內(nèi)容簡介

操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計算機中必不可少的核心軟件，是計算機學(xué)科各專業(yè)的必修課程，也是從事計算機應(yīng)用人員的必備知識。

本書系統(tǒng)地講述了操作系統(tǒng)的基本概念、原理、技術(shù)、策略及功能，盡可能多方面地提示操作系統(tǒng)的精髓和特征，以簡潔、易懂的語言組織全書內(nèi)容。

全書共7章，第1章介紹操作系統(tǒng)的基本知識，第2章詳細說明進程管理的相關(guān)內(nèi)容，第3章闡述處理機調(diào)度，第4章介紹存儲管理，第5章介紹設(shè)備管理，第6章介紹文件系統(tǒng)，第7章介紹Linux網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器配置實例。

本書既可作為高等院校計算機及相關(guān)專業(yè)本科、專科的教材，也可供從事計算機科學(xué)、工程、應(yīng)用等方面工作的科技人員參考使用。

前    言

　　操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中較為重要的系統(tǒng)軟件，在計算機學(xué)科的課程體系中占有重要的地位，是計算機及相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課，也是計算機專業(yè)從業(yè)者必須掌握的知識。一本適用的教材對于操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)尤為重要。因此，作者在多年教學(xué)工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合Linux 2.4內(nèi)核相關(guān)內(nèi)容編寫了此書。

　　考慮到課程學(xué)習(xí)的有限課時數(shù)，我們對內(nèi)容進行了精選，著重于操作系統(tǒng)基本概念、基本原理、實現(xiàn)策略、基本算法原理的闡述，力圖從兩個主線――操作系統(tǒng)的資源管理角度和面向用戶的角度將操作系統(tǒng)內(nèi)容組織成一個邏輯清晰的整體。

　　全書共分7章。從操作系統(tǒng)的資源管理角度分別介紹了相關(guān)軟硬件資源管理的內(nèi)容，并在其中引入Linux 2.4相關(guān)的內(nèi)容進行實例說明。

　　第1章  概述  介紹操作系統(tǒng)的基本知識、操作系統(tǒng)的歷史與發(fā)展、操作系統(tǒng)的分類，簡要介紹了計算機系統(tǒng)相關(guān)部件，并引入系統(tǒng)調(diào)用的概念，說明了操作系統(tǒng)的特征及發(fā)展趨勢，并對Linux操作系統(tǒng)的產(chǎn)生及發(fā)展特征做了簡要說明。

　　第2章  進程控制  介紹進程的概念，對進程控制、進程互斥、同步、通信、進程死鎖、管程、線程的概念等問題進行了分析和討論，并介紹了Linux進程控制、Linux進程通信的內(nèi)容，設(shè)計了兩次實驗。

　　第3章  處理機調(diào)度  介紹作業(yè)的概念、作業(yè)與進程的關(guān)系、多級調(diào)度的概念、作業(yè)及進程調(diào)度算法、Linux進程調(diào)度等相關(guān)內(nèi)容。

　　第4章  存儲管理  介紹存儲管理功能、單一連續(xù)存儲管理、分區(qū)式管理、分頁式管理、分段式管理、段頁式管理、虛擬存儲技術(shù)、Linux存儲管理等知識。

　　第5章  設(shè)備管理  介紹設(shè)備管理概述、設(shè)備控制器、設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸控制方式、中斷技術(shù)、緩沖技術(shù)、設(shè)備獨立性、設(shè)備分配、SPOOLing技術(shù)等內(nèi)容。

　　第6章  文件系統(tǒng)  介紹文件的基本概念、文件組織形式、文件存儲空間管理方法、文件目錄管理、文件操作、文件系統(tǒng)的層次模型、Linux文件系統(tǒng)概述等內(nèi)容。

　　第7章  Linux網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器配置實例  介紹Linux網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識、網(wǎng)卡配置、Linux網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、samba服務(wù)器配置、DNS服務(wù)器配置、FTP服務(wù)器配置等相關(guān)內(nèi)容。

　　本書主要由福建工程學(xué)院陳敏、許雪林、湯龍梅、王璇、楊海燕等教師合作編寫，在本書的編寫過程中參考了大量的相關(guān)技術(shù)資料及經(jīng)典案例，吸取了許多寶貴經(jīng)驗，在此一并表示謝意！

　　由于編者水平有限，書中難免會有疏漏和不妥之處，希望讀者批評指正。作者E-mail：chenmin@fjut.edu.cn。

　　　

編者

 

目錄

第1章  概述 1

1.1  操作系統(tǒng)的定義 3

1.1.1  面向用戶的操作系統(tǒng) 3

1.1.2  面向系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng) 4

1.1.3  操作系統(tǒng)的定義 4

1.2  操作系統(tǒng)的發(fā)展簡史 5

1.2.1  手工操作階段 5

1.2.2  監(jiān)督程序階段 5

1.2.3  執(zhí)行系統(tǒng)階段 5

1.2.4  多道程序系統(tǒng)階段 6

1.2.5  操作系統(tǒng)的形成 7

1.3  操作系統(tǒng)的分類 7

1.4  計算機系統(tǒng)硬件簡介 11

1.4.1  中央處理器 11

1.4.2  存儲器 11

1.4.3  磁盤 12

1.4.4  I/O設(shè)備 12

1.4.5  總線 13

1.4.6  操作系統(tǒng)的工作過程 13

1.5  系統(tǒng)調(diào)用 15

1.5.1  系統(tǒng)調(diào)用的基本類型 16

1.5.2  系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn) 16

1.6  現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征 17

1.7  操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 19

1.8  Linux操作系統(tǒng)簡介 20

1.8.1  Linux的產(chǎn)生 20

1.8.2  Linux的特性 20

1.8.3  Linux與Windows操作系統(tǒng)

之間的差別 21

1.8.4  Linux的用戶界面 22

本章小結(jié) 23

習(xí)題 24

第2章  進程控制 25

2.1  進程的概念 27

2.1.1  程序的順序執(zhí)行 27

2.1.2  程序的并發(fā)執(zhí)行 28

2.1.3  進程的引入原因 31

2.2  進程控制 38

2.2.1  進程創(chuàng)建 38

2.2.2  進程撤銷 40

2.2.3  進程阻塞 41

2.2.4  進程喚醒 42

2.2.5  Linux進程創(chuàng)建及執(zhí)行實例 43

2.3  進程間通信 45

2.3.1  臨界區(qū)與臨界資源 46

2.3.2  忙等的互斥 46

2.3.3  用信號量機制實現(xiàn)互斥與

同步 50

2.3.4  進程通信 56

2.3.5  Linux IPC概述 57

2.3.6  Linux管道通信 58

2.3.7  Linux軟中斷通信 60

2.4  經(jīng)典的IPC問題 63

2.4.1  生產(chǎn)者與消費者問題 63

2.4.2  哲學(xué)家進餐問題 63

2.4.3  讀者－寫者問題 65

2.5  線程 66

2.5.1  線程的引入及定義 66

2.5.2  線程與進程的關(guān)系 67

2.5.3  線程的實現(xiàn)方法 68

2.5.4  Linux的線程管理 68

2.5.5  Linux線程管理相關(guān)函數(shù) 69

2.5.6  Linux線程管理舉例 70

2.6  管程 71

2.6.1  管程的提出 71

2.6.2  管程概念 71

2.6.3  管程的組成 71

2.6.4  管程的形式 72

2.6.5  管程的三個主要特性 73

2.7  死鎖 73

2.7.1  死鎖的定義和起因 73

2.7.2  規(guī)避死鎖的方法 74

2.8  小型案例實訓(xùn) 77

本章小結(jié) 78

習(xí)題 78

第3章  處理機調(diào)度 81

3.1  作業(yè)的概念 82

3.2  作業(yè)與進程的關(guān)系 83

3.3  多級調(diào)度的概念 84

3.3.1  高級調(diào)度 84

3.3.2  中級調(diào)度 85

3.3.3  低級調(diào)度 85

3.3.4  線程調(diào)度 85

3.4  調(diào)度算法 85

3.4.1  作業(yè)調(diào)度算法 86

3.4.2  進程調(diào)度算法 87

3.5  進程調(diào)度的時機 91

3.6  Linux進程調(diào)度 91

3.6.1  Linux進程調(diào)度的目標(biāo) 91

3.6.2  Linux進程分類 92

3.6.3  Linux進程優(yōu)先級 92

3.6.4  Linux進程調(diào)度程序 93

3.6.5  進程調(diào)度策略 94

3.6.6  可變優(yōu)先級 94

3.6.7  可變時間片 94

3.6.8  Linux進程調(diào)度實現(xiàn) 95

3.7  小型案例實訓(xùn) 95

本章小結(jié) 103

習(xí)題 103

第4章  存儲管理 106

4.1  存儲管理概述 107

4.1.1  計算機系統(tǒng)的存儲體系 108

4.1.2  存儲器的組織方式 109

4.2  單一連續(xù)存儲管理 112

4.3  分區(qū)存儲管理 112

4.3.1  固定分區(qū)方式 112

4.3.2  可變分區(qū)方式 114

4.3.3  分區(qū)式存儲管理的特點 116

4.3.4  分區(qū)式存儲管理的內(nèi)存擴充

技術(shù) 117

4.4  分頁存儲管理 119

4.4.1  分頁存儲管理的基本原理 119

4.4.2  分頁存儲管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 120

4.4.3  頁式地址結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換 122

4.4.4  相聯(lián)存儲器和快表 124

4.4.5  分頁存儲管理的內(nèi)存分配與

回收 125

4.4.6  分頁存儲管理的內(nèi)存共享與

保護 126

4.4.7  分頁存儲管理的特點 127

4.5  分段存儲管理 127

4.5.1  分段存儲管理的基本原理 127

4.5.2  分段存儲管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 128

4.5.3  分段存儲管理的地址結(jié)構(gòu)及

轉(zhuǎn)換 128

4.5.4  內(nèi)存分配與回收 129

4.5.5  段共享與保護 130

4.5.6  分段存儲管理的特點 131

4.5.7  分頁存儲管理和分段存儲管理

的區(qū)別 131

4.6  段分頁存儲管理 131

4.7  虛擬存儲管理系統(tǒng) 131

4.7.1  虛擬存儲概述 131

4.7.2  請求分頁虛擬存儲管理 133

4.7.3  請求分段虛擬存儲管理 138

4.7.4  段頁式虛擬存儲管理 138

4.8  Linux的存儲管理 139

4.8.1  Intel 80386體系結(jié)構(gòu)下的內(nèi)存管理機制 139

4.8.2  Linux地址轉(zhuǎn)換機制 142

4.8.3  Linux內(nèi)存分配和釋放 143

4.8.4  Linux進程虛擬內(nèi)存地址 145

4.8.5  Linux頁面操作 147

4.9  小型案例實訓(xùn) 149

本章小結(jié) 153

習(xí)題 153

第5章  設(shè)備管理 155

5.1  概述 156

5.1.1  設(shè)備的分類 156

5.1.2  設(shè)備管理的功能 157

5.2  設(shè)備控制器 158

5.2.1  設(shè)備控制器的基本功能 158

5.2.2  設(shè)備控制器的組成 159

5.3  數(shù)據(jù)傳送控制方式 159

5.3.1  程序直接控制方式 160

5.3.2  中斷控制方式 160

5.3.3  DMA方式 161

5.3.4  通道控制方式 163

5.4  中斷技術(shù) 164

5.4.1  中斷的基本概念 164

5.4.2  中斷類型 166

5.4.3  中斷的優(yōu)先級 167

5.4.4  軟件中斷 168

5.5  緩沖技術(shù) 168

5.5.1  緩沖技術(shù)的引入 168

5.5.2  緩沖的分類與管理 169

5.6  設(shè)備獨立性 169

5.7  設(shè)備分配 170

5.7.1  設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 170

5.7.2  設(shè)備分配時應(yīng)考慮的因素 171

5.8  SPOOLing系統(tǒng) 172

5.9  Linux設(shè)備管理 173

5.9.1  設(shè)備管理概述 173

5.9.2  Linux的I/O控制 175

5.9.3  字符設(shè)備與塊設(shè)備管理 177

5.10  小型案例實訓(xùn) 178

本章小結(jié) 182

習(xí)題 183

第6章  文件系統(tǒng) 184

6.1  文件 186

6.1.1  文件管理的幾個基本概念 186

6.1.2  文件分類 187

6.2  文件組織形式 187

6.2.1  文件的邏輯結(jié)構(gòu) 187

6.2.2  文件的物理結(jié)構(gòu) 188

6.3  文件存儲空間的管理 191

6.3.1  空閑文件目錄法 191

6.3.2  空閑塊鏈法 191

6.4  文件目錄管理 192

6.4.1  文件目錄管理的基本要求 192

6.4.2  文件控制塊和索引節(jié)點 193

6.4.3  文件目錄結(jié)構(gòu) 193

6.4.4  文件共享 194

6.4.5  文件保護 195

6.5  文件操作 196

6.6  文件系統(tǒng)的層次模型 196

6.7  Linux文件系統(tǒng)概述 198

6.7.1  Linux文件系統(tǒng)特點 198

6.7.2  Linux的文件類型 198

6.7.3  Linux的虛擬文件系統(tǒng) 199

6.7.4  掛載、卸載文件系統(tǒng) 201

6.7.5  ext2文件系統(tǒng) 201

6.8  小型案例實訓(xùn) 202

本章小結(jié) 208

習(xí)題 209

第7章  Linux網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器配置

實例 211

7.1  Linux網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 212

7.1.1  Linux網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)概念 212

7.1.2  Linux的網(wǎng)絡(luò)端口 212

7.1.3  Linux網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)配置文件 213

7.2  配置網(wǎng)卡 216

7.2.1  配置TCP/IP 網(wǎng)絡(luò) 216

7.2.2  網(wǎng)絡(luò)相關(guān)命令 217

7.2.3  桌面環(huán)境下配置網(wǎng)卡 218

7.2.4  配置網(wǎng)絡(luò)的shell命令 221

7.3  Linux網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 223

7.3.1  服務(wù)器軟件與網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 223

7.3.2  管理服務(wù) 224

7.4  samba服務(wù)器 224

7.4.1  samba概述 224

7.4.2  samba的安裝 227

7.4.3  samba的配置文件 227

7.4.4  samba的文件共享 227

7.4.5  samba的打印共享 229

7.4.6  啟動和停止samba服務(wù) 230

7.4.7  編輯文件配置samba服務(wù)器

實例 230

7.5  DNS服務(wù)器 232

7.5.1  配置主DNS服務(wù)器 232

7.5.2  配置輔助DNS服務(wù)器 234

7.5.3  測試DNS服務(wù)器 234

7.6  FTP服務(wù)器 236

7.6.1  FTP服務(wù)器簡介 236

7.6.2  vsftpd服務(wù)器配置基礎(chǔ) 237

7.6.3  配置vsftpd服務(wù)器 239

本章小結(jié) 240

習(xí)題 241

附錄 242

參考文獻 257