操作系統

本書是以操作系統核心內容為基礎，以操作系統考研大綱為邊界，以操作系統技術發展演進為線索編寫的操作系統學習及考研指導教材。操作系統作為電腦系統的核心系統軟件，負責管理和控制電腦系統的資源並組織用戶以進程為單位高效協調地使用這些資源。本書從支持多道程序並發執行機制出發，以操作系統進程管理、存儲管理、I/O管理及文件系統功能模塊為主線，介紹操作系統的概念、功能、組成、處理流程等內容。本書主要內容包括: 操作系統概述，操作系統運行機制與用戶接口，進程與處理器管理，同步互斥與通信、死鎖，存儲管理，設備管理，文件系統。附錄提供與課程配套的實驗參考資料。每章後面有核心知識點、問題與思考。 本書可作為高等學校電腦大類相關專業教材和考研參考書，也可供從事電腦系統研究、開發、維護和應用的專業人員閱讀。

目錄

第1章操作系統概述1

1.1操作系統概念1

1.1.1系統的軟件構成1

1.1.2系統調用2

1.1.3資源共享3

1.1.4並發運行機制4

1.2操作系統的發展簡史5

1.3常見通用操作系統簡介7

1.3.1Windows系列及MS DOS7

1.3.2自由軟件Linux和freeBSD9

1.3問題與思考14

習題14

第2章操作系統運行機制與用戶接口15

2.1中斷和異常15

2.1.1中斷和異常的區別16

2.1.2中斷分級17

2.2中斷/異常響應和處理18

2.2.1中斷/異常響應18

2.2.2中斷/異常處理20

2.3操作系統運行模式24

2.4系統調用27

2.5人機界面31

2.5.1命令語言31

2.5.2圖形化的用戶界面33

2.6核心知識點34

2.7問題與思考35

習題36〖3〗操作系統目錄〖3〗第3章進程與處理器管理38

3.1進程描述39

3.1.1進程定義39

3.1.2進程控制塊41

3.2進程狀態43

3.2.1進程的創建與結束44

3.2.2進程狀態變化模型45

3.3進程控制與調度47

3.3.1進程執行47

3.3.2進程調度50

3.3.3調度算法54

3.4作業與進程的關系58

3.5線程引入61

3.6核心知識點63

3.7問題與思考64

習題65

第4章同步互斥與通信、死鎖67

4.1並發/並行執行的實現67

4.1.1並行程序設計方法68

4.1.2進程/線程並行編程接口69

4.2同步與互斥73

4.2.1同步與臨界段問題73

4.2.2解決臨界段問題的硬件實現方法75

4.2.3信號量77

4.2.4管程81

4.2.5進程同步與互斥舉例82

4.3消息傳遞原理87

4.3.1消息傳遞通信原理87

4.3.2消息傳遞通信示例88

4.3.3管道通信簡介90

4.4死鎖91

4.4.1死鎖示例91

4.4.2死鎖定義93

4.4.3死鎖防止96

4.4.4死鎖避免97

4.4.5死鎖檢測100

4.4.6死鎖恢復101

4.4.7實用死鎖處理方法102

4.5核心知識點103

4.6問題與思考103

習題106

第5章存儲管理111

5.1連續空間分配112

5.1.1單道連續分配、覆蓋與交換技術112

5.1.2多道固定分區、鏈接與重定位技術114

5.1.3多道連續可變分區法116

5.2不連續空間分配119

5.2.1頁式管理119

5.2.2段式管理124

5.2.3段頁式管理126

5.2.4改進的頁式管理128

5.3虛擬存儲管理129

5.3.1頁式虛存的基本思想129

5.3.2頁式虛存管理實現130

5.3.3多級頁表133

5.3.4頁替換策略135

5.4核心知識點141

5.5問題與思考142

習題143

第6章設備管理146

6.1設備管理概念146

6.1.1外部設備分類146

6.1.2設備共享使用方法147

6.1.3I/O系統調用149

6.2設備I/O子系統150

6.2.1I/O層次結構150

6.2.2設備驅動程序152

6.2.3設備控制器(I/O部件)155

6.2.4I/O控制方式157

6.2.5緩沖技術160

6.3存儲設備164

6.3.1常見存儲外部設備164

6.3.2磁盤I/O調度167

6.3.3磁盤陣列170

6.4核心知識點175

6.5問題與思考175

習題176

第7章文件系統178

7.1文件結構178

7.1.1文件概念179

7.1.2文件的邏輯結構與訪問方式179

7.1.3文件的物理結構180

7.1.4文件控制塊183

7.2文件目錄結構184

7.2.1一級目錄結構185

7.2.2二級目錄結構185

7.2.3樹狀目錄結構186

7.2.4無環圖目錄結構187

7.2.5目錄系統調用189

7.3文件存儲器空間佈局與管理190

7.3.1文件存儲器空間的劃分與初始化190

7.3.2文件存儲器空間管理190

7.3.3FAT文件系統磁盤佈局192

7.4文件訪問接口194

7.4.1傳統文件系統調用的實現194

7.4.2存儲映射文件訪問197

7.5文件保護198

7.5.1文件訪問保護198

7.5.2文件備份199

7.6文件系統模型200

7.7核心知識點204

7.8問題與思考204

習題206

附錄Ashell腳本編程簡介208

A.1註釋和簡單命令208

A.2環境變量209

A.3控制結構209

A.3.1if語句209

A.3.2case語句211

A.3.3for語句212

A.3.4while語句和until語句212

A.4函數213

A.5實驗建議214

附錄B實現一個簡單的Linux命令解釋器215

B.1myshell的語法215

B.2程序框架215

B.3命令行的語法分析216

B.4簡單命令的執行219

B.5Makefile219

B.6實驗建議220

附錄CLinux 常用命令221

C.1用戶終端命令221

C.2vi編輯器的使用230

附錄DLinux常用函數233

D.1進程管理函數233

D.2文件管理函數235

D.3進程間通信函數237

D.4多線程庫函數240

參考文獻243