實用作業系統教程（第2版）

《實用作業系統教程（第2版）》是2016年7月清華大學出版社出版的圖書，作者是李建偉、吳江紅、馬梁、劉依、蘇靜、富坤、韓紅哲。

基本介紹

• 書名：實用作業系統教程（第2版）
• 作者：李建偉、吳江紅、馬梁、劉依、蘇靜、富坤、韓紅哲
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2016年7月
• 定價：49.5 元
• ISBN：9787302434009

內容簡介

作業系統是計算機系統中的核心繫統軟體，“作業系統”課程是計算機專業的一門必修課程。本書深入淺出地闡述了作業系統的基本原理、基本結構、實現技術和運行機制。全書共分9章，依次介紹了作業系統的基本概念、進程（執行緒）管理、記憶體管理、I/O設備管理、檔案管理及Linux作業系統的相關實現技術。這些知識可為讀者理解、分析和套用作業系統打下堅實的專業基礎。

本書內容講解重點突出、通俗易懂，符合計算機專業“作業系統”課程教學大綱的要求，並涵蓋了全國碩士研究生入學考試計算機學科專業基礎綜合考試大綱中作業系統部分的全部內容，每章後精選了大量典型習題和歷年全國統考真題供讀者練習。

本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，可用於普通高等院校計算機各專業“作業系統”課程的教材或考研參考書，也可作為廣大計算機科學工作者和從事相關領域工作的工程技術人員的參考資料。

圖書目錄

編者2011年4月

第1章作業系統概述1

1.1作業系統的概念1

1.1.1計算機系統資源1

1.1.2作業系統的地位3

1.1.3作業系統的定義4

1.1.4作業系統的設計目標5

1.2作業系統的發展歷史與分類6

1.2.1作業系統的發展歷史6

1.2.2作業系統分類10

1.3作業系統的主要功能20

1.3.1處理機管理功能20

1.3.2記憶體管理功能21

1.3.3設備管理功能21

1.3.4檔案管理功能22

1.3.5用戶接口管理功能22

1.4作業系統的主要特徵23

1.4.1並發執行24

1.4.2資源共享24

1.4.3一切皆虛擬25

1.4.4異步性26

1.5作業系統的結構設計26

1.5.1無結構作業系統26

1.5.2模組化結構作業系統27

1.5.3分層式結構作業系統27

1.5.4虛擬機結構作業系統28

1.5.5微核心結構作業系統29

1.6作業系統的運行環境30

1.6.1作業系統硬體運行環境30

1.6.2作業系統與其他系統軟體關係36

1.7初識Linux作業系統36

1.7.1Linux概述36

1.7.2Linux核心設計38

1.7.3Linux啟動和初始化過程40

1.7.4Linux系統調用介紹40

習題141第2章進程、執行緒管理45

2.1進程的基本概念45

2.1.1程式執行過程45

2.1.2進程的定義和特徵49

2.1.3進程狀態和狀態轉換52

2.1.4進程控制塊及其組織方式55

2.2進程控制58

2.2.1進程創建59

2.2.2進程執行與進程切換60

2.2.3進程阻塞與喚醒61

2.2.4進程掛起與激活62

2.2.5進程撤銷62

2.3執行緒63

2.3.1進程的局限性63

2.3.2執行緒及其屬性64

2.3.3執行緒狀態與控制67

2.3.4執行緒間同步和通信67

2.3.5執行緒的實現69

2.3.6多執行緒模型70

2.4Linux進程管理概述71

2.4.1Linux中的進程及其進程控制塊71

2.4.2Linux中的進程控制76

2.4.3Linux中的執行緒77

習題278第3章進程同步與通信 80

3.1進程同步和互斥 80

3.1.1進程同步和互斥的基本概念80

3.1.2信號量機制88

3.1.3利用信號量解決互斥問題89

3.1.4利用信號量解決同步問題90

3.2典型進程同步問題詳解93

3.2.1生產者消費者問題93

3.2.2哲學家就餐問題96

3.2.3讀者寫者問題99

3.3管程機制102

3.3.1為何引入管程102

3.3.2管程的定義103

3.3.3條件變數104

3.3.4管程解決生產者消費者問題104

3.4進程通信105

3.4.1高級通信分類106

3.4.2訊息傳遞系統107

3.5Linux進程通信概述110

3.5.1管道110

3.5.2信號111

3.5.3訊息佇列112

3.5.4信號量112

3.5.5共享記憶體112

習題3113第4章處理機調度117

4.1三級調度體系117

4.1.1高級調度118

4.1.2中級調度120

4.1.3低級調度120

4.1.4三級調度關係121

4.2進程調度目標和調度方式122

4.2.1進程調度目標122

4.2.2進程調度方式123

4.3調度算法的評價準則124

4.3.1面向用戶的評價準則124

4.3.2面向系統的評價準則125

4.4典型進程調度算法126

4.4.1先來先服務調度算法126

4.4.2短作業(進程)優先調度算法127

4.4.3最短剩餘時間優先調度算法129

4.4.4時間片輪轉調度算法129

4.4.5優先權調度算法130

4.4.6高回響比優先調度算法132

4.4.7多級反饋佇列調度算法133

4.5執行緒調度算法135

4.5.1用戶級執行緒調度135

4.5.2核心級執行緒調度136

4.6實時調度算法137

4.6.1實時調度目標和所需必要信息137

4.6.2搶占調度和快速切換機制137

4.6.3典型實時調度算法138

4.7Linux進程調度概述139

習題4141第5章死鎖145

5.1死鎖的基本概念和產生原因145

5.1.1死鎖的基本概念145

5.1.2產生死鎖的原因147

5.2死鎖的必要條件151

5.3死鎖的處理152

5.3.1死鎖的處理方法152

5.3.2資源分配圖153

5.4死鎖的靜態預防154

5.4.1破壞互斥條件154

5.4.2破壞請求和保持條件154

5.4.3破壞不剝奪條件155

5.4.4破壞環路等待條件155

5.5死鎖的動態避免156

5.5.1系統安全狀態156

5.5.2銀行家算法158

5.6死鎖的檢測和解除160

5.6.1等待圖檢測死鎖161

5.6.2多體資源類死鎖檢測算法161

5.6.3死鎖解除方法163

5.6.4鴕鳥算法164

5.7執行緒死鎖164

習題5164第6章記憶體管理168

6.1記憶體管理概述168

6.1.1存儲器的層次結構168

6.1.2記憶體管理功能169

6.1.3記憶體管理目標170

6.2程式的連結和裝入171

6.2.1幾個基本概念171

6.2.2程式的連結173

6.2.3程式的裝入174

6.3連續分配方式176

6.3.1單一連續分配176

6.3.2固定分區分配176

6.3.3可變分區分配178

6.3.4動態可重定位分區分配184

6.4基本分頁存儲管理方式185

6.4.1基本概念186

6.4.2基本分頁管理的地址變換機構187

6.4.3多級頁表189

6.4.4頁面的共享與保護191

6.4.5基本分頁存儲管理優缺點192

6.5基本分段存儲管理方式193

6.5.1分段存儲管理的引入193

6.5.2基本分段管理的地址結構193

6.5.3基本分段管理的地址變換機構194

6.5.4分段共享與保護195

6.5.5基本分段存儲管理優缺點196

6.5.6分頁和分段的主要區別196

6.6基本段頁式存儲管理方式196

6.6.1基本原理與地址變換機構196

6.6.2Intel 80386段頁式存儲管理機制198

習題6200第7章虛擬存儲管理203

7.1覆蓋與交換技術203

7.1.1覆蓋技術203

7.1.2交換技術205

7.2虛擬存儲管理206

7.2.1程式局部性原理206

7.2.2虛擬存儲器及其特徵207

7.3請求分頁存儲管理方式208

7.3.1請求分頁中的硬體支持208

7.3.2請求分頁中的軟體支持210

7.3.3頁面置換算法211

7.3.4頁面調度性能215

7.3.5影響缺頁率因素 217

7.3.6Belady現象217

7.3.7請求分頁存儲管理優缺點218

7.4請求分段存儲管理方式219

7.4.1基本概念219

7.4.2請求分段存儲管理優缺點221

7.5請求段頁式存儲管理方式222

7.6存儲管理方案總結223

7.7Linux存儲管理概述223

7.7.1Linux虛擬記憶體管理223

7.7.2Linux物理記憶體管理228

7.7.3頁面快取與Swap交換空間231

習題7232第8章I/O設備管理237

8.1I/O設備管理概述237

8.1.1I/O設備的分類237

8.1.2I/O設備的差異性238

8.1.3I/O設備管理的任務和功能239

8.2I/O系統240

8.2.1I/O系統結構240

8.2.2設備控制器242

8.2.3I/O控制方式244

8.3I/O軟體252

8.3.1I/O軟體的設計目標252

8.3.2I/O軟體層次253

8.3.3I/O中斷的執行流程257

8.4設備分配與回收259

8.4.1設備管理中的數據結構259

8.4.2設備分配與回收261

8.4.3SPOOLing系統262

8.5緩衝管理264

8.5.1緩衝的引入264

8.5.2單緩衝265

8.5.3雙緩衝266

8.5.4循環緩衝267

8.5.5緩衝池269

8.6磁碟存儲器管理270

8.6.1磁碟及其訪問270

8.6.2磁碟調度算法272

8.6.3磁碟高速緩衝276

8.7I/O控制278

8.7.1I/O控制的引入278

8.7.2I/O控制的功能278

8.7.3I/O控制的實現279

8.8Linux設備管理279

8.8.1Linux設備管理概述279

8.8.2Linux設備管理中的數據結構280

8.8.3Linux的設備檔案283

8.8.4Linux的設備驅動程式284

習題8291第9章檔案系統296

9.1檔案的基本概念296

9.1.1檔案的概念296

9.1.2檔案屬性及其分類297

9.2檔案系統298

9.2.1檔案系統的概念298

9.2.2檔案系統的組成299

9.3檔案結構302

9.3.1檔案邏輯結構302

9.3.2檔案物理結構305

9.4檔案和查詢311

9.4.1檔案的概念311

9.4.2檔案結構313

9.4.3查詢技術316

9.5檔案存儲空間管理318

9.5.1檔案存儲空間劃分318

9.5.2檔案存儲空間的分配技術318

9.5.3空閒檔案存儲器空間管理方法319

9.6檔案的共享與保護322

9.6.1檔案共享322

9.6.2檔案保護323

9.7檔案系統的可靠性325

9.7.1檔案的可靠性325

9.7.2檔案的保密性326

9.8Linux檔案管理327

9.8.1Linux虛擬檔案系統327

9.8.2檔案系統的安裝與拆卸330

9.8.3Linux常見檔案系統調用331

9.9EXT2檔案系統334

習題9336參考文獻341