所提策略的有效性。3)针对遥操作四旋翼无人机系统的避碰问题,提出了一种简单的比例+阻尼(Proportional+damping,P+d)控制方案。首先,通过引入比例因子处理遥操作和四旋翼系统之间存在的不匹配问题以及非对称时变时延,针对主端和从端无人机头机提出P+d控制方案。其次,针对从机利用避碰函数设计避碰控制器,并给出了从端无人机满足避碰的条件。最后,构造了 Lyapunov-Krasovskii泛函并获得了时延相关稳定性判据,并通过Matlab仿真验证了这一结论。

关键词： Operating systems   XMHF’s compatibility   Micro-hypervisors   Security-sensitive programs   Hardware  

摘要： Micro-hypervisors are used in many research projects to improve the security of computer systems. For example, some micro-hypervisors can separate security-sensitive programs from commodity operating systems, which typically consist of millions of lines of code. Thus, the security-sensitive programs are secure even if the operating systems are compromised. XMHF is a micro-hypervisor framework for the x86 micro-architecture that allows developers to extend it into customized micro-hypervisors. Unfortunately, XMHF does not support the latest commodity operating systems and hardware. This thesis presents an enhancement of XMHF, called XMHF+, which addresses the compatibility issues mentioned above and introduces new features. XMHF+ extends its support to 64-bit modern operating systems such as Windows 10 and Debian 11, as well as modern chipsets with TPM 2.0. Moreover, XMHF+ virtualizes the hardware virtualization extension, enabling popular hypervisors such as KVM, VMware, VirtualBox, and Hyper-V to run on top of it. XMHF+ maintains the design principles of XMHF, making it possible to verify its memory integrity as future work.