操作系统实验手册：Linux进程管理与系统调用解析

“操作系统实验指导书，包含多个关于操作系统核心概念的实验，如进程管理、调度算法、内存管理、设备管理和文件系统等，旨在帮助计算机科学与技术的学生深入理解操作系统的原理。” 操作系统是计算机系统的核心部分，它管理硬件资源并提供软件服务。本实验指导书围绕操作系统的主要组件和功能展开，通过一系列的实践环节帮助学生掌握操作系统的工作原理。以下是各实验的重点知识点： 1. 实验1：Linux的fork、exec、wait代码的分析 - fork：用于创建新进程，新进程（子进程）继承父进程的大部分属性，包括虚拟内存空间。 - exec：替换当前进程的执行上下文，加载新的程序，但不创建新的进程。 - wait：父进程通过wait系统调用等待子进程结束，以便回收资源或获取子进程的退出状态。 2. 实验2：进程管理 - 进程：操作系统中的基本执行单元，拥有独立的内存空间和执行状态。 - 进程控制块（PCB，Process Control Block）：task_struct结构，存储进程相关信息，如状态、优先级、信号等。 3. 实验3：进程调度 - 进程调度算法：如FCFS（先来先服务）、SJF（短作业优先）、优先级调度、轮转法等，决定哪个进程获得CPU执行权。 4. 实验4：银行家算法 - 安全状态和死锁预防：银行家算法是资源分配的一种策略，确保系统不会进入无法满足所有进程需求的死锁状态。 5. 实验5：虚拟存储器管理 - 虚拟内存：将物理内存和磁盘空间结合，为每个进程提供一个连续的逻辑地址空间，实现内存保护和动态交换。 6. 实验6：设备管理 - 设备驱动程序：操作系统与硬件设备之间的接口，处理I/O请求。 - SPOOLing技术：将独占设备转化为共享设备，通过缓冲区和后台处理提高设备利用率。 7. 实验7：SPOOLing技术 - Spooled（Simultaneous Peripheral Operations On Line）技术，实现输入/输出设备的并行操作，提高系统效率。 8. 实验8：文件系统 - 文件：数据的逻辑组织形式，有元数据（如文件名、大小、创建时间等）。 - 文件系统：管理磁盘上的文件和目录，提供访问接口。 9. 实验9：操作系统接口 - 用户接口：命令行界面、图形用户界面，提供与操作系统交互的方式。 - 系统调用：内核提供的服务，如I/O操作、进程控制、文件管理等。 附录提供了在C语言中读写数据文件和在Visual Studio环境下创建和调试C++程序的基础知识，这些都是进行操作系统实验所必需的编程技能。 通过这些实验，学生不仅能理解操作系统的基本原理，还能掌握实际操作和调试技巧，提升分析和解决问题的能力。实验中涉及的数据结构、算法和编程实践对于深入学习操作系统至关重要。