操作系統(tǒng)原理及實(shí)驗(yàn)

內(nèi)容概要

操作系統(tǒng)作為信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)軟件的核心基礎(chǔ)學(xué)科，其相關(guān)知識存在著抽象、難以理解等特點(diǎn)。為了幫助讀者學(xué)習(xí)、理解操作系統(tǒng)相關(guān)原理和概念，對操作系統(tǒng)工作和組成原理有一個理性的、系統(tǒng)的認(rèn)識，本教材試圖建立一個完整的操作系統(tǒng)知識體系，以深入淺出的方式描述一些重點(diǎn)、難點(diǎn)知識，并輔以相關(guān)Linux實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和適量習(xí)題，通過上機(jī)實(shí)驗(yàn)和習(xí)題訓(xùn)練，幫助讀者加深理解，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。
本教材全面系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本概念、原理和實(shí)現(xiàn)方法。全書共分八章和十一個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，第一章講述了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的發(fā)展概況；第二章至第八章分別論述了操作系統(tǒng)的基本原理、概念和實(shí)現(xiàn)方法，包括進(jìn)程和線程管理、進(jìn)程的同步和通信，死鎖問題，簡單存儲器管理，虛擬存儲器，處理機(jī)調(diào)度和實(shí)時調(diào)度，設(shè)備管理和文件系統(tǒng)；針對操作系統(tǒng)中的一些重點(diǎn)、難點(diǎn)知識，比如進(jìn)程概念、線程概念、進(jìn)程通信和文件系統(tǒng)等，在Linux環(huán)境下設(shè)計(jì)了十一個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，希望通過實(shí)驗(yàn)，幫助讀者加深對這些知識的理解和掌握。
本教材可作為普通高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)操作系統(tǒng)課程教材，供大學(xué)二年級以上學(xué)生和教師使用。

書籍目錄

第1章  操作系統(tǒng)概述
  1.1  什么是操作系統(tǒng)
  1.2  操作系統(tǒng)的目標(biāo)與功能
    1.2.1  操作系統(tǒng)作為用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口
    1.2.2  操作系統(tǒng)作為資源管理器
    1.2.3  操作系統(tǒng)的擴(kuò)展性
  1.3  操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程
    1.3.1  單道批處理系統(tǒng)
    1.3.2  多道批處理系統(tǒng)
    1.3.3  分時系統(tǒng)
    1.3.4  實(shí)時系統(tǒng)
    1.3.5  基本操作系統(tǒng)的特征
  1.4  現(xiàn)代Linux系統(tǒng)演變過程
  習(xí)題一
第2章  進(jìn)程描述和控制
  2.1  進(jìn)程概念
    2.1.1  程序的順序執(zhí)行
    2.1.2  資源與共享
    2.1.3  程序的并發(fā)執(zhí)行
    2.1.4  進(jìn)程概念的引入
  2.2  進(jìn)程描述
    2.2.1  進(jìn)程映像
    2.2.2  進(jìn)程控制塊
  2.3  進(jìn)程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換
  2.4  進(jìn)程控制
    2.4.1  進(jìn)程創(chuàng)建
    2.4.2  進(jìn)程終止
    2.4.3  進(jìn)程掛起
  2.5  線程
    2.5.1  線程的引入
    2.5.2  線程狀態(tài)
    2.5.3  線程與進(jìn)程之間的關(guān)系
    2.5.4  線程實(shí)現(xiàn)方式
  2.6  Linux進(jìn)程、線程創(chuàng)建與管理
    2.6.1  Linux進(jìn)程結(jié)構(gòu)
    2.6.2  進(jìn)程表
    2.6.3  系統(tǒng)進(jìn)程
    2.6.4  創(chuàng)建新進(jìn)程
    2.6.5  替換一個進(jìn)程映像
    2.6.6  復(fù)制一個進(jìn)程映像
    2.6.7  Linux線程創(chuàng)建
  習(xí)題二
第3章  同步與互斥
  3.1  基本概念
    3.1.1  并發(fā)進(jìn)程間的關(guān)系
    3.1.2  競爭關(guān)系
    3.1.3  協(xié)作關(guān)系
    3.1.4  解決臨界區(qū)互斥問題的準(zhǔn)則
  3.2  實(shí)現(xiàn)互斥的軟件方法
  3.3  實(shí)現(xiàn)互斥的硬件方法
    3.3.1  中斷禁用
    3.3.2  測試并建立指令
    3.3.3  交換指令
  3.4  信號量
    3.4.1  整型信號量
    3.4.2  記錄型信號量
    3.4.3  用信號量實(shí)現(xiàn)互斥
    3.4.4  用信號量實(shí)現(xiàn)同步
    3.4.5  經(jīng)典同步/互斥問題
  3.5  管程
    3.5.1  管程概念
    3.5.2  管程應(yīng)用
  3.6  進(jìn)程通信
    3.6.1  信號通信機(jī)制
    3.6.2  共享存儲區(qū)通信機(jī)制
    3.6.3  共享文件通信機(jī)制
    3.6.4  消息傳遞通信機(jī)制
  3.7  死鎖與饑餓
    3.7.1  死鎖產(chǎn)生的原因
    3.7.2  死鎖產(chǎn)生的條件
    3.7.3  死鎖預(yù)防(deadlock prevention)
    3.7.4  死鎖避免(deadlock avoidance)
    3.7.5  死鎖檢測(deadlock detection)
  3.8  Linux進(jìn)程通信機(jī)制及其應(yīng)用
    3.8.1  信號
    3.8.2  管道
    3.8.3  System V
    3.8.4  System V消息隊(duì)列
    3.8.5  System V信號量
    3.8.6  System V共享內(nèi)存
  習(xí)題三
第4章  存儲器管理
  4.1  存儲器管理概述
    4.1.1  地址重定位
    4.1.2  內(nèi)存的分配和回收
    4.1.3  存儲保護(hù)
    4.1.4  存儲共享
  4.2  單一連續(xù)存儲區(qū)管理
  4.3  分區(qū)管理
    4.3.1  固定分區(qū)
    4.3.2  動態(tài)分區(qū)
    4.3.3  可重定位動態(tài)分區(qū)管理
    4.3.4  伙伴系統(tǒng)
  4.4  簡單分頁技術(shù)
    4.4.1  分頁存儲管理的基本概念
    4.4.2  地址變換機(jī)構(gòu)
  4.5  簡單分段技術(shù)
    4.5.1  分段存儲管理的基本概念
    4.5.2  段的共享與保護(hù)
    4.5.3  段頁式存儲管理
  習(xí)題四
第5章  虛擬存儲器管理
  5.1  基礎(chǔ)知識
    5.1.1  分級存儲體系
    5.1.2  虛擬存儲器的引入
  5.2  虛擬分頁存儲管理
    5.2.1  基本思想
    5.2.2  硬件支持
    5.2.3  兩級頁表和多級頁表
    5.2.4  反置頁表
  5.3  頁面置換算法
    5.3.1  頁面置換過程
    5.3.2  最佳置換算法(OPT)
    5.3.3  先進(jìn)先出頁面置換算法(FIFO)
    5.3.4  最近最久未使用算法(LRU)
    5.3.5  時鐘置換算法(Clock)
    5.3.6  駐留集管理
  5.4  虛擬分段存儲管理
  習(xí)題五
第6章  處理器調(diào)度
  6.1  單處理器調(diào)度
    6.1.1  調(diào)度類型
    6.1.2  選擇調(diào)度算法的準(zhǔn)則
  6.2  調(diào)度算法
    6.2.1  先來先服務(wù)算法(Ifit Come Fit-Served，F(xiàn)CFS)
    6.2.2  最短進(jìn)程優(yōu)先算法(shortest Process Next，SPN)
    6.2.3  時間片輪轉(zhuǎn)算法(Round Robin，RR)
    6.2.4  最高優(yōu)先級算法(Highest Priority Fit，HPF)
    6.2.5  最高響應(yīng)比優(yōu)先算法(Highest Respoe Ratio Next，HRRN)
    6.2.6  多級反饋隊(duì)列算法(Multilevel Feedback Queue，MFQ)
    6.2.7  各種調(diào)度算法的比較
  6.3  實(shí)時調(diào)度
    6.3.1  實(shí)時任務(wù)分類
    6.3.2  實(shí)時任務(wù)調(diào)度算法
  習(xí)題六
第7章  設(shè)備管理
  7.1  概述
    7.1.1  I/O設(shè)備分類
    7.1.2  設(shè)備管理功能
  7.2  緩沖技術(shù)
    7.2.1  單緩沖
    7.2.2  雙緩沖
    7.2.3  循環(huán)緩沖
  7.3  中斷技術(shù)
  7.4  SPOOLing技術(shù)
    7.4.1  SPOOLing技術(shù)概述
    7.4.2  SPOOLing系統(tǒng)工作原理
  7.5  磁盤特性及調(diào)度算法
    7.5.1  磁盤結(jié)構(gòu)與特性
    7.5.2  磁盤性能參數(shù)
    7.5.3  磁盤調(diào)度策略
  習(xí)題七
第8章  文件系統(tǒng)
  8.1  文件系統(tǒng)概述
    8.1.1  記錄、文件與數(shù)據(jù)庫概念
    8.1.2  文件管理功能
  8.2  文件組織和訪問
  8.3  文件目錄
    8.3.1  目錄
    8.3.2  目錄組成
    8.3.3  目錄操作
  8.4  文件共享
  8.5  記錄組塊
  8.6  輔存管理
  習(xí)題八
實(shí)驗(yàn)一  Linux及其使用環(huán)境、內(nèi)核查看
實(shí)驗(yàn)二  Shell編程
實(shí)驗(yàn)三  進(jìn)程的創(chuàng)建和簡單控制
實(shí)驗(yàn)四  進(jìn)程互斥
實(shí)驗(yàn)五  線程機(jī)制
實(shí)驗(yàn)六  進(jìn)程通信——信號
實(shí)驗(yàn)七  進(jìn)程通信——共享內(nèi)存
實(shí)驗(yàn)八  進(jìn)程通信——消息隊(duì)列
實(shí)驗(yàn)九  進(jìn)程通信——管道
實(shí)驗(yàn)十  虛擬內(nèi)存管理
實(shí)驗(yàn)十一  文件與目錄
附錄1  Linux環(huán)境下的程序設(shè)計(jì)預(yù)備知識
附錄2  Linux環(huán)境下的常用系統(tǒng)調(diào)用簡介
主要參考文獻(xiàn)

圖書封面

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