操作系統(tǒng)與自由軟件Linux

前言

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)軟件，是計算機的“管家”，是計算機與用戶之間的接口。同時，操作系統(tǒng)又是計算機及其相關專業(yè)的核心課程之一，它主要講述操作系統(tǒng)的基本原理和實現方法。操作系統(tǒng)課程的特點是概念多，內容抽象，理論性強。長期以來，高校普遍反映這門課難講、難學和難實驗。除了課程本身的原因，事實上，教材的選用也是一個非常重要的因素。目前已出版的操作系統(tǒng)教材中，偏重理論的較多，而能結合教學實際、注重實踐性的教材很少。本教材就是作者根據多年教學研究經驗，針對課程本身的特點，并充分結合目前的教學實際而編寫的。操作系統(tǒng)課程是計算機專業(yè)的核心課程。本書根據最新的操作系統(tǒng)課程教學大綱的要求，全面、系統(tǒng)地介紹了作業(yè)管理、進程管理、內存管理、設備管理、文件管理、操作系統(tǒng)的安全性、復雜計算環(huán)境下的操作系統(tǒng)，從實用的角度把理論與實踐緊密結合起來。另外，本書的最大特色是結合目前自由軟件——主流操作系統(tǒng)Linux的相關實現技術進行闡述，舉例生動形象；附錄A還提供了操作系統(tǒng)上機實驗，具有很強的可操作性。自由軟件Linux被國內業(yè)界人士看作是開發(fā)自主操作系統(tǒng)的一個千載難逢的機遇。從國家主權和國家安全的角度考慮，中國從來沒有放棄過對自主操作系統(tǒng)的開發(fā)，多年來國家投入了大量資金，但仍然是個薄弱環(huán)節(jié)。完全采用別人的操作系統(tǒng)是危險的，何況中國每年還要為Windows操作系統(tǒng)支付幾百億的版權費。國家有以Linux為契機開發(fā)自主操作系統(tǒng)的行動，業(yè)界對此呼聲強烈，媒體宣傳態(tài)度中肯，用戶也應該有首選Linux的自覺性。本書既可作為高等院校本、?？朴嬎銠C及相關專業(yè)的教材或參考書，也可作為自考、考研或計算機等級（三級和四級）考試的輔導用書，同時也適合操作系統(tǒng)愛好者與軟件開發(fā)人員研習。鑒于普通高校計算機專業(yè)教育的特殊性，不可能照搬一流重點大學計算機專業(yè)的教學模式，又不能類同職業(yè)學校計算機專業(yè)的教學模式，必須根據普通高校計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的目標和普通高校計算機專業(yè)操作系統(tǒng)課程教學的目的，制定統(tǒng)一的教學計劃和大綱，并根據計劃和大綱編寫出適合一般高校操作系統(tǒng)課程的教材。為了配合本教材的教學，書中附有實驗指導，結合理論教學配有詳細的實驗安排，培養(yǎng)學生的實際操作能力，使理論與實踐能有機地結合在一起。本教材共分8章，參加本書編寫的有繆行外（第1章 和第4章 ）、蘇前敏（第2章 、第5章 和第7章 ）、吳敬仙（第6章 和附錄）和史志才（第3章 和第8章 ）。由于時間倉促，加之作者水平有限，書中不當之處懇請讀者批評指正。

內容概要

　　《操作系統(tǒng)與自由軟件Linux》將傳統(tǒng)經典理論與實際應用相結合，一切從教學實際出發(fā)，以達到學以致用的目的。全書內容共分8章，包括緒論、作業(yè)管理、進程管理、內存管理、設備管理、文件管理、操作系統(tǒng)的安全性、復雜計算環(huán)境下的操作系統(tǒng)。每章后配有習題。附錄中給出操作系統(tǒng)上機實驗和Linux基本命令?！　　恫僮飨到y(tǒng)與自由軟件Linux》可作為高等院校計算機專業(yè)或非計算機專業(yè)的教材和參考書，也可供從事軟件開發(fā)和維護的人員參考，同時為Linux系統(tǒng)研究和開發(fā)使用。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 什么是操作系統(tǒng)1.1.1 計算機系統(tǒng)1.1.2 操作系統(tǒng)定義1.1.3 引入操作系統(tǒng)的目的1.2 操作系統(tǒng)的基本特征1.2.1 操作系統(tǒng)的功能1.2.2 操作系統(tǒng)的特性1.3 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史1.3.1 手工操作階段1.3.2 批處理系統(tǒng)1.3.3 多道程序系統(tǒng)1.3.4 分時操作系統(tǒng)1.3.5 實時操作系統(tǒng)1.3.6 通用操作系統(tǒng)1.3.7 操作系統(tǒng)的進一步發(fā)展1.4 操作系統(tǒng)的類型1.4.1 批處理操作系統(tǒng)1.4.2 分時系統(tǒng)1.4.3 實時系統(tǒng)1.4.4 通用操作系統(tǒng)1.4.5 網絡操作系統(tǒng)1.4.6 分布式操作系統(tǒng)1.5 實用操作系統(tǒng)介紹1.5.1 UNIX1.5.2 Linux1.5.3 MS-DOS1.5.4 Windows1.5.5 網絡操作系統(tǒng)1.6 操作系統(tǒng)的安裝與引導1.6.1 基本硬件需求1.6.2 安裝準備1.6.3 安裝過程1.7 操作系統(tǒng)的運行環(huán)境1.7.1 中央處理機1.7.2 存儲器1.8 自由軟件：Linux1.8.1 概述1.8.2 分類1.8.3 意義1.9 如何學習操作系統(tǒng)1.9.1 操作系統(tǒng)是計算機資源的管理者1.9.2 用戶界面的觀點1.9.3 進程管理觀點1.9.4 虛擬機觀點1.9.5 軟件的觀點1.10 小結習題第2章 作業(yè)管理2.1 概述2.1.1 作業(yè)的建立2.1.2 作業(yè)控制方式2.2 操作系統(tǒng)的用戶接口2.3 Linux的用戶接口2.3.1 Linux命令控制界面2.3.2 Linux的編程界面2.4 小結習題第3章 進程管理3.1 進程的基本概念3.1.1 程序的順序與并發(fā)執(zhí)行3.1.2 進程的定義及特征3.1.3 進程的狀態(tài)及轉換3.2 進程描述3.2.1 進程的組成3.2.2 進程控制塊3.3 進程控制3.3.1 進程空間3.3.2 進程控制原語3.3.3 進程上下文3.4 線程：3.4.1 線程的基本概念及分類3.4.2 線程的狀態(tài)及轉換3.4.3 線程的應用3.5 Linux的進程模型3.5.1 Linux的進程控制塊3.5.2 Linux進程的創(chuàng)建和撤銷3.5.3 Linux進程的狀態(tài)及其轉換3.6 Linux系統(tǒng)的線程機制3.7 作業(yè)和進程調度3.7.1 作業(yè)和進程的分級調度3.7.2 調度算法3.8 Linux的進程調度3.8.1 調度的時機3.8.2 調度算法3.9 進程互斥3.9.1 臨界區(qū)與進程互斥3.9.2 互斥的加鎖實現3.9.3 信號量和P、V原語3.9.4 利用P、V原語實現進程互斥3.10 進程同步3.10.1 進程同步的基本概念3.10.2 經典的進程同步問題3.11 進程通信3.11.1 進程通信的類型3.11.2 消息傳遞通信3.12 死鎖3.12.1 死鎖的基本概念3.12.2 進程死鎖的解決方案3.12.3 典型的進程死鎖解決方案——銀行家算法3.13 Linux中的線程同步3.14 Linux中的進程通信機制3.14.1 管道3.14.2 SystemV的IPC通信機制3.15 小結習題第4章 內存管理4.1 內存管理功能4.1.1 地址重定位4.1.2 內存分配與回收4.1.3 內存共享與保護4.1.4 虛擬存儲4.2 分區(qū)管理4.2.1 單一分區(qū)分配法4.2.2 多重固定分區(qū)分配方法4.2.3 多重動態(tài)分區(qū)分配方法4.2.4 伙伴系統(tǒng)4.3 頁式管理4.3.1 基本概念4.3.2 靜態(tài)分頁管理4.3.3 請求分頁管理4.4 段式管理4.4.1 基本概念4.4.2 簡單分段4.4.3 請求分段4.5 段頁式管理4.5.1 實現原理4.5.2 地址轉換4.6 Linux存儲管理4.7 小結習題第5章 設備管理5.1 設備管理概述5.2 I／O系統(tǒng)的硬件結構5.2.1 基本概念5.2.2 I／O設備類型5.2.3 I／O設備的物理特性5.2.4 I／O系統(tǒng)的硬件組織5.3 I／O控制方式5.3.1 程序直接控制方式5.3.2 中斷控制方式5.3.3 DMA方式……5.4 I／O系統(tǒng)的軟件組織 5.5 緩沖技術 5.6 設備分配 5.7 SPOOling技術 5.8 設備處理 5.9 磁盤調度 5.10 Linux設備管理 5.11 小結 習題 第6章 文件管理 6.1 概述 6.2 文件結構與存取方式 6.3 文件目錄 6.4 磁盤存儲空間的管理 6.5 文件系統(tǒng)的層次結構與文件系統(tǒng)的界面 6.6 文件的共享 6.7 文件的保護、保密和安全 6.8 Linux文件系統(tǒng) 6.9 小結 習題 第7章 操作系統(tǒng)的安全性 7.1 安全性概述 7.2 安全操作系統(tǒng)的概念及發(fā)展 7.3 安全操作系統(tǒng)的一般模型及開發(fā)方法 7.4 Linux系統(tǒng)的安全 7.5 小結 習題 第8章 復雜計算環(huán)境下的操作系統(tǒng) 8.1 計算機系統(tǒng)的分類 8.2 并行計算機操作系統(tǒng) 8.3 計算機網絡操作系統(tǒng) 8.4 分布式操作系統(tǒng) 8.5 集群操作系統(tǒng) 8.6 網格操作系統(tǒng) 8.7 小結 習題 附錄A 操作系統(tǒng)上機實驗 實驗一 熟悉Linux基本操作 實驗二 進程創(chuàng)建，父子進程同步 實驗三 Linux進程控制 實驗四 Linux進程通信(1) 實驗五 Linux進程通信(2) 實驗六 Linux內存管理 實驗七 設備管理 附錄B Linux基本命令 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1．3操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史眾所周知，自第一臺電子計算機于1946年問世以來，計算機在其運算速度、存儲容量等方面急劇上升，而價格、體積和功耗卻不斷下降，計算機硬件的換代是以其結構的巨大進展為標志的。從電子管到晶體管，再到集成電路以至大規(guī)模集成電路。操作系統(tǒng)是隨著科技發(fā)展的需要而產生的，它伴隨著計算機技術及其應用的日益發(fā)展而逐漸發(fā)展和完善，而且與運行其上的計算機組成與體系結構休戚相關，同樣也經歷了一個發(fā)展過程。早期的計算機系統(tǒng)沒有操作系統(tǒng)，用戶對機器語言有全部使用權。第一代時間約在20世紀50年代，主要是批處理系統(tǒng)，在這樣的系統(tǒng)中作業(yè)是成組或成批組合的。第二代時間約在20世紀60年代初期，這時期的操作系統(tǒng)是以多道程序設計共享系統(tǒng)的開發(fā)，分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)也相應問世。第三代時間約在20世紀60年代中期到70年代中期，這一代的計算機是為通用系統(tǒng)設計的，設計意圖是想為任何人做任何工作。因此，第三代操作系統(tǒng)是多模式系統(tǒng)，某些系統(tǒng)同時支持批處理、分時、實時和多重處理，進入了通用操作系統(tǒng)的時代。第四代時間約在70年代中期至今，隨著計算機網絡與聯機處理的廣泛應用，用戶可以通過多種多樣的終端，位置分散的計算機所組成的網絡，相應的網絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)也隨之產生。

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《操作系統(tǒng)與自由軟件Linux》由清華大學出版社出版。

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