計算機操作系統(tǒng)

前言

計算機操作系統(tǒng)是最核心、最基礎(chǔ)的計算機系統(tǒng)軟件，也是計算機系統(tǒng)資源的管理者。計算機操作系統(tǒng)的設(shè)計原理與實現(xiàn)技術(shù)是計算機專業(yè)人員必須掌握的基本知識。當(dāng)前最為流行、應(yīng)用最為廣泛的計算機操作系統(tǒng)是windows和UNIX及各兼容版本（如Linux）。前者是單用戶、多任務(wù)、分時操作系統(tǒng)，主要用于PC等個人處理機；后者是多用戶、多任務(wù)、分時操作系統(tǒng)，主要用于大、中、小型計算機中的業(yè)務(wù)（諸如銀行、證券等）處理。本書共分10章。第1章讓讀者全面了解操作系統(tǒng)的定義、功能及服務(wù)對象、結(jié)構(gòu)、發(fā)展過程、分類與基本特征等基本知識。第2～6章是本書內(nèi)容的重中之重，使讀者清楚地知道在計算機中計算機系統(tǒng)和用戶程序是怎樣工作的。在第8章和第9章中介紹了windows和UNIx操作系統(tǒng)的基本組成、特點和常用命令等。第10章給出了上機實驗的基本內(nèi)容。本書課堂授課為64學(xué)時，實驗8學(xué)時。教師可以根據(jù)授課對象來安排學(xué)時。馮裕忠提出了本書的編寫大綱，并編寫了第1～3章、第7～9章和附錄；方智編寫了第4章和第10章；周舸編寫了第5、6章和習(xí)題。在編寫本書的過程中，本校計算機系的同事給予了大力支持，并提出好的建議，在此表示感謝。由于時間較緊，加之作者水平有限，書中難免出現(xiàn)不足和疏漏，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書詳細(xì)介紹了計算機系統(tǒng)的重要組成部分——操作系統(tǒng)。全書共分10章。第1章介紹了操作系統(tǒng)的定義、功能及服務(wù)對象、結(jié)構(gòu)、發(fā)展過程、分類與基本特征。第2章和第3章闡述了進(jìn)程和線程的同步、通信、調(diào)度和死鎖等基本概念。第4章講解了存儲管理方式和虛擬存儲器的概念。第5章-第7章講述了設(shè)備和文件的管理及操作系統(tǒng)接口。第8章介紹Windows操作系統(tǒng)的基本情況和重要版本。第9章詳細(xì)講述了UNIX操作系統(tǒng)的基本組成、特點和常用命令等。第10章為上機實驗內(nèi)容，安排了進(jìn)程管理、進(jìn)程調(diào)度算法、存儲管理等三個實驗。本書在附錄中還為讀者提供了翔實的參考內(nèi)容。    本書可作為高等學(xué)校計算機工程和應(yīng)用專業(yè)的教材，也可作為IT類相關(guān)專業(yè)的教材或參考書。

書籍目錄

第1章  操作系統(tǒng)概述  1.1  操作系統(tǒng)的定義  1.2  操作系統(tǒng)的功能及服務(wù)對象    1.2.1  操作系統(tǒng)的功能    1.2.2  操作系統(tǒng)的服務(wù)對象  1.3  操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    1.3.1  層次結(jié)構(gòu)    1.3.2  模塊結(jié)構(gòu)  1.4  操作系統(tǒng)的發(fā)展過程  1.5  操作系統(tǒng)的分類與基本特征    1.5.1  單道批處理系統(tǒng)    1.5.2  多道批處理系統(tǒng)    1.5.3  分時系統(tǒng)    1.5.4  實時系統(tǒng)    1.5.5  網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)    1.5.6  分布式操作系統(tǒng)    1.5.7  嵌入式操作系統(tǒng)    1.5.8  操作系統(tǒng)的基本特征    習(xí)題第2章  進(jìn)程和線程  2.1  進(jìn)程的定義  2.2  進(jìn)程的管理    2.2.1  PCB簡介    2.2.2  進(jìn)程的調(diào)度    2.2.3  進(jìn)程的同步與互斥    2.2.4  進(jìn)程通信  2.3  線程的定義    2.3.1  線程的引入    2.3.2  線程的概念和屬性    2.3.3  超線程簡介    習(xí)題第3章  調(diào)度與死鎖  3.1  處理機調(diào)度的基本概念及設(shè)計原則  3.2  常用的幾種調(diào)度方式    3.2.1  高級調(diào)度    3.2.2  低級調(diào)度    3.2.3  中級調(diào)度  3.3  幾種常用的調(diào)度隊列模型    3.3.1  只有進(jìn)程調(diào)度的調(diào)度隊列模型    3.3.2  具有高級和低級調(diào)度的調(diào)度隊列模型     3.3.3  同時具有三級調(diào)度的調(diào)度隊列模型   3.4  調(diào)度算法的若干準(zhǔn)則   3.5  常用調(diào)度算法    3.5.1  先來先服務(wù)調(diào)度算法    3.5.2  短作業(yè)(進(jìn)程)優(yōu)先調(diào)度算法    3.5.3  高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法    3.5.4  基于時間片輪轉(zhuǎn)的調(diào)度算法  3.6  多處理機的調(diào)度    3.6.1  多處理機的類型    3.6.2  多處理機系統(tǒng)中的進(jìn)程分配方式    3.6.3  進(jìn)程(線程)的調(diào)度方式  3.7  死鎖    3.7.1  產(chǎn)生死鎖的原因    3.7.2  產(chǎn)生死鎖的必要條件    3.7.3  預(yù)防死鎖的基本方法    3.7.4  系統(tǒng)運行的安全狀態(tài)    3.7.5  利用銀行家算法避免死鎖    習(xí)題第4章  存儲管理  4.1  存儲管理的功能    4.1.1  內(nèi)存分配與回收    4.1.2  內(nèi)存共享與保護(hù)    4.1.3  地址映射    4.1.4  內(nèi)存擴充  4.2  重定位    4.2.1  名字空間    4.2.2  邏輯空間    4.2.3  內(nèi)存存儲空間    4.2.4  地址重定位  4.3  存儲空間的分配    4.3.1  單一連續(xù)分配    4.3.2  固定分區(qū)分配    4.3.3  動態(tài)分區(qū)分配    4.3.4  可重定位分區(qū)分配    4.3.5  分區(qū)的保護(hù)  4.4  覆蓋技術(shù)  4.5  交換技術(shù)  4.6  分頁存儲管理    4.6.1  頁表    4.6.2  分頁的地址變換    4.6.3  兩級頁表及多級頁表  4.7  分段存儲管理    4.7.1  段表    4.7.2  分段的地址變換  4.8  段頁式存儲管理  4.9  虛擬存儲管理    4.9.1  虛擬存儲的概念    4.9.2  請求分頁存儲管理    4.9.3  頁面置換算法     4.9.4  請求式分段存儲管理     習(xí)題第5章  設(shè)備管理  5.1  設(shè)備管理概述    5.1.1  設(shè)備的分類    5.1.2  設(shè)備管理的任務(wù)和功能  5.2  設(shè)備控制器    5.2.1  設(shè)備控制器的功能    5.2.2  設(shè)備控制器的組成  5.3  輸入輸出的控制方式    5.3.1  程序直接控制方式    5.3.2  中斷控制方式    5.3.3  DMA控制方式  5.4  中斷技術(shù)    5.4.1  中斷的基本概念    5.4.2  中斷的分類和優(yōu)先級    5.4.3  中斷的處理過程  5.5  緩沖技術(shù)    5.5.1  緩沖的引入    5.5.2  緩沖的種類  5.6  設(shè)備的分配技術(shù)    5.6.1  設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)表    5.6.2  設(shè)備分配的策略    5.6.3  設(shè)備分配程序  5.7  SPOOLing技術(shù)    5.7.1  SPOOLing的概念    5.7.2  SPOOLing系統(tǒng)的組成    5.7.3  SPOOLing系統(tǒng)的特點    習(xí)題第6章  文件管理  6.1  文件系統(tǒng)概述    6.1.1  文件和文件系統(tǒng)    6.1.2  文件的類型和屬性    6.1.3  文件系統(tǒng)的基本功能  6.2  文件結(jié)構(gòu)與存儲    6.2.1  文件的邏輯結(jié)構(gòu)    6.2.2  文件的物理結(jié)構(gòu)    6.2.3  文件的存取方式    6.2.4  文件的存儲設(shè)備  6.3  文件存儲空間的管理    6.3.1  外存的主要技術(shù)參數(shù)    6.3.2  空閑塊的管理    6.3.3  空閑塊的分配策略  6.4  文件目錄的管理    6.4.1  文件目錄的概念    6.4.2  單級目錄結(jié)構(gòu)    6.4.3  二級目錄結(jié)構(gòu)    6.4.4  多級目錄結(jié)構(gòu)  6.5  文件的共享與保護(hù)    6.5.1  文件的共享    6.5.2  文件的保護(hù)    習(xí)題第7章  操作系統(tǒng)接口  7.1  命令接口    7.1.1  聯(lián)機命令的類型    7.1.2  鍵盤終端處理程序    7.1.3  命令解釋程序  7.2  程序接口  7.3  系統(tǒng)調(diào)用    7.3.1  系統(tǒng)調(diào)用的類型    7.3.2  系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行步驟  7.4  圖形用戶接口    7.4.1  組成    7.4.2  圖形用戶界面的任務(wù)管理    習(xí)題第8章  Windows操作系統(tǒng)  8.1  Windows操作系統(tǒng)簡介  8.2  Windows操作系統(tǒng)的特點    8.2.1  16位圖形用戶接口    8.2.2  混合的16/32位操作系統(tǒng)    8.2.3  32位操作系統(tǒng)    8.2.4  64位操作系統(tǒng)    8.2.5  MS DOS到Windows各版本的比較  8.3  Windows操作系統(tǒng)安全預(yù)防    習(xí)題第9章  UNIX操作系統(tǒng)  9.1  UNIX操作系統(tǒng)概述    9.1.1  UNIX操作系統(tǒng)的發(fā)展過程    9.1.2  UNIX操作系統(tǒng)的主要版本    9.1.3  UNIX操作系統(tǒng)的特征    9.1.4  UNIX操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    9.1.5  UNIX操作系統(tǒng)的啟動流程    9.1.6  UNIX操作系統(tǒng)的用戶和用戶職責(zé)劃分    9.1.7  UNIX操作系統(tǒng)的運行環(huán)境    9.1.8  UNIX用戶的登錄與退出  9.2  UNIX操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)和文件    9.2.1  磁盤組織    9.2.2  文件系統(tǒng)    9.2.3  文件類型    9.2.4  文件名和路徑名    9.2.5  文件和目錄的層次結(jié)構(gòu)  9.3  進(jìn)程的描述和控制    9.3.1  進(jìn)程的PCB    9.3.2  進(jìn)程的狀態(tài)與進(jìn)程映像    9.3.3  進(jìn)程控制    9.3.4  進(jìn)程調(diào)度與進(jìn)程切換    習(xí)題第10章上機實驗  實驗一  進(jìn)程管理  實驗二  進(jìn)程調(diào)度算法  實驗三  存儲管理附錄1  DOS/UNIX操作系統(tǒng)的常用命令附錄2  計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中的常用標(biāo)準(zhǔn)附錄3  在UNIX/Linux操作系統(tǒng)下網(wǎng)卡等外設(shè)的安裝附錄4  計算機術(shù)語的解釋

章節(jié)摘錄

插圖：2.搶占式調(diào)度方式在這種調(diào)度方式中，允許調(diào)度程序根據(jù)某種原則去暫停某個正在執(zhí)行的進(jìn)程，將已經(jīng)分配給該進(jìn)程的處理機重新分配給另一進(jìn)程。通常，搶占的原則有以下3個。1）優(yōu)先權(quán)原則通常對于一些重要和緊急的進(jìn)程（作業(yè)）賦予較高的優(yōu)先級。當(dāng)這種作業(yè)到達(dá)時，如果該進(jìn)程的優(yōu)先級比正在執(zhí)行進(jìn)程的優(yōu)先級高，便停止正在執(zhí)行的進(jìn)程，將處理機分配給優(yōu)先級高的進(jìn)程，使之執(zhí)行。也就是說，允許優(yōu)先級高的新到進(jìn)程去搶占當(dāng)前正在執(zhí)行進(jìn)程的處理機。2）短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先原則在這種原則中，當(dāng)新到達(dá)的進(jìn)程比正在執(zhí)行的進(jìn)程明顯簡短時（通?？砂褜嶓w占用的內(nèi)存空間等作為考慮依據(jù)），可暫停正在執(zhí)行的進(jìn)程，把其處理機分配給新到的短進(jìn)程，使之執(zhí)行。也就是說，短進(jìn)程可以搶占當(dāng)前正在執(zhí)行進(jìn)程的處理機。3）時間片優(yōu)先原則在采用這種優(yōu)先原則的系統(tǒng)中，把處理機的執(zhí)行時間分成若干時間片（通常采用毫秒或微秒級甚至更小的時間單位），每個進(jìn)程按時間片運行，當(dāng)一個時間片用完后，系統(tǒng)調(diào)度程序便停止該進(jìn)程的執(zhí)行，重新調(diào)度另一進(jìn)程來執(zhí)行，新調(diào)度的進(jìn)程同樣也只運行一個時間片。這種原則適合于分時、實時操作系統(tǒng)。以上原則有一定的局限性，通常都把幾種優(yōu)先原則融合在一起，以滿足各類進(jìn)程的需要。例如，UNIX操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度采用了時間片和優(yōu)先級等原則，并能動態(tài)地實現(xiàn)優(yōu)先級原則，而進(jìn)程的調(diào)度排隊則是采用了多級回饋隊列輪轉(zhuǎn)調(diào)度方法。3.進(jìn)程調(diào)度的功能在多道程序系統(tǒng)中，用戶進(jìn)程數(shù)一般大于處理機的個數(shù)，導(dǎo)致進(jìn)程為了運行而相互爭奪處理機。系統(tǒng)進(jìn)程也需要使用處理機。因此，操作系統(tǒng)需按一定的規(guī)則動態(tài)地把處理機分配給就緒隊列中的某個進(jìn)程。分配處理機的任務(wù)是由進(jìn)程調(diào)度程序執(zhí)行的，進(jìn)程調(diào)度程序要完成以下功能。

編輯推薦

《計算機操作系統(tǒng)》：教學(xué)目標(biāo)明確，注重理論與實踐的結(jié)合；教學(xué)方法靈活，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；教學(xué)內(nèi)容先進(jìn)，反映了計算機學(xué)科的最新發(fā)展；教學(xué)模式完善，提供配套的教學(xué)資源解決方案。

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