計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程

前言

《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程》（高等教育出版社，1994年9月第一版）出版至今已近10年，這期間操作系統(tǒng)從理論到實(shí)踐上都經(jīng)歷了一個(gè)較大的發(fā)展過(guò)程。本書(shū)第二版的主要目標(biāo)是根據(jù)新的教學(xué)大綱，在保持原教程經(jīng)典風(fēng)格的同時(shí)，對(duì)操作系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)而全面的更新，以適應(yīng)新世紀(jì)國(guó)內(nèi)操作系統(tǒng)課程教學(xué)需要。新版

內(nèi)容概要

　　《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程（第2版）》主要講述操作系統(tǒng)的基本概念、基本方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在經(jīng)典內(nèi)容的基礎(chǔ)上，突出介紹了近年來(lái)操作系統(tǒng)的最新進(jìn)展，如多線程、實(shí)時(shí)調(diào)度與多處理機(jī)調(diào)度、多處理機(jī)互斥、多級(jí)頁(yè)表與倒置頁(yè)表、RAID技術(shù)、快速文件系統(tǒng)、分布協(xié)同、微內(nèi)核與嵌入式系統(tǒng)、操作系統(tǒng)安全等。主要章節(jié)后附有流行系統(tǒng)方法案例，并對(duì)UNIX系統(tǒng)做了全面分析。最后給出一個(gè)基于自動(dòng)機(jī)的操作系統(tǒng)理論模型。.　　　　《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程（第2版）》在選材和內(nèi)容組織上進(jìn)行了認(rèn)真推敲，力求做到概念準(zhǔn)確、層次清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)、聯(lián)系實(shí)際、富有啟發(fā)性?！队?jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程（第2版）》第一版曾獲得國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)、國(guó)家教委第三屆優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)、國(guó)家教委科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)等多種獎(jiǎng)項(xiàng)，可作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)操作系統(tǒng)課程教材，也可供相關(guān)技術(shù)人員閱讀參考

書(shū)籍目錄

第一章 操作系統(tǒng)概述1.1 操作系統(tǒng)的概念1.1.1 操作系統(tǒng)的地位1.1.2 操作系統(tǒng)的作用1.1.3 操作系統(tǒng)的定義1.2 操作系統(tǒng)的歷史1.2.1 操作系統(tǒng)的產(chǎn)生1.2.2 操作系統(tǒng)的完善1.2.3 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.3 操作系統(tǒng)的特性1.3.1 程序并發(fā)性1.3.2 資源共享性1.4 操作系統(tǒng)的分類(lèi)1.4..1 多道批處理操作系統(tǒng)1.4.2 分時(shí)操作系統(tǒng)1.4.3 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)1.4.4 通用操作系統(tǒng)1.4.5 單用戶操作系統(tǒng)1.4.6 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)1.4.7 分布式操作系統(tǒng)1.4.8 多處理機(jī)操作系統(tǒng)1.4.9 嵌入式操作系統(tǒng)1.4.10 智能卡操作系統(tǒng)1.5 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境1.5.1 定時(shí)裝置1.5.2 系統(tǒng)棧1.5.3 特權(quán)指令與非特權(quán)指令1.5.4 處理機(jī)狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換1.5.5 地址映射機(jī)構(gòu)1.5.6 存儲(chǔ)保護(hù)設(shè)施1.5.7 中斷裝置1.5.8 通道與DMA控制器1.6 操作系統(tǒng)的界面形式1.6.1 交互終端命令1.6.2 圖形用戶界面1.6.3 作業(yè)控制語(yǔ)言1.6.4 系統(tǒng)調(diào)用命令1.7 操作系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理1.8 系統(tǒng)舉例1.8.1 Linux系統(tǒng)1.8.2 Windows 2000／XIp 系統(tǒng)習(xí)題一第二章 進(jìn)程、線程與作業(yè)2.l 多道程序設(shè)計(jì)2.1.1 單道程序設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)2.1.2 多道程序設(shè)計(jì)的提出2.1.3 多道程序設(shè)計(jì)的問(wèn)題2.2 進(jìn)程的引入2.2.1 進(jìn)程的概念2.2.2 進(jìn)程狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換2.2.3 進(jìn)程控制塊2.2.4 進(jìn)程的組成與上下文2.2.5 進(jìn)程的隊(duì)列2.2.6 進(jìn)程的類(lèi)型和特性2.2.7 進(jìn)程間的相互聯(lián)系與相互作用2.2.8 進(jìn)程的創(chuàng)建與撤銷(xiāo)2.2.9 進(jìn)程與程序的聯(lián)系和差別2.3 線程與輕進(jìn)程2.3.1 線程的引入2.3.2 線程的概念2.3.3 線程的結(jié)構(gòu)2.3.4 線程控制塊2.3.5 線程的實(shí)現(xiàn)2.3.6 線程的應(yīng)用2.4 作業(yè)2.4.1 批處理作業(yè) 2.4.2 交互式作業(yè) 2.5 系統(tǒng)舉例 2.5.1 Java線程2.5.2 Linux進(jìn)程與線程  2.5.3 Windows 2000.'XP進(jìn)程、線5與纖程習(xí)題二第三章 中斷與處理機(jī)調(diào)度 3.1 中斷與中斷系統(tǒng)3.1.1 中斷概念3.1.2 中斷裝置3.1.3 中斷處理程序3.2 處理機(jī)調(diào)度3.2.1 處理機(jī)調(diào)度算法3.2.2 處理機(jī)調(diào)度時(shí)機(jī)3.2.3 處理機(jī)調(diào)度過(guò)程3.3 調(diào)度級(jí)別與多級(jí)調(diào)度 3.3.1 交換與中級(jí)調(diào)度3.3.2 作業(yè)與高級(jí)調(diào)度3.4 實(shí)時(shí)調(diào)度3.4.1 最早截止期優(yōu)先調(diào)度3.4.2 速率單調(diào)調(diào)度3.5 多處理機(jī)調(diào)度3.5.1 自調(diào)度3.5.2 組調(diào)度3.6 系統(tǒng)舉例3.6.1 Linux進(jìn)程調(diào)度3.6.2 Windows2000.XP線程調(diào)度習(xí)題三第四章 互斥、同步與通訊4.1 并發(fā)進(jìn)程4.1.1 順序程序及其特性4.1.2 并發(fā)程序及其特性4.1.3 與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤4.2 進(jìn)程互斥4.2.1 佩里飛.0l’0.以4.2.2 臨界區(qū)與進(jìn)程互斥4.2.3 進(jìn)程互斥的實(shí)現(xiàn)4.2.4 多處理機(jī)環(huán)境下的互斥4.3 進(jìn)程同步4.3.1 進(jìn)程同步的概念4.3.2 進(jìn)程同步機(jī)制4.3.3 信號(hào)燈與PV操作4.3.4 條件臨界區(qū)4.3.5 管程4.3.6 會(huì)合 4.4 進(jìn)程高級(jí)通訊4.4.1 進(jìn)程通訊的概念4.4.2 進(jìn)程通訊的模式4.4.3 直接方式4.4.4 間接方式4.5 系統(tǒng)舉例4.5.1 Javfl中的管程4.5.2 Linux進(jìn)程通訊4.5.3 Windows 2000／XP并發(fā)控制習(xí)題四第五章 死鎖與饑餓5.1 死鎖的概念5.2 死鎖的類(lèi)型5.2.1 競(jìng)爭(zhēng)資源引起的死鎖5.2.2 進(jìn)程通訊引起的死鎖5.2.3 其他原因引起的死鎖5.3 死鎖的條件5.4 死鎖的處理5.5 資源分配圖5.5.1 資源分配圖的定義5.5.2 資源分配圖的約簡(jiǎn)5.6 死鎖的預(yù)防5.6.1 預(yù)先分配策略5.6.2 有序分配策略5.7 死鎖的避免5.7.1 安全狀態(tài)與安全進(jìn)程序列5.7.2 銀行家算法5.8 死鎖的發(fā)現(xiàn)5.8.1 死鎖檢測(cè)算法5.8.2 死鎖檢測(cè)時(shí)刻5.9 死鎖的恢復(fù)5.10 鴕鳥(niǎo)算法5.11 有關(guān)問(wèn)題的討論5.11.1 關(guān)于充要性算法5.11.2 關(guān)于消耗型資源問(wèn)題5.11.3 關(guān)于兩階段封鎖5.12 饑餓與活鎖5.13 死鎖與饑餓的例子習(xí)題五第六章 存儲(chǔ)管理6.1 存儲(chǔ)管理的功能6.1.1 存儲(chǔ)分配6.1.2 存儲(chǔ)共享6.1.3 存儲(chǔ)保護(hù)6.1.4 存儲(chǔ)擴(kuò)充6.1.5 地址映射6.2 內(nèi)存資源管理6.2.1 內(nèi)存分區(qū)6.2.2 內(nèi)存分配6.2.3 碎片與緊湊6.3 存儲(chǔ)管理方式6.3.1 單一連續(xù)區(qū)存儲(chǔ)管理6.3.2 分頁(yè)式存儲(chǔ)管理6.3.3 分段式存儲(chǔ)管理6.3.4 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理6.4 外存管理技術(shù)6.4.1 外存空間劃分6.4.2 外存空間分配6.5 虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)6.5.1 虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)系統(tǒng)6.5.2 虛擬段式存儲(chǔ)系統(tǒng)6.5.3 虛擬段頁(yè)式存儲(chǔ)系統(tǒng)6.6 系統(tǒng)舉例6.6.1 Linux存儲(chǔ)管理6.6.2 Windows 2000／xP存儲(chǔ)管理習(xí)題六第七章 文件系統(tǒng)7.1 文件與文件系統(tǒng)7.1.1 文件7.1.2 文件系統(tǒng)7.2 文件的訪問(wèn)方式7.2.1 順序訪問(wèn)7.2.2 隨機(jī)訪問(wèn)7.3 文件的組織7.3.1 文件的邏輯組織7.3.2 文件的物理組織7.4 文件目錄7.4.1 文件控制塊與目錄項(xiàng)7.4.2 文件目錄與目錄文件7.4.3 單級(jí)目錄與多級(jí)目錄7.4.4 文件目錄的改進(jìn)7.4.5 根目錄與當(dāng)前目錄7.4.6 文件目錄的查找7.5 文件的共享7.5.1 文件共享的目的7.5.2 文件共享的模式7.5.3 文件共享的實(shí)現(xiàn)7.6 文件的保護(hù)、保密與安全7.6.1 文件的保護(hù)7.6.2 文件的保密7.6.3 文件的安全7.7 文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)7.7.1 內(nèi)存所需的表目7.7.2 外存空間的管理7.8 文件系統(tǒng)的界面7.9 日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)7.10 內(nèi)存映射文7.11 系統(tǒng)舉例7.11.1 Linux文件系統(tǒng)7.11.2 Windows 2000／XP的NTFS習(xí)題七第八章 設(shè)備與I/O管理8.1 設(shè)備的分類(lèi)8.1.1 輸入備出型設(shè)備與存儲(chǔ)型設(shè)備8.1.2 塊型設(shè)備與字符型設(shè)備8.1.3 獨(dú)占型設(shè)備與共享型設(shè)備8.2 設(shè)備的物理特性8.2.1 輸入’話出型設(shè)備的物理特性..8.2.2 存儲(chǔ)型設(shè)備的物理特性8.3 I I/0傳輸方式8.3.1 程序控制查詢方式8.3.2 中斷驅(qū)動(dòng)方式8.3.3 DMA方式8.3.4 通道方式8.4 設(shè)備分配與去配8.4.1 獨(dú)占型設(shè)備的分配與去配..8.4.2 共享型設(shè)備的分配與去配8.5 設(shè)備驅(qū)動(dòng)8.5.1 通道程序8.5.2 設(shè)備啟動(dòng)8.5.3 戶斷處理8.6 設(shè)備調(diào)度8.7 緩沖技術(shù)8.7.1 緩沖技術(shù)的引入8.7.2 硬緩沖與軟緩沖8.7.3 私用緩沖與公共緩沖8.7.4 緩沖池及其管理8.7.5 緩沖技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 8.8 輸入備出進(jìn)程8.9 RAⅡD技術(shù)8.9.1 RAID級(jí)別8.9.2 硬件RAID與軟件RAID8.10 虛擬設(shè)備8.10.1 虛擬設(shè)備的引入8.10.2 虛擬設(shè)備的實(shí)現(xiàn)8.11 穩(wěn)定存儲(chǔ)8.12 系統(tǒng)舉例習(xí)題八第九章 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)9.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)9.1.1 網(wǎng)絡(luò)的概念9.1.2 網(wǎng)絡(luò)的組成9.1.3 網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)9.1.4 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?.2 通信與協(xié)議9.3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)9.3.1 遠(yuǎn)程登錄9.3.2 遠(yuǎn)程文件傳輸9.4 計(jì)算模型9.4.1 數(shù)據(jù)遷移9.4.2 計(jì)算遷移9.5 事件定序9.5.1 前發(fā)生關(guān)系9.5.2 全序關(guān)系9.6 進(jìn)程互斥9.6.1 集中方式9.6.2 分布方式9.6.3 令牌傳遞方式9.7 進(jìn)程同步與進(jìn)程通訊9.7.1 消息傳遞9.7.2 套接字9.7.3 遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用9.7.4 遠(yuǎn)程方法啟用9.8 死鎖處理9.8.1 死鎖預(yù)防9.8.2死鎖檢測(cè)9.9 資源管理9.9.1 集中方式9.9.2 分布方式9.9.3層次方式9.10 分布式文件系統(tǒng)9.10.1 一般結(jié)構(gòu)9.10.2 命名與誘明4q：9.10.3 遠(yuǎn)程文件存取9.10.4 有狀態(tài)服務(wù)與無(wú)狀態(tài)服務(wù)9.10.5 緩存策略9.11 系統(tǒng)舉例習(xí)題九第十章 操作系統(tǒng)管理10.1 操作系統(tǒng)使用10.1.1 操作系統(tǒng)生成10.1.2 操作系統(tǒng)裝入10.1.3 操作系統(tǒng)初啟10.1.4 操作系統(tǒng)運(yùn)行10.2 操作系統(tǒng)維護(hù)10.2.1 改正性維護(hù)10.2.2 適應(yīng)性維護(hù)10.2.3 完善性維護(hù)10.3 操作系統(tǒng)保護(hù)10.3.1 域結(jié)構(gòu)10.3.2 訪問(wèn)矩陣10.4 操作系統(tǒng)安全10.4.1 闖入與身份認(rèn)證10.4.2 程序威脅10.4.3 安全策略10.4.4 可信系統(tǒng)習(xí)題十第十一章 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.1 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)11.2 操作系統(tǒng)基本內(nèi)核1.2.1 內(nèi)核的基本組成11.2.2 內(nèi)核各部分關(guān)系11.3 操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)11.3.1 基于共享變量結(jié)構(gòu)11.3.2 基于信件傳遞結(jié)構(gòu)11.3.3 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)11.4 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法11.4.1 模塊接口法11.4.2 核擴(kuò)充法11.4.3 層次結(jié)構(gòu)法11.4.4 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法11.5 系統(tǒng)舉例習(xí)題十一第十二章 UNLX 實(shí)例分析12.1 歷史回顧12.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)12.2.1 內(nèi)核部分12.2.2 外殼部分12.3 進(jìn)程管理12.3.1 進(jìn)程組成12.3.2 進(jìn)程控制塊12.3.3 進(jìn)程狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)換12.3.4 進(jìn)程調(diào)度12.3.5 進(jìn)程互斥12.3.6 進(jìn)程同步12.3.7 進(jìn)程通訊12.4 存儲(chǔ)管理12.4.1 存儲(chǔ)管理方式12.4.2 存儲(chǔ)分配算法12.4.3 進(jìn)程空間擴(kuò)充12.4.4 交換技術(shù)12.4.5 虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理12.5 文件系統(tǒng)12.5.1 文件類(lèi)型12.5.2 文件體系12.5.3 文件結(jié)構(gòu)12.5.4 文件目錄與連接12.5.5 文件系統(tǒng)映射12.5.6 文件卷的安裝12.5.7 磁盤(pán)空間管理12.5.8 inode區(qū)域管理12.5.9 快速文件系統(tǒng)12.5.10 NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)12.6 設(shè)備管理12.6.1 設(shè)備分配12.6.2 緩沖與緩存12.6.3 預(yù)先讀與延遲寫(xiě)12.7 系統(tǒng)調(diào)用12.7.1 有關(guān)進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用命令12.7.2 有關(guān)文件的系統(tǒng)調(diào)用命令12.8 外殼語(yǔ)言習(xí)題十二第十三章 操作系統(tǒng)理論13.1 前言13.1.1 操作系統(tǒng)理論所處的地位13.1.2 操作系統(tǒng)理論的描述形式13.1.3 操作系統(tǒng)理論的主要內(nèi)容13.2 并發(fā)程序13.2.1 并發(fā)程序的概念13.2.2 并發(fā)程序的不確定性13.2.3 不確定性帶來(lái)的問(wèn)題13.3 資源13.3.1 資源的概念13.3.2 資源的分類(lèi)13.4 進(jìn)程13.4.1 進(jìn)程的定義13.4.2 進(jìn)程的執(zhí)13.4.3 進(jìn)程與資源的關(guān)系13.4.4 進(jìn)程的互斥13.5 資源管理13.5.1 主要資源管理思想概述13.5.2 互斥機(jī)制與資源管理13.6 進(jìn)程管理13.6.1 進(jìn)程同步13.6.2 進(jìn)程通訊13.6.3 進(jìn)程死鎖13.7 虛擬資源13.8 操作系統(tǒng)理論的形式化13.8.1 資源13.8.2 進(jìn)程13.8.3 指針選擇13.8.4 有關(guān)理論問(wèn)題13.9 本章小結(jié)習(xí)題十三參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：由于使用這種系統(tǒng)時(shí)，用戶無(wú)法對(duì)其程序的運(yùn)行狀況施行交互性控制，當(dāng)他（她）將一個(gè)計(jì)算任務(wù)交給系統(tǒng)處理時(shí)，必須將其控制意圖“告訴”操作系統(tǒng)，如第一步做什么，第二步做什么，……，出錯(cuò)時(shí)如何處理等。為此，他（她）需要用操作系統(tǒng)所提供的作業(yè)控制語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)一個(gè)說(shuō)明書(shū)，該說(shuō)明書(shū)稱(chēng)為作業(yè)說(shuō)明書(shū)，并將其與程序和數(shù)據(jù)一并交給系統(tǒng)，操作系統(tǒng)按照作業(yè)說(shuō)明書(shū)所規(guī)定的步驟完成相應(yīng)的計(jì)算任務(wù)。用戶程序、數(shù)據(jù)以及作業(yè)說(shuō)明書(shū)合在一起稱(chēng)為作業(yè)。批作業(yè)的處理步驟如下：用戶將作業(yè)（程序、數(shù)據(jù)、說(shuō)明書(shū)）交給機(jī)房；操作員在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻將其放到某臺(tái)輸入機(jī)上并啟動(dòng)其工作，通道負(fù)責(zé)將作業(yè)傳輸?shù)酱疟P(pán)輸入井中，其后適當(dāng)時(shí)刻經(jīng)通道傳輸進(jìn)入內(nèi)存處理，此時(shí)作業(yè)以“進(jìn)程”為單位在內(nèi)存中運(yùn)行；運(yùn)行結(jié)束后，其結(jié)果經(jīng)通道傳輸進(jìn)入磁盤(pán)輸出井中；最后再由通道負(fù)責(zé)將其在輸出機(jī)上以用戶可見(jiàn)的形式顯示出來(lái)。輸入井和輸出井分別為磁盤(pán)或磁鼓上的兩個(gè)區(qū)域，輸入井用于保存已經(jīng)輸入但尚未處理的作業(yè)；輸出井用于保存處理完畢但尚未輸出的結(jié)果。設(shè)置輸入井和輸出井的目的主要有兩個(gè)：（1）協(xié)調(diào)輸入輸出設(shè)備速度與處理機(jī)速度之間的差異；（2）為作業(yè)調(diào)度提供條件。如果沒(méi)有輸入井，系統(tǒng)只能按照自然次序處理作業(yè)，設(shè)置輸入井后，系統(tǒng)可以根據(jù)調(diào)度需要在輸入井中選擇進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)，使得內(nèi)存中所運(yùn)行的作業(yè)搭配合理。

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