操作系統(tǒng)引論

前言

　　自20世紀50年代以來，操作系統(tǒng)一直伴隨著計算機系統(tǒng)的發(fā)展而不斷地發(fā)展著。進入2l世紀，社會信息化的步伐進一步加快，計算機系統(tǒng)的應用深入到人類生活的各個領域，從琳瑯滿目的家用電器，到顯示國家實力的設備和武器；從個人使用的微機和PDA，到超級計算機，到處都有著與計算機共存的各類操作系統(tǒng)?！　”M管操作系統(tǒng)本身及其應用領域正在不斷地擴大，但是操作系統(tǒng)的許多基本概念和技術仍然被普遍采用，并構成了所有操作系統(tǒng)的基礎。另一方面，現(xiàn)代操作系統(tǒng)的許多概念與技術是這些基本技術的擴展和延伸。因此，本書立足于介紹操作系統(tǒng)基本的概念和技術，并簡要地介紹現(xiàn)代操作系統(tǒng)涉及的重要內容。為使讀者對現(xiàn)代操作系統(tǒng)有更加直接的認識，本書的各個部分用Linux的相關內容作為所介紹的各種概念和技術的實例。每一章后均附習題，便于讀者加深對書中內容的理解?！　”緯牡谝徊糠纸榻B了操作系統(tǒng)產(chǎn)生的背景和它的定義、各種背景下的操作系統(tǒng)的目標、操作系統(tǒng)的主要組成部分，以及操作系統(tǒng)的運行平臺；還簡要地介紹了使用操作系統(tǒng)的方式和方法，以便于讀者理解后續(xù)章節(jié)中涉及的概念和技術?！　”緯牡诙糠忠M了進程的概念，介紹了對進程的描述和控制的方法。為了進一步提高系統(tǒng)的并行性，引入了線程的概念，并簡單介紹了更適合線程運行的SMP平臺?；コ?、同步和通信機制的實現(xiàn)是協(xié)調并行運行的進程時必須解決的問題，因此，詳細介紹了實現(xiàn)和使用這些機制的技術。多進程并行時，難免會出現(xiàn)死鎖或饑餓，這里介紹了它們的成因和解決它們引起的問題的各種方案。最后介紹了進程調度的目標和策略。　　本書的第三部分在介紹了內存管理的需求之后，介紹了各種實內存和虛擬內存管理的技術，而以后者為主。對于虛擬內存管理，介紹了虛擬內存的概念，以及頁式、段式和段頁式三種虛擬管理方案的原理、硬件支持和管理策略。　　本書的第四部分首先介紹了操作系統(tǒng)中I／O管理的目標和相應的邏輯結構，單獨分析了VO管理中的兩項關鍵技術，即緩存技術和磁盤調度技術。然后，對文件管理做了一個概述，并介紹了文件的組織、目錄的實現(xiàn)、文件的共享和輔存的管理。最后概述操作系統(tǒng)和計算機的安全性問題。為此，首先闡述安全威脅的總體情況，然后陳述計算機安全保護機制。在此之后考察對抗入侵者（包括非授權用戶和試圖執(zhí)行非授權操作的授權用戶）威脅的方法，接著是分析病毒，還講述了一種復雜的計算機安全設計的方法，即可信任系統(tǒng)。最后介紹網(wǎng)絡安全。

內容概要

本書立足于介紹操作系統(tǒng)基本的要領和技術，并簡要地介紹現(xiàn)代操作系統(tǒng)涉及的重要內容。    全書分四個部分。第一部分介紹操作系統(tǒng)的定義、目標和主要的組成部分，以及操作系統(tǒng)的運行平臺和使用操作系統(tǒng)的方式。第二部分介紹進程、線程和SMP的概念，進程的描述與控制、進程的互斥與同步及死鎖與饑餓、進程調度。第三部分介紹內存管理技術，重點是虛擬內存的管理。第四部分介紹I/O設備管理、文件管理，以及安全和保護問題。本書的各個部分用Linux的相關內容作為所介紹的各種要領和技術的實例。每章后均附習題，便于讀者加深對書中內容的理解。本書內容豐富，通俗易懂，便于自學，可作為非計算機專業(yè)的本科生或研究生的教科書和參考書，也可以作為大學程度的繼續(xù)教育的教材。

書籍目錄

第一部分  引論  1 操作系統(tǒng)概述    1.1 什么是操作系統(tǒng)    1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展    1.3 操作系統(tǒng)的主要組成部分    1.4 Linux操作系統(tǒng)概述    1.5 習題  2 計算機系統(tǒng)概述    2.1 基本成分    2.2 處理器的寄存器    2.3 指令的執(zhí)行    2.4 中斷    2.5 存儲器的層次結構    2.6 高速緩沖存儲器    2.7 I/O通信技術    2.8 習題  3 用戶與操作系統(tǒng)的接口    3.1 概述    3.2 操作員接口    3.3 程序級接口    3.4 Linux的用戶界面Shell    3.5 習題第二部分  進程  4 進程描述與控制    4.1 進程狀態(tài)    4.2 進程描述    4.3 進程控制    4.4 線程    4.5 對稱多處理    4.6 總結    4.7 習題  5 并發(fā)：互斥與同步  6 并發(fā)：死鎖和饑餓  7 單處理器調度第三部分  內存  8 內存管理  9 虛擬內存第四部分  輸入/輸出和文件  10 輸入/輸出管理和磁盤調度  11 文件管理  12 系統(tǒng)安全參考資料

章節(jié)摘錄

　　圖4.5 列出了導致進程狀態(tài)轉換的各種事件類型，進程轉換有以下幾種：　　1）空一初始：一個新進程被創(chuàng)建以執(zhí)行一個程序。引發(fā)這個事件的原因見表4.1 ?！　?）初始一就緒：當操作系統(tǒng)完成增加一個進程的準備工作之后，操作系統(tǒng)將會把該進程從初始態(tài)轉為就緒態(tài)。大多數(shù)操作系統(tǒng)根據(jù)已經(jīng)存在的進程個數(shù)或分配給已經(jīng)存在的進程虛擬內存總量設置一定的限制。設置限制的目的是為了避免由于活躍進程的個數(shù)太多而導致系統(tǒng)性能下降?！　?）就緒一運行：當?shù)搅诉x擇一個新進程運行的時候，操作系統(tǒng)在就緒態(tài)的進程中選擇一個。4）運行一退出：當前運行的進程如果已經(jīng)結束或被取消，它會被操作系統(tǒng)終止。5）運行一就緒：這種轉換最常見的原因是進程的運行已達到了所允許的不間斷執(zhí)行的最長時間。實際上，所有采用多道程序方式的操作系統(tǒng)都有這種時間規(guī)則。此外，還有其他幾種原因會導致運行狀態(tài)到就緒狀態(tài)的轉換，但是并不是在所有操作系統(tǒng)中都會實現(xiàn)因為那些原因引起的轉換。例如，如果操作系統(tǒng)為不同的進程設計不同的優(yōu)先級。這樣，有的進程的運行權有可能被其他進程強占。假設，進程B比進程A優(yōu)先級高，A在運行而B被阻塞。如果操作系統(tǒng)知道進程B所等待的事件已經(jīng)發(fā)生，它將把進程B轉為就緒態(tài)，并調度進程B運行。最后，進程A也可能自行釋放對處理器的控制，轉為就緒狀態(tài)?！　?）運行一阻塞：對于一個進程，如果它必須等待某個事件的發(fā)生，它將被被置成阻塞狀態(tài)。對操作系統(tǒng)的請求通常以系統(tǒng)服務調用（即運行程序對作為操作系統(tǒng)代碼的部分過程的調用）的方式出現(xiàn)。例如，一個進程可能會請求操作系統(tǒng)去做操作系統(tǒng)尚未準備好而不能夠立即執(zhí)行的操作，也就是說，進程可能會請求像文件或虛擬內存那樣的資源，而該資源尚未被調入內存。又如，進程要求啟動某一操作，如I，0操作，且必須在這個操作完成之后，這個進程才能夠繼續(xù)執(zhí)行。又比如，當進程間相互通信時，一個進程可能會因為等待其他進程提供輸入或發(fā)送消息而被阻塞?！　?）阻塞一就緒：如果發(fā)生了一個進程所等待的事件，進程將從阻塞態(tài)轉為就緒態(tài)。　　8）就緒一退出：為了繪圖的清晰起見，這個轉換并沒有畫在狀態(tài)轉換圖中。在一些系統(tǒng)中，一個父進程可以在任何時刻結束它的子進程。同樣，當一個父進程終止，所有子進程也跟著終止。

圖書封面

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