計算機操作系統(tǒng)

前言

操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的核心軟件，它管理和控制整個計算機系統(tǒng)，使之能正確、有效地運轉(zhuǎn)，為用戶提供方便的服務(wù)。操作系統(tǒng)復(fù)雜且神秘，使人們感覺它威力無比，能量無限。學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)就是要揭開它神秘的面紗，剖析它的復(fù)雜性，理解并掌握它，為深入學(xué)習(xí)計算機專業(yè)、信息類專業(yè)知識，進一步提升軟件開發(fā)能力、乃至系統(tǒng)軟件開發(fā)能力打下堅實的基礎(chǔ)。要學(xué)懂操作系統(tǒng)，必須了解操作系統(tǒng)的特點；要寫好操作系統(tǒng)教材，也必須根據(jù)操作系統(tǒng)的特點確定教材內(nèi)容的選取和教材的編寫方法。操作系統(tǒng)的特點是：①內(nèi)容龐雜、涉及面廣。操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的管理軟件，它對計算機系統(tǒng)中的所有硬件和軟件實施管理和控制，為用戶提供良好的接口；②動態(tài)性、并行性。現(xiàn)代操作系統(tǒng)都是多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持大量的活動同時運行，各種活動都處在不斷變化的過程中；③實踐性強?，F(xiàn)在所有運轉(zhuǎn)著的計算機都配置了操作系統(tǒng)。各種類型的操作系統(tǒng)正在運轉(zhuǎn)，為用戶提供服務(wù)；④技術(shù)發(fā)展快。操作系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)和方法在不斷地變化。針對操作系統(tǒng)的特點，本書在內(nèi)容的選取上注重基礎(chǔ)性、實質(zhì)性、先進性；框架的設(shè)計上注重邏輯性、完整性，力圖將操作系統(tǒng)內(nèi)容組織成一個邏輯清晰的整體。在這一整體中始終貫穿著并發(fā)、共享的主線。在這一主線下，有一條動態(tài)的、進程活動軌跡，還有一個系統(tǒng)資源管理的剖面。針對動態(tài)的進程活動，本書論述了操作系統(tǒng)需要提出的重要的概念——進程；支持多進程運行必需的機制（包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、實施進程控制與進程調(diào)度的設(shè)施）及功能。對系統(tǒng)資源管理則根據(jù)多用戶、多任務(wù)環(huán)境的特點，討論系統(tǒng)資源的共享，資源管理的策略與方法。為解決操作系統(tǒng)實踐性強的問題，本書探討了操作系統(tǒng)原理與實際運行的操作系統(tǒng)之間的關(guān)系：原理是實際操作系統(tǒng)采用的各種技術(shù)的提煉；實際操作系統(tǒng)采用的技術(shù)和方法是原理內(nèi)容的具體體現(xiàn)。本書以當(dāng)前流行的Linux操作系統(tǒng)為實例，剖析其特點和實現(xiàn)技術(shù)，使操作系統(tǒng)原理中的理論知識與操作系統(tǒng)實例的具體實現(xiàn)方法有機地結(jié)合、相互印證。隨著操作系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，操作系統(tǒng)教材在抓住基礎(chǔ)性的同時，也需要不斷地更新。本書提出了實現(xiàn)現(xiàn)代操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是并行處理技術(shù)和虛擬技術(shù)，并力圖以這種思想方法引領(lǐng)讀者思考、理解操作系統(tǒng)的原理和它實施的策略和方法。本書的論述力求深入淺出，通俗易懂，使讀者便于閱讀和理解。為了讓讀者能建立操作系統(tǒng)整體輪廓，抓住操作系統(tǒng)的主線，在第1章緒論中討論了操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位、操作系統(tǒng)應(yīng)解決的基本問題、操作系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)。這些內(nèi)容在讀者還沒有了解操作系統(tǒng)時是不能很好地理解的。但這些內(nèi)容可以作為指導(dǎo)引領(lǐng)讀者去理解后面各章的相關(guān)內(nèi)容。當(dāng)讀者學(xué)完了全書內(nèi)容，再回頭看第l章，就會理解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的最基本的、最關(guān)鍵的實現(xiàn)技術(shù)。書中所有算法采用類c的偽碼來描述。因為，這種語言與PDL語言十分相似，它含有更多的自然語言，這樣使讀者容易掌握算法的功能。

內(nèi)容概要

　　《計算機操作系統(tǒng)》全面、系統(tǒng)地闡述了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本原理、主要功能及實現(xiàn)技術(shù)。重點論述多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)的運行機制；系統(tǒng)資源管理的策略和方法；操作系統(tǒng)提供的用戶界面。討論了現(xiàn)代操作系統(tǒng)采用的并行處理技術(shù)和虛擬技術(shù)。《計算機操作系統(tǒng)》以Linux系統(tǒng)為實例，剖析了其特點和具體的實現(xiàn)技術(shù)?！　　队嬎銠C操作系統(tǒng)》既可作為高等院校計算機和信息類本科、專科各專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)教材，亦可供從事計算機科學(xué)、工程、應(yīng)用等方面工作的科技人員參考使用。

作者簡介

龐麗萍，華中科技大學(xué)教授，博導(dǎo)，1967年畢業(yè)于北京郵電學(xué)院無線電專業(yè)。曾任國家教育部工科計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會委員、中國計算機學(xué)會教育與培訓(xùn)專業(yè)委員會委員。主持的“操作系統(tǒng)原理”課程獲2007年國家級精品課程；獲2004年度寶鋼教育獎優(yōu)秀教師獎；1995年獲首屆“孺子牛金球獎”（香港柏寧頓（中國）教育基金會頒發(fā)）。長期從事計算機操作系統(tǒng)、分布式計算機系統(tǒng)的研究和教學(xué)工作。主要研究方向為并行分布式系統(tǒng)。是“局域網(wǎng)上異構(gòu)的分布式操作系統(tǒng)”、“基于UNIX的分布式操作系統(tǒng)”、“實時分布式UNIX操作系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)”等預(yù)研及基金項目的負(fù)責(zé)人和研制者。并參加完成了211行動計劃項目“集群超級網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器聚集技術(shù)”、973項目“下一代互聯(lián)網(wǎng)信息存儲的組織模式和核心技術(shù)研究”。編著了《操作系統(tǒng)原理》等11本教材。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位1.1.1 存儲程序式計算機的結(jié)構(gòu)和特點1.1.2 操作系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)各層次的關(guān)系1.1.3 操作系統(tǒng)與計算機體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.2 操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展1.2.1 操作系統(tǒng)發(fā)展的初級階段1.2.2 操作系統(tǒng)的形成1.2.3 操作系統(tǒng)的進一步發(fā)展1.3 操作系統(tǒng)的基本概念1.3.1 操作系統(tǒng)的定義和特性1.3.2 操作系統(tǒng)的資源管理功能1.3.3 操作系統(tǒng)應(yīng)解決的基本問題1.4 操作系統(tǒng)的基本類型1.4.1 批量操作系統(tǒng)1.4.2 分時操作系統(tǒng)1.4.3 實時操作系統(tǒng)1.4.4 個人計算機操作系統(tǒng)1.4.5 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)1.4.6 分布式系統(tǒng)1.5 操作系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)1.5.1 操作系統(tǒng)采用的并行處理技術(shù)1.5.2 操作系統(tǒng)采用的虛擬技術(shù)1.6 Linux系統(tǒng)概述1.6.1 UNIX系統(tǒng)及其特點1.6.2 Linux系統(tǒng)形成和發(fā)展的基礎(chǔ)1.6.3 Linux系統(tǒng)及其特點習(xí)題1第2章 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和硬件支持2.1 操作系統(tǒng)虛擬機2.2 操作系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)2.2.1 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.2.2 運行時的組織結(jié)構(gòu)2.2.3 操作系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)各層次的接口2.3 處理機的特權(quán)級2.3.1 處理機的狀態(tài)及分類2.3.2 特權(quán)指令2.4 中斷及其處理2.4.1 中斷的概念及類型2.4.2 向量中斷和探詢中斷2.4.3 中斷進入2.4.4 軟件中斷的處理過程2.5 Linux系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)2.6 Linux系統(tǒng)的特權(quán)級與中斷處理2.6.1 Linux系統(tǒng)的特權(quán)級2.6.2 中斷處理的上半部和下半部2.6.3 中斷處理下半部的實現(xiàn)機制習(xí)題2第3章 操作系統(tǒng)的用戶接口3.1 用戶工作環(huán)境3.1.1 操作系統(tǒng)提供的環(huán)境3.1.2 操作系統(tǒng)的生成和系統(tǒng)初啟3.1.3 應(yīng)用程序的處理3.2 用戶接口3.2.1 用戶接口的定義3.2.2 操作系統(tǒng)提供的用戶接口3.3 系統(tǒng)功能調(diào)用3.3.1 系統(tǒng)功能調(diào)用的定義3.3.2 系統(tǒng)功能調(diào)用的實現(xiàn)3.3.3 應(yīng)用程序的編程接口3.4 Linux系統(tǒng)功能調(diào)用3.4.1 Linux系統(tǒng)功能調(diào)用的過程3.4.2 Linux系統(tǒng)功能調(diào)用的實現(xiàn)機制3.4.3 增加一個新的系統(tǒng)調(diào)用的方法3.4.4 從用戶空間訪問新的系統(tǒng)調(diào)用習(xí)題3第4章 進程及進程管理4.1 進程的引入4.1.1 順序程序及特點4.1.2 并發(fā)程序及特點4.1.3 與時間有關(guān)的錯誤4.2 進程的概念4.2.1 進程的定義4.2.2 進程的狀態(tài)4.2.3 進程控制塊4.3 進程控制4.3.1 進程控制的概念4.3.2 進程創(chuàng)建與撤銷4.3.3 進程阻塞與喚醒4.4 進程之間的約束關(guān)系4.4.1 進程競爭與合作4.4.2 進程互斥的概念4.4.3 進程同步的概念4.5 同步機構(gòu)4.5.1 鎖和上鎖、開鎖操作4.5.2 信號燈和P、V操作-4.6 進程互斥與同步的實現(xiàn)4.6.1 上鎖原語和開鎖原語實現(xiàn)進程互斥4.6.2 信號燈實現(xiàn)進程互斥4.6.3 進程同步的實現(xiàn)4.6.4 生產(chǎn)者——消費者問題4.7 進程通信4.7.1 進程通信的概念4.7.2 進程通信方式4.8 線程概念及特點4.8.1 線程的概念4.8.2 線程的特點與狀態(tài)4.9 Linux系統(tǒng)的進程管理4.9.1 Linux系統(tǒng)的進程與線程4.9.2 進程描述符及其主要內(nèi)容4.9.3 進程描述符的獲得4.9.4.Linux系統(tǒng)進程狀態(tài)的變遷4.9.5 Linux系統(tǒng)的進程創(chuàng)建和終止4.9.6 Linux系統(tǒng)的進程等待與喚醒4.9.7 Linux系統(tǒng)中線程的實現(xiàn)習(xí)題4第5章 資源分配與調(diào)度5.1 資源管理概述5.1.1 資源管理的目的和任務(wù)5.1.2 虛擬資源5.2 資源管理的機制和策略5.2.1 資源分配機制5.2.2 資源分配策略5.3 死鎖5.3.1 死鎖的定義與例子5.3.2 產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件5.3.3 系統(tǒng)模型和死鎖的處理5.3.4 解決死鎖問題的策略5.3.5 死鎖的預(yù)防5.3.6 死鎖的避免5.3.7 死鎖的檢測與忽略習(xí)題5第6章 處理機調(diào)度6.1 處理機的多級調(diào)度6.2 針對作業(yè)的調(diào)度6.2.1 作業(yè)的狀態(tài)6.2.2 作業(yè)調(diào)度的功能與作業(yè)控制塊6.2.3 作業(yè)調(diào)度算法性能的衡量6.2.4 作業(yè)調(diào)度算法6.3 進程調(diào)度6.3.1 調(diào)度份派結(jié)構(gòu)6.3.2 進程調(diào)度的功能6.3.3 調(diào)度方式6.3.4 進程優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法6.3.5 循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度6.3.6 多級反饋隊列調(diào)度6.3.7 調(diào)度用的進程狀態(tài)變遷圖6.4 線程調(diào)度6.5 Linux系統(tǒng)的進程調(diào)度6.5.1 進程調(diào)度程序的設(shè)計目標(biāo)和特點6.5.2 可變優(yōu)先級6.5.3 可變時間片6.5.4 進程調(diào)度用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6.5.5 Linux系統(tǒng)的進程調(diào)度算法習(xí)題6第7章 主存管理7.1 主存管理概述7.1.1 主存分片共享7.1.2 程序的邏輯組織7.2 主存管理的功能7.2.1 虛擬存儲器7.2.2 地址映射7.2.3 主存分配7.2.4 存儲保護73分區(qū)存儲管理及其存在的問題7.3.1 動態(tài)分區(qū)存儲管理技術(shù)7.3.2 分區(qū)分配機構(gòu)7.3.3 分區(qū)的分配與放置策略7.3.4 碎片問題及拼接技術(shù)7.4 頁式存儲管理7.4.1 頁式系統(tǒng)應(yīng)解決的問題7.4.2 頁式地址變換7.4.3 請調(diào)頁面的機制7.4.4 淘汰機制與策略7.4.5 幾種置換算法7.5 段式系統(tǒng)和段頁式系統(tǒng)7.5.1 段式地址結(jié)構(gòu)7.5.2 段式地址變換7.5.3 擴充段表功能7.5.4.段頁式存儲管理7.6 Linux系統(tǒng)的存儲管理7.6.1 主存尋址7.6.2 Linux系統(tǒng)段頁式地址變換7.6.3 Linux系統(tǒng)動態(tài)內(nèi)核管理7.6.4 Linux系統(tǒng)的進程地址空間習(xí)題7第8章 設(shè)備管理8.1設(shè)備管理概述8.1.1 設(shè)備管理的功能8.1.2 設(shè)備獨立性8.1.3 設(shè)備控制塊8.2 緩沖技術(shù)8.2.1 緩沖概述8.2.2 常用的緩沖技術(shù)8.2.3 UNIX系統(tǒng)的緩沖區(qū)管理8.3 設(shè)備分配8.3.1 設(shè)備分配概述8.3.2 獨享分配8.3.3 共享分配8.3.4 虛擬分配8.4 輸入／輸出控制8.4.1 輸入／輸出硬件8.4.2 輸入／輸出控制方式8.4.3 輸入／輸出子系統(tǒng)8.4.4 輸入／輸出控制的例子8.5 Linux系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動8.5.1 Linux系統(tǒng)設(shè)備的分類8.5.2 設(shè)備文件及其標(biāo)識8.5.3 Linux塊設(shè)備的處理8.5.4 用于塊設(shè)備處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)8.5.5 輸入／輸出調(diào)度程序8.5.6 策略例程習(xí)題8第9章 文件系統(tǒng)9.1 文件系統(tǒng)概述9.1.1 文件9.1.2 文件系統(tǒng)9.1.3 文件的組織9.2 文件的邏輯結(jié)構(gòu)和存取方法9.2.1 文件的邏輯結(jié)構(gòu)9.2.2 文件的存取方法9.3 文件的物理結(jié)構(gòu)9.3.1 連續(xù)文件9.3.2 串聯(lián)文件9.3.3 索引文件9.3.4 文件物理結(jié)構(gòu)比較9.3.5 UNIX系統(tǒng)的索引文件結(jié)構(gòu)9.4 文件目錄9.4.1 文件目錄及其內(nèi)容9.4.2 一級文件目錄及缺點9.4.3 多級文件目錄9.5 共享與安全9.5.1 文件共享與安全性的關(guān)系9.5.2 文件共享的實現(xiàn)方法9.5.3 存取權(quán)限的類型及其驗證9.6 文件操作與文件備份9.6.1 文件操作9.6.2 文件備份9.7 Linux文件系統(tǒng)9.7.1 虛擬文件系統(tǒng)(virtual file system VFS)概述9.7.2 VFS通用文件系統(tǒng)模型與VFS對象9.7.3 與進程相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)9.7.4 VFS系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)9.7.5 EXt2文件系統(tǒng)概述9.7.6 EXt2磁盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)9.7.7 EXt2磁盤空間的管理9.7.8 Ext2主存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題9模擬試題1模擬試題2模擬試題1答案模擬試題2答案參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.1操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位1.1.1存儲程序式計算機的結(jié)構(gòu)和特點隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類生活質(zhì)量的不斷提高，生產(chǎn)實踐和社會活動的水平不斷地提升，計算機應(yīng)用隨之深入且廣泛。在大量的計算機應(yīng)用中，如金融、航天、電信、信息家電等領(lǐng)域，都有大量的問題需要計算機來解決。任何問題的求解都需要給出其形式化定義和求解方法的形式描述。問題的形式化定義稱為數(shù)學(xué)模型，問題求解方法的形式描述稱為算法，通常將一個算法的實現(xiàn)叫做一次計算，而對問題的求解還必須有實現(xiàn)算法的工具或設(shè)施。實現(xiàn)算法的工具或設(shè)施從最初的算盤，后來使用的計算器，直到現(xiàn)代的、幾乎無所不能的計算機，發(fā)生了巨大的變化。然而，這些工具的計算方法的本質(zhì)特征是相同的。算盤和計算器可以進行加、減、乘、除運算。人們要解決某一問題，只有將問題的求解方法歸結(jié)為四則運算問題后，才可以用算盤之類的工具進行計算。當(dāng)遇到一個復(fù)雜的算法時，如求解一個微分方程，就必須將微分方程的解法轉(zhuǎn)化為數(shù)值解法。這種計算方法稱為手工計算方式，算盤或計算器是手工計算的一種工具。在這種計算方式下，人們按照預(yù)先確定的一種計算方案，先輸入原始數(shù)據(jù)，然后按操作步驟做第一步計算，記下中間結(jié)果，再做第二步計算，直到算出最終結(jié)果，并把結(jié)果記錄在紙上。在這一過程中，輸入原始數(shù)據(jù)、執(zhí)行運算操作、中間結(jié)果的存儲和最終結(jié)果的抄錄都是依靠人的操作來完成的，所以這一計算過程是手工操作過程。

編輯推薦

《計算機操作系統(tǒng)》：國家精品課程配套教材《計算機操作系統(tǒng)》在內(nèi)容的選取上注重基礎(chǔ)性、實質(zhì)性、先進性；框架的設(shè)計上注重邏輯性、完整性。將操作系統(tǒng)組織成一個邏輯清晰的整體并提煉了并發(fā)、共享的主線。一針對前者《計算機操作系統(tǒng)》論述了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的進程概念、支持多進程運行必需的機制及功能針對后者論述了系統(tǒng)資源的管理策略與方法。全書以當(dāng)前流行的Linux操作系統(tǒng)為實例，剖析其特點和實現(xiàn)技術(shù)，尋操作系統(tǒng)原理的理論知識與實際的實現(xiàn)方法有機地結(jié)合、相互印證。《計算機操作系統(tǒng)》提出實現(xiàn)現(xiàn)代操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是并行處理技術(shù)和虛擬技術(shù)，并力圖以這種思想方法引領(lǐng)讀者理解操作系統(tǒng)的原理、實施策略和方法。注重基礎(chǔ)性、實質(zhì)性、先進性以并行處理技術(shù)和虛擬技術(shù)為綱剖析操作系統(tǒng)原理、實現(xiàn)策略和方法

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    計算機操作系統(tǒng) PDF格式下載

---