计算机操作系统

定　价：¥34.00

作　者：	郁红英，冯庚豹编著
出版社：	人民邮电出版社
丛编项：	高等学校计算机专业教材
标　签：	操作系统高等学校教材

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ISBN：	9787115119155	出版时间：	2004-01-01	包装：	平装
开本：	26cm	页数：	424	字数：

内容简介

本书阐述了计算机操作系统的基本工作原理和对资源的各种管理策略。其目的使读者能从系统内部了解计算机系统在运行时的内部工作机理以及操作系统是如何为用户提供服务。全书中9章，前6章介绍操作系统的基本原理，包括处理机管理、作业管理、内存管理、设置管理和文件管理等内容；后3章介绍3个实用的操作系统，即Windows2/XP、Linux和UNIX。本书适合作为计算机专业或计算机应用专业的大专教材，也可以作为相关专业的教科书或教学参考书，并可供从事计算机设计、开发和应用等专业人员阅读。这套教材为21世纪高等学校计算机专业大专系列教材。我们从1995年开始组织《计算机专业大专系列教材》。当时根据中国计算机学会教育委员会与全国高等学校计算机教育研究会联合推荐的《计算机学科教学计划1-993》的要求，组织了《计算机组成原理》等13本教材，并由清华大学出版社出版。这套教材出版后，受到了高等学校师生的广泛欢迎和好评。在组织上述教材的时候，主要是按《计算机学科教学计划1993》的要求进行的。而1993教学计划主要是参照美国IEEE和ACM（（计算机学科教学计划199l》并结合我国高等教育当时的实际情况制定的，反映的是2世纪8年代末计算机学科的发展状况。计算机学科是一个飞速发展的新兴学科，发展速度之快可谓一日千里。近1年来，计算机学科已发展成为一个独立学科，计算机本身向高度集成化、网络化和多媒体化迅速发展。但从另一个方面来看，高等学校的计算机教育一直滞后于计算机学科的发展，特别是教材建设，由于受时间和软硬条件的限制，更是落后于现实需要，而大专层次的教材建设问题尤其严重。为了改变这种状况，高等学校的教育工作者和专家教授们应当仁不让地投入必要的时间和精力来完成这一历史使命。为组织好这套教材，我们认真地研究了全国高等学校计算机专业教学指导委员会和中国计算机学会教育委员会联合推荐的《计算机学科教学计划2》和美国IEEE和ACM两个学会最新公布的《计算机学科教学计划21》。这两个教学计划都是在总结了从《计算机学科教学计划199l》到现在计算机学科十年来发展的主要成果的基础上诞生的。它们所提供的指导思想和学科所涵盖的内容，不仅适合于大学本科，也适合大学专科的需求，关键在于要对其内容的取舍进行认真的研究。在我国的《计算机学科教学计划1993》和美国IEEE和ACM两个学会提出的《计算机学科教学计划1-991》中，根据当时的情况，只提出了9个主科目。而在《计算机学科教学计划21》中，根据学科的最新发展状况，提出了"个主科目，其中13个主科目又为核心主科目。这14个主科目是：算法与分析（AL）、体系结构（AR）、离散结构（DS）、计算科学（CN）、图形学与可视化计算（GV）、网络计算（NC）、人机交互（HC）、信息管理（1M）、智能系统（1S）、操作系统（OS）、程序设计基础（PF）、程序设计语言（PL）、软件工程（SE）、社会、道德、法律和专业问题（SP），其中除CN为非核心主科目外，其他13个主科目均为核心主科目。将美国IEEE和ACM的教学计划21与199l计划进行比较可看出：在199l计划中，离散结构只是作为数学基础提出，未被列为主科目；而在2l计划中，不但列为主科目，而且为核心主科目。可见，已将离散结构提升为本学科的基础。在199l计划中，未提及网络计算，而在2l计划中，不但提出，而且被列为核心主科目，以适应网络技术飞速发展的需求。图形学与可视化计算也是为适应发展需求新增的内容，并且列为主科目。除此之外，2l计划在下述5个方面做了增加或调整：·将程序设计语言引论调整为程序设计基础和程序设计语言两个核心主科目，显然，加强了对程序设计的要求。·将人-机通信调整为人机交互，反映了人-机通信的实质是人机交互。在图形界面迅速发展的今天，人机交互理论和方法的研究和应用变得十分重要。·将人工智能与机器人学调整为智能系统，拓宽了对智能系统的要求。·将数据库与信息检索调整为信息管理，因为后者不仅概括了前者，而且反映了数据库与信息检索的实质是信息管理。·将数值与符号计算调整为计算科学，更具有概括性。总之，上述变化不仅更好地反映了计算机学科的发展现状，而且使2l教学计划具有更强的科学性和实用性。由于这套系列教材主要面向的对象是计算机专业三年制大专（高职）学生，其培养目标也应属于高级技术人才的层次。他们既要有一定的理论基础（较本科弱），又要更强调实用性和明确的应用方向。我们将应用方向定位在信息管理和计算机网络两个方向。这两个应用方向占计算机应用总计的9％以上。在系列教材的内容取舍上，21教学计划的14门主科目中，我们概括了除智能系统、计算科学和社会、道德、法律和专业问题之外的其他11个主科目。在每个主科目中，我们都以其中的基本概念、基本理论和基本方法作为主线组织教材，使学生既能掌握基本的基础理论和方法，又能为他们进一步深造打下必要的基础；在信息管理和计算机网络技术两个应用方向上，他们的应用能力将得到加强。根据上述指导思想，初步确定组织2本左右的教材供各高校选用-。这些教材包括：《离散数学》、《计算机应用基础》、《计算机组织与结构》、《微机系统与接口技术》、《计算机网络与通信》、《网络管理技术基础》、《计算机网络系统集成技术》、《数据结构》、《操作系统原理》、《实用软件工程基础》、《数据库原理与应用》、《管理信息系统原理与应用》、《办公自动化实用技术》、《多媒体技术及其应用》、《Internet技术及其应用》、《计算机维护技术》、《C语言程序设计》、《Java语言程序设计》、《C++语言程序设计》、《VB语言程序设计》、《计算机英语》等。系列教材并不是教学计划，由于各高校情况不同，培养方向的侧重面也不一样，因此教学计划也不会雷同。教材按系列组织，力图能够反映计算机学科大专层次的总体要求，同时采用大拼盘结构，各校可根据自身情况选择使用。例如，语言类教材，我们就准备了多本，各校可选择其中的一本或两本，其他依此类推。这套教材均由高等学校具有丰富教学实践经验的老师编写。所编教材体系结构严谨、层次清晰、概念准确、理论联系实际、深入浅出、通俗易懂。相信一定能够得到专科院校计算机专业师生的欢迎计算机问世到现在，技术上有了飞速发展。可以说哪一个领域的发展变化也不能与计算机领域的发展变化相提并论，尤其是计算机走进家庭并联人Internet之后，在中国大地上又一次掀起了计算机应用的新高潮。无处不在使用计算机，无处不在应用计算机技术，这是人们有目共睹的事实。就计算机本身来说，它提供了方便的用户使用接口，犹如傻瓜照相机一样，任何不懂计算机内部结构的人都可以很方便地使用计算机处理问题，而且计算机还向着更加理想的使用方式发展，如语音输入、手写体识别、自然语言理解、多媒体技术等的发展与应用已经让我们看到了计算机使用方式的"革命"。无疑，这是十分令人欣慰的。但是，不管计算机如何发展，它都离不开操作系统这一必不可少的核心系统软件。每一个人在使用计算机时都要问一问机器上配置的是什么操作系统。只有首先学会使用操作系统，方可使用计算机。目前，学会使用操作系统并不困难，但是学会使用与了解操作系统是两个不同的概念。对于一般的应用人员来说，学会使用就足够了，但是对于一个学习计算机技术的学生或从事计算机领域工作的科学技术工作者来说，必须对计算机系统有较全面的了解，对于计算机系统的重要组成部分：操作系统更要有较全面、深入的了解，不仅要知其然，还要知其所以然。这正像一个汽车驾驶员，不仅会开车，对于汽车发生的小故障也应该有能力排除，这才能算作是一个称职的驾驶员。操作系统管理着一个复杂设备的运行，对计算机系统中的软、硬件资源进行统一管理，使计算机系统协调、有效地工作。那么，这些功能是如何实现的？操作系统如何管理各种资源并使之协调运行呢？这就是本教材要讲述的问题。考虑到大部分学生将来都要从事计算机应用与开发领域的实际工作，因此本教材着重于应用，对于操作系统中各种功能实现的算法程序不做重点介绍。全书首先介绍操作系统的基本工作原理及设计方法，其中包括进程、进程的互斥与同步、进程的通信、对文件的管理、对计算机内存的管理，以及设备的管理方法等操作系统中使用的各种管理技术和方法；然后，以3个目前比较流行的、用户较熟悉的操作系统，如Windows2／XP、Linux和UNIX为例介绍其简单的原理与使用方法，目的是将所学习的理论能与具体的操作系统实现方法相结合，以巩固操作系统的理论和概念。由于计算机技术的飞速发展，许多新的管理技术与重要的研究成果不断涌现，所以本教材除了介绍操作系统中的经典内容之外，还增加了如磁盘阵列等内容。在本书的每一章之后都配有小结与习题，以使学生加深和巩固对概念的理解。全书共分为9章，第l~6章分别介绍计算机操作系统的概念、用户与操作系统的接，口、进程与处理机管理、作业管理、内存管理以及文件管理，即与4大资源管理相关的内容；第7章介绍Windows2／XP操作系统；第8章介绍Linux操作系统；第9章介绍UNIX操作系统。由于UNIX操作系统与Linux操作系统有许多相同之处，它们的内核基本上是相似的，考虑到Linux目前在广为使用的微机上较为流行，故先做了介绍并介绍得多一些。本书的第1~6章由张不同编写，第7章由刘子龙编写，第8章、第9章由郭善俊编写，全书由张不同统稿。纪润博在全书的编辑过程中做了大量的工作，在此表示感谢。限于水平，本书还会存在着一些错误和不妥之处，敬请读者批评指正。

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图书目录

第一部分基本篇
第1章操作系统引论　2
1.1 计算机系统　2
1.1.1 计算机的出现　2
1.1.2 计算机的发展　4
1.2 操作系统的形成和发展　5
1.2.1 操作系统的形成和发展　5
1.2.2 从操作系统的形成和发展中得到的启示　10
1.2.3 计算机的结构与操作系统的关系　11
1.3 操作系统的特征　12
1.3.1 并发性　12
1.3.2 共享性　12
1.3.3 虚拟性　13
1.3.4 不确定性　13
1.4 操作系统的功能　13
1.4.1 处理机管理　13
1.4.2 存储管理　14
1.4.3 设备管理　15
1.4.4 信息资源管理　16
1.5 操作系统的基本类型　17
1.5.1 批处理操作系统　17
1.5.2 分时操作系统　20
1.5.3 实时操作系统　22
1.6 发展中的操作系统　24
1.6.1 微机操作系统　24
1.6.2 多处理机操作系统　37
1.6.3 网络操作系统　38
1.6.4 分布式操作系统　40
1.7 研究操作系统的几种观点　42
1.7.1 资源管理的观点　42
1.7.2 用户的观点（扩展机器的观点）　42
1.8 Windows 2000的结构和特点　43
1.8.1 Windows 2000的特点　44
1.8.2 Windows 2000的结构　45
1.9 要点及小结　47
第2章进程管理　50
2.1 程序的执行　50
2.1.1 程序的顺序执行　50
2.1.2 程序的并发执行　51
2.1.3 Bernstein条件　52
2.2 进程的描述和进程的状态　53
2.2.1 进程的定义与描述　53
2.2.2 进程的状态及转换　54
2.2.3 进程控制块（Process Control Block, PCB）　58
2.3 进程控制　61
2.3.1 内核和原语的概念　61
2.3.2 进程的创建与撤消　62
2.3.3 进程的阻塞与唤醒　64
2.3.4 进程的挂起与激活　65
2.4 线程的概念　66
2.4.1 线程的引入　66
2.4.2 线程与进程的比较　67
2.4.3 线程的实现　69
2.4.4 Windows 2000的进程和线程　74
2.5 进程的互斥与同步　78
2.5.1 并发的原理　78
2.5.2 临界资源与临界区　80
2.5.3 进程互斥的软件方法　81
2.5.4 信号量与PV操作　85
2.5.5 经典进程同步问题　90
2.5.6 管程　96
2.5.7 Windows 2000的互斥与同步　99
2.6 进程通信　100
2.6.1 进程通信的类型　101
2.6.2 消息传递系统的实现　103
2.6.3 Windows 2000的进程通信　105
2.7 死锁　107
2.7.1 死锁原理　107
2.7.2 死锁的条件　111
2.7.3 死锁的预防　112
2.7.4 死锁的避免　113
2.7.5 死锁的检测　116
2.7.6 死锁的解除　118
2.8 处理机调度　119
2.8.1 调度的层次　119
2.8.2 调度的性能准则　120
2.8.3 调度算法　122
2.8.4 Windows 2000的线程调度　128
2.9 要点及小结　133
第3章存储管理　137
3.1 程序的装入和链接　137
3.1.1 重定位　137
3.1.2 链接　139
3.2 连续分配存储管理方式　140
3.2.1 单一连续分区　140
3.2.2 固定分区　141
3.2.3 可变分区　142
3.2.4 动态重定位分区　144
3.3 页式存储管理　145
3.3.1 页式存储管理的基本原理　145
3.3.2 页式存储管理的地址变换机构　147
3.3.3 快表　148
3.3.4 多级页表和反置页表　148
3.3.5 典型页式操作系统举例　150
3.4 请求页式存储管理　153
3.4.1 局部性原理和虚拟存储器　153
3.4.2 请求页式存储管理的实现　154
3.4.3 请求页式存储管理驻留集管理　157
3.4.4 请求页式存储管理的调入策略　158
3.4.5 请求页式存储管理的页面置换算法　159
3.4.6 请求页式存储管理系统的性能　161
3.5 段式存储管理　163
3.5.1 段式存储管理的基本原理　163
3.5.2 请求段式存储管理系统的硬件支持　165
3.5.3 段的共享　166
3.6 段页式存储管理　168
3.6.1 段页式存储管理的基本原理　169
3.6.2 段页式存储管理的地址变换　169
3.6.3 段页式存储管理系统举例　170
3.7 Windows 2000的内存管理　174
3.7.1 地址空间的布局　174
3.7.2 地址变换机制　176
3.7.3 内存分配　179
3.7.4 页面共享　182
3.7.5 驻留集　182
3.7.6 物理内存管理　184
3.8 要点及小结　187
第4章设备管理　191
4.1 I/O硬件组成　191
4.1.1 I/O系统结构　191
4.1.2 I/O设备　192
4.1.3 设备控制器　193
4.1.4 设备通道　195
4.2 I/O数据控制方式　197
4.2.1 程序直接控制方式　197
4.2.2 中断控制方式　199
4.2.3 DMA方式　200
4.2.4 通道方式　202
4.3 I/O设备分配　203
4.3.1 设备分配数据结构　203
4.3.2 设备独立性　205
4.3.3 设备分配　205
4.3.4 SPOOLing技术　208
4.4 I/O控制　209
4.4.1 I/O控制程序　210
4.4.2 设备驱动程序　211
4.4.3 中断处理程序　212
4.5 Windows 2000的I/O系统　215
4.5.1 Windows 2000的I/O系统结构　215
4.5.2 Windows 2000的I/O系统的数据结构　216
4.5.3 Windows 2000的I/O系统的设备驱动程序　219
4.5.4 Windows 2000的I/O处理　220
4.6 磁盘　220
4.6.1 磁盘性能　221
4.6.2 磁盘调度算法　223
4.6.3 磁盘容错技术RAID　225
4.6.4 Windows 2000的磁盘管理　229
4.7 缓冲管理　231
4.7.1 缓冲　232
4.7.2 磁盘高速缓存　236
4.7.3 提高磁盘I/O速度的其他方法　237
4.8 Windows 2000的高速缓存管理　238
4.8.1 Windows 2000高速缓存的结构特点　239
4.8.2 Windows 2000高速缓存的结构与大小　239
4.8.3 Windows 2000高速缓存支持的操作　240
4.9 要点及小结　242
第5章文件管理　244
5.1 文件及文件系统　244
5.1.1 文件的概念　244
5.1.2 文件类型　245
5.1.3 文件的属性　246
5.1.4 文件的操作　246
5.1.5 文件系统　247
5.2 文件组织与存储　249
5.2.1 文件的逻辑结构　249
5.2.2 文件的物理结构　252
5.2.3 文件空闲存储空间的管理　256
5.3 目录　259
5.3.1 文件控制块和索引节点　260
5.3.2 单级目录　261
5.3.3 两级目录　262
5.3.4 树形目录　263
5.3.5 目录的查询　266
5.3.6 文件的共享　267
5.4 文件系统的可靠性　270
5.4.1 坏块管理　270
5.4.2 备份　270
5.4.3 文件系统一致性问题　271
5.4.4 数据一致性控制　273
5.5 保护机制　274
5.5.1 保护域　274
5.5.2 保护矩阵的实现　275
5.5.3 分级安全管理　277
5.6 Windows 2000的文件系统　279
5.6.1 Windows 2000文件系统概述　279
5.6.2 NTFS卷及其结构　282
5.6.3 NTFS可恢复性. 可靠性和安全性　286
5.7 要点及小结　288
第二部分提高篇
第6章 Linux操作系统源代码分析　292
6.1 Linux内核　292
6.1.1 内核设计目标　292
6.1.2 微内核与单内核　293
6.1.3 Linux内核类型　294
6.2 系统初始化　294
6.2.1 初始化系统　295
6.2.2 操作系统的初始化　295
6.2.3 init进程　296
6.3 进程　297
6.3.1 Linux中的进程　297
6.3.2 进程的创建与撤消　299
6.3.3 进程调度　300
6.4 进程通信　301
6.4.1 管道　301
6.4.2 信号　303
6.4.3 消息队列　304
6.4.4 信号量　307
6.4.5 共享内存　309
6.5 内存管理　310
6.5.1 虚拟内存管理　310
6.5.2 进程的内存组织　311
6.5.3 分页　312
6.5.4 交换设备　313
6.5.5 缓存和刷新机制　313
6.6 设备驱动　315
6.6.1 Linux的设备管理　315
6.6.2 中断　316
6.6.3 字符设备驱动程序　317
6.6.4 块设备驱动程序　318
6.6.5 网络设备驱动程序　319
6.7 虚拟文件系统　320
6.7.1 VFS主要数据结构　321
6.7.2 VFS操作数据结构　323
6.7.3 文件系统的安装与卸载　325
6.7.4 文件系统的系统调用　327
6.7.5 EXT2逻辑文件系统　328
6.8 要点及小结　330
第7章分布式操作系统　331
7.1 分布式系统引论　331
7.1.1 分布式系统与集中式系统　331
7.1.2 分布式系统与独立微机　332
7.1.3 分布式系统与网络操作系统　333
7.1.4 设计分布式系统的若干问题　334
7.1.5 分布式系统的缺点　338
7.2 分布式系统的互斥　338
7.2.1 集中式算法　339
7.2.2 分布式事件排序算法　340
7.2.3 令牌环算法　342
7.2.4 三种互斥算法比较　343
7.3 分布式系统的死锁　343
7.3.1 资源分配中的死锁　344
7.3.2 消息通信中的死锁　347
7.4 分布式系统的负载分配　349
7.4.1 负载分配的概念　349
7.4.2 调度算法　352
7.4.3 协调者选举　355
7.4.4 孤儿进程　355
7.5 分布式文件系统　356
7.5.1 分布式文件服务　356
7.5.2 分布式目录服务　358
7.5.3 分布式命名服务　360
7.5.4 分布式文件共享问题　361
7.5.5 分布式文件缓冲区管理　362
7.5.6 分布式文件复制　364
7.6 要点及小结　365
第8章操作系统安全　366
8.1 操作系统安全概述　366
8.1.1 操作系统的脆弱性　366
8.1.2 安全操作系统的重要性　368
8.2 操作系统的安全机制　368
8.2.1 硬件安全机制　369
8.2.2 软件安全机制　372
8.3 操作系统安全评测　377
8.3.1 操作系统安全评测方法　377
8.3.2 国内外计算机系统安全评测准则　378
8.3.3 美国国防部可信计算机系统评测准则　379
8.3.4 中国计算机信息系统安全保护等级划分准则　381
8.4 分布式操作系统安全　382
8.4.1 加密和数据签名　382
8.4.2 身份认证　384
8.4.3 防火墙　386
8.5 Linux操作系统安全性　387
8.5.1 标识与鉴别　387
8.5.2 存取控制　388
8.5.3 审计与加密　388
8.5.4 网络安全　389
8.5.5 备份和恢复　390
8.6 Windows 2000/XP操作系统安全　391
8.6.1 Windows 2000/XP安全模型　391
8.6.2 Windows 2000/XP的注册表. 文件系统及系统的激活和授权机制　395
8.7 要点及小结　397
上机实习　398
一. 线程的创建和撤消　398
二. 线程同步　400
三. 管道的使用　406
四. 用户态线程库的建立　409
五. Windows 2000与Linux进程通信工具的比较　410
参考文献　411