本书介绍了计算机系统的重要系统软件——操作系统。全书由两个部分组成，第一部分从计算机资源管理的角度，系统、全面、准确、通俗地阐述操作系统的概念、原理和方法，分为七章，包括引论、进程和处理机管理、存储管理、设备管理、文件系统、作业管理和用户接口及网络操作系统；第二部分介绍目前流行的三个操作系统实例，分为三章，包括UNIX系统分析、Solaris系统和Windows Vista。



        本书是按照教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会发布的《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》中操作系统课程大纲的要求，结合作者多年的研究和教学积累编写而成的，适合作为高等院校计算机科学与技术专业的教材，也可作为从事计算机工作的科技人员的参考书。

        操作系统（Operating System，OS）是计算机系统配置的核心系统软件，占据特殊重要的地位。它是配置在计算机硬件系统上的第一层系统软件，其他所有软件，如汇编程序、编译程序、数据库管理系统等系统软件以及大量的应用软件，都将依赖于操作系统的支持。从用户的角度看，操作系统是用户与计算机硬件系统的接口；从资源管理角度看，操作系统是计算机系统资源的管理者。



        随着计算机科学与技术的不断发展，计算机应用范围越来越广泛，人们对操作系统的要求越来越高，对它的研究也不断深入。近年来，新的产品不断问世，新的概念也不断引入。可以说，操作系统是计算机领域中最活跃的研究领域之一。尽管目前国内外有关操作系统原理、结构和方法等方面的书籍较多，但始终不能满足读者的需求。



        本书是普通高等学校计算机科学与技术专业规划教材的一本。对于计算机科学与技术专业的学生，掌握操作系统的基本概念、原理和实现技术是十分重要的，为适应培养实用性人才的需要，对目前流行OS实例的剖析也是必要的。



        操作系统具有内容丰富、涉及面广、概念抽象、实践性强等特点。它涉及到计算机硬件、软件的多方面知识。因此，要求读者在学习本书之前，一定要有计算机原理、数据结构及至少一门程序设计语言等方面的知识。考虑到计算机科学与技术专业的特点，作者在组织材料上，力争做到系统性、准确性、通俗性、实用性、新颖性，注重理论与实践的结合，并把培养读者分析问题、解决问题、实际动手和软件开发能力作为出发点。



        全书由两个部分组成。第一部分从计算机资源管理的角度，阐述操作系统的概念、原理和方法。分为七章，包括引论、进程和处理机管理、存储管理、设备管理、文件系统、作业管理和用户接口及网络操作系统；第二部分介绍目前流行的三个操作系统实例，分为三章，包括UNIX系统分析、Solaris和Windows Vista。并且在每章后都配有习题。



        本书由中南财经政法大学信息学院刘腾红教授任主编，并负责全书策划、总纂与定稿工作。参加本书编写的有刘腾红、叶焕倬、屈振新、李毅鹏、夏松、向华丽、陈传慧、刘婧珏等。全书最后由蒋宗礼教授进行认真细致地审读。



        普通高等学校计算机科学与技术专业规划教材编委会认真地审阅了编写提纲，并提出了许多宝贵的意见；中南财经政法大学信息学院的领导和教师们对本书的编写给出了大力支持；中国铁道出版社计算机图书中心严晓舟主任、周欢编辑等为本书的出版做了大量的工作。在此一并表示衷心的感谢！



        由于编者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请各位同行和读者们赐教。

第1章  引论 1

1.1  什么是操作系统 1

1.1.1  计算机系统 1

1.1.2  操作系统在计算机系统中的地位 3

1.1.3  操作系统的定义 3

1.2  操作系统的功能 4

1.2.1  处理管理 4

1.2.2  存储管理 4

1.2.3  设备管理 4

1.2.4  文件管理 5

1.2.5  作业管理 5

1.3  操作系统的类型 5

1.3.1  多道批处理系统 5

1.3.2  分时系统 8

1.3.3  实时系统 9

1.3.3  嵌入式操作系统 10

1.4  操作系统的特性及性能指标 11

1.4.1  操作系统的特性 11

1.4.2  操作系统的性能指标 12

1.5  中断系统 13

1.5.1  什么叫中断 13

1.5.2  中断装置 14

1.5.3  管态和目态 14

1.5.4  中断分类 15

1.5.5  中断屏蔽 15

1.5.6  中断优先级 16

1.5.7  中断处理 17

本章小结 19

习题一 20

第2章  进程和处理机管理 22

2.1  进程及其有关概念 22

2.1.1  顺序程序 22

2.1.2  并发程序 23

2.1.3  进程的定义及其特征 25

2.1.4  进程的类型? 27

2.2  进程管理 27

2.2.1  进程的状态及其转换 28

2.2.2  进程的组成 29

2.2.3  进程控制 31

2.2.4  进度调度 34

2.3  进程的同步与互斥 39

2.3.1  临界区 40

2.3.2  互斥 42

2.3.3  进程同步? 46

2.4  进程通信 50

2.4.1  进程通信的概念? 50

2.4.2  消息通信 50

2.5  死锁 54

2.5.1  什么叫死锁 54

2.5.2  产生死锁的条件? 56

2.5.3  死锁的对策? 57

本章小结 60

习题二 67

第3章  存储管理 70

3.1  概述 70

3.1.1  存储管理的功能 70

3.1.2  内存的分配与回收 71

3.1.3  地址重定位 72

3.1.4  虚拟存储器 74

3.2  简单的存储管理 75

3.2.1  固定分区存储管理 75

3.2.2  可变式分区存储管理 76

3.2.3  覆盖与交换技术 78

3.3  分页存储管理 80

3.3.1  分页存储管理的基本思想 80

3.3.2  主存分配原则 80

3.3.3  页表和页表地址寄存器 80
 
 
3.3.4  简单分页存储管理 81

3.3.5  联想存储器 83

3.3.6  存储保护 84

3.3.7  简单分页存储管理的优缺点 84

3.4  请求分页存储管理 84

3.4.1  请求分页存储管理的地址变换 84

3.4.2  页面置换算法 85

3.4.3  请求页式存储管理的特点 87

3.5  分段存储管理 88

3.6  段页式存储管理 91

本章小结 93

习题三 94

第4章  设备管理 97

4.1  概述 97

4.1.1  设备的类型和性能 97

4.1.2  设计目标 98

4.1.3  设备管理的功能 99

4.2  缓冲技术 100

4.2.1  单缓冲和双缓冲 100

4.2.2  环形缓冲 101

4.2.3  缓冲池 102

4.3  通道技术 103

4.3.1  设备控制器 103

4.3.2  I/O控制方式的演变 104

4.3.3  通道的类型 105

4.3.4  并行操作 107

4.3.5  “瓶颈”问题 107

4.3.6  通道指令和通道程序 108

4.4  设备分配与设备处理 109

4.4.1  设备管理中的数据结构 110

4.4.2  设备分配原则 110

4.4.3  设备分配 113

4.4.4  设备处理 113

4.5  磁盘管理 115

4.5.1  磁盘的物理性能 115
 


4.5.2  磁盘调度算法 115

4.5.3  对磁盘的服务请求产生影响的几个因素 118

4.5.4  磁盘的错误处理 118

本章小结 118

习题四 119

第5章  文件系统 121

5.1  文件系统的概念 121

5.1.1  文件和文件系统 121

5.1.2  文件的分类 122

5.1.3  文件系统的功能 123

5.2  文件结构及存取方法 124

5.2.1  文件的逻辑结构 125

5.2.2  文件的物理结构 126

5.2.3  文件存储设备 129

5.2.4  文件的存取方法 130

5.2.5  文件系统的组织方式 132

5.3  文件存储空间管理 135

5.3.1  空闲文件目录 136

5.3.2  空闲块链 136

5.3.3  位示图 137

5.4  文件目录管理 138

5.4.1  文件的组成 138

5.4.2  文件目录 138

5.4.3  便于共享的文件目录 140

5.4.4  目录管理 142

5.5  文件共享与保护 142

5.6  文件的使用 144

本章小结 146

习题五 147

第6章  作业管理和用户接口 148

6.1  用户与操作系统间的接口 148

6.1.1  程序接口与系统调用 148

6.1.2  操作接口与系统程序 152

6.2  作业管理的基本概念 157

6.2.1  作业的定义 157
 


6.2.2  作业组织 158

6.2.3  作业管理的任务 158

6.3  作业的输入与输出 159

6.4  作业调度 161

6.4.1  作业的状态及其转换 161

6.4.2  作业调度程序 162

6.4.3  单道批处理系统的调度算法 165

6.4.4  多道程序系统的作业调度策略 170

6.4.5  对作业调度程序的调用 175

本章小结 176

习题六 177

第7章  网络操作系统 178

7.1  概述 178

7.1.1  网络操作系统的定义 178

7.1.2  网络操作系统的特点 179

7.1.3  网络操作系统的分类 180

7.1.4  网络操作系统的发展和展望 181

7.1.5  常用的网络操作系统简介 183

7.2  网络操作系统的结构 185

7.2.1  网络操作系统结构概述 185

7.2.2  Windows NT、UNIX和NetWare的系统结构 188

7.3  网络操作系统的通信 189

7.3.1  网络通信概述 189

7.3.2  基于共享变量的通信方式 189

7.3.3  基于消息传递的通信方式 193

7.3.4  远程过程调用 194

7.3.5  组通信 197

7.4  资源共享 199

7.4.1  资源管理概述 199

7.4.2  硬盘共享 201

7.4.3  网络文件和数据的共享 202

7.4.4  打印机共享保存 203

7.4.5  访问共享资源 204

7.5  服务软件 206

7.5.1  网络服务概述 206
 


7.5.2  电子邮件E-mail 207

7.5.3  文件传输协议FTP 208

7.5.4  WWW超媒体网络 211

7.6  应用程序接口 214

7.6.1  应用程序接口概述 214

7.6.2  传输层接口TLI简介 215

7.6.3  管套简介 215

7.6.4  WinSock简介 216

本章小结 217

习题七 218

第8章  UNIX系统分析 219

8.1  概述 219

8.1.1  UNIX历史 219

8.1.2  UNIX简介 221

8.1.3  UNIX的特点 223

8.2  UNIX进程管理 224

8.2.1  UNIX系统的进程映象 224

8.2.2  UNIX系统的进程状态及变迁 227

8.2.3  UNIX系统的进程调度 228

8.2.4  进程优先级 230

8.2.5  进程间通信 235

8.2.6  作业调度 236

8.2.7  进程审计 238

8.3  UNIX存储管理 240

8.3.1  存储器的特征 240

8.3.2  UNIX的地址映射 240

8.3.3  存储空间的分配与释放 241

8.4  UNIX设备管理 243

8.4.1  设备管理中的数据结构 243

8.4.2  块设备管理 247

8.4.3  字符设备管理 247

8.4.4  设备状态及设备控制 248

8.5  UNIX文件系统 249

8.5.1  概述 249

8.5.2  系统目录 250
 
 
8.5.3  文件控制块和文件的物理结构 252

8.5.4  文件存储器空闲块的管理 253

8.5.5  文件的有关系统调用 254

8.5.6  文件管理的基本命令 256

8.6  Linux的应用 259

8.6.1  Linux简介 259

8.6.2  Linux内核 261

8.6.3  编译内核 265

8.6.4  Linux启动过程 266

8.6.5  Linux的应用 267

本章小结 270

习题八 271

第9章  Solaris系统 272

9.1  概述 272

9.2  Solaris系统核心 273

9.2.1  Solaris启动 275

9.2.2  系统安全 275

9.3  Solaris进程管理 277

9.3.1  进程监控命令 278

9.3.2  优先权控制命令 281

9.4  Solaris存储管理 282

9.4.1  硬盘和文件资源 282

9.5  Solaris文件系统 285

9.5.1  创建文件系统 285

9.5.2  备份和恢复文件系统 288

9.6  Solaris设备管理 290

9.7  Solaris网络管理 293

9.7.1  常用命令 293

9.7.2  网络配置 294

9.8  Solaris安装 296

本章小结 297

习题九 298

第10章  Windows Vista 299

10.1  概述 299

10.1.1  操作系统结构类型 299
 


10.1.2  Windows Vista的特点 300

10.1.3  Windows Vista的系统结构 301

10.2  Windows Vista内核 303

10.2.1  内核在进程和I/O方面的增强功能 303

10.2.2  内存管理、启动和关闭、电源管理 307

10.2.3  可靠性、可恢复性和安全性 314

10.3  Windows Vista存储技术 323

10.3.1  VSS概述 323

10.3.2  VSS技术原理 324

10.3.3  VSS处理流程 325

10.3.4  VSS分析和结论 325

10.4  Windows Vista设备管理 326

10.4.1  在驱动程序方面的改进 326

10.4.2  禁止安装特定设备 327

10.4.3  控制可移动存储设备的读写 328

10.5  Windows Vista文件系统 329

10.5.1  文件系统简介 329

10.5.2  文件压缩功能 330

10.5.3  加密文件系统 331

10.5.4  NTFS磁盘配额 332

10.5.5  NTFS权限 332

10.6  Windows Vista安全性 332

10.6.1  UAC（用户账户控制） 333

10.6.2  防火墙 334

10.6.3  防止malware的影响 334

10.6.4  保护丢失、失窃或被挪用的计算机 334

10.6.5  自定义验证机制 334

10.6.6  网络访问保护 335

10.6.7  PatchGuard（内核保护系统） 335

10.6.8  Windows Defender 335

本章小结 335

习题十 336

附录A  常用文件扩展名的相应文件类型 337

参考文献 346

无