本书全面系统地介绍了计算机操作系统的基本概念、基本原理、设计方法和实现技术。在经典内容的基础上,介绍计算机操作系统的一些进展。全书共分为9章,第1章讲述操作系统的定义、发展、特征和功能;第2章~第4章分别讲述进程的描述与控制、进程的互斥同步、处理机调度与死锁;第5章和第6章分别讲述存储器管理和虚拟存储器管理;第7章讲述文件管理;第8章讲述设备管理;第9章讲述操作系统接口。 本书在选材和组织上进行认真的研究和推敲,力求做到概念准确、知识完整、层次清楚、系统性强、理论联系实际、富有启发性。 本书既可作为计算机、通信、电子、自动化及相关专业的本科教材,又可作为从事相关工作的工程技术人员的参考书,也可作为研究生考试的复习用书。

第1章 绪论11.1 操作系统概述21.1.1 计算机系统的组成21.1.2 操作系统的目标和作用161.1.3 操作系统的定义181.2 操作系统的形成与发展181.2.1 计算机的发展简史181.2.2 操作系统的形成201.3 操作系统的分类231.3.1 多道批处理系统231.3.2 分时系统271.3.3 实时系统291.3.4 单用户操作系统301.3.5 网络操作系统311.3.6 分布式操作系统311.3.7 嵌入式操作系统321.4 操作系统的特征331.4.1 并发性331.4.2 共享性341.4.3 虚拟性341.4.4 异步性361.5 操作系统的功能361.5.1 处理机管理功能371.5.2 存储器管理功能381.5.3 设备管理功能391.5.4 文件管理功能391.5.5 接口服务401.6 操作系统的运行环境411.6.1 操作系统的运行机制411.6.2 中断与异常431.6.3 系统调用431.7 操作系统的性能指标和体系结构441.7.1 操作系统的性能指标441.7.2 操作系统的体系结构451.8 常用的操作系统和相关名人461.8.1 常用的操作系统461.8.2 相关名人491.9 典型例题讲解53本章小结57习题57第2章 进程的描述与控制602.1 指令系统612.1.1 指令格式612.1.2 指令寻址和指令流水线632.2 中断642.2.1 中断的基本概念642.2.2 中断优先级、中断屏蔽和多重中断662.3 进程的基本概念672.3.1 进程概念的引入672.3.2 进程的定义和结构702.3.3 进程的特征712.3.4 进程和程序的关系712.4 进程描述722.4.1 进程控制块722.4.2 进程上下文732.4.3 进程切换与模式切换742.4.4 进程的空间与大小752.4.5 进程的状态及转换752.5 进程控制782.5.1 进程的创建782.5.2 进程的撤销792.5.3 进程的阻塞与唤醒792.5.4 进程的挂起与激活802.6 进程通信812.6.1 进程通信的类型812.6.2 进程通信中的问题822.6.3 消息传递系统的实现822.7 线程832.7.1 线程的概念842.7.2 线程控制852.7.3 进程与线程的关系862.7.4 线程的种类及其实现872.8 典型例题讲解90本章小结93习题94 第3章 进程的互斥同步973.1 进程之间的相互关系983.2 临界区管理1023.2.1 临界资源1023.2.2 临界区1023.2.3 实现互斥的软件方法1043.2.4 实现互斥的硬件方法1093.3 信号量和PV操作1113.3.1 信号量的概念1113.3.2 信号量的物理意义1133.4 互斥信号量1133.5 同步信号量1173.5.1 进程同步关系1173.5.2 使用同步信号量实现进程同步1173.5.3 简单的生产者—消费者问题1203.6 资源信号量1213.6.1 使用资源信号量实现进程间的资源分配1213.6.2 复杂的生产者—消费者问题1223.7 典型例题讲解125本章小结133习题134第4章 处理机调度与死锁1374.1 多处理机和多核计算机1384.1.1 对称多处理机1384.1.2 多核计算机1394.1.3 集群1414.2 处理机调度的概念1424.2.1 处理机调度的层次1424.2.2 调度队列模型1484.2.3 选择调度方式和调度算法的若干准则1504.3 调度算法1524.3.1 先来先服务调度算法1524.3.2 短作业优先调度算法1534.3.3 高响应比优先调度算法1544.3.4 高优先权优先调度算法1554.3.5 时间片轮转调度算法1574.3.6 多级反馈队列调度算法1594.3.7 多种调度算法比较162 4.4 实时调度1624.4.1 实现实时调度的基本条件1624.4.2 实时调度算法的分类1644.4.3 常用的几种实时调度算法1654.5 死锁1714.5.1 死锁的基本概念1714.5.2 死锁的预防1764.5.3 死锁的避免1784.5.4 死锁的检测1834.5.5 死锁的解除1874.5.6 饥饿与活锁1874.5.7 死锁的综合处理1884.6 典型例题讲解189本章小结198习题199第5章 存储器管理2045.1 计算机系统数据的寻址2055.1.1 操作数的寻址方式2055.1.2 寻址方式举例2085.2 存储器管理概述2095.2.1 存储器概述2095.2.2 Cache2105.2.3 存储器管理的主要功能2115.2.4 逻辑地址与物理地址2125.2.5 内存保护2155.2.6 程序的链接2175.2.7 程序的装入2195.3 连续分配管理方式2205.3.1 单一连续分配管理方式2205.3.2 固定分区分配管理方式2215.3.3 可变分区分配管理方式2225.3.4 动态重定位分区分配管理方式2245.4 覆盖与对换2265.4.1 覆盖2265.4.2 对换2275.5 基本分页存储管理方式2305.5.1 分页存储管理的基本概念2305.5.2 页面尺寸2315.5.3 地址变换机构2325.5.4 分页存储管理中主存空间的分配与回收2345.5.5 两级和多级页表2355.5.6 分页共享和保护2395.5.7 分页存储管理的优缺点2415.6 基本分段存储管理方式2415.6.1 分段存储管理的引入2415.6.2 分段存储管理的基本概念2425.6.3 地址变换机构2445.6.4 分段存储管理中主存空间的分配与回收2445.6.5 分段共享与保护2455.6.6 分段存储管理的优缺点2485.6.7 分页和分段的区别2485.7 段页式存储管理方式2485.7.1 基本原理2495.7.2 段页式存储管理中的数据结构2495.7.3 地址变换2505.7.4 段页式存储的共享与保护2515.8 典型例题讲解252本章小结259习题260第6章 虚拟存储器管理2656.1 虚拟存储器的概念2666.1.1 传统存储管理方式的特征2666.1.2 局部性原理2676.1.3 虚拟存储器的定义与特征2676.1.4 虚拟存储器的实现方法2696.2 请求分页存储管理方式2706.2.1 实现原理2706.2.2 请求分页中的硬件支持2706.2.3 内存分配策略2736.2.4 调页策略2746.2.5 请求分页中内存有效访问时间的计算2766.2.6 请求分页存储管理的优缺点2776.3 页面置换算法2786.3.1 置换算法和先进先出置换算法2786.3.2 近久未使用置换算法2796.3.3 Clock置换算法2806.3.4 其他置换算法2826.4 抖动与工作集2826.4.1 内存抖动2836.4.2 比莱迪异常2836.4.3 工作集2846.5 请求分段存储管理方式2856.5.1 实现原理2856.5.2 请求分段中的硬件支持2856.6 典型例题讲解287本章小结295习题295第7章 文件管理2997.1 文件概述3007.1.1 文件的基本概念3007.1.2 文件的类型3017.1.3 文件的属性3027.1.4 文件的操作3037.1.5 文件的访问方式3047.2 文件的逻辑结构3057.2.1 文件逻辑结构的类型3057.2.2 有结构文件的组织3067.2.3 直接文件和哈希文件3097.3 文件目录3107.3.1 文件目录的功能3107.3.2 文件控制块和索引节点3107.3.3 简单目录结构3127.3.4 树形目录结构3137.3.5 无环图目录结构3157.3.6 目录操作3157.4 文件的共享与保护3167.4.1 文件共享3167.4.2 文件保护3187.5 文件系统的结构和功能3237.5.1 文件系统的定义及层次结构3247.5.2 文件系统的功能3257.5.3 常见的文件系统3257.6 文件系统的实现3267.6.1 文件存储介质3267.6.2 磁盘分区3307.6.3 目录的实现3307.6.4 文件的实现3317.7 磁盘数据处理3427.7.1 磁盘数据的读取3427.7.2 磁盘数据的存放3447.7.3 磁盘调度算法3467.8 典型例题讲解350本章小结366习题367第8章 设备管理3728.1 设备管理概述3738.1.1 I/O系统的发展概况3738.1.2 设备管理的目标3758.1.3 设备管理的功能3758.1.4 I/O系统的组成3768.1.5 I/O设备与主机的联系方式3778.1.6 I/O设备与主机信息传送的控制方式3798.2 I/O硬件3808.2.1 I/O设备3808.2.2 设备控制器3828.2.3 通道3848.2.4 I/O接口3878.2.5 系统总线3888.3 I/O控制方式3888.3.1 程序查询方式3888.3.2 程序中断方式3898.3.3 直接存储器存取方式3908.3.4 I/O通道方式3938.3.5 I/O处理机方式3978.4 I/O软件3978.4.1 I/O软件的设计目标和原则3978.4.2 中断处理程序3998.4.3 设备驱动程序4028.4.4 设备独立性软件4048.4.5 用户层I/O软件4058.5 设备分配4068.5.1 设备分配时应考虑的因素4068.5.2 设备分配中的数据结构4078.5.3 设备的分配与去配4098.5.4 SPOOLing技术4128.6 缓冲技术4158.6.1 缓冲技术的引入4158.6.2 缓冲的类型4168.6.3 单缓冲和双缓冲4178.6.4 循环缓冲4188.6.5 缓冲池4198.7 典型例题讲解421本章小结427习题428第9章 操作系统接口4319.1 操作系统接口概述4329.1.1 操作系统的服务4329.1.2 用户接口4339.2 系统调用4349.2.1 系统调用概述4349.2.2 系统调用的类型4369.2.3 系统调用的实现4379.2.4 POSIX标准4389.3 脱机用户接口4399.3.1 作业的相关概念4399.3.2 作业的控制方式4409.3.3 作业的组织4409.3.4 作业管理的任务4429.3.5 作业的输入与输出4459.4 联机用户接口4479.4.1 联机用户接口的组成4479.4.2 联机作业的管理4499.5 图形化用户界面4499.5.1 历史变迁4509.5.2 图形化用户界面的组成4519.6 典型例题讲解453本章小结459习题459参考文献462