操作系统教程

　　操作系统是现代计算机系统中不可缺少的基本系统软件。如果让用户去使用一台没有配置操作系统的计算机，那是难以想象的。操作系统控制和管理整个计算机系统中的软硬件资源，并为用户使用计算机提供一个方便灵活、安全可靠的工作环境。■系统介绍现代操作系统的概念、原理和实现方法；■内容全面，结构合理，循序渐进，通俗易懂；■每章均总结重要知识点，以巩固所学知识；■精选大量练习题并予以详解，有助于学生提高学习兴趣，掌握重点，攻克难点。操作系统是计算机专业的一门重要专业基础课程。本书全面系统地介绍了现代操作系统的基本概念、原理和实现方法。全书共分为8章，第1章介绍了操作系统的发展历史、定义及特征，第2章至第4章介绍了进程管理，第5章介绍了存储管理，第6章介绍了设备管理，第7章介绍了文件管理，第8章则以UNIX操作系统为例，剖析其内核实现原理、算法及相关数据结构。本书不仅可以作为高等院校相关专业本、专科学生学习操作系统课程的教材或参考书，也可以作为从事计算机工作人员的自学用书。操作系统是现代计算机系统中不可缺少的基本系统软件。如果让用户去使用一台没有配置操作系统的计算机，那是难以想象的。操作系统控制和管理整个计算机系统中的软硬件资源，并为用户使用计算机提供一个方便灵活、安全可靠的工作环境。本书遵循操作系统课程的教学大纲要求，内容共分8章：第1章是操作系统引论，主要介绍操作系统的发展历史，操作系统的定义、特征及功能；第2章是进程描述与控制，主要介绍进程的定义，进程的状态及进程控制；第3章是进程同步与通信，主要介绍进程的同步与通信设施；第4章是调度与死锁，主要介绍处理机调度算法，死锁的定义及处理方法；第5章是存储管理，主要介绍存储管理的基本概念，分区存储管理，分页存储管理，分段存储管理及虚拟存储器技术；第6章是设备管理，主要介绍设备管理的基本概念，I/O控制方式，设备分配及I/O软件的层次结构；第7章是文件管理，主要介绍文件管理的基本概念，文件的结构，文件存储空间的管理，文件共享和保护；第8章是UNIX操作系统，主要介绍UNIX操作系统的内核设计原理，包括进程管理、内存管理、设备管理及文件管理功能的实现算法及相关数据结构。本书的每一章都有小结和练习题，小结中列出了每章内容的重要知识点，练习题可以帮助读者巩固所学知识。本书附录中给出了各章习题的参考答案，以方便读者自学。本书不仅可以作为高等院校相关专业本、专科学生操作系统课程的教材或参考书，也可以作为从事计算机工作人员的自学用书。尽管作者教授该课程多年并试图努力编写好此书，但由于水平有限，书中难免存在错误或不足之处，敬请读者和同行批评指正。作者联系方式：zengping@public.wh.hb.cnpzheng51@163.comzn_jinjing@163.com

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第1章操作系统引论
1.1计算机系统概述
1.2操作系统的发展历史
1.2.1手工操作阶段
1.2.2早期批处理
1.2.3多道程序设计技术
1.2.4操作系统的形成及发展
1.2.5推动操作系统发展的动力
1.3操作系统的类型
1.3.1批处理系统
1.3.2分时系统
1.3.3实时系统
1.3.4其他操作系统类型
1.4操作系统的特征
1.5操作系统的功能
1.6操作系统的接口
1.6.1命令接口
1.6.2程序接口
1.6.3图形用户接口
1.7研究操作系统的几种观点
1.8小结
练习题1
第2章进程描述与控制
2.1进程的引入
2.1.1前趋图
2.1.2程序的顺序执行
2.1.3程序的并发执行
2.1.4程序并发执行的条件
2.2进程的定义及描述
2.2.1进程的定义
2.2.2进程的特征
2.2.3进程和程序的关系
2.2.4进程控制块
2.3进程的状态及其转换
2.3.1进程的三种基本状态
2.3.2进程的创建状态和退出状态
2.3.3进程的挂起状态
2.4进程控制
2.4.1进程创建
2.4.2进程撤消
2.4.3进程阻塞与唤醒
2.4.4进程的挂起与激活
2.5线程
2.5.1线程的概念
2.5.2线程与进程的比较
2.6小结
练习题2
第3章进程同步与通信
3.1同步与互斥的基本概念
3.1.I临界资源与临界区
3.1.2同步与互斥的概念
3.2互斥的实现方法
3.2.1互斥算法
3.2.2硬件方法
3.2.3锁机制
3.3信号量
3.3.1信号量
3.3.2利用信号量实现进程互斥
3.3.3利用信号量实现前趋关系
3.3.4经典进程同步问题
3.4管程
3.4.1管程的定义
3.4.2用管程实现同步
3.5进程通信
3.5.1进程通信的类型
3.5.2消息传递系统
3.6小结
练习题3
第4章调度与死锁
4.1调度的层次与性能评价
4.1.1调度的层次
4.1.2调度性能的评价
4.2作业调度
4.2.1作业的状态及转换
4.2.2作业调度
4.3进程调度
4.3.1进程调度的功能
4.3.2进程调度的方式
4.4调度算法
4.4.1先来先服务调度算法
4.4.2短作业优先调度算法
4.4.3优先级调度算法
4.4.4时间片轮转调度算法
4.4.5高响应比优先调度算法
4.4.6多级队列调度算法
4.4.7多级反馈队列调度算法
4.5死锁
4.5.1死锁的概念
4.5.2死锁产生的原因和必要条件
4.5.3处理死锁的基本方法
4.5.4死锁的预防
4.5.5死锁的避免
4.5.6死锁的检测和解除
4.6小结
练习题4
第5章存储管理
5.1存储管理的基本概念
5.1.1存储管理的功能
5.1.2存储分配的方式
5.1.3重定位
5.2单一连续分配
5.3分区存储管理
5.3.1固定分区
5.3.2动态分区分配
5.3.3可重定位分区分配
5.3.4分区的存储保护
5.4覆盖与交换
5.4.1覆盖技术
5.4.2交换技术
5.5分页存储管理
5.5.1分页实现思想
5.5.2页表
5.5.3基本地址变换机构
5.5.4具有快表的地址变换机构
5.6分段存储管理与段页式存储管理
5.6.1分段存储管理
5.6.2段页式存储管理
5.7虚拟存储器
5.7.1虚拟存储器定义
5.7.2请求分页存储管理
5.7.3请求分段存储管理
5.8小结
练习题5
第6章设备管理
6.1设备管理概述
6.1.1设备分类
6.1.2设备管理的任务和功能
6.1.3设备控制器与I／O通道
6.1.4I／O系统结构
6.2输入／输出控制方式
6.2.1程序直接控制方式
6.2.2中断控制方式
6.2.3DMA控制方式
6.2.4通道控制方式
6.3中断技术
6.3.1中断的基本概念
6.3.2中断的分类与优先级
6.3.3中断处理过程
6.4缓冲技术
6.4.1缓冲的引入
6.4.2单缓冲
6.4.3双缓冲
6.4.4循环缓冲
6.4.5缓冲池
6.5设备分配
6.5.1设备分配中的数据结构
6.5.2设备分配策略
6.5.3设备分配程序
6.5.4Spooling系统
6.6I／0软件的层次结构
6.6.1中断处理程序
6.6.2设备驱动程序
6.6.3与设备无关的软件
6.6.4用户空间的软件
6.7小结
练习题6
第7章文件管理
7.1文件系统的概念
7.1.1文件和文件系统
7.1.2文件分类
7.2文件结构与存储设备
7.2.1文件的逻辑结构
7.2.2文件的物理结构
7.2.3文件的存取方法
7.2.4文件的存储设备
7.3文件存储空间的分配与管理
7.3.1文件存储空间的分配
7.3.2空闲存储空间的管理
7.4文件目录管理
7.4.1文件目录
7.4.2单级目录结构
7.4.3二级目录结构
7.4.4多级目录结构
7.5文件共享及文件管理的安全性
7.5.1文件共享
7.5.2文件保护
7.5.3文件的转储和恢复
7.6文件的使用
7.7小结
练习题7
第8章UNIX操作系统
8.1UNIX操作系统概述
8.1.1UNIX系统的历史
8.1.2UNIX系统的特点
8.1.3UNIX系统核心体系结构
8.2UNIX的进程描述
8.2.1进程描述的数据结构
8.2.2进程状态及其转换
8.2.3进程上下文
8.3进程控制与调度
8.3.1进程控制
8.3.2进程调度
8.3.3进程切换
8.4进程的同步与通信
8.4.1软中断信号
8.4.2管道
8.4.3消息
8.4.4共享存储器
8.4.5信号量
8.5存储管理
8.5.1请求调页管理的数据结构
8.5.2偷页进程
8.5.3请求调页
8.6设备管理
8.6.1设备缓冲管理
8.6.2核心与设备驱动程序的接口
8.6.3磁盘驱动程序
8.7文件管理
8.7.1文件存储空间的管理
8.7.2文件的物理结构
8.7.3用户文件描述符表和文件表
8.8目录管理
8.8.1索引节点的管理
8.8.2构造目录和删除目录
8.8.3检索目录
8.9文件系统的系统调用
8.9.1系统调用open
8.9.2系统调用creat
8.9.3系统调用close
8.9.4系统调用link和unlink
8.9.5系统调用read和write
8.10小结
练习题8
附录各章习题参考答案
练习题1参考答案
练习题2参考答案
练习题3参考答案
练习题4参考答案
练习题5参考答案
练习题6参考答案
练习题7参考答案
练习题8参考答案
参考文献