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操作系统原理与实例分析

作者: 李睿 , 王旭阳

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2021-07

版次: 1

ISBN: 9787302580331

定价: 59.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

字数: 535.000千字

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>工程技术

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《操作系统原理与实例分析》主要介绍计算机操作系统的设计思想和基本原理，全书共分8章，包括操作系统概论、进程管理、处理机调度、存储管理、设备管理、文件管理、操作系统的安全性、Windows 2003操作系统等内容。《操作系统原理与实例分析》在浓缩传统理论精华的基础上，注重反映当代操作系统发展的**成果和动向，着眼于操作系统学科知识体系的系统性、先进性和实用性，选择具有代表性的Windows主流操作系统为例全面分析操作系统原理的实现技术。《操作系统原理与实例分析》可作为高等学校本科、专科的操作系统相关课程的教材或参考书，也可供计算机等级考试、成人自学考试的考生和广大从事操作系统原理研究与系统开发的工程技术人员参考。李睿,兰州理工大学教授,硕士生导师。主持完成了多项甘肃省自然基金和硕导基金、在研甘肃省重点研发计划-工业类一项；参与多项国家自然基金、横向开发项目等。获甘肃省高校科技进步一等奖两项、教学成果奖一项、负责《操作系统原理》甘肃省级精品课程，主编《算法与数据结构》、《操作系统原理》、《数据结构》等教材。近年在国内外权威学术刊物以作者发表学术论文30余篇。主要研究方向：人工智能、模式识别、图像处理、数字水印等。　　第1章  操作系统概论 1

1.1  操作系统的概念 2

1.1.1  操作系统的目标和定义 2

1.1.2  操作系统的地位 2

1.1.3  操作系统的作用 3

1.2  操作系统的形成和发展 5

1.2.1　手工操作阶段 5

1.2.2  监控程序阶段 6

1.2.3  多道批处理阶段 6

1.2.4  操作系统的分类 8

1.3  操作系统的特征与功能 15

1.3.1  操作系统的特征 15

1.3.2  操作系统的功能 17

1.4  操作系统的基本服务和用户接口 21

1.4.1  操作系统的基本服务 21

1.4.2  操作级接口 22

1.4.3  程序级接口 24

1.5  操作系统的体系结构 27

1.5.1  无结构系统 27

1.5.2  层次结构 27

1.5.3  虚拟机结构 28

1.5.4  微内核结构 29

习题一 30

第2章  进程管理 33

2.1  进程概述 34

2.1.1  程序的顺序执行与并发执行 34

2.1.2  进程的概念 36

2.1.3  进程的状态和转换 38

2.1.4  进程的描述 41

2.2  进程控制 44

2.2.1  进程的创建 44

2.2.2  进程的撤销 45

2.2.3  进程的阻塞与唤醒 45

2.2.4  进程的挂起与激活 45

2.3  线程 46

2.3.1  线程的概念 46

2.3.2  线程的状态 48

2.3.3  线程的描述与控制 49

2.3.4  线程的并发执行 50

2.3.5  线程的实现 50

2.4  进程同步 52

2.4.1  进程同步的基本概念 52

2.4.2  临界区管理 53

2.4.3  信号量机制 55

2.4.4  管程 61

2.5  经典进程同步问题 63

2.5.1  生产者—消费者问题 63

2.5.2  哲学家用餐问题 65

2.5.3  读者—写者问题 68

2.6  进程通信 71

2.6.1  信号通信机制 71

2.6.2  共享主存通信机制 72

2.6.3  共享文件通信机制 72

2.6.4  消息传递通信机制 73

2.7  死锁问题 76

2.7.1  死锁的形成与定义 76

2.7.2  死锁预防 79

2.7.3  死锁的避免 81

2.7.4  死锁的检测与恢复 85

2.7.5  饥饿与活锁 87

习题二 89

第3章  处理机调度 97

3.1  处理机调度的基本概念 98

3.1.1  调度层次 98

3.1.2  调度队列模型 99

3.1.3  调度准则 101

3.2  作业调度 102

3.2.1  作业及其描述 103

3.2.2  作业的状态 103

3.2.3  作业调度功能 104

3.2.4  作业调度时机 105

3.2.5  作业调度算法 105

3.3  进程调度 109

3.3.1  进程调度功能 109

3.3.2  进程调度时机 109

3.3.3  进程调度方式 110

3.3.4  进程调度算法 111

3.3.5  进程调度过程 116

3.4  实时调度 117

3.4.1  实时调度的要求 117

3.4.2  实时任务的分类 118

3.4.3  实时调度算法 118

3.5  多处理机调度 121

3.5.1  不相关进程的调度 122

3.5.2  相关进程的调度 124

3.5.3  群调度 125

习题三 126

第4章  存储管理 131

4.1  存储管理的基本概念 132

4.1.1  存储器的层次 132

4.1.2  地址转换与存储保护 134

4.2  连续存储空间管理 135

4.2.1  单一连续存储管理 136

4.2.2  固定分区存储管理 137

4.2.3  可变分区存储管理 140

4.2.4  内存不足的存储管理技术 144

4.3  分页存储管理 147

4.3.1  分页存储管理的基本原理 147

4.3.2  硬件结构 149

4.3.3  页表结构 152

4.4  分段存储管理 155

4.4.1  程序分段 156

4.4.2  分段存储管理的基本原理 156

4.4.3  段的共享与保护 158

4.4.4  段页式存储管理 158

4.5  虚拟存储管理 160

4.5.1  虚拟存储管理的基本原理 161

4.5.2  请求分页虚拟存储管理 162

4.5.3  请求分段虚拟存储管理 172

4.5.4  请求段页式虚拟存储管理 175

习题四 175

第5章  设备管理 181

5.1  I/O系统概述 182

5.1.1  I/O设备分类 182

5.1.2  设备控制器 183

5.1.3  I/O通道 186

5.2  I/O控制方式 190

5.2.1  程序直接控制方式 190

5.2.2  中断驱动方式 191

5.2.3  DMA控制方式 192

5.2.4  通道控制方式 195

5.3  I/O软件层次 196

5.3.1  中断处理程序 197

5.3.2  设备驱动程序 198

5.3.3  设备独立性软件 201

5.3.4  用户层I/O软件 202

5.4  缓冲管理 204

5.4.1  缓冲的引入 204

5.4.2  单缓冲 204

5.4.3  双缓冲 205

5.4.4  多缓冲 206

5.5  设备分配 209

5.5.1  设备独立性 210

5.5.2  设备分配技术 211

5.6  磁盘调度和管理 214

5.6.1  磁盘的物理性能 214

5.6.2  搜查定位 217

5.6.3  循环排序 222

5.6.4  优化分布 223

5.6.5  磁盘的错误处理 224

习题五 225

第6章  文件管理 229

6.1  文件概述 230

6.1.1  文件的概念 230

6.1.2  文件系统模型 231

6.1.3  文件分类 233

6.1.4  文件属性 233

6.1.5  文件存取方法 234

6.2  文件结构 235

6.2.1  文件与记录 235

6.2.2  文件的逻辑结构 235

6.2.3  文件的物理结构 237

6.3  文件目录 239

6.3.1  文件控制块与目录 239

6.3.2  层次目录结构 240

6.3.3  目录查询技术 242

6.4  文件系统其他功能 244

6.4.1  文件操作的实现 244

6.4.2  文件共享机制 245

6.4.3  文件的安全与保护 247

6.5  文件存储空间管理 249

6.5.1  辅存空间的分配方法 249

6.5.2  空闲空间管理 252

习题六 255

第7章  操作系统的安全性 257

7.1  安全性概述 258

7.1.1  安全问题 258

7.1.2  安全威胁 259

7.1.3  安全目标 263

7.1.4  操作系统安全 265

7.2  用户身份验证 267

7.2.1  用户口令验证 267

7.2.2  持有物信息验证 269

7.2.3  人体生物标志识别 271

7.3  访问控制技术 273

7.3.1  自主访问控制 273

7.3.2  强制访问控制 275

7.4  数据加密技术 276

7.4.1  数据加密的基本概念 276

7.4.2  加密方法 277

7.4.3  数字签名 279

7.5  计算机病毒 280

7.5.1  计算机病毒的基本概念 281

7.5.2  计算机病毒的类型 282

7.5.3  病毒的预防和检测 284

习题七 287

第8章  Windows 2003操作系统 289

8.1  Windows系统的发展历程 290

8.1.1  Windows的开发过程 290

8.1.2  Windows的版本 290

8.1.3  Windows 98的技术特点 291

8.1.4  Windows NT的技术特点 292

8.1.5  Windows服务器的功能及

特点 294

8.1.6  Windows Server 2003

核心技术 296

8.2  Windows 2003处理机管理 297

8.2.1  进程和线程 297

8.2.2  进程同步 302

8.2.3  进程通信 303

8.2.4  处理机调度算法 304

8.3  Windows 2003虚拟存储管理 308

8.3.1  存储管理的特点 308

8.3.2  存储管理的内存分配 309

8.3.3  内存管理实现 313

8.4  Windows 2003设备管理 319

8.4.1  I/O系统结构和组件 319

8.4.2  设备管理的数据结构 320

8.4.3  Windows 2003 I/O的处理 322

8.4.4  中断处理 326

8.5  Windows 2003文件系统 327

8.5.1  文件系统概述 327

8.5.2  文件系统模型和FSD

体系结构 327

8.5.3  NTFS文件系统的实现 329

8.6  Windows 2003安全机制 334

8.6.1  安全性系统组件 334

8.6.2  访问控制 335

8.6.3  安全审计 339

8.6.4  加密文件系统 340

习题八 341

参考文献 343
内容简介:
《操作系统原理与实例分析》主要介绍计算机操作系统的设计思想和基本原理，全书共分8章，包括操作系统概论、进程管理、处理机调度、存储管理、设备管理、文件管理、操作系统的安全性、Windows 2003操作系统等内容。《操作系统原理与实例分析》在浓缩传统理论精华的基础上，注重反映当代操作系统发展的**成果和动向，着眼于操作系统学科知识体系的系统性、先进性和实用性，选择具有代表性的Windows主流操作系统为例全面分析操作系统原理的实现技术。《操作系统原理与实例分析》可作为高等学校本科、专科的操作系统相关课程的教材或参考书，也可供计算机等级考试、成人自学考试的考生和广大从事操作系统原理研究与系统开发的工程技术人员参考。
作者简介:
李睿,兰州理工大学教授,硕士生导师。主持完成了多项甘肃省自然基金和硕导基金、在研甘肃省重点研发计划-工业类一项；参与多项国家自然基金、横向开发项目等。获甘肃省高校科技进步一等奖两项、教学成果奖一项、负责《操作系统原理》甘肃省级精品课程，主编《算法与数据结构》、《操作系统原理》、《数据结构》等教材。近年在国内外权威学术刊物以作者发表学术论文30余篇。主要研究方向：人工智能、模式识别、图像处理、数字水印等。　　
目录:
第1章  操作系统概论 1

1.1  操作系统的概念 2

1.1.1  操作系统的目标和定义 2

1.1.2  操作系统的地位 2

1.1.3  操作系统的作用 3

1.2  操作系统的形成和发展 5

1.2.1　手工操作阶段 5

1.2.2  监控程序阶段 6

1.2.3  多道批处理阶段 6

1.2.4  操作系统的分类 8

1.3  操作系统的特征与功能 15

1.3.1  操作系统的特征 15

1.3.2  操作系统的功能 17

1.4  操作系统的基本服务和用户接口 21

1.4.1  操作系统的基本服务 21

1.4.2  操作级接口 22

1.4.3  程序级接口 24

1.5  操作系统的体系结构 27

1.5.1  无结构系统 27

1.5.2  层次结构 27

1.5.3  虚拟机结构 28

1.5.4  微内核结构 29

习题一 30

第2章  进程管理 33

2.1  进程概述 34

2.1.1  程序的顺序执行与并发执行 34

2.1.2  进程的概念 36

2.1.3  进程的状态和转换 38

2.1.4  进程的描述 41

2.2  进程控制 44

2.2.1  进程的创建 44

2.2.2  进程的撤销 45

2.2.3  进程的阻塞与唤醒 45

2.2.4  进程的挂起与激活 45

2.3  线程 46

2.3.1  线程的概念 46

2.3.2  线程的状态 48

2.3.3  线程的描述与控制 49

2.3.4  线程的并发执行 50

2.3.5  线程的实现 50

2.4  进程同步 52

2.4.1  进程同步的基本概念 52

2.4.2  临界区管理 53

2.4.3  信号量机制 55

2.4.4  管程 61

2.5  经典进程同步问题 63

2.5.1  生产者—消费者问题 63

2.5.2  哲学家用餐问题 65

2.5.3  读者—写者问题 68

2.6  进程通信 71

2.6.1  信号通信机制 71

2.6.2  共享主存通信机制 72

2.6.3  共享文件通信机制 72

2.6.4  消息传递通信机制 73

2.7  死锁问题 76

2.7.1  死锁的形成与定义 76

2.7.2  死锁预防 79

2.7.3  死锁的避免 81

2.7.4  死锁的检测与恢复 85

2.7.5  饥饿与活锁 87

习题二 89

第3章  处理机调度 97

3.1  处理机调度的基本概念 98

3.1.1  调度层次 98

3.1.2  调度队列模型 99

3.1.3  调度准则 101

3.2  作业调度 102

3.2.1  作业及其描述 103

3.2.2  作业的状态 103

3.2.3  作业调度功能 104

3.2.4  作业调度时机 105

3.2.5  作业调度算法 105

3.3  进程调度 109

3.3.1  进程调度功能 109

3.3.2  进程调度时机 109

3.3.3  进程调度方式 110

3.3.4  进程调度算法 111

3.3.5  进程调度过程 116

3.4  实时调度 117

3.4.1  实时调度的要求 117

3.4.2  实时任务的分类 118

3.4.3  实时调度算法 118

3.5  多处理机调度 121

3.5.1  不相关进程的调度 122

3.5.2  相关进程的调度 124

3.5.3  群调度 125

习题三 126

第4章  存储管理 131

4.1  存储管理的基本概念 132

4.1.1  存储器的层次 132

4.1.2  地址转换与存储保护 134

4.2  连续存储空间管理 135

4.2.1  单一连续存储管理 136

4.2.2  固定分区存储管理 137

4.2.3  可变分区存储管理 140

4.2.4  内存不足的存储管理技术 144

4.3  分页存储管理 147

4.3.1  分页存储管理的基本原理 147

4.3.2  硬件结构 149

4.3.3  页表结构 152

4.4  分段存储管理 155

4.4.1  程序分段 156

4.4.2  分段存储管理的基本原理 156

4.4.3  段的共享与保护 158

4.4.4  段页式存储管理 158

4.5  虚拟存储管理 160

4.5.1  虚拟存储管理的基本原理 161

4.5.2  请求分页虚拟存储管理 162

4.5.3  请求分段虚拟存储管理 172

4.5.4  请求段页式虚拟存储管理 175

习题四 175

第5章  设备管理 181

5.1  I/O系统概述 182

5.1.1  I/O设备分类 182

5.1.2  设备控制器 183

5.1.3  I/O通道 186

5.2  I/O控制方式 190

5.2.1  程序直接控制方式 190

5.2.2  中断驱动方式 191

5.2.3  DMA控制方式 192

5.2.4  通道控制方式 195

5.3  I/O软件层次 196

5.3.1  中断处理程序 197

5.3.2  设备驱动程序 198

5.3.3  设备独立性软件 201

5.3.4  用户层I/O软件 202

5.4  缓冲管理 204

5.4.1  缓冲的引入 204

5.4.2  单缓冲 204

5.4.3  双缓冲 205

5.4.4  多缓冲 206

5.5  设备分配 209

5.5.1  设备独立性 210

5.5.2  设备分配技术 211

5.6  磁盘调度和管理 214

5.6.1  磁盘的物理性能 214

5.6.2  搜查定位 217

5.6.3  循环排序 222

5.6.4  优化分布 223

5.6.5  磁盘的错误处理 224

习题五 225

第6章  文件管理 229

6.1  文件概述 230

6.1.1  文件的概念 230

6.1.2  文件系统模型 231

6.1.3  文件分类 233

6.1.4  文件属性 233

6.1.5  文件存取方法 234

6.2  文件结构 235

6.2.1  文件与记录 235

6.2.2  文件的逻辑结构 235

6.2.3  文件的物理结构 237

6.3  文件目录 239

6.3.1  文件控制块与目录 239

6.3.2  层次目录结构 240

6.3.3  目录查询技术 242

6.4  文件系统其他功能 244

6.4.1  文件操作的实现 244

6.4.2  文件共享机制 245

6.4.3  文件的安全与保护 247

6.5  文件存储空间管理 249

6.5.1  辅存空间的分配方法 249

6.5.2  空闲空间管理 252

习题六 255

第7章  操作系统的安全性 257

7.1  安全性概述 258

7.1.1  安全问题 258

7.1.2  安全威胁 259

7.1.3  安全目标 263

7.1.4  操作系统安全 265

7.2  用户身份验证 267

7.2.1  用户口令验证 267

7.2.2  持有物信息验证 269

7.2.3  人体生物标志识别 271

7.3  访问控制技术 273

7.3.1  自主访问控制 273

7.3.2  强制访问控制 275

7.4  数据加密技术 276

7.4.1  数据加密的基本概念 276

7.4.2  加密方法 277

7.4.3  数字签名 279

7.5  计算机病毒 280

7.5.1  计算机病毒的基本概念 281

7.5.2  计算机病毒的类型 282

7.5.3  病毒的预防和检测 284

习题七 287

第8章  Windows 2003操作系统 289

8.1  Windows系统的发展历程 290

8.1.1  Windows的开发过程 290

8.1.2  Windows的版本 290

8.1.3  Windows 98的技术特点 291

8.1.4  Windows NT的技术特点 292

8.1.5  Windows服务器的功能及

特点 294

8.1.6  Windows Server 2003

核心技术 296

8.2  Windows 2003处理机管理 297

8.2.1  进程和线程 297

8.2.2  进程同步 302

8.2.3  进程通信 303

8.2.4  处理机调度算法 304

8.3  Windows 2003虚拟存储管理 308

8.3.1  存储管理的特点 308

8.3.2  存储管理的内存分配 309

8.3.3  内存管理实现 313

8.4  Windows 2003设备管理 319

8.4.1  I/O系统结构和组件 319

8.4.2  设备管理的数据结构 320

8.4.3  Windows 2003 I/O的处理 322

8.4.4  中断处理 326

8.5  Windows 2003文件系统 327

8.5.1  文件系统概述 327

8.5.2  文件系统模型和FSD

体系结构 327

8.5.3  NTFS文件系统的实现 329

8.6  Windows 2003安全机制 334

8.6.1  安全性系统组件 334

8.6.2  访问控制 335

8.6.3  安全审计 339

8.6.4  加密文件系统 340

习题八 341

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