《(2021版)操作系统原理与实验教程》分为原理篇和实验篇。原理篇从操作系统概述出发,对操作系统的处理机管理、存储管理、文件管理、设备管理进行了较为全面的阐述与介绍;实验篇围绕操作系统所涉及的典型问题,选取了10个具有代表性的实验项目进行介绍,通过实验目的、预备知识、实验内容、实验指导、问题思考5个环节进行阐述。
《(2021版)操作系统原理与实验教程》既可作为高等院校计算机类专业的本科生教材,也可作为计算机爱好者的自学读物。
操作系统是计算机软件系统中必不可少的系统软件,它管理和控制计算机的软硬件资源,是开发和使用应用系统不可缺少的支撑环境。操作系统课程是计算机专业的一门核心课程,是计算机专业知识体系中的重要组成部分。
目前市面上的操作系统教材大多重理论轻实践,不利于教师的案例式教学和学生课后自主学习巩固。要想更好地学习和透彻理解操作系统的基本原理和其在计算机系统组成中的作用,选择一本实用的操作系统教材十分必要。
本书是根据应用型本科教育的四个突出(突出基础、突出特色、突出应用、突出技术),结合编者多年来从事操作系统课程教学的经验,着重讲解操作系统的基本原理和相关概念,力求做到概念清晰、结构合理。涉及理论、概念等一类知识内容时,注重穿插学习方法的介绍和讲解,结合学生的特点,注重知识内容的实用性和综合性,删减以往类似教材中较刻板的和过时的理论知识点;涉及实践操作时重点突出“案例+任务驱动”式教学方法和过程的展示,书中提供了经过反复实践的实际案例,让学生在实践过程中接触的项目的综合性及知识的交叉性较之以往更强,将更多的学时和内容重点放在实用新技术的原理和实践方法上。
本书分为原理篇和实验篇两大部分。原理篇共分5章,第1章为操作系统概述,简述了操作系统的形成、发展历史和操作系统的类型。第2章为处理机管理,深入阐述了进程和线程的基本概念、同步与通信、调度和死锁。第3章为存储管理,介绍了存储管理的基本功能和几种存储管理方式的工作原理。第4章为文件管理,介绍了文件的组织形式和文件系统的实现。第5章为设备管理,介绍了设备分类和相关的设备管理技术。实验篇以Windows为平台,提供了与原理篇各章概念紧密结合的实验,目的是通过相关的课程实验,使学生对操作系统的核心基本原理有更深入的理解。
本书原理篇的第1、5章由凌伟编写,第2章和实验篇的内容由袁宇丽编写,第3章由李尧编写,第4章由李飞编写,最后全书由李尧统稿。本书的编写得到内江师范学院教材建设基金和天津大学出版社,特别是梁金和张明硕的大力支持和帮助,在此一并表示诚挚的谢意。
限于编者水平有限,教材中难免会有错误与不妥之处,恳请读者批评指正。
第1篇 原理篇
第1章 操作系统概述
1.1 操作系统的概念与特征
1.1.1 操作系统的概念
1.1.2 操作系统在计算机系统中的地位用
1.1.3 操作系统的基本特性
1.2 操作系统的功能和目标
1.2.1 处理机管理功能
1.2.2 存储器管理功能
1.2.3 设备管理功能
1.2.4 文件管理功能
1.2.5 用户接口
1.2.6 操作系统的目标
1.3 操作系统的分类
1.3.1 手工操作阶段
1.3.2 早期批处理
1.3.3 多道程序系统
1.3.4 分时操作系统
1.3.5 实时操作系统
1.3.6 通用操作系统
1.3.7 操作系统的基本类型
1.4 操作系统结构设计
1.4.1 软件工程的基本概念
1.4.2 传统操作系统结构
1.4.3 微内核OS结构
1.5 操作系统运行的硬件环境与界面形式
1.5.1 操作系统运行的硬件环境
1.5.2 命令控制界面接口
1.5.3 系统调用
习题1
第2章 处理机管理
2.1 前趋图和程序执行
2.1.1 前趋图的定义
2.1.2 顺序程序及其特性
2.1.3 并发程序及其特性
2.2 进程基础
2.2.1 进程的定义和特征
2.2.2 进程的状态及其转换
2.2.3 进程控制
2.3 线程基础
2.3.1 线程的概念
2.3.2 线程与进程的比较
2.3.3 线程的结构及状态
2.3.4 线程的实现
2.4 进程互斥
2.4.1 临界资源
2.4.2 临界区
2.4.3 进程互斥的实现
2.5 进程同步
2.5.1 进程同步的概念
2.5.2 进程同步机制
2.5.3 信号量机制
2.5.4 经典进程同步问题
2.5.5 管程机制
2.6 进程通信
2.6.1 进程通信的模式
2.6.2 消息传递通信的实现方式
2.7 处理机调度
2.7.1 处理机调度的层次
2.7.2 处理机调度算法的目标
2.7.3 交换与中级调度
2.7.4 作业与高级调度
2.7.5 作业调度算法
2.7.6 进程调度算法
2.7.7 实时调度
2.8 进程死锁
2.8.1 系统资源
2.8.2 死锁的概念
2.8.3 死锁的预防
2.8.4 死锁的避免
2.8.5 死锁的检测
2.8.6 死锁的解除
2.8.7 鸵鸟算法
习题2
第3章 存储管理
3.1 存储管理概述
3.1.1 存储器的层次结构
3.1.2 存储管理的功能
3.2 分区存储管理
3.2.1 单一连续区存储管理
3.2.2 固定分区存储管理
3.2.3 动态分区存储管理
3.2.4 内存不足的存储管理技术
3.3 分页存储管理
3.3.1 分页存储管理的概念
3.3.2 分页存储管理的地址变换机构
3.3.3 多级页表与反置页表
3.4 分段存储管理
3.4.1 分段存储管理的概念
3.4.2 分段存储管理的地址变换机构
3.4.3 分段的共享和保护
3.4.4 分段与分页、的区别
3.5 段页式存储管理
3.5.1 段页式存储管理的概念
3.5.2 段页式存储管理工作原理
3.6 虚拟存储管理
3.6.1 虚拟存储器的概念
3.6.2 虚拟存储器的实现方法
3.6.3 请求分页存储管理
3.6.4 页面置换算法
3.6.5 请求分段存储管理
3.6.6 请求段页式存储管理
习题3
第4章 文件管理
4.1 文件与文件系统
4.1.1 文件与文件系统概述
4.1.2 文件的类别
4.2 文件的组织形式
4.2.1 文件的逻辑结构和组织方式
4.2.2 文件的物理结构
4.2.3 文件的存取方法
4.3 文件目录
4.3.1 文件目录的基本概念
4.3.2 一级目录
4.3.3 二级目录
4.3.4 多级目录
4.4 文件共享
4.4.1 基于索引结点的共享方式
4.4.2 利用符号链实现文件共享
4.5 文件系统的实现
4.5.1 文件系统布局
4.5.2 文件存储空间分配
4.5.3 目录的实现
4.5.4 空闲存储空间的管理
4.5.5 文件操作的实现
4.6 文件系统安全
4.6.1 防止人为因素
4.6.2 防止自然因素或系统因素
4.6.3 文件系统的数据一致性
习题4
第5章 设备管理
5.1 设备类型与物理特征
5.1.1 设备分类
5.1.2 110型设备及其物理特征
5.1.3 存储型设备及其物理特征
5.2 数据传输方式
5.2.1 110过程的程序直接控制
5.2.2 110过程的程序中断控制
5.2.3 110数据传送的DMA控制
5.2.4 110过程的通道控制
5.3 设备分配管理
5.4 设备驱动程序
5.4.1 设备驱动程序的功能和特点
5.4.2 设备驱动程序的处理过程
5.5 缓冲技术
5.6 虚拟设备
5.7 磁盘调度
……
第2篇 实验篇
参考答案
参考文献