操作系統(tǒng)教程

前言

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)軟件，它是圍繞著如何提高計(jì)算機(jī)資源利用率和改善用戶界面的友好性而形成、發(fā)展和不斷成熟的。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的高等院校和IT界對(duì)操作系統(tǒng)的關(guān)心和重視達(dá)到了前所未有的程度，因?yàn)槿藗兤毡檎J(rèn)識(shí)到，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是整個(gè)IT領(lǐng)域中的重要基礎(chǔ)，要構(gòu)建現(xiàn)代化的、穩(wěn)固的、可靠的信息技術(shù)大廈，必須掌握計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理。本書針對(duì)培養(yǎng)技術(shù)型人才的特點(diǎn)，在注重操作系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上引入了操作系統(tǒng)發(fā)展過程中的最新技術(shù)，以Linux和Windows操作系統(tǒng)為實(shí)例材料，剖析了現(xiàn)代操作系統(tǒng)所采用的最新技術(shù)。本書是作者在多年教學(xué)實(shí)踐和科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，參閱了大量國內(nèi)外操作系統(tǒng)教材，編寫的一本適用于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的本科教科書。其編寫思路及特點(diǎn)如下：（1）以最新的主流操作系統(tǒng)Linux和Windows為實(shí)例，從操作系統(tǒng)原理的角度對(duì)其做了詳盡的介紹，并在講授原理時(shí)注重理論聯(lián)系實(shí)際。（2）根據(jù)作者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于難以理解的部分，均以實(shí)例引出，語言深入淺出，使學(xué)生能夠從簡單的實(shí)例入手，比較容易地掌握操作系統(tǒng)的內(nèi)部工作原理。（3）本書配有大量經(jīng)過精選的習(xí)題，以幫助讀者檢驗(yàn)和加深對(duì)內(nèi)容的理解。本書參考教學(xué)時(shí)數(shù)為70～80學(xué)時(shí)。要求先修課程為《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《匯編語言》、《C語言》和《計(jì)算機(jī)組成原理》。本書的內(nèi)容是按照理工科院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教學(xué)大綱編寫的。對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科專業(yè)及非本科的計(jì)算機(jī)專業(yè)，可適當(dāng)刪減內(nèi)容。全書共分11章。第l、6章由徐克奇編寫，第3章由林捷編寫，第9、11章由李興鵬編寫，第10章由張成妹編寫，第2、4、5、7、8章由武偉編寫。全書由武偉統(tǒng)一編排定稿。上海師范大學(xué)胡金初教授對(duì)本書的初稿進(jìn)行了認(rèn)真的審閱，并提出了修改意見。在此，謹(jǐn)向胡金初老師表示誠摯的謝意。

內(nèi)容概要

本書詳細(xì)介紹了操作系統(tǒng)的基本原理，剖析了兩個(gè)典型的操作系統(tǒng)Linux和Windows。主要內(nèi)容包括處理器管理、存儲(chǔ)器管理、I/O設(shè)備管理、文件系統(tǒng)、Linux和UNIX剖析及Windows 2000剖析等。各章均配有習(xí)題，有助于讀者領(lǐng)會(huì)和掌握已學(xué)過的相關(guān)知識(shí)。本書在編寫過程中力求做到結(jié)合實(shí)際、突出應(yīng)用、便于教學(xué)，同時(shí)注重內(nèi)容的先進(jìn)性。    本書可作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程等專業(yè)的本科教材，也可作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)參考書。

書籍目錄

第1章  引論	  1.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成	  1.2  操作系統(tǒng)的作用和定義	  1.3  操作系統(tǒng)的發(fā)展過程	  1.4  操作系統(tǒng)的分類	  1.5  操作系統(tǒng)的功能和特性	  1.6  操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型	  本章小結(jié)	  習(xí)題	第2章  用戶與操作系統(tǒng)的接口	  2.1  作業(yè)控制級(jí)接口	  2.2  程序級(jí)接口	  本章小結(jié)	  習(xí)題	第3章  進(jìn)程的描述與控制	  3.1  程序執(zhí)行方式	  3.2  進(jìn)程描述	  3.3  進(jìn)程狀態(tài)	  3.4  進(jìn)程控制	  3.5  線程	  3.6  Linux進(jìn)程管理	  3.7  Windows的進(jìn)程管理	  本章小結(jié)	  習(xí)題	第4章  進(jìn)程通信	  4.1  進(jìn)程的同步與互斥	  4.2  互斥的軟件方法	  4.3  硬件指令機(jī)制	  4.4  信號(hào)量機(jī)制	  4.5  用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)互斥與同步	  4.6  經(jīng)典進(jìn)程同步問題	  4.7  進(jìn)程通信方式	  本章小結(jié)	  習(xí)題	第5章  處理器調(diào)度	  5.1  三級(jí)調(diào)度的概念	  5.2  作業(yè)調(diào)度	  5.3  進(jìn)程調(diào)度	  5.4  常用的調(diào)度算法	  5.5  實(shí)例分析：UNIX進(jìn)程調(diào)度	  本章小結(jié)	  習(xí)題	第6章  死鎖	  6.1  死鎖的基本概念	  6.2  死鎖預(yù)防	  6.3  死鎖避免	  6.4  死鎖檢測(cè)	  6.5  死鎖解除	  6.6  死鎖綜合處理	  本章小結(jié)	  習(xí)題	第7章  實(shí)存儲(chǔ)管理技術(shù)	第8章  虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù)	第9章  設(shè)備管理	第10章  文件系統(tǒng)	第11章  操作系統(tǒng)的安全性參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.地址空間資源不同進(jìn)程的地址空間是相互獨(dú)立的，而同一進(jìn)程的各線程共享同一地址空間。一個(gè)進(jìn)程中的線程在另一個(gè)進(jìn)程中是不可見的。2.并發(fā)性在引入線程的操作系統(tǒng)中，不僅進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且一個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程之間亦可并發(fā)執(zhí)行。故線程的引入有利于提高系統(tǒng)的并發(fā)度。許多操作系統(tǒng)都限制進(jìn)程總數(shù)，如不少UNIX版本的典型值為40～100，這對(duì)許多并發(fā)應(yīng)用來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在多線程系統(tǒng)中，雖存在線程總額限制，但個(gè)數(shù)要比進(jìn)程多得多（OS／2支持4096個(gè)線程）。3.通信關(guān)系進(jìn)程間的通信必須使用操作系統(tǒng)提供的進(jìn)程間通信機(jī)制，而同一進(jìn)程的各線程間可以通過直接讀寫進(jìn)程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進(jìn)行通信。當(dāng)然，線程間的通信也需要同步和互斥手段的輔助，以保證數(shù)據(jù)的一致性。4.切換速度由于操作系統(tǒng)級(jí)的進(jìn)程獨(dú)占自己的虛地址空間，調(diào)度進(jìn)程時(shí)，系統(tǒng)必須交換地址空間，因而進(jìn)程切換時(shí)間長。同一進(jìn)程中的多個(gè)線程共享同一地址空間，因而線程之間的切換要比進(jìn)程之間快得多。3.5.5  線程分類對(duì)進(jìn)程來說，無論是系統(tǒng)進(jìn)程還是用戶進(jìn)程，在進(jìn)行切換時(shí)都要依賴于內(nèi)核的進(jìn)程調(diào)度。而對(duì)于線程而言，則可分成兩個(gè)基本類型，即用戶級(jí)線程和系統(tǒng)級(jí)線程（核心級(jí)線程）。在同一個(gè)操作系統(tǒng)中，有的使用純用戶級(jí)線程，如Windows和OS／2；有的則混合使用用戶級(jí)線程和核心級(jí)線程，如Solaris。用戶級(jí)線程（user 1evel threads）的管理過程全部由用戶程序完成，在這樣的系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)核心只對(duì)進(jìn)程進(jìn)行管理。為了對(duì)用戶級(jí)線程進(jìn)行管理，操作系統(tǒng)提供一個(gè)在用戶空間執(zhí)行的線程庫。該線程庫提供創(chuàng)建、調(diào)度、撤銷線程的功能。同時(shí)，也提供線程間的通信、線程執(zhí)行以及存儲(chǔ)線程上下文的功能。用戶級(jí)線程只存在于用戶級(jí)中，與操作系統(tǒng)核心無關(guān)。相應(yīng)地，內(nèi)核也不知道用戶級(jí)線程的存在。當(dāng)一個(gè)線程被派生時(shí)，線程庫為其生成相應(yīng)的線程控制塊了CB（thread control block）等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并為TCB中的參數(shù)賦值且把該線程置于就緒狀態(tài).其處理過程與創(chuàng)建進(jìn)程類似，不同的是：（1）用戶級(jí)線程的調(diào)度算法和調(diào)度過程全部由用戶自行選擇和確定，與操作系統(tǒng)內(nèi)核無關(guān)。在用戶級(jí)線程系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)內(nèi)核的調(diào)度單位仍是進(jìn)程.如果進(jìn)程的調(diào)度區(qū)間為T，則在T區(qū)間內(nèi)，用戶可根據(jù)自己的需要設(shè)置不同的線程調(diào)度算法。（2）用戶級(jí)線程的調(diào)度算法只進(jìn)行線程上下文切換而不進(jìn)行處理器切換，且線程上下文的切換是在內(nèi)核不參與的情況下進(jìn)行的，即線程上下文切換只是在用戶棧、用戶寄存器等之間進(jìn)行切換，不涉及處理器狀態(tài)。新線程通過程序計(jì)數(shù)器的變化而得以運(yùn)行。

編輯推薦

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