操作系統

《操作系統》是2008年中國鐵道出版社出版的圖書，作者是劉騰紅。全書由兩個部分組成，第一部分從計算機資源管理的角度，系統、全面、準確、通俗地闡述操作系統的概念、原理和方法，分為七章，包括引論、進程和處理機管理、存儲管理、設備管理、文件系統、作業管理和用戶介面及網路操作系統；第二部分介紹目前流行的三個操作系統實例，分為三章，包括UNIX系統分析、Solaris系統和Windows Vista。

本書是按照教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會發布的《高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規範（試行）》中操作系統課程大綱的要求編寫而成的，適合作為高等院校計算機科學與技術專業的教材。

第1章 引論 1

1.1 什麼是操作系統 1

1.1.1 計算機系統 1

1.1.2 操作系統在計算機系統中的地位 3

1.1.3 操作系統的定義 3

1.2 操作系統的功能 4

1.2.1 處理管理 4

1.2.2 存儲管理 4

1.2.3 設備管理 4

1.2.4 文件管理 5

1.2.5 作業管理 5

1.3 操作系統的類型 5

1.3.1 多道批處理系統 5

1.3.2 分時系統 8

1.3.3 實時系統 9

1.3.3 嵌入式操作系統 10

1.4 操作系統的特性及性能指標 11

1.4.1 操作系統的特性 11

1.4.2 操作系統的性能指標 12

1.5 中斷系統 13

1.5.1 什麼叫中斷 13

1.5.2 中斷裝置 14

1.5.3 管態和目態 14

1.5.4 中斷分類 15

1.5.5 中斷屏蔽 15

1.5.6 中斷優先順序 16

1.5.7 中斷處理 17

本章小結 19

習題一 20

第2章 進程和處理機管理 22

2.1 進程及其有關概念 22

2.1.1 順序程序 22

2.1.2 併發程序 23

2.1.3 進程的定義及其特徵 25

2.1.4 進程的類型? 27

2.2 進程管理 27

2.2.1 進程的狀態及其轉換 28

2.2.2 進程的組成 29

2.2.3 進程式控制制 31

2.2.4 進度調度 34

2.3 進程的同步與互斥 39

2.3.1 臨界區 40

2.3.2 互斥 42

2.3.3 進程同步? 46

2.4 進程通信 50

2.4.1 進程通信的概念? 50

2.4.2 消息通信 50

2.5 死鎖 54

2.5.1 什麼叫死鎖 54

2.5.2 產生死鎖的條件? 56

2.5.3 死鎖的對策? 57

本章小結 60

習題二 67

第3章 存儲管理 70

3.1 概述 70

3.1.1 存儲管理的功能 70

3.1.2 內存的分配與回收 71

3.1.3 地址重定位 72

3.1.4 虛擬存儲器 74

3.2 簡單的存儲管理 75

3.2.1 固定分區存儲管理 75

3.2.2 可變式分區存儲管理 76

3.2.3 覆蓋與交換技術 78

3.3 分頁存儲管理 80

3.3.1 分頁存儲管理的基本思想 80

3.3.2 主存分配原則 80

3.3.3 頁表和頁表地址寄存器 80

3.3.4 簡單分頁存儲管理 81

3.3.5 聯想存儲器 83

3.3.6 存儲保護 84

3.3.7 簡單分頁存儲管理的優缺點 84

3.4 請求分頁存儲管理 84

3.4.1 請求分頁存儲管理的地址變換 84

3.4.2 頁面置換演演算法 85

3.4.3 請求頁式存儲管理的特點 87

3.5 分段存儲管理 88

3.6 段頁式存儲管理 91

本章小結 93

習題三 94

第4章 設備管理 97

4.1 概述 97

4.1.1 設備的類型和性能 97

4.1.2 設計目標 98

4.1.3 設備管理的功能 99

4.2 緩衝技術 100

4.2.1 單緩衝和雙緩衝 100

4.2.2 環形緩衝 101

4.2.3 緩衝池 102

4.3 通道技術 103

4.3.1 設備控制器 103

4.3.2 I/O控制方式的演變 104

4.3.3 通道的類型 105

4.3.4 并行操作 107

4.3.5 “瓶頸”問題 107

4.3.6 通道指令和通道程序 108

4.4 設備分配與設備處理 109

4.4.1 設備管理中的數據結構 110

4.4.2 設備分配原則 110

4.4.3 設備分配 113

4.4.4 設備處理 113

4.5 磁碟管理 115

4.5.1 磁碟的物理性能 115

4.5.2 磁碟調度演演算法 115

4.5.3 對磁碟的服務請求產生影響的幾個因素 118

4.5.4 磁碟的錯誤處理 118

本章小結 118

習題四 119

第5章 文件系統 121

5.1 文件系統的概念 121

5.1.1 文件和文件系統 121

5.1.2 文件的分類 122

5.1.3 文件系統的功能 123

5.2 文件結構及存取方法 124

5.2.1 文件的邏輯結構 125

5.2.2 文件的物理結構 126

5.2.3 文件存儲設備 129

5.2.4 文件的存取方法 130

5.2.5 文件系統的組織方式 132

5.3 文件存儲空間管理 135

5.3.1 空閑文件目錄 136

5.3.2 空閑塊鏈 136

5.3.3 位示圖 137

5.4 文件目錄管理 138

5.4.1 文件的組成 138

5.4.2 文件目錄 138

5.4.3 便於共享的文件目錄 140

5.4.4 目錄管理 142

5.5 文件共享與保護 142

5.6 文件的使用 144

本章小結 146

習題五 147

第6章 作業管理和用戶介面 148

6.1 用戶與操作系統間的介面 148

6.1.1 程序介面與系統調用 148

6.1.2 操作介面與系統程序 152

6.2 作業管理的基本概念 157

6.2.1 作業的定義 157

6.2.2 作業組織 158

6.2.3 作業管理的任務 158

6.3 作業的輸入與輸出 159

6.4 作業調度 161

6.4.1 作業的狀態及其轉換 161

6.4.2 作業調度程序 162

6.4.3 單道批處理系統的調度演演算法 165

6.4.4 多道程序系統的作業調度策略 170

6.4.5 對作業調度程序的調用 175

本章小結 176

習題六 177

第7章 網路操作系統 178

7.1 概述 178

7.1.1 網路操作系統的定義 178

7.1.2 網路操作系統的特點 179

7.1.3 網路操作系統的分類 180

7.1.4 網路操作系統的發展和展望 181

7.1.5 常用的網路操作系統簡介 183

7.2 網路操作系統的結構 185

7.2.1 網路操作系統結構概述 185

7.2.2 Windows NT、UNIX和NetWare的系統結構 188

7.3 網路操作系統的通信 189

7.3.1 網路通信概述 189

7.3.2 基於共享變數的通信方式 189

7.3.3 基於消息傳遞的通信方式 193

7.3.4 遠程過程調用 194

7.3.5 組通信 197

7.4 資源共享 199

7.4.1 資源管理概述 199

7.4.2 硬碟共享 201

7.4.3 網路文件和數據的共享 202

7.4.4 印表機共享保存 203

7.4.5 訪問共享資源 204

7.5 服務軟體 206

7.5.1 網路服務概述 206

7.5.2 電子郵件E-mail 207

7.5.3 文件傳輸協議FTP 208

7.5.4 WWW超媒體網路 211

7.6 應用程序介面 214

7.6.1 應用程序介面概述 214

7.6.2 傳輸層介面TLI簡介 215

7.6.3 管套簡介 215

7.6.4 WinSock簡介 216

本章小結 217

習題七 218

第8章 UNIX系統分析 219

8.1 概述 219

8.1.1 UNIX歷史 219

8.1.2 UNIX簡介 221

8.1.3 UNIX的特點 223

8.2 UNIX進程管理 224

8.2.1 UNIX系統的進程映象 224

8.2.2 UNIX系統的進程狀態及變遷 227

8.2.3 UNIX系統的進程調度 228

8.2.4 進程優先順序 230

8.2.5 進程間通信 235

8.2.6 作業調度 236

8.2.7 進程審計 238

8.3 UNIX存儲管理 240

8.3.1 存儲器的特徵 240

8.3.2 UNIX的地址映射 240

8.3.3 存儲空間的分配與釋放 241

8.4 UNIX設備管理 243

8.4.1 設備管理中的數據結構 243

8.4.2 塊設備管理 247

8.4.3 字元設備管理 247

8.4.4 設備狀態及設備控制 248

8.5 UNIX文件系統 249

8.5.1 概述 249

8.5.2 系統目錄 250

8.5.3 文件控制塊和文件的物理結構 252

8.5.4 文件存儲器空閑塊的管理 253

8.5.5 文件的有關係統調用 254

8.5.6 文件管理的基本命令 256

8.6 Linux的應用 259

8.6.1 Linux簡介 259

8.6.2 Linux內核 261

8.6.3 編譯內核 265

8.6.4 Linux啟動過程 266

8.6.5 Linux的應用 267

本章小結 270

習題八 271

第9章 Solaris系統 272

9.1 概述 272

9.2 Solaris系統核心 273

9.2.1 Solaris啟動 275

9.2.2 系統安全 275

9.3 Solaris進程管理 277

9.3.1 進程監控命令 278

9.3.2 優先權控制命令 281

9.4 Solaris存儲管理 282

9.4.1 硬碟和文件資源 282

9.5 Solaris文件系統 285

9.5.1 創建文件系統 285

9.5.2 備份和恢復文件系統 288

9.6 Solaris設備管理 290

9.7 Solaris網路管理 293

9.7.1 常用命令 293

9.7.2 網路配置 294

9.8 Solaris安裝 296

本章小結 297

習題九 298

第10章 Windows Vista 299

10.1 概述 299

10.1.1 操作系統結構類型 299

10.1.2 Windows Vista的特點 300

10.1.3 Windows Vista的系統結構 301

10.2 Windows Vista內核 303

10.2.1 內核在進程和I/O方面的增強功能 303

10.2.2 內存管理、啟動和關閉、電源管理 307

10.2.3 可靠性、可恢復性和安全性 314

10.3 Windows Vista存儲技術 323

10.3.1 VSS概述 323

10.3.2 VSS技術原理 324

10.3.3 VSS處理流程 325

10.3.4 VSS分析和結論 325

10.4 Windows Vista設備管理 326

10.4.1 在驅動程序方面的改進 326

10.4.2 禁止安裝特定設備 327

10.4.3 控制可移動存儲設備的讀寫 328

10.5 Windows Vista文件系統 329

10.5.1 文件系統簡介 329

10.5.2 文件壓縮功能 330

10.5.3 加密文件系統 331

10.5.4 NTFS磁碟配額 332

10.5.5 NTFS許可權 332

10.6 Windows Vista安全性 332

10.6.1 UAC（用戶賬戶控制） 333

10.6.2 防火牆 334

10.6.3 防止malware的影響 334

10.6.4 保護丟失、失竊或被挪用的計算機 334

10.6.5 自定義驗證機制 334

10.6.6 網路訪問保護 335

10.6.7 PatchGuard（內核保護系統） 335

10.6.8 Windows Defender 335

本章小結 335

習題十 336

附錄A 常用文件擴展名的相應文件類型 337

參考文獻 346

劉騰紅，教授，1957年10月出生，籍貫湖北潛江。中國計算機學會教育專業委員會常委，全國高等學校計算機教育研究會理事，全國計算機繼續教育研究會常務理事，全國計算機模擬學會常務理事，全國高等學校計算機基礎教育研究會理事，湖北省信息學會常務理事，湖北省高等教育研究會副主任、學術委員會主任，中國技術招標總公司、湖北省評標專家庫專家。曾任中南財經政法大學計算機科學與技術系系主任，信息學院副院長等職、現任安全科學與管理學院院長。管理科學與工程和管理信息系統碩導組組長。

主持橫向項目十多項，主持或參與縱向項目六項。主編普通高等教育。十一五”國家級規劃教材三部：《計算機程序設計基礎》、《信息系統分析與設計》、《操作系統》。主編其他教材10多部。以獨撰或第一作者發表的論文數十篇。

主要研究方向：計算機應用技術、管理科學與工程、管理信息系統、電子商務、安全管理。