操作系統(tǒng)實(shí)用教程

內(nèi)容概要

　　《操作系統(tǒng)實(shí)用教程》全面介紹了操作系統(tǒng)的基本概念、原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，并對UNIX系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了具體闡述。全書共分5個(gè)部分，分別介紹了操作系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)和發(fā)展、處理器管理、存儲器管理、設(shè)備與文件管理，以及UNIX系統(tǒng)、Windows系統(tǒng)的內(nèi)核實(shí)現(xiàn)。
《操作系統(tǒng)實(shí)用教程》以適應(yīng)計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)操作系統(tǒng)的教學(xué)要求為編寫目標(biāo)，力求做到內(nèi)容全面、結(jié)構(gòu)合理、通俗易懂。本書內(nèi)容豐富，強(qiáng)調(diào)理論與案例的結(jié)合，可以作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)操作系統(tǒng)課程的教學(xué)參考書，也可以作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的自學(xué)和考試用書。

書籍目錄

第一篇 概論
　第1章 操作系統(tǒng)運(yùn)行的硬件基礎(chǔ)
　 1.1 中央處理器
　 1.1.1 寄存器
　 1.1.2 特權(quán)指令
　 1.1.3 處理器狀態(tài)
　 1.2 中斷技術(shù)
　 1.2.1 中斷分類
　 1.2.2 中斷向量
　 1.2.3 中斷響應(yīng)與處理
　 1.2.4 多重中斷
　 1.3 系統(tǒng)調(diào)用
　 1.3.1 系統(tǒng)調(diào)用概念
　 1.3.2 系統(tǒng)調(diào)用處理過程
　 1.3.3 系統(tǒng)調(diào)用表
　 1.4 存儲器
　 1.4.1 存儲器的層次
　 1.4.2 主存儲器與MMU
　 1.4.3 高速緩存
　 1.4.4 磁盤存儲器
　 1.5 I/O端口尋址與訪問控制方式
　 1.5.1 I/O端口尋址
　 1.5.2 接口訪問控制
　 1.6 習(xí)題
　第2章 操作系統(tǒng)概述
　 2.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用
　 2.1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)
　 2.1.2 操作系統(tǒng)的作用
　 2.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展
　 2.2.1 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?br />　 2.2.2 手工操作時(shí)代
　 2.2.3 脫機(jī)輸入/輸出系統(tǒng)
　 2.2.4 單道批處理系統(tǒng)
　 2.2.5 多道批處理系統(tǒng)
　 2.2.6 分時(shí)系統(tǒng)
　 2.2.7 實(shí)時(shí)系統(tǒng)
　 2.2.8 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展
　 2.2.9 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征
　 2.3 操作系統(tǒng)的主要功能
　 2.3.1 處理器管理
　 2.3.2 存儲器管理
　 2.3.3 設(shè)備管理
　 2.3.4 文件管理
　 2.3.5 接口管理
　 2.4 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
　 2.4.1 傳統(tǒng)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　 2.4.2 微內(nèi)核操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　 2.5 習(xí)題
第二篇 處理器管理
　第3章 進(jìn)程的描述與控制
　 3.1 程序的執(zhí)行
　 3.1.1 程序的順序執(zhí)行
　 3.1.2 程序的并發(fā)執(zhí)行
　 3.2 進(jìn)程的概念與特征
　 3.2.1 進(jìn)程的引入
　 3.2.2 進(jìn)程的概念
　 3.2.3 進(jìn)程的特征
　 3.3 進(jìn)程的基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換
　 3.3.1 進(jìn)程的三態(tài)模型
　 3.3.2 進(jìn)程的五態(tài)模型
　 3.3.3 進(jìn)程的掛起
　 3.4 進(jìn)程控制塊PCB
　 3.4.1 PCB的信息組成
　 3.4.2 PCB的組織
　 3.5 進(jìn)程映像
　 3.5.1 進(jìn)程映像的組成
　 3.5.2 進(jìn)程上下文
　 3.6 進(jìn)程控制
　 3.6.1 原語
　 3.6.2 模式切換
　 3.6.3 進(jìn)程切換
　 3.6.4 進(jìn)程的創(chuàng)建
　 3.6.5 進(jìn)程的終止
　 3.6.6 進(jìn)程的阻塞與喚醒
　 3.6.7 進(jìn)程的掛起與激活
　 3.7 線程
　 3.7.1 線程的概念
　 3.7.2 線程的引入
　 3.7.3 進(jìn)程和線程的比較
　 3.7.4 線程的描述與控制
　 3.7.5 多線程
　 3.7.6 線程的實(shí)現(xiàn)
　 3.8 習(xí)題
　第4章 進(jìn)程的同步與通信
　 4.1 進(jìn)程之間的制約關(guān)系
　 4.1.1 進(jìn)程之間的協(xié)作關(guān)系
　 4.1.2 進(jìn)程之間的競爭關(guān)系
　 4.1.3 臨界資源與臨界區(qū)
　 4.2 進(jìn)程同步
　 4.2.1 同步規(guī)則
　 4.2.2 互斥的軟件解決方法
　 4.2.3 互斥的硬件解決方法
　 4.3 信號量
　 4.3.1 二元信號量
　 4.3.2 一般信號量
　 4.3.3 信號量的實(shí)現(xiàn)
　 4.4 經(jīng)典進(jìn)程同步問題的信號量解決方案
　 4.4.1 生產(chǎn)者?消費(fèi)者問題
　 4.4.2 讀?寫問題
　 4.4.3 哲學(xué)家就餐問題
　 4.5 管程
　 4.5.1 條件變量
　 4.5.2 管程結(jié)構(gòu)
　 4.5.3 管程在進(jìn)程同步中的應(yīng)用
　 4.6 進(jìn)程通信
　 4.6.1 共享存儲器通信
　 4.6.2 管道通信
　 4.6.3 消息傳遞通信
　 4.7 線程同步
　 4.7.1 互斥鎖
　 4.7.2 條件變量
　 4.7.3 信號量
　 4.8 習(xí)題
　第5章 調(diào)度與死鎖
　 5.1 作業(yè)管理
　 5.1.1 基本概念
　 5.1.2 作業(yè)與進(jìn)程的關(guān)系
　 5.2 處理器調(diào)度的層次
　 5.2.1 高級調(diào)度
　 5.2.2 中級調(diào)度
　 5.2.3 低級調(diào)度
　 5.3 單處理器調(diào)度算法
　 5.3.1 調(diào)度準(zhǔn)則
　 5.3.2 常用的調(diào)度算法
　 5.4 實(shí)時(shí)調(diào)度
　 5.4.1 實(shí)時(shí)調(diào)度的條件
　 5.4.2 實(shí)時(shí)調(diào)度策略
　 5.4.3 常用的實(shí)時(shí)調(diào)度算法
　 5.5 多處理器調(diào)度
　 5.5.1 多處理器系統(tǒng)的分類
　 5.5.2 對稱式多處理器系統(tǒng)中的處理器分配
　 5.5.3 多處理器中的線程調(diào)度算法
　 5.6 死鎖
　 5.6.1 死鎖產(chǎn)生的原因
　 5.6.2 死鎖產(chǎn)生的必要條件
　 5.6.3 死鎖的預(yù)防
　 5.6.4 死鎖的避免
　 5.6.5 死鎖的檢測與解除
　 5.7 習(xí)題
第三篇 存儲器管理
　第6章 實(shí)存管理
　 6.1 存儲器的基本概念
　 6.1.1 存儲器的層次
　 6.1.2 存儲管理的目的和功能
　 6.1.3 存儲分配方式
　 6.2 單一連續(xù)分區(qū)存儲管理
　 6.3 固定分區(qū)存儲管理
　 6.4 可變分區(qū)存儲管理
　 6.4.1 可變分區(qū)存儲管理的思想和實(shí)現(xiàn)
　 6.4.2 記錄主存分區(qū)的方法
　 6.4.3 分配算法
　 6.4.4 動(dòng)態(tài)重定位的可變分區(qū)管理
　 6.5 多重分區(qū)管理
　 6.6 交換技術(shù)
　 6.7 基本分頁的存儲管理
　 6.7.1 分頁存儲管理的基本思想
　 6.7.2 分頁系統(tǒng)中的地址轉(zhuǎn)換
　 6.7.3 分頁存儲管理中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　 6.7.4 頁的共享
　 6.7.5 兩級頁表
　 6.8 基本分段存儲管理
　 6.8.1 分段存儲管理的基本概念
　 6.8.2 基本分段管理中的地址轉(zhuǎn)換
　 6.8.3 段的動(dòng)態(tài)鏈接
　 6.8.4 分段存儲管理的優(yōu)缺點(diǎn)
　 6.9 段頁式存儲管理
　 6.9.1 段式存儲管理技術(shù)的基本要點(diǎn)
　 6.9.2 段頁式系統(tǒng)的地址轉(zhuǎn)換
　 6.9.3 段頁式存儲管理的優(yōu)缺點(diǎn)
　 6.10 存儲管理中的存儲保護(hù)
　 6.11 習(xí)題
　第7章 虛擬存儲器系統(tǒng)
　 7.1 虛擬存儲的思想
　 7.2 虛擬存儲器概述
　 7.3 請求分頁的存儲器管理
　 7.3.1 請求分頁的硬件機(jī)制
　 7.3.2 請求分頁的地址轉(zhuǎn)換
　 7.3.3 主存分配策略
　 7.3.4 頁面置換算法
　 7.4 請求分段的存儲器管理
　 7.4.1 請求分段的硬件機(jī)制
　 7.4.2 請求分段的地址轉(zhuǎn)換
　 7.5 請求段頁式存儲管理
　 7.6 習(xí)題
第四篇 設(shè)備與文件管理
　第8章 設(shè)備管理
　 8.1 I/O系統(tǒng)概述
　 8.1.1 I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
　 8.1.2 I/O設(shè)備的分類
　 8.1.3 設(shè)備管理的功能
　 8.1.4 設(shè)備控制器
　 8.1.5 I/O通道
　 8.2 I/O控制方式
　 8.2.1 程序查詢I/O方式
　 8.2.2 中斷I/O方式
　 8.2.3 DMA方式
　 8.2.4 通道方式
　 8.3 I/O緩沖管理
　 8.3.1 緩沖區(qū)的引入
　 8.3.2 單緩沖
　 8.3.3 雙緩沖
　 8.3.4 循環(huán)緩沖
　 8.3.5 緩沖池
　 8.4 I/O系統(tǒng)軟件
　 8.4.1 I/O軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)與層次模型
　 8.4.2 中斷處理程序
　 8.4.3 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
　 8.4.4 設(shè)備獨(dú)立性軟件
　 8.4.5 用戶層I/O軟件
　 8.5 設(shè)備分配
　 8.5.1 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　 8.5.2 設(shè)備分配應(yīng)考慮的因素
　 8.5.3 SPOOLing技術(shù)
　 8.6 磁盤管理
　 8.6.1 磁盤的結(jié)構(gòu)和性能
　 8.6.2 磁盤調(diào)度算法
　 8.6.3 提高磁盤I/O速度的方法
　 8.6.4 廉價(jià)冗余磁盤陣列RAID
　 8.7 習(xí)題
　第9章 文件管理
　 9.1 概述
　 9.1.1 文件
　 9.1.2 文件系統(tǒng)
　 9.1.3 文件操作
　 9.2 文件的組織和存取
　 9.2.1 文件的邏輯結(jié)構(gòu)
　 9.2.2 有結(jié)構(gòu)文件的類型
　 9.2.3 其他形式的文件邏輯結(jié)構(gòu)
　 9.2.4 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 鏈接文件
　 9.3.3 索引文件
　 9.3.4 多重索引文件
　 9.3.5 混合索引文件
　 9.4 目錄管理
　 9.4.1 目錄的內(nèi)容
　 9.4.2 文件控制塊和索引節(jié)點(diǎn)
　 9.4.3 目錄結(jié)構(gòu)
　 9.4.4 目錄檢索算法
　 9.5 文件存儲空間管理
　 9.5.1 磁盤空閑空間的分配策略
　 9.5.2 空閑空間管理
　 9.6 文件的共享
　 9.6.1 基于索引節(jié)點(diǎn)的文件共享
　 9.6.2 基于符號鏈的文件共享
　 9.7 磁盤容錯(cuò)技術(shù)
　 9.7.1 第一級容錯(cuò)技術(shù)SFTⅠ
　 9.7.2 第二級容錯(cuò)技術(shù)SFTⅡ
　 9.8 習(xí)題
第五篇 案例介紹
　第10章 UNIX操作系統(tǒng)
　 10.1 UNIX的發(fā)展歷史
　 10.2 UNIX的內(nèi)核結(jié)構(gòu)
　 10.3 UNIX的進(jìn)程管理
　 10.3.1 UNIX進(jìn)程描述
　 10.3.2 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換
　 10.3.3 進(jìn)程調(diào)度
　 10.3.4 UNIX進(jìn)程的同步與通信
　 10.4 UNIX的存儲器管理
　 10.4.1 對換
　 10.4.2 請求調(diào)頁
　 10.5 UNIX設(shè)備管理
　 10.5.1 字符設(shè)備緩沖區(qū)管理
　 10.5.2 塊設(shè)備緩沖區(qū)管理
　 10.5.3 內(nèi)核與驅(qū)動(dòng)程序的接口
　 10.5.4 磁盤驅(qū)動(dòng)程序
　 10.5.5 磁盤讀、寫程序
　 10.6 UNIX的文件管理
　 10.6.1 文件管理概述
　 10.6.2 索引節(jié)點(diǎn)和目錄文件
　 10.6.3 文件的物理結(jié)構(gòu)
　 10.6.4 磁盤存儲空間管理
　 10.7 習(xí)題
　第11章 Windows操作系統(tǒng)
　 11.1 Windows的發(fā)展歷史
　 11.2 Windows的對象管理
　 11.3 Windows的進(jìn)程/線程管理
　 11.3.1 進(jìn)程對象
　 11.3.2 線程對象
　 11.3.3 進(jìn)程與線程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換
　 11.3.4 調(diào)度算法
　 11.3.5 同步與通信
　 11.4 Windows的存儲器管理
　 11.4.1 地址空間布局
　 11.4.2 主存空間分配
　 11.4.3 虛擬地址變換
　 11.5 Windows的設(shè)備管理
　 11.5.1 Windows設(shè)備管理的特點(diǎn)
　 11.5.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組件
　 11.5.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　 11.5.4 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
　 11.5.5 I/O類型
　 11.6 Windows的文件管理
　 11.6.1 概述
　 11.6.2 文件系統(tǒng)模型
　 11.7習(xí)題
　參考文獻(xiàn)　　

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：    2.3 操作系統(tǒng)的主要功能 操作系統(tǒng)是覆蓋在裸機(jī)上的第一層軟件，其他所有的軟件都是基于操作系統(tǒng)運(yùn)行的。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的第一層抽象，管理和控制著系統(tǒng)中的所有資源，協(xié)調(diào)程序的運(yùn)行，并為用戶提供方便使用的人機(jī)界面。 一般來說，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的資源可以分為兩大類：硬件資源和軟件資源。系統(tǒng)中的硬件資源主要包括處理器、存儲器、輸入／輸出設(shè)備；軟件資源主要包括系統(tǒng)中的各種程序和數(shù)據(jù)。根據(jù)操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的管理、控制和協(xié)調(diào)等任務(wù)，可以將操作系統(tǒng)的功能分為處理器管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理和接口管理五個(gè)部分。 2.3.1 處理器管理 處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心資源，所有程序都需要在處理器上執(zhí)行才能完成。如何讓多個(gè)用戶程序能夠公平地獲得處理器資源，并協(xié)調(diào)程序之間的運(yùn)行等都是處理器管理需要解決的問題。 1.進(jìn)程控制 在多道程序環(huán)境下，進(jìn)程是程序的執(zhí)行體，要啟動(dòng)一個(gè)程序執(zhí)行，需要為其創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的進(jìn)程，分配必要的資源。進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束后，應(yīng)撤銷相應(yīng)的進(jìn)程，回收分配給它的資源。進(jìn)程控制功能是處理器管理的重要組成部分，運(yùn)行在核心態(tài)。 2.進(jìn)程同步與通信 多個(gè)進(jìn)程在并發(fā)執(zhí)行的過程中。，因共享資源會(huì)產(chǎn)生直接或間接的制約關(guān)系。為使多個(gè)進(jìn)程能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行，需要引入進(jìn)程同步機(jī)制。進(jìn)程同步包括進(jìn)程的同步與互斥。進(jìn)程同步解決進(jìn)程之間的直接制約問題，進(jìn)程互斥解決進(jìn)程間的間接制約問題，進(jìn)程通信用來解決合作進(jìn)程之間的信息交換。有關(guān)進(jìn)程的同步與通信將在第4章詳細(xì)介紹。 3.調(diào)度 在多道程序環(huán)境下，操作系統(tǒng)的調(diào)度包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。作業(yè)調(diào)度是指按一定的算法從后備隊(duì)列中選擇若干個(gè)作業(yè)進(jìn)入主存，并為它們建立進(jìn)程，分配資源的過程；進(jìn)程調(diào)度是指從主存的進(jìn)程就緒隊(duì)列中按照一定的算法選擇一個(gè)進(jìn)程，將CPU分配給它，并為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場，使之執(zhí)行的過程。 處理器管理是操作系統(tǒng)的最核心部分，它決定了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，代表著操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)理念。 2.3.2 存儲器管理 在多道系統(tǒng)中，主存中存放了多道用戶程序，為了讓每道程序都有獨(dú)立的地址空間，并實(shí)現(xiàn)互不干擾，存儲器管理模塊需要以合適的方法為不同的用戶和不同的任務(wù)劃分出分離的存儲器區(qū)域，并保障各存儲器區(qū)域的訪問不會(huì)受到其他程序的干擾。并且，在主存儲器區(qū)域不夠大的情況下，能夠使用硬盤等其他輔助存儲器來替代主存儲器的空間，從邏輯上實(shí)現(xiàn)對主存容量的擴(kuò)充，以提高主存的利用率。

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