計算機操作系統教程

本書是由西安電子科技大學、西安交通大學和西北工業大學三校教師聯合編寫的“操作系統”課程的教科書。全書共九章。第一章為操作系統概論；第二章為操作系統與用戶的界面；第三章至第六章分別為進程管理、存儲管理、文件系統和設備管理；第七章為Linux系統；第八章為網路操作系統；第九章介紹操作系統環境下的編程及舉例。

本書以先進性、簡明性和實用性為編寫的指導原則。全書體系合理、內容充實、結構清晰，便於教學。

本書適合作為高等學校計算機專業本科教材，也可作為非計算機專業本科、研究生的教學參考書，還可供工程技術人員學習操作系統時參考。

第一章 操作系統概論

11 什麼是操作系統 1

111 操作系統作為最基本的系統軟體 1

112 操作系統作為資源管理器 2

113 操作系統作為虛擬機 3

12 多道程序設計的概念 3

121 多道程序設計的硬體支持 3

122 多道程序設計原理 5

123 多道程序設計的實現 7

13 操作系統的功能和主要特徵 8

131 操作系統的功能 8

132 操作系統的主要特徵 10

14 操作系統的結構 12

141 操作系統的內核 12

142 傳統的操作系統結構設計模式 14

143 現代的操作系統結構設計模式 16

15 操作系統的分類 18

151 單用戶(微機)操作系統 18

152 批處理系統 19

153 分時系統 20

154 實時系統 21

155 網路操作系統 22

156 分散式操作系統 23

157 多處理機操作系統 24

16 小結 25

習題25

第二章 用戶與操作系統的介面 27

21 作業控制級介面 27

211 作業、作業步、作業流 27

212 作業的類型 28

213 作業控制命令與鍵盤操作命令 28

22 程序級介面 31

221 管態與算態 31

222 特權指令與訪管指令 32

223 系統調用 32

224 系統調用類型 33

225 系統調用的使用和執行過程 35

23 UNIX的用戶界面Shell簡介 36

231 Shell命令語言 36

232 Shell過程 43

24 小結 44

習題 45

第三章 進程管理 46

31 為什麼要引入進程的概念 46

311 從順序程序設計談起 46

312 程序的併發執行和資源共享 47

313 程序併發執行的特性 48

314 進程概念的引入 50

32 進程的表示和調度狀態 50

321 進程的表示 51

322 進程的調度狀態 52

33 進程的控制 54

331 進程的控制機構 54

332 進程式控制制原語 54

34 進程調度 56

341 交通控制程序和進程調度程序 56

342 進程調度演演算法的設計 57

343 常用的進程調度演演算法 58

344 作業、進程和程序之間的區別和聯繫 61

35 線程及其管理 62

351 線程概念的引入 62

352 什麼是線程 62

353 Windows NT中的進程和線程 63

36 進程通訊 64

361 進程間的同步和互斥 65

362 信號量和P、 V操作 68

363 高級通訊原語 75

37 死鎖 79

371 死鎖的起因和產生死鎖的必要條件 80

372 死鎖舉例 82

373 對死鎖採取的對策 85

374 死鎖的預防 85

375 死鎖的避免 86

376 系統模型 89

377 死鎖的檢測 91

378 死鎖的解除 92

38 小結 92

習題 93

第四章 存儲管理 97

41 存儲管理的基本概念 97

411 存儲管理研究的課題 97

412 地址再定位 98

413 虛擬存儲器概念的引入 99

42 早期的存儲管理 100

421 單一連續分配 100

422 分區分配 101

43 分頁存儲管理 109

431 分頁原理 109

432 地址變換機構 110

433 分頁存儲管理演演算法 113

434 分頁存儲管理方案的評價 114

44 請求分頁存儲管理 114

441 請求分頁原理 115

442 頁面置換演演算法 117

443 性能分析 120

444 請求分頁存儲管理方案的評價 123

45 分段存儲管理 124

451 分段原理 124

452 段變換表 125

453 分段存儲管理方案的評價 127

46 段頁式存儲管理 129

461 段頁式存儲管理的實現 129

462 段頁式存儲管理的評價 131

47 Windows NT虛擬內存管理 131

471 進程的虛擬地址空間 131

472 虛擬存儲的實現 132

48 小結 134

習題 135

第五章 文件系統 137

51 文件系統概述 137

511 文件和文件系統 137

512 文件的類型 138

513 文件系統的基本功能 139

52 文件的結構和存取法 140

521 文件的邏輯結構 140

522 文件的物理結構 141

523 文件的存取方法 145

524 文件結構、文件存儲設備和存取法的關係 146

53 文件目錄 146

531 簡單的文件目錄 146

532 二級目錄 148

533 多級目錄 148

534 文件目錄項的組織 150

54 文件存儲空間的管理 151

541 空白文件目錄 151

542 空白塊鏈 152

543 位示圖(Bit Map) 152

544 MS-DOS的盤空間的管理 153

545 UNIX文件存儲空間的管理 153

55 文件的共享 154

551 目錄結構中的共享 155

552 打開文件結構中的共享 156

553 管道文件(Pipe) 157

56 文件的存取控制 160

561 文件存取控制法 160

562 文件系統的安全性 163

57 文件系統和用戶間的介面 164

571 文件的創建和刪除 164

572 文件的打開和關閉 165

573 文件的讀寫 166

58 小結 166

習題 167

第六章 輸入/輸出系統 168

61 I/O系統的硬體結構 168

611 I/O設備類型 168

612 I/O設備的物理特性 169

613 I/O系統的硬體組織 174

62 採用通道模型的I/O系統 177

621 通道類型 177

622 多通路I/O系統 178

623 通道命令和通道程序 178

624 CPU和通道間的通訊 180

63 I/O系統的軟體組織 182

631 I/O軟體設計的目標 182

632 中斷處理程序 182

633 設備驅動程序 183

634 與設備無關的I/O軟體 183

635 用戶空間的I/O軟體 184

636 I/O系統軟體的層次結構 184

64 緩衝技術 185

641 單緩衝 185

642 雙緩衝 186

643 緩衝池 186

644 預先讀與延遲寫 188

65 磁碟的驅動調度 188

66 設備分配程序 190

661 設備分配的數據結構 190

662 I/O調度程序 192

663 設備分配的實施 194

67 Windows NT的I/O系統 195

671 I/O系統的結構 195

672 驅動程序模型 197

673 非同步I/O操作 198

68 小結 199

習題 200

第七章 Linux操作系統簡介 202

71 Linux簡介 202

711 Linux的發展過程 202

712 Linux內核結構 204

713 Linux運行模式、地址空間與上下文 207

72 Linux進程管理 208

721 Linux進程式控制制塊結構 208

722 進程調度演演算法和調度策略 210

723 進程使用的文件 212

724 進程使用的虛擬內存 212

725 系統調用 213

726 進程的創建與終止 214

73 進程間的通訊機制 214

731 信號(Signal) 215

732 管道(Pipe) 215

733 消息隊列 216

734 信號量 217

735 共享內存 217

74 Linux存儲管理 218

741 虛擬內存的實現機理 218

742 80386 體系結構的存儲管理功能 218

743 Linux分頁管理機制 219

744 空閑物理內存空間管理 219

745 虛擬段的組織 221

746 共享內存 221

747 請求換頁與頁面換入 222

748 交換空間 223

749 換出與丟棄頁面 223

7410 存儲管理系統的高速緩衝機制 224

75 Linux文件系統 225

751 Linux文件系統的特點 225

752 EXT2 文件系統物理結構 225

753 EXT2 索引節點 226

754 EXT2 超級塊 227

755 EXT2 組描述符 227

756 EXT2 目錄 228

757 EXT2 文件查找 228

758 EXT2 文件擴展策略 228

759 虛擬文件系統(VFS)概述 229

7510 VFS超級塊 230

7511 VFS索引節點 230

7512 文件系統的註冊 230

7513 文件系統的掛接與卸裝 231

7514 文件系統管理的緩存機制 232

7515 bdflush內核守護程序 234

76 Linux設備管理 234

761 設備驅動程序環境 234

762 設備文件 240

763 設備驅動程序概述 241

764 設備驅動程序的結構 243

77 小結 247

習題 247

第八章 網路操作系統 249

81 網路操作系統的結構 250

811 網路操作系統的功能和特點 250

812 信息處理的基本模式 251

813 客戶/伺服器模式的工作過程 252

814 網路操作系統的結構 253

82 網路操作系統中的通信 254

821 通信機制 254

822 一個客戶/伺服器的例子 254

823 客戶與伺服器間的通信過程 256

824 發送原語和接收原語 258

825 通信協議 258

83 網路操作系統中的資源共享 259

831 硬碟共享 259

832 印表機共享 260

833 網路文件共享 261

84 網路操作系統中的服務軟體 262

841 服務軟體的分類 262

842 電子郵件E-mail 263

843 WWW超媒體網路 265

85 網路操作系統中的應用程序介面 268

851 傳輸層介面TLI 269

85.2 管套及其應用 272

86 Windows NT網路 275

861 Windows NT網路特點 275

862 Windows NT網路的體系結構 276

863 Windows NT網路的組成 278

87 小結 280

習題 280

第九章 操作系統環境下的編程及舉例 281

91 應用程序編程介面概述 281

92 進程間通訊實現方法與實例 282

921 管道 282

922 System V IPC 機制 286

923 套接字 294

93 線程編程及實現方法 300