图书简介

本书全面、系统地阐述了现代操作系统的基本原理、主要功能及实现技术，重点论述多用户、多任务操作系统的运行机制，系统资源管理的策略和方法，操作系统提供的用户界面。本书给出了一个操作系统实验体系。该实验体系涉及操作系统的核心实现技术和一些重要的实际应用，包括进程控制、增加新的系统功能调用、增加新的设备驱动程序等操作系统功能模块的实现方法；还包括Linux文件系统、服务器配置与应用的范例。每个实验都是一个完整的小体系，包括：预备知识、实验指导、实验目的和内容以及实验中的程序范例。

本书既可作为高等院校计算机和信息类本科、专科各专业和其他相关专业的教材，亦可供从事计算机科学、工程和应用等方面工作的科技人员参考。

章节目录

前言

教学建议

第一篇 操作系统原理

第1章 绪论2

1.1 操作系统与计算机系统的关系2

1.1.1 计算机系统的组成2

1.1.2 操作系统在计算机系统中的位置4

1.1.3 操作系统与计算机体系结构的关系5

1.2 操作系统的发展历程7

1.2.1 操作系统的发展阶段7

1.2.2 多道程序设计技术与分时技术8

1.3 操作系统的基本概念10

1.3.1 操作系统的定义和特性10

1.3.2 操作系统的资源管理功能12

1.4 操作系统的基本类型14

1.4.1 批量操作系统14

1.4.2 分时操作系统14

1.4.3 实时操作系统15

1.4.4 个人计算机操作系统16

1.4.5 网络操作系统16

1.4.6 分布式操作系统17

1.5 操作系统采用的关键技术19

1.5.1 操作系统采用的并行处理技术19

1.5.2 操作系统采用的虚拟技术20

习题120

第2章 操作系统的运行基础与结构22

2.1 操作系统的运行基础22

2.1.1 处理机的态22

2.1.2 特权指令23

2.1.3 中断概念及类型23

2.1.4 中断进入24

2.1.5 软件中断处理过程26

2.1.6 向量中断27

2.2 操作系统虚拟机28

2.3 操作系统的逻辑结构29

2.3.1 操作系统的四种组织结构29

2.3.2 Linux操作系统的逻辑结构31

2.4 操作系统运行时的调用方式32

习题233

第3章 操作系统的用户界面34

3.1 操作系统提供的环境34

3.1.1 操作系统的生成和系统引导34

3.1.2 应用程序的处理37

3.2 用户界面39

3.2.1 用户界面概述39

3.2.2 操作系统提供的用户界面39

3.3 系统功能调用41

3.3.1 系统功能调用的定义41

3.3.2 系统功能调用的实现42

3.3.3 应用编程接口43

习题343

第4章 进程及进程管理44

4.1 进程的引入44

4.1.1 程序的顺序执行44

4.1.2 程序的并发执行45

4.2 进程的相关概念48

4.2.1 进程的定义48

4.2.2 进程的状态与变迁49

4.2.3 进程描述50

4.2.4 线程的定义与状态52

4.3 进程控制54

4.3.1 进程控制的概念54

4.3.2 进程创建与撤销54

4.3.3 进程等待与唤醒55

4.4 进程协作与系统的支持56

4.4.1 进程竞争与合作57

4.4.2 进程互斥的概念57

4.4.3 进程同步的概念59

4.4.4 锁和上锁、开锁操作60

4.4.5 信号灯和P、V操作61

4.5 进程互斥与同步的实现62

4.5.1 用锁机制实现进程互斥62

4.5.2 用信号灯机制实现进程互斥62

4.5.3 进程同步的实现63

4.5.4 生产者(消费者问题66

4.6 进程通信67

4.6.1 进程通信的概念67

4.6.2 进程通信方式67

习题469

第5章 操作系统的资源管理71

5.1 资源管理的机制与策略71

5.1.1 资源管理任务71

5.1.2 虚拟资源72

5.1.3 资源分配机制73

5.1.4 资源分配策略74

5.2 死锁及其解决方法76

5.2.1 死锁的定义与例子76

5.2.2 产生死锁的原因和必要条件77

5.2.3 解决死锁问题的策略78

5.2.4 死锁的预防79

5.2.5 死锁的避免79

5.3 处理机管理80

5.3.1 处理机的多级调度80

5.3.2 作业调度81

5.3.3 进程调度的功能84

5.3.4 调度方式84

5.3.5 进程调度算法85

5.3.6 调度用的进程状态变迁图86

5.4 主存管理87

5.4.1 主存管理的功能87

5.4.2 分区存储管理及其存在的问题91

5.4.3 分页存储管理的基本概念95

5.4.4 页式地址变换97

5.4.5 请求页面的机制98

5.4.6 淘汰机制与策略100

5.4.7 段页式存储管理104

5.5 设备管理107

5.5.1 设备管理的功能107

5.5.2 设备独立性与设备控制块108

5.5.3 缓冲技术110

5.5.4 设备分配技术112

5.5.5 输入/输出控制114

5.6 文件系统118

5.6.1 文件与文件系统118

5.6.2 文件的逻辑结构和存取方法120

5.6.3 文件的物理结构121

5.6.4 文件目录125

5.6.5 文件共享与安全127

5.6.6 文件操作与文件备份130

习题5132

第6章 Linux系统简介136

6.1 Linux的发展历程136

6.2 Linux的基本特性137

6.3 Linux的发行版本138

6.4 Linux内核版本141

6.5 学习Linux的几点建议142

第二篇 Linux系统实验

实验一 Linux系统的使用144

预备知识144

(一)Linux系统的安装144

(二)Linux系统的组成148

(三)Linux系统的用户界面148

实验指导150

(一)屏幕编辑程序vi150

(二)Shell脚本编程152

(三)编译器gcc155

实验目的、内容和范例156

(一)实验目的156

(二)实验内容156

(三)实验范例156

实验二 Linux文件系统158

预备知识158

(一)Linux文件系统简介158

(二)Linux系统的目录结构159

(三)Linux文件属性161

实验指导163

(一)文件系统的生成和加载163

(二)文件系统操作命令165

(三)文件操作函数166

实验目的、内容和范例169

(一)实验目的169

(二)实验内容169

(三)实验范例169

实验三 服务器的配置与应用170

预备知识170

(一)Linux配置文件170

(二)Linux网络配置171

(三)Linux远程控制174

实验指导175

(一)架设Web服务器175

(二)架设FTP服务器178

(三)架设Email服务器178

实验目的和内容181

(一)实验目的181

(二)实验内容181

实验四 proc文件系统182

预备知识182

(一)proc文件系统功能182

(二)proc文件描述183

(三)proc进程目录结构184

实验指导185

(一)proc信息获取185

(二)终端图形编程curses库186

(三)图形界面编程GTK和Qt工

具包188

实验目的、内容和范例190

(一)实验目的190

(二)实验内容190

(三)实验范例190

实验五 进程(线程)控制192

预备知识192

(一)Linux进程及其属性192

(二)Linux进程派生关系193

(三)Linux线程194

实验指导196

(一)Linux进程管理命令196

(二)Linux进程控制函数198

(三)Linux守护进程199

实验目的、内容和范例200

(一)实验目的200

(二)实验内容200

(三)实验范例201

实验六 进程间通信202

预备知识202

(一)Linux进程间通信202

(二)进程软中断通信204

(三)管道和消息队列205

实验指导208

(一)软中断通信函数208

(二)管道通信的使用210

(三)消息队列的应用211

实验目的、内容和范例213

(一)实验目的213

(二)实验内容213

(三)实验范例213

实验七 增加新的系统调用216

预备知识216

(一)Linux内核结构216

(二)Linux内核源代码218

(三)Linux系统调用219

实验指导220

(一)系统调用的添加220

(二)Linux内核编译221

实验目的和内容222

(一)实验目的222

(二)实验内容222

实验八 增加新的设备驱动程序223

预备知识223

(一)Linux设备分类223

(二)Linux设备文件224

(三)Linux设备驱动225

实验指导226

(一)设备驱动函数226

(二)模块方式动态加载227

(三)编译时静态加载228

实验目的、内容和范例229

(一)实验目的229

(二)实验内容229

(三)实验范例230

实验九 Linux主存管理235

预备知识235

(一)Linux主存管理简介235

(二)Linux主存分配236

(三)Linux主存回收238

实验指导239

(一)主存信息的监视239

(二)主存的申请和释放241

实验目的、内容和范例242

(一)实验目的242

(二)实验内容242

(三)实验范例242

参考文献243

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