操作系統(tǒng)實用教程

前言

　　本套教材經(jīng)過全國幾十所高等學(xué)校老師一年多的努力，終于與廣大讀者見面了。我相信，它一定會受到全國高等學(xué)校計算機界老師和同學(xué)們的熱烈歡迎?！　‰S著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，單一培養(yǎng)模式已經(jīng)不能滿足社會對計算機專業(yè)人才多樣化的需求。應(yīng)對這一變化的最佳辦法，就是采用多種模式的培養(yǎng)方式。當(dāng)前，高等學(xué)校的計算機教育正處于從過去的單一培養(yǎng)模式向多種培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變過程中，多種模式的培養(yǎng)方式將是必然的發(fā)展方向?！　《喾N模式的培養(yǎng)方式包括：培養(yǎng)人才的類型不同（研究型，應(yīng)用型）：專業(yè)方向不同（計算機軟件，計算機網(wǎng)絡(luò)，信息安全，信息系統(tǒng)，計算機應(yīng)用技術(shù)等）；課程設(shè)置的多樣性等?！　⊥瑫r，高等教育對科技人才培養(yǎng)的要求是：不但要培養(yǎng)研究型科技人才，還要為國家培養(yǎng)更多的應(yīng)用型科技人才（或稱工程型科技人才）。也就是說，培養(yǎng)應(yīng)用型科技人才是百分之九十以上的普通高等學(xué)校的主要任務(wù)?！　”咎捉滩恼菫檫m應(yīng)多種模式培養(yǎng)方式的要求，并且著重于培養(yǎng)計算機領(lǐng)域高級應(yīng)用型科技人才的需求，而組識編寫的?！　”咎捉滩木哂腥缦绿攸c。　　1.基礎(chǔ)理論夠用　　計算機專業(yè)所需的基礎(chǔ)理論知識以夠用為準(zhǔn)，不是盲目擴張。如數(shù)字系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，計算機的基本組成原理和體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識，離散數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的基礎(chǔ)知識，操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識等，都進行了必要的講解介紹。　　2.強調(diào)理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用　　每本教材的編寫都將“理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用”的原則貫徹始終。例如，　《計算機組成原理和體系結(jié)構(gòu)》結(jié)合現(xiàn)代的計算機講解，使學(xué)生學(xué)完之后，確切掌握現(xiàn)代計算機的組成、結(jié)構(gòu)和工作原理；又如，　《程序設(shè)計》結(jié)合實例講解，使學(xué)生學(xué)完之后，真正能夠動手編寫程序?！　?.強調(diào)教材的配套性　　根據(jù)多年組織教材的經(jīng)驗，只有配套性好的教材才最受教師和學(xué)生們的歡迎。我們這套教材，盡量做到了課堂教材、實訓(xùn)教材和教學(xué)課件完全配套，以方便教學(xué)使用?！　×硗?，本套教材提供的是一套應(yīng)用創(chuàng)新型計算機教育系列教材，可供不同類型學(xué)校依照自己的教學(xué)計劃，根據(jù)自身的需要進行選用?！　‖F(xiàn)在把這套教材奉獻給全國計算機界的朋友們，真誠希望大家能夠喜歡。本套教材難免會有諸多缺點或不到之處，還希望得到大家的批評和指正?！　∪珖叩葘W(xué)校計算機教育研究會課程與教材建設(shè)委員會主任　　李大友　　2009年3月

內(nèi)容概要

操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中必不可少的基本軟件，也是計算機及其相關(guān)專業(yè)的必修課，更是從事計算機相關(guān)職業(yè)人員應(yīng)該具備的基礎(chǔ)知識。    本書的主要內(nèi)容包括：操作系統(tǒng)概述、Linux操作系統(tǒng)簡介、進程管理、進程控制、處理器調(diào)度、死鎖、存儲管理、設(shè)備管理、外存管理和文件系統(tǒng)。    本書深入淺出地對操作系統(tǒng)進行了描述，而且引入各種應(yīng)用實例對基本原理進行講解，同時對Linux操作系統(tǒng)的部分實現(xiàn)方法給予介紹。    本書可作為計算機專業(yè)或相關(guān)專業(yè)操作系統(tǒng)課程的教材，也可供有關(guān)科技人員自學(xué)或參考使用。

書籍目錄

第1章 操作系統(tǒng)概述   1.1 操作系統(tǒng)簡介   1.2 操作系統(tǒng)的功能   1.3 操作系統(tǒng)的分類和發(fā)展   1.4 操作系統(tǒng)的實現(xiàn)   本章小結(jié)   習(xí)題1 第2章 Linux操作系統(tǒng)簡介   2.1 Linux操作系統(tǒng)概述   2.2 Linux操作系統(tǒng)的使用   本章小結(jié)   習(xí)題2 第3章 進程管理   3.1 并發(fā)控制   3.2 進程的定義和特征   3.3 內(nèi)核中進程的實現(xiàn)   3.4 線程模型   3.5 Linux的進程管理   本章小結(jié)   習(xí)題3 第4章 進程控制   4.1 同步和互斥   4.2 經(jīng)典的進程同步問題   4.3 管程機制   4.4 進程通信   4.5 線程間的同步和通信   4.6 Linux進程通信機制   本章小結(jié)   習(xí)題4 第5章 處理器調(diào)度   5.1 處理器調(diào)度的基本概念   5.2調(diào)度算法   本章小結(jié)   習(xí)題5 第6章 死鎖   6.1 死鎖的定義和死鎖產(chǎn)生的必要條件   6.2 死鎖的預(yù)防   6.3 死鎖的避免   6.4 死鎖的檢測和恢復(fù)   6.5 實例——銀行家算法的模擬   本章小結(jié)   習(xí)題6 第7章 存儲管理   7.1 存儲管理概述   7.2 連續(xù)模式   7.3 頁式管理   7.4 分段管理   7.5 實例——請求頁式存儲管理中頁面置換算法的模擬   7.6 Linux內(nèi)存管理   本章小結(jié)   習(xí)題7 第8章 設(shè)備管理   8.1 I／O系統(tǒng)   8.2 I／O控制方式   8.3 緩沖管理   8.4 設(shè)備分配   8.5 設(shè)備驅(qū)動程序   8.6 磁盤存儲器管理   8.7 實例——獨占設(shè)備的分配和回收模擬   8.8 Linux設(shè)備管理   本章小結(jié)   習(xí)題8 第9章 外存管理和文件系統(tǒng)   9.1 文件的管理   9.2 虛擬文件系統(tǒng)   9.3 實例——文件系統(tǒng)模擬   附錄 實訓(xùn)練習(xí) 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　（1）記錄系統(tǒng)中各作業(yè)的狀況。系統(tǒng)為了對作業(yè)實施有效的管理，每一個作業(yè)均有一個作業(yè)控制表（JCB），系統(tǒng)在作業(yè)進入后備狀態(tài)時完成該作業(yè)的JCB建立。每一個作業(yè)在各階段所要求和分配的資源以及該作業(yè)的狀態(tài)都記錄在它的JCB中，根據(jù)JCB中的有關(guān)信息，作業(yè)調(diào)度程序?qū)ψ鳂I(yè)進行調(diào)度和管理?！　。?）為作業(yè)做好執(zhí)行前的準(zhǔn)備工作。作業(yè)調(diào)度程序為作業(yè)建立相應(yīng)的進程，并為這些進程分配它們所需要的系統(tǒng)資源，如內(nèi)存、外存、外設(shè)等?！　≡谂幚聿僮飨到y(tǒng)中，作業(yè)進入系統(tǒng)后，是先駐留在外存上的，因此需要有作業(yè)調(diào)度，以將它們分批裝入內(nèi)存。然而，在分時操作系統(tǒng)中，為了能及時響應(yīng)，用戶通過鍵盤輸入的命令或數(shù)據(jù)等，都是直接送入內(nèi)存，因而無須配置作業(yè)調(diào)度。類似地，在實時操作系統(tǒng)中，通常也不需要作業(yè)調(diào)度?！　。?）作業(yè)調(diào)度的依據(jù)。當(dāng)運行狀態(tài)的某一道作業(yè)被撤除或者是作業(yè)后備隊列中增加新的后備作業(yè)時，作業(yè)調(diào)度便會引發(fā)。作業(yè)調(diào)度依據(jù)的原則有兩條：　?、俳蛹{多少個作業(yè)。作業(yè)調(diào)度每次要接納多少個作業(yè)進入內(nèi)存，取決于多道程序度（Degree of Multiprogramming），即允許有多少個作業(yè)同時在內(nèi)存中運行。當(dāng)內(nèi)存中可以同時運行的作業(yè)太多時，可能會影響到系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，如使周轉(zhuǎn)時間太長，資源沖突嚴(yán)重。但是，如果內(nèi)存中同時運行的作業(yè)太少時，又會導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量太低，因此，多道程序度的確定應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模和運行速度等參數(shù)適當(dāng)折中?！　、诮蛹{哪些作業(yè)。應(yīng)將哪些作業(yè)從外存調(diào)入內(nèi)存，將取決于所采用的調(diào)度算法。因為系統(tǒng)要求的差異，各個系統(tǒng)可能采取的調(diào)度算法也各有其特點?！　。?）作業(yè)調(diào)度算法的兩種類型?？紤]作業(yè)調(diào)度算法時，必須綜合考慮用戶的方便性和資源的利用率兩個方面。在多道程序設(shè)計系統(tǒng)中，調(diào)度算法通常可以分為兩類：　?、倩谧鳂I(yè)優(yōu)先級。為了盡可能合理地調(diào)度作業(yè)，通常根據(jù)作業(yè)的某些屬性為作業(yè)規(guī)定一個調(diào)度參數(shù)——優(yōu)先級（或稱作業(yè)運行優(yōu)先級），作業(yè)調(diào)度程序則根據(jù)優(yōu)先級的高低決定它們的調(diào)度順序。決定優(yōu)先級的因素很多，如用戶任務(wù)的緊迫程度、上機所付費用、作業(yè)在后備隊列中等待的時間、作業(yè)所需的運行時間、作業(yè)所需的內(nèi)存量或者作業(yè)所需的I／O量等，都可以按一定的規(guī)則反映在優(yōu)先級這一參數(shù)上，以盡可能合理地滿足各種應(yīng)用的需求?！　?yōu)先級的確定方法分靜態(tài)優(yōu)先數(shù)法和動態(tài)優(yōu)先數(shù)法兩種。所謂靜態(tài)優(yōu)先數(shù)法是指作業(yè)在建立時即為它規(guī)定了一個優(yōu)先數(shù)，并在其作業(yè)的生存周期中保持不變。動態(tài)優(yōu)先數(shù)法是指作業(yè)的優(yōu)先數(shù)動態(tài)確定，并隨著作業(yè)活動的過程不斷變化，其變化規(guī)律的不同體現(xiàn)著不同的調(diào)度目標(biāo)。　?、诨谧鳂I(yè)對資源需求量。作業(yè)優(yōu)先級法較好地滿足了用戶對系統(tǒng)的要求，但沒有顧及系統(tǒng)資源的使用狀況。有些系統(tǒng)采用資源需求量法，以有效利用資源為出發(fā)點，把對資源需求量有著互補性的作業(yè)搭配在一起進行調(diào)度。例如：將短作業(yè)和長作業(yè)搭配，能減少作業(yè)之間的相互等待時間；將內(nèi)存需求少的作業(yè)和內(nèi)存需求大的作業(yè)搭配，能提高內(nèi)存的利用率，使內(nèi)存能夠盡可能經(jīng)常保持多道作業(yè)；將.I／0型作業(yè)與CP[J型作業(yè)搭配，可以提高CPU與I／O設(shè)備之間的并行性等?！　∮纱?，產(chǎn)生了3種常用的作業(yè)調(diào)度算法：先來先服務(wù)（FCFS）算法、最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）算法和響應(yīng)比高者優(yōu)先（HRN）調(diào)度算法。關(guān)于這3種算法的具體內(nèi)容，將在后面章節(jié)中做詳細講解?！　　?/pre>








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