操作系統(tǒng)

前言

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中必不可少的系統(tǒng)軟件之一，它出現(xiàn)于20世紀50年代末，至今已有50多年。操作系統(tǒng)是計算機課程體系中很重要的一門專業(yè)核心基礎(chǔ)原理課程。操作系統(tǒng)的研發(fā)能力也能夠體現(xiàn)計算機軟件發(fā)展的水平。因此，一本適用的操作系統(tǒng)教材十分重要。本書是根據(jù)編者在多年教學和科研的基礎(chǔ)上撰寫的?！恫僮飨到y(tǒng)》第一版出版于2003年，第二版出版于2007年，入選為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。編者在使用本書的這幾年中，通過在第一線的教學實踐，積累了大量的經(jīng)驗，并收集了使用本書的眾多教師和學生的反饋意見。經(jīng)過反復推敲、論證，編者對原書內(nèi)容做了調(diào)整，修改和增刪了一些內(nèi)容，更加著重于突出重點內(nèi)容。本書是關(guān)于操作系統(tǒng)的基本概念、基本方法、設(shè)計原理和實現(xiàn)的教材，其目的在于可以系統(tǒng)、全面地講解操作系統(tǒng)的概念、原理和實現(xiàn)。修訂后的《操作系統(tǒng)（第三版）》仍分8章，并在每章之后添加了小結(jié)。本書的內(nèi)容包括：第1章操作系統(tǒng)引論，介紹操作系統(tǒng)的概念和操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展、操作系統(tǒng)的類型和功能，研究操作系統(tǒng)的觀點以及操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境，并增加了嵌入式操作系統(tǒng)和操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計模式的介紹?！?章用戶接口和作業(yè)管理，重點介紹了操作系統(tǒng)的用戶接口，并對操作系統(tǒng)作業(yè)管理的概念和功能以及批處理作業(yè)的管理方式進行了分析，刪除了交互式作業(yè)管理的有關(guān)內(nèi)容。第3、4章詳細介紹了進程和線程的基本概念、進程控制、進程調(diào)度、同步和通信以及死鎖，修改、完善并增加了一些進程同步問題的算法，補充了一些例題和死鎖的檢測算法。第5章存儲器管理，介紹了存儲器管理的概念和功能，增加了工作集和抖動等內(nèi)容。第6章文件管理，介紹了文件管理的基本概念和功能，增加了NTFS文件系統(tǒng)的實現(xiàn)介紹，刪除了文件的成組和分解的內(nèi)容。第7章設(shè)備管理，介紹了設(shè)備管理的基本概念和內(nèi)容，并對原有內(nèi)容進行了調(diào)整，使其具有更好的邏輯性。第8章網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)，介紹了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)的一些知識。《操作系統(tǒng)（第三版）》保持了原書的一貫風格，以先進性、簡明性和理論與實踐并重為編寫的指導原則，系統(tǒng)地講述了操作系統(tǒng)的基本概念、原理和實現(xiàn)技術(shù)，并以Linux操作系統(tǒng)為例，具體分析了當代操作系統(tǒng)的設(shè)計思想和實現(xiàn)技術(shù)。本次教材修訂中，王煜編寫了第2、3、4、6章，張明編寫了第5、7章，何操、陸全華、謝曉峰編寫了第1章，李苗在編寫了第8章，最后由劉振鵬統(tǒng)稿。本書在寫作和兩次再版過程中，得到了許多專家和眾多院校操作系統(tǒng)任課教師的大力支持和幫助，他們提出了許多中肯的意見和誠摯的建議，編者向他們表示衷心的感謝。感謝中國鐵道出版社的各位編輯和圖書推廣人員，他們?yōu)楸緯哔|(zhì)量的出版以及被更多院校選用做出了巨大貢獻。限于編者水平有限，書中難免還有不足之處，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《操作系統(tǒng)（第3版）》是在《操作系統(tǒng)（第2版）》的基礎(chǔ)上修訂而成的。與第二版相比，第三版在結(jié)構(gòu)、內(nèi)容上都作了調(diào)整、修改和增刪。全書內(nèi)容包括：操作系統(tǒng)的形成、類型、結(jié)構(gòu)和功能，用戶接口和作業(yè)管理，進程與進程管理，進程的同步與通信，存儲器管理，文件管理，設(shè)備管理以及網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)等。《操作系統(tǒng)（第3版）》以Linux操作系統(tǒng)為例，具體分析了當代操作系統(tǒng)的設(shè)計思想和實現(xiàn)技術(shù)?！　　恫僮飨到y(tǒng)（第3版）》內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)清晰，突出基礎(chǔ)，注重應(yīng)用，強調(diào)理論與實踐的結(jié)合，適合作為高等院校計算機及相關(guān)專業(yè)的教材，也可供計算機愛好者自學使用。另外，《操作系統(tǒng)（第3版）》對于從事計算機應(yīng)用和開發(fā)的技術(shù)人員也具有一定的參考價值。

書籍目錄

第1章 引論1.1 操作系統(tǒng)的概念1.1.1 計算機系統(tǒng)1.1.2 什么是操作系統(tǒng)1.1.3 操作系統(tǒng)的目標1.2 操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展1.2.1 操作系統(tǒng)的形成1.2.2 操作系統(tǒng)的進一步發(fā)展1.2.3 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力1.3 研究操作系統(tǒng)的幾種觀點1.3.1 軟件的觀點1.3.2 計算機系統(tǒng)資源管理的觀點1.3.3 進程的觀點1.3.4 用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間接口的觀點1.3.5 虛機器觀點1.3.6 服務(wù)提供者觀點1.4 操作系統(tǒng)的功能與特征1.4.1 操作系統(tǒng)的功能1.4.2 操作系統(tǒng)的特征1.5 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計1.5.1 傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.5.2 現(xiàn)代的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.6 操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境1.6.1 中央處理機1.6.2 存儲系統(tǒng)1.6.3 緩沖技術(shù)1.6.4 中斷技術(shù)1.6.5 時鐘小結(jié)習題第2章 用戶接口和作業(yè)管理2.1 概述2.1.1 作業(yè)的基本概念2.1.2 用戶接口2.2 命令接口2.2.1 聯(lián)機命令接口2.2.2 脫機命令接口2.3 系統(tǒng)調(diào)用2.3.1 系統(tǒng)調(diào)用的概念2.3.2 系統(tǒng)調(diào)用的處理過程2.4 作業(yè)管理2.4.1 作業(yè)控制塊和作業(yè)表2.4.2 作業(yè)的建立2.4.3 批處理作業(yè)的調(diào)度2.4.4 作業(yè)的執(zhí)行2.4.5 作業(yè)的終止與撤銷2.4.6 作業(yè)狀態(tài)小結(jié)習題第3章 進程與進程管理3.1 進程的引人3.1.1 前趨圖的定義3.1.2 程序順序執(zhí)行3.1.3 程序并發(fā)執(zhí)行3.1.4 多道程序設(shè)計3.2 進程3.2.1 進程的概念3.2.2 進程的基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換3.2.3 進程控制塊3.2.4 進程控制3.3 進程調(diào)度3.3.1 調(diào)度的基本概念3.3.2 進程調(diào)度算法3.3.3 進程調(diào)度的時機和過程3.4 線程的基本概念3.4.1 線程的引入3.4.2 線程的定義和屬性3.4.3 線程與進程的比較3.4.4 線程的實現(xiàn)機制3.5 Linux的進程與進程管理3.5.1 Linux的進程結(jié)構(gòu)與進程控制3.5.2 Linux的核心進程調(diào)度小結(jié)習題第4章 進程同步與通信4.1 進程間的相互作用4.1.1 進程間的聯(lián)系4.1.2 利用軟件方法解決進程互斥問題4.1.3 利用硬件方法解決進程互斥問題4.1.4 信號量機制4.1.5 經(jīng)典進程同步問題4.1.6 管程機制4.2 進程通信4.2.1 進程通信的類型4.2.2 直接通信和間接通信4.2.3 消息緩沖隊列通信機制4.3 死鎖4.3.1 產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件4.3.2 預防死鎖4.3.3 避免死鎖4.3.4 檢測死鎖4.3.5 解除死鎖4.4 Linux進程間通信4.4.1 Linux進程通信的基本概念4.4.2 Linux消息隊列4.4.3 Linux的信號量4.4.4 共享內(nèi)存4.4.5 Linux系統(tǒng)調(diào)用與進程通信4.4.6 進程通信信號小結(jié)習題第5章 存儲器管理5.1 概述5.1.1 存儲體系5.1.2 存儲管理的目的5.1.3 存儲管理的任務(wù)5.1.4 程序的鏈接和裝入5.1.5 存儲管理方式的分類5.2 連續(xù)存儲管理方式5.2.1 單一連續(xù)分配5.2.2 分區(qū)分配5.3 覆蓋技術(shù)與交換技術(shù)5.3.1 覆蓋技術(shù)5.3.2 交換技術(shù)5.4 分頁存儲管理方式5.4.1 工作原理5.4.2 動態(tài)地址變換5.4.3 快表5.4.4 兩級和多級頁表5.4.5 分配與回收5.5 分段存儲管理方式5.5.1 工作原理5.5.2 動態(tài)地址變換5.5.3 存儲保護5.5.4 分頁和分段的主要區(qū)別5.6 段頁式存儲管理方式5.6.1 工作原理5.6.2 地址變換5.7 虛擬存儲器5.7.1 概述5.7.2 分頁虛擬存儲管理5.7.3 分段虛擬存儲管理5.8 Linux的內(nèi)存管理5.8.1 Linux存儲管理的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.8.2 頁表的管理5.8.3 頁面分配和回收5.8.4 頁面換入5.8.5 換出與丟棄頁面5.8.6 頁面錯誤的處理5.8.7 頁面cache5.8.8 Linux的swap cache5.8.9 內(nèi)核cache的管理小結(jié)習題……第6章 文件管理第7章 設(shè)備管理第8章 網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.2什么是操作系統(tǒng)1.操作系統(tǒng)的地位計算機系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分構(gòu)成的。在軟件的分類中操作系統(tǒng)屬于系統(tǒng)軟件，操作系統(tǒng)是緊挨著硬件的第一層軟件，是對硬件功能的首次擴充，其他軟件則是建立在操作系統(tǒng)之上的。通過操作系統(tǒng)對硬件功能進行擴充，并在操作系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和支持下運行其他各種軟件。因此，操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中占據(jù)著一個非常重要的地位，而不僅僅是硬件與所有其他軟件之間的接口。任何數(shù)字電子計算機，從微機到巨型計算機都必須在其硬件平臺上安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng)之后，才能構(gòu)成一個可以協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的計算機系統(tǒng)。只有在操作系統(tǒng)的指揮控制下，各種計算機資源才能被分配給用戶使用。也只有在操作系統(tǒng)的支撐下，其他各類軟件，如編譯系統(tǒng)軟件、應(yīng)用系統(tǒng)軟件程序庫、運行支持環(huán)境，才得以獲得運行條件。沒有操作系統(tǒng)，任何應(yīng)用軟件都無法運行。可見，操作系統(tǒng)實際上是一個計算機系統(tǒng)中硬、軟件資源的總指揮部。操作系統(tǒng)的性能高低，決定了整體計算機的潛在硬件性能能否發(fā)揮出來。操作系統(tǒng)本身的安全性和可靠程度，在一定程度上決定了整個計算機系統(tǒng)的安全性和可靠性。它是軟件技術(shù)的核心，是軟件的基礎(chǔ)運行平臺。2.操作系統(tǒng)的定義綜上所述，給出操作系統(tǒng)的一個定義：操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的系統(tǒng)軟件，是能有效地組織和管理計算機系統(tǒng)中的硬件和軟件資源，合理地組織計算機工作流程，控制程序的執(zhí)行，并向用戶提供各種服務(wù)功能，使得用戶能夠合理、方便、有效地使用計算機，使整個計算機系統(tǒng)能高效運行的一組程序模塊的集合?！坝行А敝饕覆僮飨到y(tǒng)在管理資源方面要考慮到系統(tǒng)運行效率和資源的利用率，要盡可能地提高處理機的利用率，讓它盡可能少地空轉(zhuǎn)，其他的資源，例如內(nèi)存、硬盤，則應(yīng)該在保證訪問效能的前提下盡可能地減少浪費的空間等?！昂侠怼敝饕侵覆僮飨到y(tǒng)對于不同的用戶程序要“公平”，以保證系統(tǒng)不發(fā)生“死鎖”或“饑餓”的現(xiàn)象。“方便”主要是指人機界面方面，包括用戶使用界面和程序設(shè)計接口兩方面的易用性、易學性和易維護性。操作系統(tǒng)主要有以下兩方面的作用：①操作系統(tǒng)要管理計算機系統(tǒng)中的各種資源，包括硬件及軟件資源。在計算機系統(tǒng)中，所有硬件部件（如中央處理器、存儲器、I/O設(shè)備）稱做硬件資源；而程序和數(shù)據(jù)等信息稱做軟件資源。從微觀上看，使用計算機系統(tǒng)就是使用各種硬件資源和軟件資源。特別是在多用戶、多道程序的系統(tǒng)中，同時有多個程序在運行，這些程序在執(zhí)行的過程中可能會要求使用系統(tǒng)中的各種資源。操作系統(tǒng)就是資源的管理者和仲裁者，由它負責在各個程序之間調(diào)度和分配資源，保證系統(tǒng)中的各種資源得以有效地利用。

編輯推薦

《操作系統(tǒng)(第3版)》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,21世紀高等院校計算機專業(yè)規(guī)劃教材。

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