操作系統(tǒng)實用教程

前言

　　操作系統(tǒng)課程是一門實踐性很強的技術(shù)課程，是計算機專業(yè)本科生的必修課。開設(shè)本實驗課的目的在于培養(yǎng)學生的實踐能力，促進理論與實踐的結(jié)合。本書通過兩個著名的操作系統(tǒng)Windows和Linux各自的編程接口，提供一些編程實例，使學生熟悉對操作系統(tǒng)程序接口的使用，并了解如何模擬操作系統(tǒng)原理的實現(xiàn)，加深對操作系統(tǒng)設(shè)計原理和實現(xiàn)方法的理解，使學生在程序設(shè)計方面能夠得到基本的訓練?！　〔僮飨到y(tǒng)本身的構(gòu)造十分復雜，如何在有效的時間內(nèi)，使學生既能了解其實現(xiàn)原理，又能對原理部分進行有效的實踐，是操作系統(tǒng)教學一直在探索的內(nèi)容。本書從基本原理出發(fā)，提供了不同類型的上機實習題。每個實習題都配有測試通過的源程序代碼供讀者參考，也對實習題的設(shè)計進行了詳細的講解和指導?！　”緯氖褂脤ο笫轻槍ζ胀ǜ叩仍盒Ｓ嬎銠C專業(yè)的學生，或者是具有一些操作系統(tǒng)基本知識并想進一步了解程序設(shè)計以及操作系統(tǒng)實驗內(nèi)容的讀者。實驗的環(huán)境是Windows操作系統(tǒng)或者是Linux操作系統(tǒng)。Windows操作系統(tǒng)已經(jīng)很普及，但是對于Linux操作系統(tǒng)并不是每個用戶都有所了解，僅是有具體應(yīng)用目的或者對Linux感興趣的人才會去接觸Linux。所以，在附錄B中為讀者提供了有關(guān)Linux的安裝知識和常用命令。而對Windows的使用，我們便主觀地認為學生已經(jīng)熟知了它的使用，所以在介紹實驗方法時，只重點介紹編程工具的使用過程以及實驗設(shè)計本身的內(nèi)容。　　在Windows的實驗中，重點放在對Windows的應(yīng)用程序接口API的使用上。利用這些與操作系統(tǒng)原理直接相關(guān)的API，編寫一些實踐操作系統(tǒng)概念的實例，便于對抽象概念的理解和具體化；通過閱讀本書提供的實例程序代碼，使讀者得到編程方面的體驗和訓練?！　≡贚inux的實驗中，基本上也是在系統(tǒng)調(diào)用的層次上對學生進行訓練，所不同的是Linux是開放源代碼的自由軟件，讀者可以很方便地得到Linux操作系統(tǒng)的全部源代碼。比如常用的由Red Hat Software公司提供的Red Hat Linux，既可從網(wǎng)站上下載，也可從一般的書店中買到安裝光盤。Linux是深入學習操作系統(tǒng)的有利環(huán)境，通過對Linux的不斷了解，不僅可以深入學習操作系統(tǒng)的設(shè)計原理和技巧，還可以在互聯(lián)網(wǎng)上與熱衷于編程的人探討與Linux相關(guān)的技術(shù)難題。如今的筆記本電腦已經(jīng)十分普及，從而使Linux的實驗環(huán)境可以隨讀者的筆記本電腦安裝并建立。　　本書在Windows環(huán)境下提供了四個實驗，分別是關(guān)于操作系統(tǒng)命令接口的設(shè)計、進程調(diào)度、虛存管理以及文件管理方面的實驗內(nèi)容。　　在Linux環(huán)境下提供了四個實驗，分別是關(guān)于操作系統(tǒng)的命令接口程序shell的編制、虛存管理、作業(yè)控制系統(tǒng)以及文件系統(tǒng)方面的實例?！　杏行嶒烆}目是基于北京航空航天大學計算機學院操作系統(tǒng)課設(shè)的實驗內(nèi)容，書中配備的實驗源程序有一部分來自于學生提交的實際作業(yè)?？紤]到實驗的覆蓋面，在附錄中增加了存儲管理以及命令接口設(shè)計等方面的實驗實例供讀者參考和學習。　　本書的Windows實驗部分由羅曉峰執(zhí)筆，Linux的實驗部分由李鵬和羅曉峰執(zhí)筆，任愛華完成全書的統(tǒng)稿、編寫和審校工作。參與本書實驗的設(shè)計與驗證工作的還有李萌、張愷、張曉敏、原攀峰、郝美玲、胡寶雷、郭威、叢佩政、張迪、茹曉毅、佘世偉、楊洋、鄭志明等?！　∠抻诰幷咚?，錯誤和不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　操作系統(tǒng)課的實驗環(huán)節(jié)一直是操作系統(tǒng)教學的難點。本書通過Windows和Linux兩個操作系統(tǒng)各自的編程接口，提供一些編程實例，以此加深學生對操作系統(tǒng)設(shè)計原理的領(lǐng)會和對操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法的理解，并且使學生在程序設(shè)計方面能夠得到基本的訓練?！　”緯峁┝瞬僮飨到y(tǒng)接口的設(shè)計實例以及有關(guān)進程調(diào)度、作業(yè)調(diào)度、虛存管理、文件管理、設(shè)備管理等內(nèi)容的實踐例子。書中的實驗環(huán)境基于Windows操作系統(tǒng)或者Linux操作系統(tǒng)。每個實驗分為六個部分，即實驗?zāi)康?、實驗要求、相關(guān)基礎(chǔ)知識、實驗設(shè)計、實驗總結(jié)、源程序與運行結(jié)果?！　”緯氖褂脤ο笫瞧胀ǜ叩仍盒Ｓ嬎銠C專業(yè)的學生，或者是具有一些操作系統(tǒng)基本知識并想進一步了解程序設(shè)計以及操作系統(tǒng)實驗內(nèi)容的讀者，也可作為普通高等院校操作系統(tǒng)實驗教學的參考書。

書籍目錄

實驗一  命令解釋程序　1.1  實驗?zāi)康摹?.2  實驗要求　　1.2.1  基本要求　　1.2.2  進一步要求　　1.2.3  實驗步驟建議　1.3  相關(guān)基礎(chǔ)知識　　1.3.1  命令解釋程序與內(nèi)核的關(guān)系　　1.3.2  系統(tǒng)調(diào)用　　1.3.3  重要API的使用說明　1.4  實驗設(shè)計　　1.4.1  重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　1.4.2  程序?qū)崿F(xiàn)　1.5  實驗總結(jié)　1.6  源程序與運行結(jié)果　　1.6.1  程序源代碼　　1.6.2  程序運行結(jié)果　　1.6.3  實驗報告模板實驗二  虛存管理（Windows）　2.1  實驗?zāi)康摹?.2  實驗要求　　2.2.1  基本要求　　2.2.2  進一步要求　2.3  相關(guān)基礎(chǔ)知識　　2.3.1  虛擬存儲器　　2.3.2  頁式存儲管理方式　　2.3.3  Windows中的虛擬存儲技術(shù)　2.4  實驗設(shè)計　　2.4.1  重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　2.4.2  程序?qū)崿F(xiàn)　2.5  實驗總結(jié)　2.6  源程序與運行結(jié)果　　2.6.1  程序源代碼　　2.6.2  程序運行結(jié)果實驗三  進程調(diào)度　3.1  實驗?zāi)康摹?.2  實驗要求　　3.2.1  基本要求　　3.2.2  進一步要求　3.3  相關(guān)基礎(chǔ)知識　　3.3.1  進程調(diào)度　　3.3.2  Windows中的進程和線程　　3.3.3  相關(guān)Win32 API介紹　3.4  實驗設(shè)計　　3.4.1  重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　3.4.2  程序?qū)崿F(xiàn)　3.5  實驗總結(jié)　3.6  源程序與運行結(jié)果　　3.6.1  程序源代碼　　3.6.2  程序運行結(jié)果實驗四  文件系統(tǒng)　4.1  實驗?zāi)康摹?.2  實驗要求　　4.2.1  基本要求　　4.2.2  進一步要求　4.3  相關(guān)基礎(chǔ)知識　　4.3.1  Windows的文件系統(tǒng)　　4.3.2  FAT16文件系統(tǒng)　　4.3.3  相關(guān)API函數(shù)說明　4.4  實驗設(shè)計　　4.4.1  重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　4.4.2  程序?qū)崿F(xiàn)　　4.4.3  編譯及運行　4.5  實驗總結(jié)　4.6  源程序與運行結(jié)果　　4.6.1  程序源代碼　　4.6.2  程序運行結(jié)果實驗五  shell程序　5.1  實驗?zāi)康摹?.2  實驗要求　　5.2.1  基本要求　　5.2.2  進一步要求　　5.2.3  實驗步驟建議　5.3  相關(guān)基礎(chǔ)知識　　5.3.1  shell與內(nèi)核的關(guān)系　　5.3.2  系統(tǒng)調(diào)用　　5.3.3  Lex和YACC介紹　5.4  實驗設(shè)計　　5.4.1  重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　5.4.2  程序?qū)崿F(xiàn)　5.5  實驗總結(jié)　5.6  源程序與運行結(jié)果　　5.6.1  程序源代碼　　5.6.2  程序運行結(jié)果實驗六  虛存管理（Linux）　6.1  實驗?zāi)康摹?.2  實驗要求　　6.2.1  基本要求　　6.2.2  進一步要求　6.3  相關(guān)基礎(chǔ)知識　　6.3.1  存儲管理　　6.3.2  虛擬存儲的功能　　6.3.3  虛擬存儲的抽象模型　　6.3.4  按需裝入頁面　　6.3.5  頁面交換　　6.3.6  共享內(nèi)存　　6.3.7  存取控制　　6.3.8  系統(tǒng)頁表　　6.3.9  頁面的分配和釋放　　6.3.10  內(nèi)存映射　　6.3.11  缺頁中斷　6.4  實驗設(shè)計　　6.4.1  重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　6.4.2  虛存管理程序的實現(xiàn)　6.5  實驗總結(jié)　6.6  源程序與運行結(jié)果　　6.6.1  程序源代碼　　6.6.2  程序運行結(jié)果實驗七  作業(yè)調(diào)度　7.1  實驗?zāi)康摹?.2  實驗要求　　7.2.1  基本要求　　7.2.2  進一步要求　7.3  相關(guān)基礎(chǔ)知識　　7.3.1  進程及作業(yè)的概念　　7.3.2  作業(yè)調(diào)度　　7.3.3  進程間通信　7.4  實驗設(shè)計　　7.4.1  重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　7.4.2  程序?qū)崿F(xiàn)　7.5  實驗總結(jié)　7.6  源程序與運行結(jié)果　　7.6.1  程序源代碼　　7.6.2  程序運行結(jié)果實驗八  文件系統(tǒng)附錄A  存儲管理應(yīng)用實例附錄B  操作系統(tǒng)接口參考文獻

章節(jié)摘錄

　　實驗一　命令解釋程序　　1.1　實驗?zāi)康摹　　ふ莆彰罱忉尦绦虻脑O(shè)計方法?！　　W習Windows系統(tǒng)調(diào)用的使用，了解目錄操作、進程控制等相關(guān)知識。　　·理解并發(fā)程序中的同步問題。　　·培養(yǎng)C／C++語言程序設(shè)計技能，提高程序設(shè)計和文檔編寫能力。　　·鍛煉團隊成員的交流與合作能力。　　1.2　實驗要求　　1.2.1　基本要求　　本實驗要求實現(xiàn)一個簡單的命令解釋程序，其設(shè)計類似于MS-DOS的Command程序，程序應(yīng)當具有如下一些重要特征：　　·能夠執(zhí)行cd、dir、tasklist、taskkill、history、exit等內(nèi)部命令?！　　つ軌騽?chuàng)建前臺進程和后臺進程?！　〈送?，還應(yīng)做到：　　·使用VC建立工程?！　　ぬ峁┣逦?、詳細的設(shè)計文檔和解決方案?！　”緦嶒灥木唧w要求如下：　?。?）參考Command命令解釋程序，采用控制臺命令行輸入，命令提示行是當前目錄與提示符“>”，在提示符后輸入命令，執(zhí)行結(jié)果在控制臺中顯示，如圖1-l所示。　?。?）實現(xiàn)以下內(nèi)部命令?！　　d切換目錄?！　　ir顯示指定目錄下的文件、目錄及磁盤空間等相關(guān)信息。　　·tasklist顯示系統(tǒng)當前進程信息，包括進程標識符pid、線程數(shù)、進程名等?！　　askkill結(jié)束系統(tǒng)中正在運行的進程，須提供進程標識pid?！　　istory顯示控制臺中曾經(jīng)輸入過的命令。　　·exit退出控制臺?！　。?）對前臺進程和后臺進程的操作?！　”緦嶒炘O(shè)計的命令解釋程序可以將進程放在前臺執(zhí)行或者后臺執(zhí)行。

編輯推薦

　　《操作系統(tǒng)實用教程（第3版）實驗指導》為配合普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材、北京市精品教材《操作系統(tǒng)實用教程（第三版）》而編寫《操作系統(tǒng)實用教程（第3版）實驗指導》從操作系統(tǒng)的基本原理出發(fā)，分別以Windows和Linux兩個操作系統(tǒng)為實驗環(huán)境，采用各自的編程接口，提供了不同類型的上機實驗題每個實驗分為六個部分，即實驗?zāi)康?、實驗要求、相關(guān)基礎(chǔ)知識、實驗設(shè)計、實驗總結(jié)、源程序與運行結(jié)果書中針對每個實驗題目的設(shè)計都進行了詳細的講解和指導，所有的源程序代碼均通過測試附錄B中為讀者提供了有關(guān)Linux的安裝知識和常用命令，便于使用Linux操作系統(tǒng)的讀者參考。

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