操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

前言

“操作系統(tǒng)”是計(jì)算機(jī)科學(xué)中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)課程。掌握操作系統(tǒng)原理，熟悉操作系統(tǒng)的使用是各層次計(jì)算機(jī)軟硬件開發(fā)人員必不可少的基本技能。然而，困擾學(xué)?！安僮飨到y(tǒng)”教學(xué)的問題是講授理論原理比較容易，而如何指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐則相對(duì)較難。其結(jié)果致使學(xué)生不能深刻地理解操作系統(tǒng)的本質(zhì)，因而也不能在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中用所學(xué)的“操作系統(tǒng)”課程知識(shí)以及操作系統(tǒng)所提供的功能來解決實(shí)際問題。目前，國(guó)內(nèi)大專院校講授“操作系統(tǒng)”課程時(shí)，大多是在DOS或uNIX下練習(xí)_些操作系統(tǒng)的使用技巧。這樣的實(shí)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生既不能理解操作系統(tǒng)的內(nèi)部機(jī)制和體系結(jié)構(gòu)，也不能利用現(xiàn)有的內(nèi)核生成一個(gè)令自己滿意的操作系統(tǒng)，更不清楚操作系統(tǒng)的資源管理實(shí)現(xiàn)的過程和內(nèi)部機(jī)制，更不用說試圖自己改變系統(tǒng)中的部分算法及資源分配方式了。最初，A.S.Tanenbaum編寫的教學(xué)《操作系統(tǒng)》。Minix在很長(zhǎng)一段時(shí)間里較好地解決了這一問題。然而，隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的變化，元器件以及相應(yīng)軟件的飛速發(fā)展，早年開發(fā)出的Minix在很多方面已經(jīng)不能適應(yīng)今天的“操作系統(tǒng)”教學(xué)的需要了。在當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)度里，人們已認(rèn)識(shí)到這方面的問題，他們已經(jīng)開發(fā)出適合自己教學(xué)的操作系統(tǒng)——OSP、BACI、NACHOS、TOYOS等，其中OSP、BACI是基于裸機(jī)的操作實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，而NACHOS、TOYOS是基于模擬器的操作實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。但是，一個(gè)全新的，支持基于Intel x86計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)至今是一個(gè)空白。國(guó)內(nèi)這方面的研究相對(duì)滯后，就已有的幾本關(guān)于操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的書籍來看，一個(gè)突出的問題便是教學(xué)專用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)比較少。本實(shí)驗(yàn)教材提出的教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的研制是“操作系統(tǒng)”課程教學(xué)的一場(chǎng)變革，它能夠改變“操作系統(tǒng)”課堂教學(xué)因?yàn)闆]有實(shí)驗(yàn)環(huán)境只向?qū)W生講解基本理論，從而造成理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫離的局面。該實(shí)驗(yàn)體系構(gòu)架在Linux內(nèi)核的基礎(chǔ)上，按“系統(tǒng)基本構(gòu)架”、“系統(tǒng)五大功能”和“系統(tǒng)與用戶的接口”三方面分為8個(gè)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)兩部分?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括：進(jìn)程管理、存儲(chǔ)器管理、用戶接口、模塊編程、設(shè)備管理和文件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；綜合實(shí)驗(yàn)包括操作系統(tǒng)構(gòu)成實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)信息顯示實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生在該實(shí)驗(yàn)體系的指導(dǎo)下來學(xué)習(xí)理解操作系統(tǒng)的基本原理、內(nèi)部機(jī)制和體系結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上能夠親自動(dòng)手生成一個(gè)自己滿意的操作系統(tǒng)。

內(nèi)容概要

“計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)”是一門非常重要的專業(yè)課程，本教材所介紹的“基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)體系”可引導(dǎo)學(xué)生與操作系統(tǒng)內(nèi)核交互以理解其原理。整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系構(gòu)架在Linux內(nèi)核的基礎(chǔ)上，按“系統(tǒng)基本構(gòu)架”、“系統(tǒng)五大功能”和“系統(tǒng)與用戶的接口”三方面分為8個(gè)實(shí)驗(yàn)。    本書共11章，從內(nèi)容上分為三大部分。第一部分包括3章，介紹了基于Linux內(nèi)核的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、Linux內(nèi)核分析和使用方法；第二部分是對(duì)6項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)：進(jìn)程管理實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器管理實(shí)驗(yàn)、用戶接口實(shí)驗(yàn)、模塊編程實(shí)驗(yàn)、設(shè)備管理實(shí)驗(yàn)和文件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；第三部分是兩項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)：操作系統(tǒng)構(gòu)成實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)信息顯示實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)很好地解決了配合操作系統(tǒng)課程教學(xué)來指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐的問題。    本書所介紹的實(shí)驗(yàn)涵蓋了操作系統(tǒng)所有重要的原理和機(jī)制。本書及其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)既可作為大專院校、計(jì)算機(jī)職業(yè)?？茖W(xué)?；蛘唠娮宇惛鲗I(yè)“操作系統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，也可供從事計(jì)算機(jī)方向研究的專業(yè)技術(shù)人員使用。

書籍目錄

第一部分  Linux的基本機(jī)制和使用方法　第1章  Linux概述  　1.1  Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介　    1.1.1  Linux操作系統(tǒng)的發(fā)展　    1.1.2  Linux操作系統(tǒng)的特點(diǎn)　    1.1.3  目前流行的Linux版本　  1.2  基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)體系　    1.2.1  操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀　    1.2.2  選擇Linux的原因　    1.2.3  實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想　    1.2.4  實(shí)驗(yàn)體系的構(gòu)成　第2章  Linux內(nèi)核分析　  2.1  Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)概述　  2.2  Linux進(jìn)程管理　    2.2.1  描述進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　    2.2.2  進(jìn)程調(diào)度　    2.2.3  創(chuàng)建進(jìn)程　    2.2.4  進(jìn)程通信機(jī)制　  2.3  Linux存儲(chǔ)管理　    2.3.1  物理內(nèi)存管理器　    2.3.2  內(nèi)核內(nèi)存管理器　    2.3.3  虛擬內(nèi)存管理器　    2.3.4  Linux的高速緩沖機(jī)制　  2.4  Linux設(shè)備管理　    2.4.1  Linux設(shè)備管理結(jié)構(gòu)　    2.4.2  I/O控制方式  　  2.4.3  Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序　    2.4.4  字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序　    2.4.5  塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序　  2.5  Linux文件系統(tǒng)　    2.5.1  Linux文件系統(tǒng)概述　    2.5.2  虛擬文件系統(tǒng)VFS　    2.5.3  EXT2文件系統(tǒng)　    2.5.4  Linux的幾個(gè)重要文件系統(tǒng)　第3章  Linux的使用　  3.1  安裝Red Hat Linux  　3.2  Linux文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　    3.2.1  Linux目錄結(jié)構(gòu)　    3.2.2  目錄功能簡(jiǎn)介　    3.2.3  Linux文件系統(tǒng)的裝載和卸載　  3.3  Linux系統(tǒng)的基本操作    　3.3.1  Linux系統(tǒng)的啟動(dòng)與退出  　  3.3.2  Linux系統(tǒng)對(duì)文件和目錄的操作命令　    3.3.3  文檔備份與壓縮命令  　  3.3.4  權(quán)限改變命令　    3.3.5  Linux與用戶有關(guān)的命令　    3.3.6  Linux系統(tǒng)管理命令　    3.3.7  Linux磁盤管理命令  　  3.3.8  進(jìn)程管理命令    　3.3.9  Linux其他命令　  3.4  vi的使用  　  3.4.1  vi的操作模式    　3.4.2  vi的進(jìn)入與退出　    3.4.3  vi的常用命令　  3.5  Linux的編譯器gcc  　3.6  Shell程序設(shè)計(jì)    　3.6.1  Shell程序的編寫和執(zhí)行　    3.6.2  Shell基礎(chǔ)  　  3.6.3  Shell程序設(shè)計(jì)    　3.6.4  Shell程序的調(diào)試第二部分  基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　第4章  進(jìn)程管理實(shí)驗(yàn)　第5章  存儲(chǔ)器管理實(shí)驗(yàn)　第6章  用戶接口實(shí)驗(yàn)　第7章  模塊編程實(shí)驗(yàn)　第8章  設(shè)備管理實(shí)驗(yàn)　第9章  文件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)第三部分  綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)　第10章  操作系統(tǒng)構(gòu)成實(shí)驗(yàn)　第11章  系統(tǒng)信息顯示實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　Linux概述1.1　Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.1.1　Linux操作系統(tǒng)的發(fā)展Linux操作系統(tǒng)核心最早是由芬蘭赫爾辛基大學(xué)25歲的芬蘭大學(xué)生Linus Torvalds在1991年8月發(fā)布的。Linux是Linus和Minix的混合稱呼，意為L(zhǎng)inus編寫的類似Minix的系統(tǒng)。Linus將其發(fā)布在Intemet上，得到了積極的回應(yīng)，很快就有數(shù)百名程序員和愛好者通過Internet加入Linux的行列，他們不斷對(duì)程序進(jìn)行修改和完善，經(jīng)過幾年的努力，Linux終于在全球普及開來，成為當(dāng)今最為流行的操作系統(tǒng)之一。Linux最初是針對(duì)Intel架構(gòu)的個(gè)人計(jì)算機(jī)開發(fā)的，但現(xiàn)在不僅個(gè)人桌面版的用戶極多，在服務(wù)器領(lǐng)域也得到越來越多的應(yīng)用，例如Sun公司的Sparc工作站和DEC公司的Alpha工作站等。此外，在嵌入式開發(fā)方面Linux更是具有其他操作系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢(shì)。Linux的源代碼是自由分發(fā)的和完全公開的，也是完全免費(fèi)的，可以很方便地從網(wǎng)上下載。Linux與Internet同步發(fā)展壯大。Linux的目標(biāo)是POSIX兼容性。Linux不僅涵蓋了UNIX的所有特征，而且融合了許多其他操作系統(tǒng)的東西，這些特征包括真正的多任務(wù)、虛擬存儲(chǔ)、快速的TCP/IP實(shí)現(xiàn)、共享庫和多用戶。Linux運(yùn)行在保護(hù)模式并且完全支持32位和64位多任務(wù)，它能運(yùn)行主要的UNIX工具軟件、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。Linux還擁有一個(gè)完全免費(fèi)的、遵從X/Open標(biāo)準(zhǔn)的X Windows的實(shí)現(xiàn)。Linux內(nèi)核的版權(quán)歸LinusTorvalds所有。

編輯推薦

《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo):基于Linux內(nèi)核(第2版)》所介紹的“基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)體系”可引導(dǎo)學(xué)生與操作系統(tǒng)內(nèi)核交互以理解其原理。整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系構(gòu)架在Linux內(nèi)核的基礎(chǔ)上，按“系統(tǒng)基本構(gòu)架”、“系統(tǒng)五大功能”和“系統(tǒng)與用戶的接口”三方面分為8個(gè)實(shí)驗(yàn)。

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