計算機作業系統教程（第5版）

《計算機作業系統教程（第5版）》是2023年清華大學出版社出版的圖書，作者是張堯學、任炬、盧軍。

基本介紹

• 中文名：計算機作業系統教程（第5版）
• 作者：張堯學、任炬、盧軍
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2023年1月1日
• 定價：59 元
• ISBN：9787302608912

內容簡介

作業系統是現代計算機系統必不可少的核心基礎軟體，計算機專業的學生和計算機研究及套用人員必須掌握作業系統的知識。本書是編者在多年教學和科研的基礎上對第4版改編而成的。全書共10章，主要內容包括作業系統簡介、用戶界面、進程和執行緒、CPU調度、記憶體管理、檔案系統、設備管理、Linux作業系統，本次改版新增了虛擬化技術和作業系統結構演進趨勢等內容。與第4版相比，本書加強了對作業系統基本原理及發展趨勢的介紹。 本書可作為高等院校計算機科學與技術及相關專業作業系統課程的教材，也可供有關科技人員自學或參考。

圖書目錄

第1章緒論1

1.1作業系統概念1

1.2作業系統的歷史2

1.2.1手工操作階段3

1.2.2批處理系統階段3

1.2.3多道程式系統階段6

1.2.4分時作業系統階段7

1.2.5通用作業系統階段7

1.2.6作業系統的進一步發展8

1.3作業系統的基本類型8

1.3.1批處理系統9

1.3.2分時系統9

1.3.3通用作業系統10

1.3.4個人計算機作業系統10

1.3.5網路作業系統10

1.3.6分散式作業系統11

1.4作業系統的功能12

1.4.1處理機管理12

1.4.2記憶體管理12

1.4.3設備管理12

1.4.4信息管理13

1.4.5用戶接口13

1.5計算機硬體簡介13

1.5.1計算機的基本硬體元素13

1.5.2與作業系統相關的主要暫存器14

1.5.3存儲器件的訪問速度15

1.5.4指令的執行與中斷16

1.6作業系統啟動17

1.6.1作業系統啟動過程17

1.6.2Linux作業系統啟動實例18

1.7算法的描述19

1.8作業系統研究的幾種觀點20

本章小結21習題22

第2章用戶界面23

2.1概述23

2.2作業和作業組織24

2.2.1作業24

2.2.2作業的組織24

2.2.3輸入輸出方式25

2.3命令控制接口27

2.4Linux與Windows的命令控制接口28

2.4.1Linux的命令控制接口28

2.4.2Windows的命令控制接口30

2.5系統調用32

2.6Linux與Windows的系統調用33

2.6.1Linux的系統調用33

2.6.2Windows的系統調用34

本章小結36

習題36

第3章進程和執行緒38

3.1進程的概念38

3.1.1程式的順序執行和並發執行38

3.1.2進程的定義42

3.2進程的描述42

3.2.1進程控制塊42

3.2.2進程上下文及其切換44

3.2.3進程空間和大小46

3.3進程控制46

3.3.1創建與撤銷47

3.3.2阻塞與喚醒48

3.3.3進程狀態及其轉換49

3.4進程互斥50

3.4.1概念50

3.4.2互斥鎖53

3.4.3信號量與P、V原語54

3.5進程同步58

3.5.1概念58

3.5.2同步的信號量實現59

3.5.3生產者消費者問題61

3.6死鎖62

3.6.1概念62

3.6.2死鎖的排除方法63

3.7進程間通信65

3.7.1進程間通信的方式65

3.7.2訊息緩衝機制66

3.7.3信箱通信67

3.7.4管道68

3.8執行緒71

3.8.1概念71

3.8.2描述和控制72

3.8.3執行緒的實現73

本章小結75

習題76

第4章CPU調度78

4.1分級調度78

4.1.1作業的狀態及其轉換78

4.1.2調度的層次79

4.1.3作業與進程的關係80

4.2作業調度80

4.2.1功能81

4.2.2調度目標與性能衡量82

4.3進程調度83

4.3.1功能83

4.3.2調度的時機84

4.3.3調度性能衡量85

4.4調度算法85

4.4.1常用調度算法85

4.4.2算法評價89

4.5實時系統94

4.5.1特點94

4.5.2調度算法96

本章小結96

習題97

第5章記憶體管理99

5.1背景99

5.1.1虛擬記憶體99

5.1.2地址變換100

5.1.3記憶體的管理與保護102

5.2分區管理104

5.2.1基本原理104

5.2.2記憶體的分配與回收107

5.2.3有關分區其他問題的討論110

5.3分頁管理111

5.3.1基本原理111

5.3.2靜態分頁管理112

5.3.3動態分頁管理115

5.3.4頁幀置換算法117

5.3.5記憶體保護120

5.3.6分頁管理的優缺點120

5.4段式管理121

5.4.1基本原理121

5.4.2地址變換123

5.4.3段的共享與保護125

5.4.4段頁式管理126

5.4.5段式管理小結128

5.5覆蓋與交換128

5.5.1覆蓋技術129

5.5.2交換技術130

5.6局部性和系統抖動131

本章小結133

習題134

第6章檔案系統136

6.1概述136

6.1.1檔案系統的引入136

6.1.2檔案系統中的重要概念137

6.1.3檔案的分類138

6.2檔案138

6.2.1邏輯結構138

6.2.2物理結構140

6.2.3存取方法143

6.2.4存取控制145

6.3檔案目錄147

6.3.1層次結構147

6.3.2目錄共享150

6.3.3目錄管理151

6.4檔案系統的實現與管理152

6.4.1檔案系統結構152

6.4.2用戶接口153

6.4.3層次模型153

6.4.4存儲空間管理155

本章小結157

習題158

第7章設備管理159

7.1I/O設備原理159

7.1.1I/O設備159

7.1.2設備控制器160

7.1.3記憶體映射I/O161

7.2數據傳送控制方式162

7.2.1輪詢163

7.2.2中斷164

7.2.3DMA165

7.2.4通道167

7.3中斷技術169

7.3.1中斷的概念169

7.3.2中斷的類別與優先權170

7.3.3軟中斷170

7.3.4中斷處理過程171

7.4緩衝技術172

7.4.1緩衝的引入172

7.4.2緩衝的種類173

7.4.3緩衝池的管理173

7.5設備分配175

7.5.1設備分配使用的數據結構176

7.5.2設備分配原則和策略177

7.5.3設備分配算法179

7.6I/O控制179

7.6.1I/O控制的引入179

7.6.2I/O控制的功能179

7.6.3I/O控制的實現180

7.7設備驅動程式181

本章小結181

習題182

第8章Linux作業系統184

8.1概述184

8.2進程管理185

8.2.1概述185

8.2.2進程控制191

8.2.3進程調度195

8.2.4進程通信198

8.3記憶體管理208

8.3.1虛擬記憶體空間及其管理208

8.3.2請求調頁技術209

8.4檔案系統212

8.4.1概述212

8.4.2虛擬檔案系統214

8.4.3註冊和掛載221

8.4.4進程與檔案系統的聯繫225

8.4.5Ext4檔案系統226

8.5設備管理235

8.5.1塊設備235

8.5.2字元設備237

本章小結237

習題238

第9章虛擬化技術239

9.1概述239

9.1.1系統虛擬化的基本概念239

9.1.2虛擬化的實現方式240

9.1.3虛擬機監視器的類型241

9.1.4虛擬化的優勢242

9.1.5虛擬化的發展歷程243

9.2CPU虛擬化244

9.2.1基本思想244

9.2.2受限執行245

9.2.3上下文切換247

9.3記憶體虛擬化248

9.3.1客戶機物理地址空間249

9.3.2地址映射250

9.3.3訪存請求截獲與處理253

9.4I/O虛擬化253

9.4.1基本思想254

9.4.2軟體模擬的I/O全虛擬化254

9.4.3軟體模擬的I/O半虛擬化255

9.4.4硬體輔助的I/O虛擬化256

9.5容器258

9.5.1鏡像與容器258

9.5.2命名空間260

9.5.3控制組262

本章小結264

習題265

第10章作業系統結構演進趨勢266

10.1微核心作業系統266

10.1.1引言266

10.1.2進程間通信機制267

10.1.3資源訪問控制270

10.1.4現有的微核心作業系統272

10.1.5小結273

10.2庫作業系統274

10.2.1引言274

10.2.2鏡像的構建275

10.2.3現有套用的兼容275

10.2.4增強的安全性277

10.2.5小結277

10.3基於外核的作業系統278

10.3.1引言278

10.3.2安全綁定280

10.3.3資源的可見回收281

10.3.4中止協定281

10.3.5小結281

10.4面向離散化數據中心的作業系統282

10.4.1離散化數據中心282

10.4.2系統架構283

10.4.3監視器284

10.4.4小結286

本章小結286

習題287

參考文獻288