操作系統(tǒng)

前言

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必不可少的系統(tǒng)軟件之一，它出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代末，至今已有50多年。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(shū)是根據(jù)編者在多年教學(xué)和科研的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)的。《操作系統(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(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。編者在使用本書(shū)的這幾年中，通過(guò)在第一線的教學(xué)實(shí)踐，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，并收集了使用本書(shū)的眾多教師和學(xué)生的反饋意見(jiàn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲、論證，編者對(duì)原書(shū)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(diǎn)內(nèi)容。本書(shū)是關(guān)于操作系統(tǒng)的基本概念、基本方法、設(shè)計(jì)原理和實(shí)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(shí)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(shū)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(diǎn)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(jì)模式的介紹。’第2章用戶接口和作業(yè)管理，重點(diǎn)介紹了操作系統(tǒng)的用戶接口，并對(duì)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(jìn)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(xì)介紹了進(jìn)程和線程的基本概念、進(jìn)程控制、進(jìn)程調(diào)度、同步和通信以及死鎖，修改、完善并增加了一些進(jìn)程同步問(wèn)題的算法，補(bǔ)充了一些例題和死鎖的檢測(cè)算法。第5章存儲(chǔ)器管理，介紹了存儲(chǔ)器管理的概念和功能，增加了工作集和抖動(dòng)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(shí)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(duì)原有內(nèi)容進(jìn)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(shí)?！恫僮飨到y(tǒng)（第三版）》保持了原書(shū)的一貫風(fēng)格，以先進(jìn)性、簡(jiǎn)明性和理論與實(shí)踐并重為編寫(xiě)的指導(dǎo)原則，系統(tǒng)地講述了操作系統(tǒng)的基本概念、原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，并以Linux操作系統(tǒng)為例，具體分析了當(dāng)代操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。本次教材修訂中，王煜編寫(xiě)了第2、3、4、6章，張明編寫(xiě)了第5、7章，何操、陸全華、謝曉峰編寫(xiě)了第1章，李苗在編寫(xiě)了第8章，最后由劉振鵬統(tǒng)稿。本書(shū)在寫(xiě)作和兩次再版過(guò)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(jiàn)和誠(chéng)摯的建議，編者向他們表示衷心的感謝。感謝中國(guó)鐵道出版社的各位編輯和圖書(shū)推廣人員，他們?yōu)楸緯?shū)高質(zhì)量的出版以及被更多院校選用做出了巨大貢獻(xiàn)。限于編者水平有限，書(shū)中難免還有不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)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(shū)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(jìn)程與進(jìn)程管理，進(jìn)程的同步與通信，存儲(chǔ)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?！恫僮飨到y(tǒng)（第3版）》以Linux操作系統(tǒng)為例，具體分析了當(dāng)代操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。　　《操作系統(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(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合，適合作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的教材，也可供計(jì)算機(jī)愛(ài)好者自學(xué)使用。另外，《操作系統(tǒng)（第3版）》對(duì)于從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用和開(kāi)發(fā)的技術(shù)人員也具有一定的參考價(jià)值。

書(shū)籍目錄

第1章 引論1.1 操作系統(tǒng)的概念1.1.1 計(jì)算機(jī)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(biāo)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(jìn)一步發(fā)展1.2.3 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?.3 研究操作系統(tǒng)的幾種觀點(diǎn)1.3.1 軟件的觀點(diǎn)1.3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源管理的觀點(diǎn)1.3.3 進(jìn)程的觀點(diǎn)1.3.4 用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間接口的觀點(diǎn)1.3.5 虛機(jī)器觀點(diǎn)1.3.6 服務(wù)提供者觀點(diǎn)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(jì)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(jī)1.6.2 存儲(chǔ)系統(tǒng)1.6.3 緩沖技術(shù)1.6.4 中斷技術(shù)1.6.5 時(shí)鐘小結(jié)習(xí)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(jī)命令接口2.2.2 脫機(jī)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(guò)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(xí)題第3章 進(jìn)程與進(jìn)程管理3.1 進(jìn)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(jì)3.2 進(jìn)程3.2.1 進(jìn)程的概念3.2.2 進(jìn)程的基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換3.2.3 進(jìn)程控制塊3.2.4 進(jìn)程控制3.3 進(jìn)程調(diào)度3.3.1 調(diào)度的基本概念3.3.2 進(jìn)程調(diào)度算法3.3.3 進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)和過(guò)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(jìn)程的比較3.4.4 線程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制3.5 Linux的進(jìn)程與進(jìn)程管理3.5.1 Linux的進(jìn)程結(jié)構(gòu)與進(jìn)程控制3.5.2 Linux的核心進(jìn)程調(diào)度小結(jié)習(xí)題第4章 進(jìn)程同步與通信4.1 進(jìn)程間的相互作用4.1.1 進(jìn)程間的聯(lián)系4.1.2 利用軟件方法解決進(jìn)程互斥問(wèn)題4.1.3 利用硬件方法解決進(jìn)程互斥問(wèn)題4.1.4 信號(hào)量機(jī)制4.1.5 經(jīng)典進(jìn)程同步問(wèn)題4.1.6 管程機(jī)制4.2 進(jìn)程通信4.2.1 進(jìn)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(duì)列通信機(jī)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(yù)防死鎖4.3.3 避免死鎖4.3.4 檢測(cè)死鎖4.3.5 解除死鎖4.4 Linux進(jìn)程間通信4.4.1 Linux進(jìn)程通信的基本概念4.4.2 Linux消息隊(duì)列4.4.3 Linux的信號(hào)量4.4.4 共享內(nèi)存4.4.5 Linux系統(tǒng)調(diào)用與進(jìn)程通信4.4.6 進(jìn)程通信信號(hào)小結(jié)習(xí)題第5章 存儲(chǔ)器管理5.1 概述5.1.1 存儲(chǔ)體系5.1.2 存儲(chǔ)管理的目的5.1.3 存儲(chǔ)管理的任務(wù)5.1.4 程序的鏈接和裝入5.1.5 存儲(chǔ)管理方式的分類5.2 連續(xù)存儲(chǔ)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(yè)存儲(chǔ)管理方式5.4.1 工作原理5.4.2 動(dòng)態(tài)地址變換5.4.3 快表5.4.4 兩級(jí)和多級(jí)頁(yè)表5.4.5 分配與回收5.5 分段存儲(chǔ)管理方式5.5.1 工作原理5.5.2 動(dòng)態(tài)地址變換5.5.3 存儲(chǔ)保護(hù)5.5.4 分頁(yè)和分段的主要區(qū)別5.6 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式5.6.1 工作原理5.6.2 地址變換5.7 虛擬存儲(chǔ)器5.7.1 概述5.7.2 分頁(yè)虛擬存儲(chǔ)管理5.7.3 分段虛擬存儲(chǔ)管理5.8 Linux的內(nèi)存管理5.8.1 Linux存儲(chǔ)管理的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.8.2 頁(yè)表的管理5.8.3 頁(yè)面分配和回收5.8.4 頁(yè)面換入5.8.5 換出與丟棄頁(yè)面5.8.6 頁(yè)面錯(cuò)誤的處理5.8.7 頁(yè)面cache5.8.8 Linux的swap cache5.8.9 內(nèi)核cache的管理小結(jié)習(xí)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(xiàn)

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(jì)算機(jī)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(duì)硬件功能的首次擴(kuò)充，其他軟件則是建立在操作系統(tǒng)之上的。通過(guò)操作系統(tǒng)對(duì)硬件功能進(jìn)行擴(kuò)充，并在操作系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和支持下運(yùn)行其他各種軟件。因此，操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中占據(jù)著一個(gè)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(jì)算機(jī)，從微機(jī)到巨型計(jì)算機(jī)都必須在其硬件平臺(tái)上安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng)之后，才能構(gòu)成一個(gè)可以協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。只有在操作系統(tǒng)的指揮控制下，各種計(jì)算機(jī)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(kù)、運(yùn)行支持環(huán)境，才得以獲得運(yùn)行條件。沒(méi)有操作系統(tǒng)，任何應(yīng)用軟件都無(wú)法運(yùn)行?？梢?jiàn)，操作系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的潛在硬件性能能否發(fā)揮出來(lái)。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(gè)計(jì)算機(jī)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(yùn)行平臺(tái)。2.操作系統(tǒng)的定義綜上所述，給出操作系統(tǒng)的一個(gè)定義：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的系統(tǒng)軟件，是能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件和軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效運(yùn)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(yùn)行效率和資源的利用率，要盡可能地提高處理機(jī)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(wèn)效能的前提下盡可能地減少浪費(fèi)的空間等?！昂侠怼敝饕侵覆僮飨到y(tǒng)對(duì)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?！胺奖恪敝饕侵溉藱C(jī)界面方面，包括用戶使用界面和程序設(shè)計(jì)接口兩方面的易用性、易學(xué)性和易維護(hù)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種資源，包括硬件及軟件資源。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，所有硬件部件（如中央處理器、存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)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(shí)有多個(gè)程序在運(yùn)行，這些程序在執(zhí)行的過(guò)程中可能會(huì)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(fù)責(zé)在各個(gè)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(guó)家級(jí)規(guī)劃教材,21世紀(jì)高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)劃教材。

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