操作系統(tǒng)實驗教程

前言

　　操作系統(tǒng)不僅是理論性很強(qiáng)的課程，而且也是技術(shù)性和實踐性很強(qiáng)的課程。過去在操作系統(tǒng)教學(xué)中，教師上課時在課堂上只是放空炮似地講一些空洞的原理，學(xué)生感到學(xué)習(xí)內(nèi)容很空洞，這形成了枯燥無味的“空對空”式的脫離實踐的教學(xué)模式。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計時以及到了工作崗位上后，很多命令、工具不會用，系統(tǒng)程序設(shè)計能力很差，常常面對系統(tǒng)開發(fā)課題束手無策，很難較快地進(jìn)入角色和完成研究開發(fā)任務(wù)。這種輕視實踐和技術(shù)的思想都將導(dǎo)致學(xué)生在今后的工作中付出沉重的代價。　　本教材的目的是通過操作系統(tǒng)實驗或課程設(shè)計，加深學(xué)生對操作系統(tǒng)原理、系統(tǒng)與技術(shù)的理解和掌握，提高編制大型的系統(tǒng)和應(yīng)用程序的能力，避免出現(xiàn)高分低能情況?！　”緦嶒灲滩脑趪鴥?nèi)同類實驗教材中，除了具有傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)實驗基本特色外，還具有通信工程、信息安全和電子工程等非計算機(jī)專業(yè)特色，并且實驗覆蓋面很廣、實驗內(nèi)容特別豐富、實用性也很強(qiáng)?！　∫话悴僮飨到y(tǒng)的實驗教材較少涉及通信系統(tǒng)部分，而在另一門計算機(jī)通信課程中，一般也不結(jié)合有關(guān)操作系統(tǒng)內(nèi)核的通信接口進(jìn)行教學(xué)或?qū)嶒?，這使得學(xué)生即使學(xué)了這兩門課程也不會編制與通信有關(guān)的系統(tǒng)程序。本實驗教材在理論學(xué)習(xí)后接著安排有關(guān)的實驗，要求學(xué)生編制進(jìn)程控制、進(jìn)程間數(shù)據(jù)通信，進(jìn)程通信機(jī)制的實現(xiàn)，以及進(jìn)行包括TCP和UDP的遠(yuǎn)程進(jìn)程通信、遠(yuǎn)程過程調(diào)用實驗，在此基礎(chǔ)上完成遠(yuǎn)程計算機(jī)之間的文件傳送FTP等功能?！　⌒畔踩菍嵺`性很強(qiáng)的課程，同通信與信息工程相似，對掌握操作系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)要求很高，為此，本教材設(shè)計了Linux內(nèi)核模塊和系統(tǒng)調(diào)用擴(kuò)展等實驗。本實驗教材與當(dāng)前信息安全需求相結(jié)合，設(shè)計了操作系統(tǒng)安全和安全訪問控制實驗，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行安全性增強(qiáng)方面的探索。　　鑒于電子科學(xué)和自動控制專業(yè)與嵌入式系統(tǒng)聯(lián)系越來越密切，本實驗教材能使學(xué)生進(jìn)一步掌握嵌入式操作系統(tǒng)的安裝與引導(dǎo)技術(shù)。　　本課程的實驗設(shè)計安排分成難度級別不同的實驗，供水平和要求不同的學(xué)生選擇。本書可作為高等院校計算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用專業(yè)，以及通信與信息工程、信息安全、電子工程、自動控制和信息管理類等非計算機(jī)專業(yè)的實驗教材及實驗教學(xué)參考書，對于計算機(jī)軟件開發(fā)人員也是一本很好的參考書。

內(nèi)容概要

　　 本書是國防科技大學(xué)國家精品課程“操作系統(tǒng)”配套教材，系統(tǒng)地講解了Linux操作系統(tǒng)原理和基于Linux的各種編程，特別是Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核編程。本書內(nèi)容分為三部分，第一部分介紹Linux操作系統(tǒng)原理；第二部分介紹10個基于Linux的實驗；第三部分附錄包含Linux環(huán)境下的操作及與編程相關(guān)的命令和函數(shù)列表。

書籍目錄

第一部分  Linux操作系統(tǒng)基本原理　第1章  Linux操作系統(tǒng)簡介　　1.1   Linux的淵源和發(fā)展簡史　　1.2   Linux的基本特性　　1.3   Linux內(nèi)核的開發(fā)模式與內(nèi)核版本號　　1.4   Linux發(fā)行版介紹　　1.5   Linux內(nèi)核源代碼組織結(jié)構(gòu)　　1.6   學(xué)習(xí)Linux的輔助軟件介紹　第2章  Linux的進(jìn)程管理　　2.1   進(jìn)程與進(jìn)程描述符　　2.2   進(jìn)程狀態(tài)及切換時機(jī)　　　2.2.1  Linux的進(jìn)程狀態(tài)　　　2.2.2  進(jìn)程的切換時機(jī)　　2.3   進(jìn)程的調(diào)度算法　　2.4   進(jìn)程的創(chuàng)建與消亡　第3章  Linux的存儲器管理　　3.1   物理內(nèi)存的管理　　　3.1.1  頁幀與區(qū)域　　　3.1.2  伙伴算法　　　3.1.3  slab分配器　　3.2   進(jìn)程地址空間的管理　　　3.2.1  頁表機(jī)制　　　3.2.2  vm_area_struct結(jié)構(gòu)　　　3.2.3  進(jìn)程地址空間的相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用　　　3.2.4  頁面異常的處理　第4章  Linux的文件系統(tǒng)　第5章  Linux的設(shè)備管理　第6章  中斷、異常及系統(tǒng)調(diào)用　第7章  Sys V進(jìn)程間通信第二部分  基于Linux操作系統(tǒng)的實驗　第8章  用戶態(tài)編程實驗　第9章  內(nèi)核編程基礎(chǔ)實驗　第10章  內(nèi)核編程綜合實驗第三部分  Linux環(huán)境下的操作及常用命令和函數(shù)　附錄A  Linux常用命令　附錄B  Linux常用函數(shù)　附錄C  內(nèi)核配置文件的生成參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.2.1分頁存儲管理的基本思想　　頁式存儲管理的基本思想是把作業(yè)的虛擬地址空間劃分成若干長度相等的頁（page），也稱虛頁，每一個作業(yè)的虛頁都從0開始編號。主存也劃分成若干與虛頁長度相等的頁架（frarne），也稱頁框或?qū)嶍摚鞔娴捻摷芤矎?開始編號。程序裝入時，每個虛頁裝到主存中的一個頁架中，這些頁架可以是不連續(xù)的?！　№撌酱鎯芾碛挚煞譃榧冺撌剑o態(tài)頁式）存儲管理和請求分頁式（動態(tài)頁式）存儲管理兩種。在靜態(tài)頁式管理系統(tǒng)中，要求一個作業(yè)在運行前將其所有的虛頁都裝入主存的頁架中，這就要求當(dāng)時主存中有足夠多的空閑頁架，否則作業(yè)就不能運行?！　≌埱蠓猪撌较到y(tǒng)在運行一個作業(yè)時，不必將所有的虛頁都裝入主存的頁架中，只需要裝入當(dāng)前運行時所必須訪問的若干頁，其余的虛頁仍駐留在輔存中。等到運行到某一時刻需要訪問這些虛頁時，再將它們調(diào)入主存的空閑頁架中。有時將請求分頁式系統(tǒng)作業(yè)運行時所占用的頁稱為頁面。在請求分頁式系統(tǒng)中，用戶的編程空間就不受系統(tǒng)主存大小的限制，能運行一個虛擬地址空間遠(yuǎn)大于實際主存空間的程序。

編輯推薦

　　《操作系統(tǒng)實驗教程》特色：除了具有傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)實驗基本特色外，還具有通信工程、信息安全和電子工程等非計算機(jī)專業(yè)特色，并且實驗覆蓋面很廣、實驗內(nèi)容特別豐富、實用性也很強(qiáng)?！　”緦嶒灲滩脑诶碚搶W(xué)習(xí)后接著安排有關(guān)的實驗，要求學(xué)生編制進(jìn)程控制、進(jìn)程間數(shù)據(jù)通信，進(jìn)程通信機(jī)制的實現(xiàn)，以及進(jìn)行包括TCP和UDP的遠(yuǎn)程進(jìn)程通信、遠(yuǎn)程過程調(diào)用實驗，在此基礎(chǔ)上完成遠(yuǎn)程計算機(jī)之間的文件傳送FTP等功能?！　”窘滩脑O(shè)計了Linux內(nèi)核模塊和系統(tǒng)調(diào)用擴(kuò)展等實驗。本實驗教材與當(dāng)前信息安全需求相結(jié)合，設(shè)計了操作系統(tǒng)安全和安全訪問控制實驗，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行安全性增強(qiáng)方面的探索。

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