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操作系统原理与实践

作者: 曾宪权编

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2016-02

版次: 1

ISBN: 9787121278464

定价: 42.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 320页

字数: 512千字

正文语种: 简体中文

丛书: 普通高等教育

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>计算机与互联网

3人买过

　　操作系统是计算机系统的核心和灵魂，是其他软件运行的支撑环境，其性能的优劣直接影响整个计算机系统的性能。本书采用理论与实践相结合的方式，系统地介绍了现代操作系统的经典理论和*新应用技术，选择具有代表性的主流操作系统Linux和Windows作为案例贯穿全书。全书共分8章，基本覆盖了操作系统系统的基本概念、设计原理和实现技术，尽可能系统全面地介绍了现代操作系统的基本原理和实现技术。其中，第1章介绍了操作系统的概念、发展历史、操作系统结构和设计的相关问题；第2章讨论了操作系统的工作环境和用户界面；第3章和第4章详细阐述了处理器管理、进程同步、通信机制及死锁；第5章～第7章分别介绍了操作系统的存储管理、文件管理和设备管理功能；第8章分析了操作系统的安全和保护问题。
　　曾宪权，许昌学院副教授，计算机系主任，学科带头人，主要研究Linux操作系统及其原理，发表过多篇论文，其中核心期刊论文5篇，出版过多部教材。
第1章操作系统概论 1
1．1概述 1
1．1．1操作系统的地位 1
1．1．2操作系统的目标 3
1．1．3操作系统的作用 3
1．1．4操作系统的特征 4
1．1．5操作系统的功能 6
1．2操作系统的形成和发展 8
1．2．1人工操作阶段 8
1．2．2管理程序阶段 9
1．2．3多道批处理 10
1．2．4分时系统与实时系统的出现 12
1．2．5操作系统的进一步发展 14
案例研究：Linux和Windows操作系统 16
1．3操作系统结构 18
1．3．1操作系统的设计 18
1．3．2操作系统结构的类型 19
案例研究：WindowsVista和Linux系统结构 23
1．4总结与提高 25
习题1 25
第2章操作系统用户工作环境的界面 26
2．1操作系统用户工作环境 26
2．1．1操作系统的工作模式 27
2．1．2系统的生成 28
2．1．3系统的启动 28
案例研究：Linux系统启动过程 29
1．2操作系统用户界面 31
2．2．1操作系统提供的服务 31
2．2．2命令接口 32
案例研究：Linux系统的Shell程序 33
2．2．3图形用户接口 34
案例研究：WindowsExploreVS．LinuxShell 34
2．2．4程序接口 35
案例研究：Linux操作系统的系统调用号和系统调用表 39
2．3总结与提高 40
习题2 41
实验1向Linux内核增加系统调用 41
第3章处理器管理 45
3．1进程的概述 45
3．1．1程序的执行方式 45
3．1．2进程的概念 46
3．1．3进程的状态 48
3．1．4进程描述 50
实例分析：Linux系统的进程 52
3．2进程的控制 55
3．2．1进程控制机构 55
3．2．2进程操作 56
实例研究：在Linux和Windows系统中创建进程 57
3．3线程 60
3．3．1线程的概念 60
3．3．2线程的实现 62
3．3．3多线程模型 64
3．3．4线程池 65
实例研究：WindowsServer2003和Linux线程 66
3．4处理器调度 69
3．4．1处理器调度的层次 69
3．4．2进程调度 70
3．4．3选择调度算法的准则 71
3．5调度算法 72
3．5．1先来先服务调度算法 72
3．5．2最短作业优先调度算法 73
3．5．3优先级调度算法 73
3．5．4轮转法调度 74
3．5．5多级队列调度 75
3．5．6多级反馈队列调度 76
3．5．7高响应比优先调度 77
3．6多处理器调度和实时调度 77
3．6．1多处理器调度 77
3．6．2实时调度 78
实例研究：WindowsServer2003和Linux进程调度 78
3．7总结与提高 82
习题3 83
实验2Shell编程 84
实验3Windows多线程控制台程序 87
第4章进程同步与死锁 91
4．1进程同步和互斥 91
4．1．1进程的同步 92
4．1．2进程的互斥 92
4．1．3信号量机制 94
4．2经典同步问题 100
4．2．1生产者－消费者问题 100
4．2．2读者－写者问题 102
4．2．3哲学家进餐问题 103
4．2．4理发师问题 104
4．3管程 105
4．3．1管程的基本概念 105
4．3．2条件变量 106
4．3．3利用管程解决生产者－消费者问题 107
4．4操作系统同步实例分析 108
4．4．1WindowsServer2003中的进程同步 109
4．4．2Linux中的进程同步 110
4．5进程通信 111
4．5．1进程通信的方式 111
4．5．2消息传递系统 112
4．5．3消息缓冲队列通信机制 115
4．5．4客户机/服务器系统通信 116
实例研究：Windows和Linux系统进程通信机制 118
4．6死锁 127
4．6．1死锁的概念 127
4．6．2死锁产生的原因和必要条件 128
4．6．3死锁的描述 129
4．6．4处理死锁的方法 131
4．7死锁的预防和避免 131
4．7．1死锁的预防 131
4．7．2死锁的避免 133
4．8死锁的检测和解除 137
4．8．1死锁的检测 137
4．8．2死锁的解除 140
4．9总结与提高 141
习题4 142
实验4有限缓冲区问题 144
第5章存储管理 149
5．1存储管理的功能 149
5．1．1用户程序的处理过程 150
5．1．2存储管理的功能 151
5．2连续内存分配技术 155
5．2．1分区管理基本原理 155
5．2．2分区的分配与回收 157
5．2．3碎片问题 159
5．3内存不足时的管理 160
5．3．1覆盖 160
5．3．2交换 161
实例分析：UNIX和Windows2000中的交换技术 162
5．4基本分页存储管理技术 162
5．4．1分页存储管理的基本原理 163
5．4．2地址映射 164
5．4．3页表的结构 166
5．4．4页面的共享 167
5．5分段存储管理技术 168
5．5．1分段存储管理的基本原理 168
5．5．2地址转换 169
5．5．3段的共享和保护 169
5．5．4段页式存储管理 171
段页式技术实例：IntelPentium处理器 173
5．6虚拟存储器 174
5．6．1虚拟内存 175
5．6．2虚拟内存的特征 176
5．7请求分页存储管理技术 176
5．7．1请求分页存储管理基本原理 176
5．7．2页面置换算法 178
5．7．3页面分配和置换 184
5．7．4工作集模型 186
5．8存储管理实例 187
5．8．1WindowsServer2003内存管理 187
5．8．2Linux操作系统的存储管理 191
5．9总结与提高 198
习题5 198
第6章文件管理 201
6．1文件的概念 201
6．1．1文件及其分类 201
6．1．2文件属性 203
6．1．3文件组织 203
6．1．4文件访问方法 205
6．2结构 206
6．2．1文件控制块和文件 206
6．2．2单级 208
6．2．3二级 208
6．2．4树形 209
实例研究：DOS和UNIX的结构 211
6．2．5的实现 212
6．3文件和操作 213
6．3．1文件操作 213
实例研究：Linux和Windows系统的文件操作 214
6．3．2操作 218
6．4文件系统实现 218
6．4．1文件系统结构 219
6．4．2文件系统的实现 220
6．4．3文件存储空间的分配 221
6．4．4空闲空间的管理 226
6．5文件共享和保护 228
6．5．1文件的共享 229
实例研究：Linux中的文件共享 230
6．5．2文件的保护 231
6．5．3文件系统的可靠性 232
6．6Windows和Linux的文件系统 233
6．6．1WindowsServer2003文件管理 233
6．6．2Linux文件管理 239
6．7总结与提高 244
习题6 245
实验5简单文件系统的实现 246
第7章设备管理 250
7．1设备管理的概念 250
7．1．1设备的分类 250
7．1．2设备管理的功能和任务 251
7．1．3I/O系统结构 252
7．1．4设备控制器 252
7．2I/O控制方式 254
7．2．1轮询方式 254
7．2．2中断方式 255
7．2．3DMA方式 256
7．2．4通道控制方式 258
7．3中断技术 260
7．3．1中断的基本概念 260
7．3．2中断的分类与优先级 261
7．3．3软中断 261
7．3．4中断处理过程 262
7．4缓冲技术 263
7．4．1缓冲的引入 263
7．4．2缓冲的种类 263
7．4．3缓冲池的管理 264
7．5设备分配 266
7．5．1设备分配的数据结构 266
7．5．2设备分配的原则和策略 267
7．5．3设备分配技术 269
7．5．4SPOOLing系统 269
7．6I/O软件原理 270
7．6．1I/O软件的设计目标和原则 271
7．6．2I/O中断处理程序 271
7．6．3设备驱动程序 271
7．6．4与硬件无关的I/O软件 273
7．6．5用户空间的I/O软件 274
7．7磁盘调度和管理 275
7．7．1磁盘的结构 275
7．7．2磁盘调度 276
7．7．3磁盘管理 280
7．8WindowsI/O系统和Linux的设备管理 281
7．8．1WindowsServer2003的I/O系统 281
7．8．2Linux的设备管理 285
7．9总结与提高 287
习题7 288
实验6软盘驱动程序 289
第8章操作系统安全和保护 295
8．2操作系统和计算机系统安全 295
8．1．1计算机系统安全 295
8．1．2操作系统安全 296
8．1．3安全威胁及其分类 297
8．2操作系统安全策略 299
8．2．1安全策略和机制 299
8．2．2身份认证机制 299
Kerberos网络身份认证 300
8．2．3授权机制 301
8．2．4加密机制 302
8．2．5审计 302
8．3操作系统的内部保护机制 302
8．3．1操作系统保护层次 302
8．3．2内存储器的保护 303
8．3．3面向用户的访问控制 303
8．3．4面向数据的访问控制 304
8．4访问控制机制 304
8．4．1保护域 304
8．4．2访问矩阵 306
8．4．3访问矩阵的实现 307
8．5总结与提高 308
习题8 308
参考文献 309
内容简介:
　　操作系统是计算机系统的核心和灵魂，是其他软件运行的支撑环境，其性能的优劣直接影响整个计算机系统的性能。本书采用理论与实践相结合的方式，系统地介绍了现代操作系统的经典理论和*新应用技术，选择具有代表性的主流操作系统Linux和Windows作为案例贯穿全书。全书共分8章，基本覆盖了操作系统系统的基本概念、设计原理和实现技术，尽可能系统全面地介绍了现代操作系统的基本原理和实现技术。其中，第1章介绍了操作系统的概念、发展历史、操作系统结构和设计的相关问题；第2章讨论了操作系统的工作环境和用户界面；第3章和第4章详细阐述了处理器管理、进程同步、通信机制及死锁；第5章～第7章分别介绍了操作系统的存储管理、文件管理和设备管理功能；第8章分析了操作系统的安全和保护问题。
作者简介:
　　曾宪权，许昌学院副教授，计算机系主任，学科带头人，主要研究Linux操作系统及其原理，发表过多篇论文，其中核心期刊论文5篇，出版过多部教材。
目录:
第1章操作系统概论 1
1．1概述 1
1．1．1操作系统的地位 1
1．1．2操作系统的目标 3
1．1．3操作系统的作用 3
1．1．4操作系统的特征 4
1．1．5操作系统的功能 6
1．2操作系统的形成和发展 8
1．2．1人工操作阶段 8
1．2．2管理程序阶段 9
1．2．3多道批处理 10
1．2．4分时系统与实时系统的出现 12
1．2．5操作系统的进一步发展 14
案例研究：Linux和Windows操作系统 16
1．3操作系统结构 18
1．3．1操作系统的设计 18
1．3．2操作系统结构的类型 19
案例研究：WindowsVista和Linux系统结构 23
1．4总结与提高 25
习题1 25
第2章操作系统用户工作环境的界面 26
2．1操作系统用户工作环境 26
2．1．1操作系统的工作模式 27
2．1．2系统的生成 28
2．1．3系统的启动 28
案例研究：Linux系统启动过程 29
1．2操作系统用户界面 31
2．2．1操作系统提供的服务 31
2．2．2命令接口 32
案例研究：Linux系统的Shell程序 33
2．2．3图形用户接口 34
案例研究：WindowsExploreVS．LinuxShell 34
2．2．4程序接口 35
案例研究：Linux操作系统的系统调用号和系统调用表 39
2．3总结与提高 40
习题2 41
实验1向Linux内核增加系统调用 41
第3章处理器管理 45
3．1进程的概述 45
3．1．1程序的执行方式 45
3．1．2进程的概念 46
3．1．3进程的状态 48
3．1．4进程描述 50
实例分析：Linux系统的进程 52
3．2进程的控制 55
3．2．1进程控制机构 55
3．2．2进程操作 56
实例研究：在Linux和Windows系统中创建进程 57
3．3线程 60
3．3．1线程的概念 60
3．3．2线程的实现 62
3．3．3多线程模型 64
3．3．4线程池 65
实例研究：WindowsServer2003和Linux线程 66
3．4处理器调度 69
3．4．1处理器调度的层次 69
3．4．2进程调度 70
3．4．3选择调度算法的准则 71
3．5调度算法 72
3．5．1先来先服务调度算法 72
3．5．2最短作业优先调度算法 73
3．5．3优先级调度算法 73
3．5．4轮转法调度 74
3．5．5多级队列调度 75
3．5．6多级反馈队列调度 76
3．5．7高响应比优先调度 77
3．6多处理器调度和实时调度 77
3．6．1多处理器调度 77
3．6．2实时调度 78
实例研究：WindowsServer2003和Linux进程调度 78
3．7总结与提高 82
习题3 83
实验2Shell编程 84
实验3Windows多线程控制台程序 87
第4章进程同步与死锁 91
4．1进程同步和互斥 91
4．1．1进程的同步 92
4．1．2进程的互斥 92
4．1．3信号量机制 94
4．2经典同步问题 100
4．2．1生产者－消费者问题 100
4．2．2读者－写者问题 102
4．2．3哲学家进餐问题 103
4．2．4理发师问题 104
4．3管程 105
4．3．1管程的基本概念 105
4．3．2条件变量 106
4．3．3利用管程解决生产者－消费者问题 107
4．4操作系统同步实例分析 108
4．4．1WindowsServer2003中的进程同步 109
4．4．2Linux中的进程同步 110
4．5进程通信 111
4．5．1进程通信的方式 111
4．5．2消息传递系统 112
4．5．3消息缓冲队列通信机制 115
4．5．4客户机/服务器系统通信 116
实例研究：Windows和Linux系统进程通信机制 118
4．6死锁 127
4．6．1死锁的概念 127
4．6．2死锁产生的原因和必要条件 128
4．6．3死锁的描述 129
4．6．4处理死锁的方法 131
4．7死锁的预防和避免 131
4．7．1死锁的预防 131
4．7．2死锁的避免 133
4．8死锁的检测和解除 137
4．8．1死锁的检测 137
4．8．2死锁的解除 140
4．9总结与提高 141
习题4 142
实验4有限缓冲区问题 144
第5章存储管理 149
5．1存储管理的功能 149
5．1．1用户程序的处理过程 150
5．1．2存储管理的功能 151
5．2连续内存分配技术 155
5．2．1分区管理基本原理 155
5．2．2分区的分配与回收 157
5．2．3碎片问题 159
5．3内存不足时的管理 160
5．3．1覆盖 160
5．3．2交换 161
实例分析：UNIX和Windows2000中的交换技术 162
5．4基本分页存储管理技术 162
5．4．1分页存储管理的基本原理 163
5．4．2地址映射 164
5．4．3页表的结构 166
5．4．4页面的共享 167
5．5分段存储管理技术 168
5．5．1分段存储管理的基本原理 168
5．5．2地址转换 169
5．5．3段的共享和保护 169
5．5．4段页式存储管理 171
段页式技术实例：IntelPentium处理器 173
5．6虚拟存储器 174
5．6．1虚拟内存 175
5．6．2虚拟内存的特征 176
5．7请求分页存储管理技术 176
5．7．1请求分页存储管理基本原理 176
5．7．2页面置换算法 178
5．7．3页面分配和置换 184
5．7．4工作集模型 186
5．8存储管理实例 187
5．8．1WindowsServer2003内存管理 187
5．8．2Linux操作系统的存储管理 191
5．9总结与提高 198
习题5 198
第6章文件管理 201
6．1文件的概念 201
6．1．1文件及其分类 201
6．1．2文件属性 203
6．1．3文件组织 203
6．1．4文件访问方法 205
6．2结构 206
6．2．1文件控制块和文件 206
6．2．2单级 208
6．2．3二级 208
6．2．4树形 209
实例研究：DOS和UNIX的结构 211
6．2．5的实现 212
6．3文件和操作 213
6．3．1文件操作 213
实例研究：Linux和Windows系统的文件操作 214
6．3．2操作 218
6．4文件系统实现 218
6．4．1文件系统结构 219
6．4．2文件系统的实现 220
6．4．3文件存储空间的分配 221
6．4．4空闲空间的管理 226
6．5文件共享和保护 228
6．5．1文件的共享 229
实例研究：Linux中的文件共享 230
6．5．2文件的保护 231
6．5．3文件系统的可靠性 232
6．6Windows和Linux的文件系统 233
6．6．1WindowsServer2003文件管理 233
6．6．2Linux文件管理 239
6．7总结与提高 244
习题6 245
实验5简单文件系统的实现 246
第7章设备管理 250
7．1设备管理的概念 250
7．1．1设备的分类 250
7．1．2设备管理的功能和任务 251
7．1．3I/O系统结构 252
7．1．4设备控制器 252
7．2I/O控制方式 254
7．2．1轮询方式 254
7．2．2中断方式 255
7．2．3DMA方式 256
7．2．4通道控制方式 258
7．3中断技术 260
7．3．1中断的基本概念 260
7．3．2中断的分类与优先级 261
7．3．3软中断 261
7．3．4中断处理过程 262
7．4缓冲技术 263
7．4．1缓冲的引入 263
7．4．2缓冲的种类 263
7．4．3缓冲池的管理 264
7．5设备分配 266
7．5．1设备分配的数据结构 266
7．5．2设备分配的原则和策略 267
7．5．3设备分配技术 269
7．5．4SPOOLing系统 269
7．6I/O软件原理 270
7．6．1I/O软件的设计目标和原则 271
7．6．2I/O中断处理程序 271
7．6．3设备驱动程序 271
7．6．4与硬件无关的I/O软件 273
7．6．5用户空间的I/O软件 274
7．7磁盘调度和管理 275
7．7．1磁盘的结构 275
7．7．2磁盘调度 276
7．7．3磁盘管理 280
7．8WindowsI/O系统和Linux的设备管理 281
7．8．1WindowsServer2003的I/O系统 281
7．8．2Linux的设备管理 285
7．9总结与提高 287
习题7 288
实验6软盘驱动程序 289
第8章操作系统安全和保护 295
8．2操作系统和计算机系统安全 295
8．1．1计算机系统安全 295
8．1．2操作系统安全 296
8．1．3安全威胁及其分类 297
8．2操作系统安全策略 299
8．2．1安全策略和机制 299
8．2．2身份认证机制 299
Kerberos网络身份认证 300
8．2．3授权机制 301
8．2．4加密机制 302
8．2．5审计 302
8．3操作系统的内部保护机制 302
8．3．1操作系统保护层次 302
8．3．2内存储器的保护 303
8．3．3面向用户的访问控制 303
8．3．4面向数据的访问控制 304
8．4访问控制机制 304
8．4．1保护域 304
8．4．2访问矩阵 306
8．4．3访问矩阵的实现 307
8．5总结与提高 308
习题8 308
参考文献 309

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