計算機操作系統(tǒng)

前言

操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中必不可少的基本系統(tǒng)軟件，是其他所有系統(tǒng)軟件和應用軟件的運行基礎，也是計算機專業(yè)教學的重要內(nèi)容。操作系統(tǒng)主要用來管理和控制計算機系統(tǒng)的軟、硬件資源，提高資源利用率，且為用戶提供一個方便、靈活、安全和可靠地使用計算機的工作環(huán)境。操作系統(tǒng)課程是計算機專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，并從2009年開始作為計算機專業(yè)碩士研究生的統(tǒng)考課程之一。其特點是概念多、內(nèi)容抽象、靈活性和綜合性較強。本書結合現(xiàn)代操作系統(tǒng)的設計并考慮操作系統(tǒng)的發(fā)展方向，著重介紹了操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本技術，并按照計算機專業(yè)研究生入學考試大綱的要求，對教材內(nèi)容進行了取舍和組織。本書共分11章。第1章簡要介紹操作系統(tǒng)的基本概念、功能、分類以及發(fā)展歷史等。第2章主要討論操作系統(tǒng)進程和線程管理的有關概念和技術，如進程的引入，進程與程序的區(qū)別，進程的特征，進程的控制，線程的引入，線程與進程的區(qū)別等。第3章討論進程的同步和通信問題，包括實現(xiàn)同步和互斥的方法，進程通信的方式等。第4章主要介紹處理機的調(diào)度策略和死鎖問題，包括調(diào)度原則，調(diào)度時機，調(diào)度算法，死鎖的概念，死鎖的原因，死鎖的必要條件，解決死鎖的方法等。第5章介紹存儲管理技術，包括存儲管理的基本概念，單一連續(xù)分配，分區(qū)分配，伙伴系統(tǒng)，覆蓋和交換技術，分頁管理，分段管理和段頁式管理等。第6章討論虛擬存儲技術，包括虛擬存儲器的概念，請求分頁管理方法和請求分段管理方法。第7章討論對輸入／輸出設備的控制和管理，包括輸入／輸出體系結構，輸入／輸出控制方式，中斷技術，緩沖區(qū)管理等。第8章介紹文件系統(tǒng)，對文件邏輯組織，文件物理結構，文件目錄，外存空間管理進行了講解，討論了磁盤的調(diào)度和控制。第9章簡單討論操作系統(tǒng)的安全問題，包括計算機系統(tǒng)安全的要求，操作系統(tǒng)安全評測標準，操作系統(tǒng)安全模型，面臨的安全威脅，以及增強操作系統(tǒng)安全的方法。第10章簡要介紹網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。第11章介紹兩個操作系統(tǒng)實例Windows和Linux系統(tǒng)。

內(nèi)容概要

　　操作系統(tǒng)的基本概念、主要功能及實現(xiàn)技術。全書共分11章。第1章簡要介紹操作系統(tǒng)的基本概念。第2章討論了進程和線程管理的有關概念和技術。第3章討論了進程的同步和通信問題。第4章討論了處理機的調(diào)度策略和死鎖問題。第5章介紹存儲管理技術。第6章討論了虛擬存儲技術。第7章討論了設備的控制和管理技術。第8章介紹文件系統(tǒng)。第9章討論了操作系統(tǒng)的安全問題。第10章介紹了網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。第11章介紹了兩個操作系統(tǒng)實例Windows和Linux系統(tǒng)。　　《計算機操作系統(tǒng)》可以作為高等學校計算機專業(yè)及相關的計算機應用專業(yè)，包括電子工程和自動控制等專業(yè)的教科書和參考書，也可作為從事計算機研究和應用人員的參考書。

書籍目錄

第1章 操作系統(tǒng)概論1.1 操作系統(tǒng)的概念1.1.1 用戶觀點1.1.2 系統(tǒng)觀點1.2 操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展1.2.1 手工操作階段1.2.2 早期批處理1.2.3 多道程序設計技術1.2.4 操作系統(tǒng)的發(fā)展1.3 操作系統(tǒng)的類型1.3.1 批處理系統(tǒng)1.3.2 分時系統(tǒng)1.3.3 實時系統(tǒng)1.3.4 其他操作系統(tǒng)類型1.4 操作系統(tǒng)的特征1.5 操作系統(tǒng)的作用與功能1.5.1 操作系統(tǒng)的作用1.5.2 操作系統(tǒng)的功能1.6 操作系統(tǒng)的接口1.6.1 命令接口1.6.2 程序接口1.6.3 圖形用戶接口1.7 操作系統(tǒng)的運行環(huán)境和內(nèi)核結構1.7.1 操作系統(tǒng)的運行環(huán)境1.7.2 操作系統(tǒng)的內(nèi)核結構1.8 小結練習題1第2章 進程與線程2.1 進程的引入2.1.1 前趨圖2.1.2 程序的順序執(zhí)行2.1.3 程序的并發(fā)執(zhí)行及特點2.1.4 程序并發(fā)執(zhí)行的條件2.2 進程的定義及描述2.2.1 進程的定義2.2.2 進程的特征2.2.3 進程和程序的關系2.2.4 進程控制塊2.3進程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換2.3.1 進程的三種基本狀態(tài)2.3.2 進程韻創(chuàng)建狀態(tài)和退出狀態(tài)2.3.3 進程的掛起狀態(tài)2.4 進程的控制和管理2.4.1 進程創(chuàng)建2.4.2 進程撤銷2.4.3 進程阻塞與喚醒2.4.4 進程的掛起與激活2.5 進程的組織2.6 線程2.6.1 線程的概念2.6.2 線程與進程的比較2.7 小結練習題2第3章 進程同步與通信3.1 同步與互斥的概念3.1.1 臨界資源與臨界區(qū)3.1.2 同步與互斥3.2 互斥的實現(xiàn)方法3.2.1 互斥算法3.2.2 硬件方法3.2.3 鎖機制3.3 信號量3.3.1 信號量的定義3.3.2 利用信號量實現(xiàn)進程互斥3.3.3 利用信號量實現(xiàn)前趨關系3.3.4 經(jīng)典進程同步問題3.3.5 信號量集機制3.4 管程3.4.1 管程的定義3.4.2 用管程實現(xiàn)生產(chǎn)者－消費者問題3.4.3 用管程實現(xiàn)哲學家進餐問題3.5 進程通信3.5.1 進程通信的類型3.5.2 消息傳遞系統(tǒng)3.6 小結練習題3第4章 調(diào)度與死鎖4.1 調(diào)度的層次4.1.1 作業(yè)調(diào)度4.1.2 進程調(diào)度4.1.3 扣級調(diào)度4.1.4 調(diào)度性能的評價4.2 作業(yè)調(diào)度4.2.1 作業(yè)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換4.2.2 作業(yè)調(diào)度4.3 進程調(diào)度4.3.1 進程調(diào)度的功能4.3.2 進程調(diào)度的方式4.4 調(diào)度算法4.4.1 先來先服務調(diào)度算法4.4.2 短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法4.4.3 優(yōu)先級調(diào)度算法4.4.4 時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法4.4.5 高響應比優(yōu)先調(diào)度算法4.4.6 多級隊列調(diào)度算法4.4.7 多級反饋隊列調(diào)度算法4.5 死鎖4.5.1 死鎖的概念4.5.2 死鎖產(chǎn)生的原因和必要條件4.5.3 處理死鎖的基本方法4.5.4 死鎖的預防4.5.5 死鎖的避免4.5.6 死鎖的檢測和解除4.6 小結練習題4第5章 存儲器管理5.1 存儲管理的基本概念5.1.1 程序的裝入5.1.2 程序的鏈接5.1.3 內(nèi)存保護5.2 單一連續(xù)分配5.3 分區(qū)分配5.3.1 固定分區(qū)5.3.2 動態(tài)分區(qū)分配5.3.3 可重定位分區(qū)分配5.4 伙伴系統(tǒng)5.5 覆蓋與交換技術5.5.1 覆蓋技術5.5.2 交換技術5.6 分頁存儲管理5.6.1 分頁實現(xiàn)思想5.6.2 頁表5.6.3 基本地址變換機構5.6.4 具有快表的地址變換機構5.7 分段存儲管理5.7.1 分段實現(xiàn)思想5.7.2 段表及地址變換5.7.3 分段與分頁的區(qū)別5.8 段頁式存儲管理5.9 小結練習題5第6章 虛擬存儲器6.1 虛擬存儲器概念6.2 請求分頁存儲管理6.2.1 請求分頁存儲管理的實現(xiàn)思想6.2.2 頁表6.2.3 缺頁中斷與地址變換6.2.4 頁面分配和置換策略6.2.5 頁面置換算法6.2.6 頁面大小的選擇6.2.7 工作集和抖動6.2.8 頁的共享與保護6.3請求分段存儲管理6.3.1 請求分段存儲管理的實現(xiàn)思想6.3.2 段的共享與保6.3.3 虛擬段頁式存儲管理6.4 小結練習題6……第7章 設備管理第8章 文件管理第9章 操作系統(tǒng)安全第10章 多處理機操作系統(tǒng)第11章 操作系統(tǒng)實例簡介參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：在進程調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度算法每次從就緒隊列中選擇優(yōu)先級最高的進程，將處理機分配給它，使之投入運行。根據(jù)進程調(diào)度方式的不同，又可以將該調(diào)度算法分為非搶占式優(yōu)先級調(diào)度算法和搶占式優(yōu)先級調(diào)度算法。非搶占式優(yōu)先級調(diào)度算法的實現(xiàn)思想是：系統(tǒng)一旦將處理機分配給就緒隊列中優(yōu)先級最高的進程后，該進程便一直運行下去，直到由于其自身的原因（任務完成或等待事件）主動讓出處理機時，才將處理機分配給另一個優(yōu)先級更高的進程。搶占式優(yōu)先級調(diào)度算法的實現(xiàn)思想是，將處理機分配給優(yōu)先級最高的進程，使之運行。在進程運行過程中，一旦出現(xiàn)了另一個優(yōu)先級更高的進程（如一個處于阻塞狀態(tài)的高優(yōu)先級進程因事件的到來而變?yōu)榫途w狀態(tài)），進程調(diào)度程序就停止當前進程的運行，而將處理機分配給新出現(xiàn)的高優(yōu)先級進程。進程的優(yōu)先級用于表示進程的重要性及運行的優(yōu)先性，一般用優(yōu)先數(shù)來衡量優(yōu)先級。在有些系統(tǒng)中，優(yōu)先數(shù)越大優(yōu)先級越高；而在另一些系統(tǒng)中，優(yōu)先數(shù)越小優(yōu)先級越高。根據(jù)進程創(chuàng)建后其優(yōu)先級是否可以改變，可以將進程優(yōu)先級分為兩種：靜態(tài)優(yōu)先級和動態(tài)優(yōu)先級。靜態(tài)優(yōu)先級是在創(chuàng)建進程時確定的，確定之后在整個進程運行期間不再改變。確定靜態(tài)優(yōu)先級的主要依據(jù)有以下幾種：（1）進程類型。通常系統(tǒng)中有兩類進程，即系統(tǒng)進程和用戶進程。系統(tǒng)中各進程運行速度以及系統(tǒng)資源的利用率在很大程度上依賴于系統(tǒng)進程。例如，若系統(tǒng)中某種共享輸入／輸出設備由一系統(tǒng)進程管理，那么使用這種設備的所有進程的運行速度都依賴于這一系統(tǒng)進程。所以系統(tǒng)進程的優(yōu)先級應高于用戶進程。在批處理與分時結合的系統(tǒng)中，為了保證分時用戶的響應時間，前臺作業(yè)的進程優(yōu)先級應高于后臺作業(yè)的進程。（2）進程對資源的要求。根據(jù)作業(yè)要求系統(tǒng)提供的處理機時間、內(nèi)存大小、I／O設備的類型及數(shù)量來確定作業(yè)的優(yōu)先級。由于作業(yè)的執(zhí)行時間事先難以確定，所以只能根據(jù)用戶提出的估計時間來確定。進程所申請的資源越多，估計的運行時間越長，進程的優(yōu)先級越低。（3）用戶要求。系統(tǒng)可以按用戶提出的要求設置進程優(yōu)先級，為防止用戶都將自己的進程設置為高優(yōu)先級，可以采用高優(yōu)先級高收費的策略。

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