操作系統(tǒng)原理與實(shí)訓(xùn)教程

前言

操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必不可少的系統(tǒng)軟件，控制和管理計(jì)算機(jī)的所有資源，為用戶提供種種方便，是用戶開(kāi)發(fā)和使用應(yīng)用軟件不可缺少的支撐環(huán)境。操作系統(tǒng)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)主干課程，主要研究操作系統(tǒng)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中重要的組成部分。已出版的操作系統(tǒng)教材大多注重理論，對(duì)實(shí)際應(yīng)用比較忽視。這無(wú)疑增加了讀者自學(xué)的難度，并降低了教材的實(shí)用性。因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)原理中有很多概念比較抽象，而大多數(shù)讀者今后并不參與操作系統(tǒng)的研究工作，他們需要的是對(duì)理論的理解和對(duì)實(shí)用系統(tǒng)的靈活應(yīng)用。根據(jù)高職高專教育的特點(diǎn)（理論夠用、注重實(shí)踐），結(jié)合作者多年來(lái)講授操作系統(tǒng)課程的經(jīng)驗(yàn)，并汲取現(xiàn)有操作系統(tǒng)研究的理論成果和相關(guān)教材的營(yíng)養(yǎng)，本書(shū)除了對(duì)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理作了簡(jiǎn)明扼要的介紹外，還結(jié)合主流操作系統(tǒng)平臺(tái)，組織了比較豐富的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。全書(shū)分兩大部分——原理篇和實(shí)訓(xùn)篇。通俗易懂、圖文并茂、注重理論與實(shí)踐相結(jié)合是本書(shū)的特點(diǎn)。特別是書(shū)中多處引用了源于生活的生動(dòng)有趣的例子，對(duì)于讀者理解操作系統(tǒng)原理中的一些重要而抽象的概念以及掌握進(jìn)程同步互斥問(wèn)題等學(xué)習(xí)難點(diǎn)將大有裨益。書(shū)中各章相關(guān)的內(nèi)容前后呼應(yīng)，這種內(nèi)容上的對(duì)比和關(guān)聯(lián)可以幫助讀者融會(huì)貫通，從整體上深入理解操作系統(tǒng)原理。另外，本書(shū)每一章開(kāi)頭部分都給出了“本章導(dǎo)讀”和“本章主要知識(shí)點(diǎn)”，對(duì)讀者學(xué)習(xí)和理解該章內(nèi)容起到一定的指導(dǎo)作用；每章后都安排了大量的理論和實(shí)訓(xùn)題目，讀者能通過(guò)練習(xí)鞏固所學(xué)的理論知識(shí)并提高自己的動(dòng)手能力。原理篇簡(jiǎn)要介紹了操作系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展、類型和結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)對(duì)處理機(jī)、存儲(chǔ)器、I／0設(shè)備、文件和作業(yè)的管理功能及其實(shí)現(xiàn)原理；實(shí)訓(xùn)篇?jiǎng)t從使用級(jí)、觀察級(jí)、系統(tǒng)管理級(jí)、源碼閱讀級(jí)和實(shí)現(xiàn)級(jí)等不同深度，結(jié)合uNIx、Linux和windows操作系統(tǒng)平臺(tái)，安排了許多實(shí)訓(xùn)題目，并對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容作了比較詳細(xì)的指導(dǎo)性介紹。本書(shū)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容比較多，使用者可根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和自己的需要等酌情選擇。本書(shū)第1章為引言，概述操作系統(tǒng)的內(nèi)容。第2章為處理機(jī)管理，主要介紹進(jìn)程管理和處理機(jī)調(diào)度，其中進(jìn)程的互斥與同步是全書(shū)的學(xué)習(xí)難點(diǎn)。第3章為存儲(chǔ)管理，介紹實(shí)模式和虛模式的內(nèi)存管理策略，主要以實(shí)用的分頁(yè)方式為主。第4章為文件管理，主要介紹文件的結(jié)構(gòu)、基本操作、共享與保護(hù)、目錄檢索和外存空間的管理。第5章為設(shè)備管理，主要介紹設(shè)備的分類、驅(qū)動(dòng)、調(diào)度和緩沖的管理。第6章為作業(yè)管理，主要介紹作業(yè)的概念、分類、控制方式以及系統(tǒng)對(duì)批處理和分時(shí)作業(yè)的處理。第7章～第11章為實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，包括進(jìn)程管理實(shí)訓(xùn)、存儲(chǔ)管理實(shí)訓(xùn)、設(shè)備管理實(shí)訓(xùn)和文件管理實(shí)訓(xùn)。

內(nèi)容概要

《操作系統(tǒng)原理與實(shí)訓(xùn)教程》根據(jù)職業(yè)教育“理論夠用、注重實(shí)踐”的特點(diǎn)和要求編寫(xiě)，對(duì)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理作了簡(jiǎn)要生動(dòng)的介紹，并結(jié)合主流操作系統(tǒng)平臺(tái)組織了比較豐富的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容?！恫僮飨到y(tǒng)原理與實(shí)訓(xùn)教程》共11章，分為原理篇和實(shí)訓(xùn)篇。原理篇主要內(nèi)容包括：操作系統(tǒng)處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理、作業(yè)管理和用戶接口。每章后都有題型豐富的綜合練習(xí)題，有助于讀者及時(shí)消化所學(xué)知識(shí)。實(shí)訓(xùn)篇包括進(jìn)程管理實(shí)訓(xùn)、存儲(chǔ)管理實(shí)訓(xùn)、設(shè)備管理實(shí)訓(xùn)和文件管理實(shí)訓(xùn)。 
《操作系統(tǒng)原理與實(shí)訓(xùn)教程》語(yǔ)言通俗，圖文并茂，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，可作為高等?？茖W(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)教材，也可作為其他院校非計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

原理篇第1章 引言1.1 操作系統(tǒng)的概念1.1.1 操作系統(tǒng)的地位1.1.2 操作系統(tǒng)的管理目標(biāo)和主要功能1.1.3 操作系統(tǒng)的定義1.2 操作系統(tǒng)的歷史回顧1.2.1 操作系統(tǒng)的產(chǎn)生1.2.2 操作系統(tǒng)的完善1.2.3 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.3 操作系統(tǒng)的類型1.3.1 批處理操作系統(tǒng)1.3.2 分時(shí)操作系統(tǒng)1.3.3 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)1.3.4 單用戶操作系統(tǒng)1.3.5 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)1.3.6 分布式操作系統(tǒng)1.4 操作系統(tǒng)的特征1.4.1 并發(fā)性1.4.2 共享性1.4.3 虛擬性1.4.4 異步性1.5 操作系統(tǒng)與用戶的接口1.5.1 命令接口1.5.2 程序接口1.5.3 圖形用戶接口1.6 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.6.1 整體式系統(tǒng)1.6.2 層次式系統(tǒng)1.6.3 虛擬機(jī)系統(tǒng)1.6.4 客戶一服務(wù)器系統(tǒng)1.7 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境1.7.1 CPU與外設(shè)并行工作1.7.2 I／O中斷的作用1.7.3 管態(tài)與目態(tài)1.7.4 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)1.7.5 存儲(chǔ)保護(hù)綜合練習(xí)題第2章 處理機(jī)管理2.1 多道程序設(shè)計(jì)2.1.1 順序程序的執(zhí)行2.1.2 并發(fā)程序的執(zhí)行2.1.3 并發(fā)程序執(zhí)行的條件2.2 進(jìn)程的描述2.2.1 進(jìn)程的定義2.2.2 進(jìn)程的特性及其與程序的區(qū)別2.2.3 進(jìn)程的基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換2.2.4 進(jìn)程控制塊2.2.5 進(jìn)程的隊(duì)列2.3 進(jìn)程的控制2.3.1 進(jìn)程控制機(jī)構(gòu)2.3.2 進(jìn)程控制原語(yǔ)2.4 進(jìn)程的互斥2.4.1 互斥的定義2.4.2 上鎖和開(kāi)鎖原語(yǔ)2.4.3 用上鎖和開(kāi)鎖原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥2.5 信號(hào)量機(jī)制2.5.1 信號(hào)量的概念2.5.2 P、V操作原語(yǔ)2.5.3 用P、V操作原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥2.6 進(jìn)程的同步2.6.1 同步的定義2.6.2 用P、V操作原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步2.7 進(jìn)程的通信2.7.1 進(jìn)程通信的定義2.7.2 發(fā)送和接收原語(yǔ)——實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信的基本原語(yǔ)2.7.3 消息緩沖通信方式2.7.4 信箱通信方式2.8 死鎖問(wèn)題2.8.1 死鎖的定義2.8.2 產(chǎn)生死鎖的原因2.8.3 產(chǎn)生死鎖的必要條件2.8.4 死鎖的防止2.8.5 死鎖的避免2.8.6 死鎖的檢測(cè)與解除2.9 處理機(jī)調(diào)度2.9.1 調(diào)度算法2.9.2 調(diào)度時(shí)機(jī)2.9.3 調(diào)度過(guò)程2.10 線程的概念2.10.1 線程的定義2.10.2 線程與進(jìn)程的比較綜合練習(xí)題二第3章 存儲(chǔ)管理3.1 存儲(chǔ)管理的概念3.1.1 存儲(chǔ)系統(tǒng)的分類3.1.2 物理地址和邏輯地址3.1.3 靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位3.1.4 存儲(chǔ)管理的功能3.1.5 內(nèi)存擴(kuò)充技術(shù)3.1.6 存儲(chǔ)管理的分類3.2 分區(qū)存儲(chǔ)管理3.2.1 固定分區(qū)存儲(chǔ)管理3.2.2 可變分區(qū)存儲(chǔ)管理3.3 頁(yè)式存儲(chǔ)管理3.3.1 分頁(yè)式存儲(chǔ)管理3.3.2 虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理3.4 段式存儲(chǔ)管理3.4.1 分段式存儲(chǔ)管理3.4.2 虛擬段式存儲(chǔ)管理3.5 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理綜合練習(xí)題三第4章 設(shè)備管理4.1 設(shè)備管理概述4.1.1 設(shè)備管理的分類4.1.2 設(shè)備管理的功能4.1.3 設(shè)備管理的目標(biāo)4.1.4 設(shè)備管理結(jié)構(gòu)4.1.5 設(shè)備控制器和I／0通道4.2 I／0控制方式4.2.1 程序直接控制方式4.2.2 中斷控制方式4.2.3 DMA控制方式4.2.4 通道控制方式4.3 中斷技術(shù)4.3.1 中斷的基本概念4.3.2 中斷分類與優(yōu)先級(jí)4.3.3 中斷處理過(guò)程4.4 緩沖技術(shù)4.4.1 緩沖技術(shù)的基本思想4.4.2 緩沖技術(shù)的分類4.5 設(shè)備分配及設(shè)備的處理程序4.5.1 設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4.5.2 設(shè)備分配策略4.5.3 設(shè)備處理4.6 sPOOLing系統(tǒng)4.7 磁盤(pán)設(shè)備管理4.7.1 磁盤(pán)結(jié)構(gòu)4.7.2 磁盤(pán)的訪問(wèn)時(shí)間4.7.3 磁盤(pán)調(diào)度算法4.7.4 磁盤(pán)緩存置換算法綜合練習(xí)題四第5章 文件管理5.1 文件系統(tǒng)的概述5.1.1 基本概念5.1.2 文件分類5.2 文件結(jié)構(gòu)與存取方法5.2.1 文件的組織5.2.2 文件的邏輯結(jié)構(gòu)及存取方式5.2.3 文件的物理結(jié)構(gòu)及存取設(shè)備5.2.4 存儲(chǔ)空間管理5.3 文件目錄5.3.1 目錄內(nèi)容5.3.2 目錄結(jié)構(gòu)5.3.3 文件別名的實(shí)現(xiàn)5.4 文件使用5.4.1 文件訪問(wèn)5.4.2 文件控制5.4.3 目錄管理5.4.4 偽文件5.5 安全與完整性5.5.1 文件的訪問(wèn)權(quán)限5.5.2 文件的并發(fā)訪問(wèn)5.5.3 文件的存取控制5.5.4 文件的完整性綜合練習(xí)題五第6章 作業(yè)管理和用戶接口6.1 概述6.1.1 啟動(dòng)程序執(zhí)行的方式6.1.2 用戶與操作系統(tǒng)之間的接口6.1.3 作業(yè)的基本概念6.2 批處理系統(tǒng)的作業(yè)管理6.2.1 作業(yè)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換6.2.2 作業(yè)的建立6.2.3 作業(yè)調(diào)度的評(píng)估6.2.4 作業(yè)調(diào)度算法綜合練習(xí)題六實(shí)訓(xùn)篇第7章 實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)7.1 概述7.1.1 UNIX系統(tǒng)調(diào)用7.1.2 簡(jiǎn)單命令7.1.3 重定向與管道命令7.1.4 后臺(tái)命令7.1.5 通信命令7.2 Windows2000／NT實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)7.2.1 結(jié)構(gòu)部件7.2.2 WindowsNT對(duì)象7.3 實(shí)訓(xùn)7.3.1 實(shí)訓(xùn)目的7.3.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容第8章 進(jìn)程管理實(shí)訓(xùn)8.1 UNIX／Linux進(jìn)程管理8.1.1 IJNIX進(jìn)程的組成8.1.2 進(jìn)程狀態(tài)8.1.3 進(jìn)程控制8.2 UNIX／Linux進(jìn)程管理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)8.2.1 啟動(dòng)進(jìn)程8.2.2 查看進(jìn)程8.2.3 進(jìn)程調(diào)度8.3 Windows2000／NT進(jìn)程管理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)8.4 進(jìn)程調(diào)度設(shè)計(jì)模擬8.4.1 目的和要求8.4.2 示例說(shuō)明8.4.3 示例程序8.5 實(shí)訓(xùn)8.5.1 進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行8.5.2 進(jìn)程同步和通信8.5.3 模擬進(jìn)程調(diào)度第9章 存儲(chǔ)管理實(shí)訓(xùn)9.1 UNIX／Linux存儲(chǔ)管理9.1.1 請(qǐng)求凋頁(yè)管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)9.1.2 交換進(jìn)程9.1.3 請(qǐng)求調(diào)頁(yè)9.2 UNIX／Linux存儲(chǔ)管理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)9.2.1 觀察內(nèi)存工作情況9.2.2 有關(guān)系統(tǒng)調(diào)用9.2.3 有關(guān)系統(tǒng)文件／proc9.2.4 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配9.3 Windows2000／NT存儲(chǔ)管理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)9.4 存儲(chǔ)管理設(shè)計(jì)模擬9.4.1 目的和要求9.4.2 示例說(shuō)明9.4.3 示例程序9.5 實(shí)訓(xùn)9.5.1 實(shí)訓(xùn)目的9.5.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容第10章 設(shè)備管理實(shí)訓(xùn)10.1 UNIX／Linux設(shè)備管理10.1.1 緩沖區(qū)管理10.1.2 塊設(shè)備的管理10.1.3 字符設(shè)備的管理10.2 UNIX／Linux設(shè)備管理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)10.2.1 觀察／控制設(shè)備工作情況10.2.2 磁盤(pán)管理10.3 Windows2000／NT設(shè)備管理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)10.4 實(shí)訓(xùn)lO.4.1 實(shí)訓(xùn)目的10.4.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容第11章 文件管理實(shí)訓(xùn)11.1 UNIX／Linux文件管理11.1.1 文件管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)11.1.2 索引結(jié)點(diǎn)的管理11.1.3 文件存儲(chǔ)空間管理11.1.4 文件目錄11.1.5 文件的分配11.1.6 文件卷的安裝與拆卸11.2 UNIK／Linux文件管理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)11.2.1 文件和目錄操作相關(guān)命令11.2.2 文件內(nèi)容查詢命令11.2.3 文件查找命令11.2.4 文本處理命令11.2.5 統(tǒng)計(jì)文件大小命令11.2.6 文件比較命令11.2.7 文件復(fù)制、刪除和移動(dòng)命令11.2.8 文件鏈接命令11.2.9 目錄的創(chuàng)建與刪除命令11.2.10 改變工作目錄、顯示目錄內(nèi)容命令11.3 Windows 2000／NT文件管理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)11.4 實(shí)訓(xùn)11.4.1 實(shí)訓(xùn)目的11.4.2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：軟件部分指由計(jì)算機(jī)硬件執(zhí)行以完成一定任務(wù)的所有程序及其數(shù)據(jù)，主要包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。操作系統(tǒng)、編譯器、編輯器和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等是常見(jiàn)的系統(tǒng)軟件，其中操作系統(tǒng)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)必不可少的，只有裝上它，別的軟件才能運(yùn)行，用戶才能夠使用計(jì)算機(jī)。財(cái)務(wù)管理程序、電腦搖獎(jiǎng)程序、火車訂票系統(tǒng)和瀏覽器等都屬于應(yīng)用軟件。沒(méi)有配置軟件的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)，它僅僅構(gòu)成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而實(shí)際呈現(xiàn)在用戶面前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是安裝過(guò)若干層軟件后的計(jì)算機(jī)，如圖1—1所示。盡管人們最早使用的電子計(jì)算機(jī)是裸機(jī)（當(dāng)時(shí)的使用者也只是極少數(shù)的專家），但今天如果給我們的讀者每人發(fā)一臺(tái)裸機(jī)的話，哪怕這些裸機(jī)的配置非常高，大概誰(shuí)也不會(huì)用。圖1—1操作系統(tǒng)是用戶與裸機(jī)由圖1—1可以看出，操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最基本之間的接口本和最重要的系統(tǒng)軟件，是裸機(jī)的第一層軟件，是對(duì)硬件功能的首次擴(kuò)充。所以說(shuō)，它是人機(jī)之間的“橋梁”，是硬件最親密的“伙伴”，是其他軟件的“基石”。1.1.2 操作系統(tǒng)的管理目標(biāo)和主要功能操作系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“管家”，必須明確管理目標(biāo)，或者說(shuō)必須明白計(jì)算機(jī)配置操作系統(tǒng)的目的。為了充分理解這些管理目標(biāo)，我們不妨借鑒對(duì)人類社會(huì)中成功管理的經(jīng)驗(yàn)。例如，一個(gè)公司的管理部門(mén)，要提高經(jīng)濟(jì)效益，至少需要實(shí)現(xiàn)三個(gè)管理目標(biāo)：開(kāi)拓市場(chǎng)，搞好生產(chǎn)，用好資源，即：（1）為客戶提供種種方便，以爭(zhēng)取接到盡量多的訂單；（2）制定生產(chǎn)計(jì)劃，組織加工流程，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量；（3）及時(shí)獲取并管理好所需各種資源，充分發(fā)揮資源作用，盡量消除浪費(fèi)資源的現(xiàn)象。類似地，操作系統(tǒng)的三大目標(biāo)是：為用戶使用計(jì)算機(jī)提供方便，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，有效控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各類資源。再比如，一個(gè)公司為了實(shí)現(xiàn)自己的管理目標(biāo)，主管人員至少要設(shè)置幾個(gè)主要部門(mén)協(xié)同做好以下主要管理工作：處理訂單、管理倉(cāng)庫(kù)、組織生產(chǎn)、保管物資和運(yùn)輸調(diào)度等。與此相似，作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“管家”，操作系統(tǒng)中由幾部分模塊協(xié)作完成其五大管理功能：處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。

編輯推薦

《操作系統(tǒng)原理與實(shí)訓(xùn)教程》是范輝編寫(xiě)的，由高等教育出版社出版。

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