操作系統(tǒng)實用教程

內(nèi)容概要

　　《操作系統(tǒng)實用教程》全面介紹了操作系統(tǒng)的基本概念、原理和實現(xiàn)技術(shù)，并對UNIX系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)的功能實現(xiàn)進行了具體闡述。全書共分5個部分，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)核實現(xiàn)。
《操作系統(tǒng)實用教程》以適應(yīng)計算機及相關(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，強調(diào)理論與案例的結(jié)合，可以作為高等學(xué)校計算機及相關(guān)專業(yè)操作系統(tǒng)課程的教學(xué)參考書，也可以作為計算機相關(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 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力
　 2.2.2 手工操作時代
　 2.2.3 脫機輸入/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 分時系統(tǒng)
　 2.2.7 實時系統(tǒng)
　 2.2.8 操作系統(tǒng)的進一步發(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 進程的概念與特征
　 3.2.1 進程的引入
　 3.2.2 進程的概念
　 3.2.3 進程的特征
　 3.3 進程的基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換
　 3.3.1 進程的三態(tài)模型
　 3.3.2 進程的五態(tài)模型
　 3.3.3 進程的掛起
　 3.4 進程控制塊PCB
　 3.4.1 PCB的信息組成
　 3.4.2 PCB的組織
　 3.5 進程映像
　 3.5.1 進程映像的組成
　 3.5.2 進程上下文
　 3.6 進程控制
　 3.6.1 原語
　 3.6.2 模式切換
　 3.6.3 進程切換
　 3.6.4 進程的創(chuàng)建
　 3.6.5 進程的終止
　 3.6.6 進程的阻塞與喚醒
　 3.6.7 進程的掛起與激活
　 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 線程的實現(xiàn)
　 3.8 習(xí)題
　第4章 進程的同步與通信
　 4.1 進程之間的制約關(guān)系
　 4.1.1 進程之間的協(xié)作關(guān)系
　 4.1.2 進程之間的競爭關(guān)系
　 4.1.3 臨界資源與臨界區(qū)
　 4.2 進程同步
　 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 信號量的實現(xiàn)
　 4.4 經(jīng)典進程同步問題的信號量解決方案
　 4.4.1 生產(chǎn)者?消費者問題
　 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 管程在進程同步中的應(yīng)用
　 4.6 進程通信
　 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 實時調(diào)度
　 5.4.1 實時調(diào)度的條件
　 5.4.2 實時調(diào)度策略
　 5.4.3 常用的實時調(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 段的動態(tài)鏈接
　 6.8.4 分段存儲管理的優(yōu)缺點
　 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
　 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
　 6.10 存儲管理中的存儲保護
　 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)動程序
　 8.4.4 設(shè)備獨立性軟件
　 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
　 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)點的文件共享
　 9.6.2 基于符號鏈的文件共享
　 9.7 磁盤容錯技術(shù)
　 9.7.1 第一級容錯技術(shù)SFTⅠ
　 9.7.2 第二級容錯技術(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的進程管理
　 10.3.1 UNIX進程描述
　 10.3.2 進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換
　 10.3.3 進程調(diào)度
　 10.3.4 UNIX進程的同步與通信
　 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)動程序的接口
　 10.5.4 磁盤驅(qū)動程序
　 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的進程/線程管理
　 11.3.1 進程對象
　 11.3.2 線程對象
　 11.3.3 進程與線程的狀態(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
　 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　　

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)是覆蓋在裸機上的第一層軟件，其他所有的軟件都是基于操作系統(tǒng)運行的。操作系統(tǒng)是計算機硬件系統(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)程序的運行，并為用戶提供方便使用的人機界面。 一般來說，計算機系統(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)在計算機系統(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部分。 2.3.1 處理器管理 處理器是計算機系統(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)程序之間的運行等都是處理器管理需要解決的問題。 1.進程控制 在多道程序環(huán)境下，進程是程序的執(zhí)行體，要啟動一個程序執(zhí)行，需要為其創(chuàng)建一個相應(yīng)的進程，分配必要的資源。進程執(zhí)行結(jié)束后，應(yīng)撤銷相應(yīng)的進程，回收分配給它的資源。進程控制功能是處理器管理的重要組成部分，運行在核心態(tài)。 2.進程同步與通信 多個進程在并發(fā)執(zhí)行的過程中。，因共享資源會產(chǎn)生直接或間接的制約關(guān)系。為使多個進程能夠協(xié)調(diào)運行，需要引入進程同步機制。進程同步包括進程的同步與互斥。進程同步解決進程之間的直接制約問題，進程互斥解決進程間的間接制約問題，進程通信用來解決合作進程之間的信息交換。有關(guān)進程的同步與通信將在第4章詳細介紹。 3.調(diào)度 在多道程序環(huán)境下，操作系統(tǒng)的調(diào)度包括兩個方面的內(nèi)容：作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度。作業(yè)調(diào)度是指按一定的算法從后備隊列中選擇若干個作業(yè)進入主存，并為它們建立進程，分配資源的過程；進程調(diào)度是指從主存的進程就緒隊列中按照一定的算法選擇一個進程，將CPU分配給它，并為它設(shè)置運行現(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，它決定了整個系統(tǒng)的運行效率，代表著操作系統(tǒng)設(shè)計者的設(shè)計理念。 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立的地址空間，并實現(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，從邏輯上實現(xiàn)對主存容量的擴充，以提高主存的利用率。

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