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本书内容按照本科操作系统课程教学大纲的要求，系统介绍了操作系统基本概念和基本原理，并在各章中结合Linux实例加以讲解。本书内容主要包括：操作系统概论、进程管理、调度与死锁、内存管理、文件管理、设备管理、操作系统的安全性，以及目前流行的Windows等操作系统实例。
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| 內容簡介： |
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本书内容按照本科操作系统课程教学大纲的要求，系统介绍了操作系统基本概念和基本原理，并在各章中结合Linux实例加以讲解。本书内容主要包括：操作系统概论、进程管理、调度与死锁、内存管理、文件管理、设备管理、操作系统的安全性，以及目前流行的Windows等操作系统实例。
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| 關於作者： |
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王红,潍坊学院计算机工程学院副教授,1988年毕业于山东工业大学计算数学专业,2007年获山东科技大学计算机软件与理论硕士学位。主要讲授课程：《Ｃ语言程序设计》、《操作系统》等；主要研究方向：计算机软件架构与理论、操作系统、算法设计与分析。主持国家级科研项目一项，省级科研项目2项，潍坊市科技发展计划项目3项；作为主持人获潍坊市科技进步二等奖两项；近年公开出版高等院校规划教材6部；发表Ei及以上论文10篇。
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| 目錄：
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第1章操作系统概述
1.1操作系统的地位和目标
1.1.1操作系统的地位
1.1.2操作系统的目标
1.2操作系统的功能
1.2.1提供人机接口
1.2.2管理计算机系统资源
1.3操作系统的发展过程
1.3.1推动操作系统发展的主要动力
1.3.2无操作系统的计算机系统
1.4操作系统的类型
1.4.1批处理系统
1.4.2分时系统
1.4.3实时系统
1.4.4微机操作系统
1.4.5网络操作系统
1.4.6分布式操作系统
1.4.7嵌入式操作系统
1.5操作系统的特征
1.6操作系统的体系结构
1.6.1层次结构
1.6.2微内核结构
1.7Linux简介
1.7.1Linux概述
1.7.2Linux的内核特征
1.7.3Linux的发展及展望
本章小结
习题1
第2章进程管理
2.1进程的引入
2.1.1程序的顺序执行
2.1.2程序的并发执行及其特征
2.1.3进程的定义与特征
2.1.4进程的基本状态及转换
2.1.5Linux进程的状态
2.2进程的描述
2.2.1PCB
2.2.2进程控制块的组织方式
2.2.3Linux进程的PCB
2.3进程控制
2.3.1进程的家族关系
2.3.2进程的创建与终止
2.3.3进程的阻塞与唤醒
2.3.4Linux系统调用
2.4进程的同步与互斥
2.4.1临界资源的概念
2.4.2进程的互斥与同步
2.4.3实现进程同步的软件方法
2.4.4实现进程同步的硬件机制
2.5信号量机制
2.5.1信号量的概念
2.5.2信号量的申请与释放
2.5.3利用信号量实现进程的同步与互斥
2.6进程同步问题举例
2.6.1两个简单的例子
2.6.2生产者消费者问题
2.6.3读者写者问题
2.6.4哲学家进餐问题
2.7管程
2.7.1管程的概念
2.7.2利用管程实现进程同步与互斥
2.7.3管程应用
2.8进程的高级通信
2.8.1共享存储器系统
2.8.2消息传递系统
2.8.3管道通信系统
2.9信号通信机制
2.9.1信号通信与中断的关系
2.9.2信号的基本概念
2.9.3信号的发送
2.9.4信号的处理方式
2.10线程
2.10.1线程的基本概念
2.10.2线程的状态与转换操作
2.10.3引入线程的好处
2.10.4多线程的实现
2.10.5Linux系统的线程
本章小结
习题2
第3章处理机调度与死锁
3.1作业管理
3.1.1作业的概念及分类
3.1.2作业的状态
3.1.3作业管理的功能
3.1.4作业与进程的关系
3.2分级调度
3.3作业调度
3.3.1作业调度的功能
3.3.2调度算法的目标
3.4进程调度
3.4.1进程调度的功能
3.4.2进程调度的时机
3.4.3进程上下文的切换
3.4.4Linux系统中进程调度发生的时机
3.5调度算法
3.5.1先来先服务调度算法
3.5.2短作业（进程）优先调度算法
3.5.3高响应比优先调度算法
3.5.4优先级调度算法
3.5.5时间片轮转调度算法
3.5.6多级队列调度算法
3.5.7多级反馈队列调度算法
3.6Linux系统的调度算法
3.6.1Linux系统的进程调度策略
3.6.2Linux系统的优先级调度策略
3.6.3实时进程的调度策略
3.7死锁问题
3.7.1死锁的概念
3.7.2解决死锁问题的基本方法
3.7.3产生死锁的原因及必要条件
3.8死锁的预防
3.8.1摒弃占有且申请条件
3.8.2摒弃不可抢占条件
3.8.3摒弃环路条件
3.9死锁的避免
3.9.1系统的安全状态
3.9.2由安全状态向不安全状态的转化
3.9.3银行家算法
3.10利用银行家算法避免死锁
3.10.1银行家算法中的数据结构
3.10.2银行家算法的实现
3.10.3银行家算法的应用
3.11死锁的检测与解除
3.11.1死锁检测的时机
3.11.2死锁的检测
3.11.3死锁的解除
本章小结
习题3
第4章内存管理
4.1存储器管理概述
4.1.1存储层次结构
4.1.2存储层次结构部分
4.1.3用户程序的处理过程
4.1.4存储空间及重定位
4.2分区存储管理
4.2.1单道程序的连续分配
4.2.2固定分区分配方式
4.2.3动态分区分配
4.2.4可重定位分区
4.3页式存储管理
4.3.1页式存储管理的思想
4.3.2页式存储管理的数据结构
4.3.3页式存储管理的重定位
4.3.4快表
4.3.5两级和多级页表
4.4段式存储管理
4.4.1段式存储管理的思想
4.4.2段页式存储管理
4.5虚拟存储器
4.5.1局部性原理
4.5.2对换
4.5.3覆盖
4.5.4虚拟存储器
4.6请求分页内存管理
4.6.1请求分页的实现
4.6.2内存分配策略
4.7页面置换算法
4.7.1先进先出页面置换算法
4.7.2最近最久未使用页面置换算法
4.7.3最佳置换算法
4.7.4时钟置换算法
4.7.5抖动与工作集
4.8请求分段存储管理
4.8.1请求分段的原理和硬件支持
4.8.2段的共享与保护
4.8.3段的共享与保护的实现
4.9Linux系统的内存管理方法
4.9.1Linux的分页管理机制
4.9.2虚存段的组织与管理
4.9.3内存的共享和保护
4.9.4内存空间管理
4.9.5空闲内存管理
4.9.6内核态内存的申请与释放
4.9.7用户态内存的申请和释放
4.9.8交换空间
4.9.9页交换进程和页面换出
4.9.10缺页中断和页面换入
本章小结
习题4
第5章文件管理
5.1文件管理概述
5.1.1文件的概念
5.1.2文件系统
5.1.3文件的分类
5.1.4文件存取方式
5.2文件的逻辑结构
5.2.1流式文件
5.2.2记录文件
5.3外存分配方式
5.3.1连续分配方式
5.3.2链接分配方式
5.3.3索引分配方式
5.4文件目录管理
5.4.1文件控制块和索引节点
5.4.2文件目录结构
5.4.3按名存取
5.5文件存储空间的管理
5.5.1空闲空间表法
5.5.2位示图法
5.5.3空闲块链法
5.5.4空闲块成组链接法
5.6文件共享与安全性
5.6.1文件的共享
5.6.2文件的安全性
5.7Linux文件系统
5.7.1文件类型
5.7.2Linux文件目录
5.7.3虚拟文件系统
5.7.4EXT2
5.7.5Linux常用系统调用
本章小结
习题5
第6章设备管理
6.1IO系统组成
6.1.1IO设备
6.1.2设备控制器
6.1.3IO通道
6.1.4IO软件的层次结构
6.2数据传输控制方式
6.2.1程序直接控制方式
6.2.2中断控制方式
6.2.3DMA方式
6.2.4通道控制方式
6.3中断技术
6.3.1中断的概念
6.3.2中断源
6.3.3中断响应
6.3.4中断处理
6.4缓冲技术
6.4.1缓冲的引入
6.4.2利用缓冲技术进行IO操作
6.4.3缓冲区的设置
6.4.4缓冲池
6.5设备分配
6.5.1与设备分配相关的因素
6.5.2虚拟设备技术
6.6SPOOLING系统
6.6.1SPOOLING系统简介
6.6.2SPOOLING系统的组成
6.7IO控制过程
6.7.1用户进程的IO请求
6.7.2设备驱动程序
6.8磁盘IO
6.8.1磁盘存储格式
6.8.2磁盘IO性能
6.8.3磁盘调度
6.8.4磁盘高速缓存
6.9Linux系统的设备管理
6.9.1Linux系统设备管理概述
6.9.2Linux设备驱动程序的接口
6.9.3Linux的磁盘高速缓存
本章小结
习题6
第7章现代操作系统
7.1UNIX操作系统
7.1.1UNIX操作系统的发展
7.1.2UNIX操作系统的特点
7.1.3UNIX系统的内核结构
7.1.4UNIX系统的进程管理
7.1.5UNIX系统的内存管理
7.1.6UNIX系统的文件管理
7.1.7UNIX系统的设备管理
7.2分布式操作系统
7.2.1分布式操作系统的特性
7.2.2进程迁移
7.2.3分布式进程管理
7.3多处理机操作系统
7.3.1多处理机系统的基本概念
7.3.2多处理机系统的功能与分类
7.3.3集群系统
本章小结
习题7
第8章操作系统的安全性
8.1操作系统安全性概述
8.1.1计算机系统安全性的内涵
8.1.2计算机系统安全性评价基础
8.1.3计算机系统安全性评价准则
8.2操作系统的安全机制
8.2.1硬件安全机制
8.2.2用户身份认证机制
8.2.3访问控制
8.2.4加密技术
8.2.5病毒及其防御机制
8.2.6监控和审计日志
本章小结
习题8
参考文献
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| 內容試閱：
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操作系统课程是计算机相关专业学生的必修课程，操作系统知识也是计算机相关专业人员的必备知识。操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，如果没有操作系统的支持，构建在现代技术基础上的其他软件就不能运行。由于操作系统底层直接与硬件打交道，对上支持中层软件及应用程序，所以它功能强大，实现复杂。近年来，操作系统发展迅速，各类操作系统虽然各具特色，功能越来越强，但是万变不离其宗，它们都遵循操作系统的基本原理及方法。本书内容紧扣操作系统教学大纲及全国计算机类硕士研究生专业综合考试大纲，系统地讲述操作系统的基本原理及实现方法，对操作系统的各功能模块进行任务驱动式分析，并在此基础上，以当今流行的Linux操作系统作为实例进行讲解。
本书采用任务驱动模式，阐述操作系统的目标、功能及实现策略。全书针对操作系统五大功能展开分析，讲述了这些功能需求和实现方法，介绍了当今操作系统发展中出现的一些新技术及操作系统发展趋势。
全书分为８章。
第1章操作系统概述，讲述操作系统的地位和目标、功能以及操作系统的发展过程等； 第2章进程管理，讲述进程的概念、进程控制及进程同步的实现； 第3章处理机调度与死锁，讲述调度的概念、三级调度的过程以及算法，死锁的概念及死锁的解决方案； 第4章内存管理，讲述内存管理的概念、基本内存管理方法和虚拟内存管理方法； 第5章文件管理，讲述文件的概念、文件的逻辑结构、文件的物理结构、文件系统实现按名存取的方法、文件系统的共享与保护； 第6章设备管理，讲述设备的分类、设备管理的方法，以及在设备管理中如何提高进程的并发性，进而提高系统的效率； 第7章现代操作系统，讲述经典的UNIX操作系统、分布式操作系统、多处理机操作系统； 第8章操作系统的安全性，讲述操作系统安全性的概念以及实现方案。
本书特色
（1） 问题驱动，由浅入深。书中对重要的概念及原理，从提出问题入手，通过分析问题，由浅入深一步一步地对操作系统的原理进行探究，使读者自然融入操作系统的学习研究中，为读者更好地掌握操作系统原理提供便利和支持。
（2） 突出重点，强化理解。操作系统课程的一个特点是内容宽泛而且深入，各管理功能涉及面广，而且对每个子功能的算法及实现都可以进行深入研究。本书结合作者多年教学经验，针对应用型本科的教学要求和学生特点，突出重点，深入分析； 同时内容方面兼顾知识的系统化要求。
（3） 注重理论，联系实际。操作系统课程的另一个特点是理论性强，对于一些概念和原理，学生在学习过程中不太容易理解。本书在重要的知识点部分都给出了典型例题，便于教师教学和学生对知识的掌握。本书以Linux系统作为操作系统实例对操作系统原理进行再认识和应用，算法采用C语言描述。
（4） 风格简洁，使用方便。本书风格简洁明快，除了突出重点，对于不是重点的内容不做长篇论述，以便读者在学习过程中明确内容之间的逻辑关系，更好地掌握操作系统的内容。
配套资源
为便于教学，本书配备的教学资源有660分钟微课视频、教学大纲、教学日历、教案、教学课件。
（1） 获取微课视频方式： 读者可以先扫描本书封底的文泉云盘防盗码，再扫描书中相应的视频二维码，观看教学视频。
（2） 其他配套资源可以扫描本书封底的课件二维码下载。
读者对象
本书可以作为高等学校计算机类专业的教材，也适合作为应用型本科院校的操作系统教材，还可以作为计算机和信息科学类技术人员的参考书。
在本书的撰写过程中，侯刚、张凤云、杨德芳等老师提供了很大的帮助，在此深表感谢。
本书的编写参考了诸多相关资料，在此表示衷心的感谢。限于个人水平和时间仓促，书中难免存在疏漏之处，欢迎广大读者批评指正。
作者
2021年1月
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