操作系統教程

中國水利水電出版社

【作者】主編何櫻

【I S B N 】978-7-5170-1599-4

【責任編輯】李炎

【適用讀者群】本專通用

【出版時間】2014-01-01

【開本】16開

【裝幀信息】平裝（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【頁數】264

【千字數】365

【印張】16.5

【定價】￥32

【叢書】高職高專院校“十二五”精品示范系列教材（軟件技術專業群）

【備注信息】

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簡介

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前言

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本書系統地介紹了操作系統的功能、基本原理和設計方法。在保證內容完整性的同時，增加了操作系統中的新技術和新方法，并以Windows操作系統為例，簡要介紹了Windows操作系統的體系結構、進程管理、存儲管理、設備管理和文件管理，十分有益于學生深入理解操作系統的整體概念和牢固掌握操作系統設計實現的精粹，最后給出了幾個操作系統實例應用。

本書講解清晰明了、深入淺出、難度適中，注重理論性的同時兼顧實用性，每章都附有大量習題，并提供了參考答案。

本書可作為高職高專院校計算機及相關專業學生的教材。

1、講解清晰明了、深入淺出、難度適中；

2、注重理論性的同時兼顧實用性；

3、每章都附有大量習題，并提供了參考答案。

操作系統是計算機系統的重要組成部分，“操作系統”課程是計算機及相關專業的重要專業課。考慮到高職高專學生學習這門課程并不是以考研為目的，我們希望通過本課程的學習，使學生對計算機系統有更深入的了解，從而能夠更好地使用計算機。因此，本書講解清晰明了、深入淺出、難度適中，在編寫內容上注重理論性的同時兼顧實用性，既完整介紹了操作系統的主要內容，同時也對當前使用最多的Windows操作系統的體系結構、高級應用進行了介紹，最后給出了幾個用C語言程序來完成操作系統功能的例子。每章都附有大量習題，并提供了參考答案。

全書共分6章。第1章“操作系統概述”介紹操作系統的定義、特征和功能、形成過程和發展趨勢。第2章“處理器管理”介紹進程的定義、如何實現進程的同步與互斥、進程調度算法、進程死鎖的形成以及處理方法、線程及其調度、多處理器調度。第3章“存儲器管理”介紹幾種存儲管理方式：分區存儲管理、頁式存儲管理、段式存儲管理、段頁式存儲管理，以及虛擬存儲管理。第4章“設備管理”介紹輸入輸出設備的種類、輸入輸出系統結構、輸入輸出通道、輸入輸出系統的控制方式、設備分配與回收、設備管理采用的技術。第5章“文件管理”介紹文件的邏輯結構與物理結構、文件的存儲設備、文件存儲空間的分配和管理、文件目錄結構、文件共享與安全。第6章“操作系統應用”介紹Windows操作系統的體系結構、進程管理、存儲管理、設備管理、文件管理、Windows操作系統的高級管理、安全管理、用C語言實現的Windows操作系統實例應用。

本書由河南多所院校計算機系教師編寫而成，由何櫻、連衛民任主編，荊園園、楊毅、張帆任副主編。連衛民、何櫻制定了編寫大綱并負責統稿和定稿工作。荊園園編寫了第1章和第4章，趙超編寫了第2章，何櫻編寫了第3章，連衛民編寫了第5章，楊毅編寫了第6章。中州大學的張帆老師幫助繪制了部分插圖，河南牧業經濟學院圖書館的李素平、關艷紅老師幫助收集整理資料，電教中心的上官廷華和張增老師幫助進行了本書的錄入和校對工作，在此謹向各位表示衷心的感謝。

本書的編寫融入了作者多年的教學科研經驗，還參閱了大量的書籍、資料，但由于水平有限，書中仍難免有錯誤的地方，敬請讀者批評指正。

序
前言

第1章操作系統概述 1
1.1 操作系統的定義、作用和目標 1
1.1.1 操作系統的定義 1
1.1.2 操作系統的作用 2
1.1.3 操作系統的目標 3
1.2 操作系統的歷史 4
1.2.1 推動操作系統發展的動力 4
1.2.2 操作系統的發展 5
1.3 操作系統的特征與功能 14
1.3.1 操作系統的特征 14
1.3.2 操作系統的功能 15
1.4 現代主要操作系統簡介 16
1.4.1 Windows 操作系統 16
1.4.2 Linux操作系統 17
1.4.3 Macintosh操作系統 17
1.4.4 Android操作系統 18
本章小結 18
習題1 19
第2章處理器管理 22
2.1 處理器管理概述 22
2.1.1 處理器的管理功能 22
2.1.2 程序的執行 23
2.2 進程描述 25
2.2.1 進程的概念 25
2.2.2 進程的狀態 26
2.2.3 進程的掛起狀態 28
2.3 進程控制 29
2.3.1 進程控制塊 29
2.3.2 進程的創建與撤消 32
2.3.3 進程的阻塞與喚醒 33
2.4 線程 34
2.4.1 線程的基本概念 34
2.4.2 線程與進程的比較 36
2.4.3 線程的類型 38
2.4.4 線程池 41
2.4.5 超線程 42
2.4.6 多核技術 43
2.5 進程同步與互斥 46
2.5.1 進程的并發性 46
2.5.2 進程的同步與互斥 47
2.5.3 利用整型信號量實現互斥與同步 49
2.5.4 管程的基本概念 59
2.6 進程通信 60
2.6.1 進程通信的類型 60
2.6.2 消息傳遞系統 61
2.7 進程調度 63
2.7.1 進程調度的類型 63
2.7.2 選擇調度算法的原則 64
2.7.3 作業調度算法 65
2.7.4 進程調度算法 67
2.7.5 線程調度 71
2.8 進程死鎖 71
2.8.1 死鎖的基本概念 72
2.8.2 死鎖的預防 74
2.8.3 死鎖的避免 75
2.8.4 死鎖的檢測與解除 77
本章小結 79
習題2 80
第3章存儲器管理 87
3.1 存儲器管理概述 87
3.1.1 存儲器管理的主要功能 88
3.1.2 存儲器的層次 88
3.1.3 地址轉換 89
3.1.4 存儲管理方式 91
3.2 單用戶連續存儲管理方式 91
3.2.1 基本原理 91
3.2.2 管理特點 92
3.3 固定分區存儲管理方式 92
3.3.1 基本原理 92
3.3.2 主存空間的分配與回收 93
3.3.3 地址轉換與存儲保護 95
3.3.4 管理特點 95
3.3.5 固定分區存儲管理舉例 96
3.4 可變分區存儲管理方式 96
3.4.1 基本原理 97
3.4.2 主存空間的分配與回收 97
3.4.3 地址轉換與存儲保護 100
3.4.4 管理特點 101
3.4.5 可變分區存儲管理方式采用的技術 101
3.4.6 可變分區存儲管理舉例 102
3.5 分頁式存儲管理方式 104
3.5.1 基本原理 104
3.5.2 主存空間的分配與回收 105
3.5.3 地址轉換與存儲保護 107
3.5.4 對分頁式存儲管理的改進 109
3.5.5 管理特點 111
3.5.6 分頁式存儲管理舉例 113
3.6 分段式存儲管理方式 114
3.6.1 基本原理 114
3.6.2 主存空間的分配與回收 115
3.6.3 地址轉換與存儲保護 116
3.6.4 管理特點 118
3.6.5 分頁和分段的主要區別 118
3.6.6 分段式存儲管理舉例 118
3.6.7 段頁式存儲管理方式 119
3.7 虛擬存儲管理方式 121
3.7.1 虛擬存儲的基本概念 122
3.7.2 分頁式虛擬存儲管理 124
3.7.3 分頁式虛擬存儲管理例題 131
本章小結 134
習題3 134
第4章設備管理 141
4.1 設備管理概述 141
4.1.1 設備管理的主要功能 141
4.1.2 設備的分類 142
4.2 輸入輸出系統 142
4.2.1 輸入輸出系統的結構 143
4.2.2 設備控制器 144
4.2.3 輸入輸出通道 145
4.2.4 輸入輸出系統的控制方式 146
4.3 設備分配與回收 149
4.3.1 設備分配中的數據結構（設備
信息描述） 149
4.3.2 設備分配應考慮的因素 150
4.3.3 對設備分配程序的改進 151
4.4 設備處理 152
4.4.1 設備驅動程序的功能和特點 152
4.4.2 設備驅動程序的處理過程 153
4.5 設備管理采用的技術 154
4.5.1 緩沖技術 154
4.5.2 中斷技術 157
4.5.3 假脫機技術 159
本章小結 161
習題4 161
第5章文件管理 166
5.1 文件管理概述 166
5.1.1 文件管理的主要功能 166
5.1.2 文件系統的基本概念 167
5.2 文件結構 171
5.2.1 文件的邏輯結構 171
5.2.2 文件的物理結構 172
5.2.3 記錄的成組和分解 175
5.3 文件的存儲設備 177
5.3.1 文件存儲設備的類型 177
5.3.2 磁盤的驅動調度算法 180
5.3.3 存儲空間的分配與回收 183
5.3.4 外存空間分配舉例 188
5.4 文件目錄管理 188
5.4.1 文件目錄的基本概念 188
5.4.2 一級目錄 190
5.4.3 二級目錄 191
5.4.4 多級目錄 192
5.4.5 目錄管理舉例 193
5.5 文件共享與安全 193
5.5.1 文件共享 194
5.5.2 文件安全 195
5.6 文件使用 196
5.6.1 文件的存取方法 196
5.6.2 文件操作 197
本章小結 198
習題5 198
第6章操作系統應用 203
6.1 Windows操作系統基本管理 203
6.1.1 Windows操作系統的體系結構 203
6.1.2 Windows操作系統的用戶接口 206
6.1.3 Windows操作系統的進程管理 207
6.1.4 Windows操作系統的存儲管理 210
6.1.5 Windows操作系統的設備管理 213
6.1.6 Windows操作系統的文件管理 215
6.2 Windows操作系統高級管理 225
6.2.1 Windows操作系統的用戶管理 226
6.2.2 Windows操作系統的網絡管理 227
6.2.3 Windows操作系統的注冊表管理 229
6.3 Windows操作系統的安全管理 232
6.3.1 操作系統的安全性概述 232
6.3.2 Windows操作系統安全性管理 233
6.4 Windows操作系統實例應用 241
6.4.1 Windows關機的C語言實現 241
6.4.2 Windows端口掃描的C語言實現 242
6.4.3 Windows多線程的C語言實現 245
本章小結 248
習題6 248
部分習題參考答案 250
參考文獻 254

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