操作系统实验指导

第1章Linux概述

1.1Linux操作系统简介

1.1.1Linux操作系统的发展

1.1.2Linux操作系统的特点

1.1.3目前流行的Linux版本

1.2基于Linux内核的操作系统实验体系

1.2.1操作系统实验的现状

1.2.2选择Linux的原因

1.2.3实验设计思想

1.2.4实验体系的构成

第2章Linux内核分析

2.1Linux内核结构概述

2.2Linux进程管理

2.2.1描述进程的数据结构

2.2.2进程调度

2.2.3创建进程

2.2.4进程通信机制

2.3Linux存储管理

2.3.1物理内存管理器

2.3.2内核内存管理器

2.3.3虚拟内存管理器

2.3.4Linux的高速缓存机制

2.4Linux设备管理

2.4.1Linux设备管理结构

2.4.2I/O控制方式

2.4.3Linux设备驱动程序

2.4.4字符设备驱动程序

2.4.5块设备驱动程序

2.5Linux文件系统

2.5.1Linux文件系统概述

2.5.2虚拟文件系统

2.5.3EXT2文件系统

2.5.4Linux的几个重要文件系统

第3章Linux的使用

3.1安装Red Hat Linux

3.2Linux文件系统结构

3.2.1Linux目录结构

3.2.2目录功能简介

3.2.3Linux文件系统的装载和卸载

3.3Linux系统的基本操作

3.3.1Linux系统的启动与退出

3.3.2Linux系统对文件和目录的操作命令

3.3.3文档备份与压缩命令

3.3.4权限改变命令

3.3.5Linux与用户有关的命令

3.3.6Linux系统管理命令

3.3.7Linux磁盘管理命令

3.3.8进程管理命令

3.3.9Linux其他命令

3.4vi的使用

3.4.1vi的操作模式

3.4.2vi的进入与退出

3.4.3vi的常用命令

3.5Linux的编译器gcc

3.6shell程序设计

3.6.1shell程序的编写和执行

3.6.2shell基础

3.6.3shell程序设计

3.6.4shell程序的调试

第4章进程管理实验

4.1实验目的

4.2准备知识

4.2.1基本概念

4.2.2系统调用

4.2.3相关函数

4.3实验内容

4.3.1编制程序实现进程的软中断通信

4.3.2编制程序实现进程的管道通信

4.4实验指导

4.4.1进程的软中断通信

4.4.2进程的管道通信

第5章存储器管理实验

5.1实验目的

5.2准备知识

5.3实验内容

5.4实验指导

5.4.1FIFO页面置换算法

5.4.2LRU页面置换算法

5.4.3NUR页面置换算法

5.4.4OPT页面置换算法

5.5参考源程序代码

5.6程序运行

第6章用户接口实验

6.1实验目的

6.2准备知识

6.2.1控制台命令接口

6.2.2添加系统调用

6.3实验内容

6.3.1控制台命令接口实验

6.3.2系统调用实验

6.4实验指导

6.4.1控制台命令接口实验

6.4.2系统调用实验

第7章模块编程实验

7.1实验目的

7.2准备知识

7.2.1模块的组织结构

7.2.2模块的编译

7.2.3模块的加载

7.2.4模块的卸载

7.2.5模块链接到内核的示意图

7.2.6模块管理程序中的文件操作

7.2.7i386的寄存器

7.3实验内容

7.3.1编写一个简单的内核模块

7.3.2用户空间和内核空间的比较

7.3.3向模块中添加新函数

7.3.4系统核心寄存器数值的获取

7.4实验指导

7.4.1一个简单的内核模块

7.4.2用户空间和内核空间的比较

7.4.3向模块中添加新函数

7.4.4系统核心寄存器数值的获取实验

第8章设备管理实验

8.1实验目的

8.2准备知识

8.2.1设备驱动程序简介

8.2.2设备驱动程序与外界的接口

8.2.3设备驱动程序的组织结构

8.2.4设备驱动程序的代码

8.3实验内容

8.3.1字符类型设备的驱动程序

8.3.2块类型设备的驱动程序

8.4实验指导

8.4.1字符类型设备的驱动程序

8.4.2块类型设备的驱动程序

8.5参考源程序代码

8.5.1字符设备驱动程序

8.5.2块设备驱动程序

第9章文件系统实验

9.1实验目的

9.2准备知识

9.2.1外存管理

9.2.2目录管理

9.2.3文件系统的接口

9.2.4Linux的EXT2文件系统

9.2.5可能用到的编程技术

9.2.6用内存来模拟外存

9.3实验内容

9.4实验指导

9.4.1二级文件系统的设计与实现

9.4.2EXT2文件系统跟踪程序的设计与实现

第10章时钟管理实验

10.1实验目的

10.2准备知识

10.2.1GTK图形库简介

10.2.2Linux的时钟函数

10.3实验内容

10.4实验指导

10.4.1软件结构设计

10.4.2数据结构设计

10.4.3时间显示

10.4.4时间设置

10.4.5设置定时任务

10.4.6闹钟功能实现

第11章系统信息显示实验

11.1实验目的

11.2准备知识

11.2.1proc文件系统简介

11.2.2proc中的硬件信息

11.2.3proc中的软件信息

11.2.4实验中使用的库函数

11.2.5实验中使用的编程技术

11.3实验内容

11.4实验指导

11.4.1系统信息显示实验

11.4.2内存信息监测实验

第12章操作系统构成实验

12.1实验目的

12.2准备知识

12.2.1Linux操作系统的启动流程

12.2.2开机载入程序——引导软件LILO

12.2.3Linux根文件系统简介

12.3实验内容

12.4实验指导

12.4.1实验设计思想

12.4.2配置新内核bzImage

12.4.3制作引导盘

12.4.4制作根文件系统盘

12.4.5系统整合

12.4.6系统测试

参考文献

计算机操作系统原理是一门非常重要的专业课程，本教材所介绍的“基于Linux内核的操作系统实验体系”可引导学生与操作系统内核进行交互以理解其原理。整个实验体系构架在Linux内核的基础上，按“系统基本构架”“系统五大功能”和“综合应用”三方面分为9个实验。本书共12章，从内容上分为3个部分。第1部分包括第1~3章，介绍了基于Linux内核的实验系统、Linux内核分析和使用方法。第2部分是对7项基本实验的指导：进程管理实验、存储器管理实验、用户接口实验、模块编程实验、设备管理实验、文件系统实验和时钟管理实验。第3部分是两项综合实验的指导：系统信息显示实验和操作系统构成实验。这些实验很好地解决了如何配合操作系统课程教学来指导学生进行实践的问题。本书所介绍的实验涵盖了所有的操作系统重要原理和机制，本书及相关实验系统既可供大专院校、计算机职业专科学校电子类各专业“操作系统”的实验教学使用，也可供从事计算机操作系统研究的专业技术人员使用。

本书所介绍的“基于Linux内核的操作系统实验体系”可引导学生与操作系统内核交互以理解其原理。整个实验体系构架在Linux内核的基础上，按“系统基本构架”、“系统五大功能”和“综合应用”三方面分为九个实验。这些实验很好地解决了配合“操作系统”课程教学来指导学生进行实践的问题。