計算機作業系統(2021年清華大學出版社出版的圖書)

《計算機作業系統》是2021年2月清華大學出版社出版的圖書，作者是林果園。

基本介紹

• 中文名：計算機作業系統
• 作者：林果園
• 出版時間：2021年2月
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302570691
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書兼顧理論性與實用性，結合計算機類專業卓越工程師的要求編排相應內容。該教材不僅介紹作業系統基礎原理，包括進程管理、記憶體管理、設備管理、檔案管理。針對Windows、Linux與Android三種操作的進程管理、記憶體管理、設備管理和檔案管理的實現技術進行分析與對比，為基於作業系統編程提供理論和技術基礎。結合*研究成果，還介紹了多CPU、多核作業系統，還單獨分析了作業系統的安全與保護技術，同時用一章介紹現代作業系統的*近技術及我國對作業系統的自主創新情況。

圖書目錄

第1章概論

1.1作業系統的定義和功能

1.1.1作業系統的定義

1.1.2作業系統的功能

1.1.3作業系統的特徵

1.2作業系統的發展

1.2.1手工操作階段

1.2.2早期的批處理階段

1.2.3多道批處理系統階段

1.2.4作業系統的分類

1.3作業系統的接口

1.3.1程式接口

1.3.2操作接口

1.4作業系統的設計實現方法

1.4.1作業系統設計與開發概述

1.4.2作業系統的體系結構

1.5典型作業系統概況

1.5.1Windows系列作業系統

1.5.2Linux 系列作業系統

1.5.3Android系列作業系統

1.5.4國產作業系統的發展

小結

習題

第2章進程管理

2.1概述

2.2程式的運行方式

2.2.1程式的順序運行

2.2.2程式的並發運行與並行運行

2.2.3進程概念的引入

2.3進程的特徵與控制

2.3.1進程狀態及轉換

2.3.2進程控制塊

2.3.3進程控制

2.4進程的互斥與同步

2.4.1與時間有關的錯誤

2.4.2臨界資源與臨界區

2.4.3進程同步機制

2.4.4進程同步經典問題

2.5進程通信

2.5.1訊息傳遞通信

2.5.2共享記憶體通信

2.5.3管道通信

2.6進程調度

2.6.1進程調度模型

2.6.2調度算法的選擇/評價準則

2.6.3調度算法

2.6.4多CPU系統中的調度

2.6.5多核CPU中的調度

2.7死鎖

2.7.1死鎖產生的原因

2.7.2死鎖產生的必要條件

2.7.3死鎖的避免

2.7.4檢測與解除

2.8執行緒的基本概念

2.8.1執行緒的引入

2.8.2執行緒與進程的區別與聯繫

2.8.3執行緒的3種模式

2.9管程的基本概念

2.10Windows 10作業系統中的進程與執行緒

2.10.1Windows進程

2.10.2Windows執行緒

2.11Linux作業系統中的進程與執行緒

2.12Android作業系統中的進程與執行緒

小結

習題

第3章記憶體管理

3.1記憶體管理概述

3.1.1記憶體管理的功能

3.1.2計算機存儲系統的結構

3.1.3地址的表示與地址轉換

3.1.4覆蓋與交換技術

3.2分區記憶體管理

3.2.1單一連續記憶體管理

3.2.2固定分區記憶體管理

3.2.3可變分區記憶體管理

3.3頁式存儲管理

3.3.1頁式存儲管理的基本原理

3.3.2頁式存儲管理的記憶體分配與回收

3.3.3頁式存儲管理的地址轉換

3.3.4快表

3.3.5頁的共享和保護

3.3.6多級頁表

3.4段式存儲管理

3.4.1段式存儲管理的基本原理

3.4.2段式存儲管理的地址轉換和記憶體保護

3.4.3段的共享

3.4.4分段和分頁的比較

3.4.5段頁式存儲管理

3.5虛擬存儲技術

3.5.1虛擬存儲技術的提出

3.5.2程式的局部性原理

3.5.3虛擬存儲技術的基本思想

3.6請求頁式虛擬存儲管理

3.6.1請求頁式虛擬存儲管理的基本原理

3.6.2請求頁式虛擬存儲管理的硬體支持

3.6.3頁面分配策略與頁面調度算法

3.6.4頁面置換算法

3.6.5影響請求頁式存儲管理性能的因素

3.7請求分段虛擬存儲管理

3.7.1請求分段虛擬存儲管理的基本原理

3.7.2請求分段虛擬存儲管理段的共享和保護

3.7.3請求段頁式虛擬存儲管理

3.8Windows 10 作業系統記憶體管理技術

3.8.1虛擬地址空間分布與地址轉換機制

3.8.2虛擬存儲管理

3.8.3Windows作業系統的記憶體空間分配

3.8.4記憶體頁面級保護機制

3.9Linux作業系統存儲管理技術

3.9.1Linux作業系統存儲管理概述

3.9.2虛擬地址空間的組織和管理

3.9.3物理記憶體空間的管理

3.9.4用戶態記憶體的申請與釋放

3.9.5記憶體的共享和保護

3.9.6交換空間、頁面的換出和調入

3.9.7緩衝機制

3.10Android作業系統記憶體管理機制

3.11Windows、Linux與Android作業系統記憶體管理的比較

小結

習題

第4章設備管理

4.1設備管理概述

4.1.1設備分類

4.1.2設備管理的目標、功能和結構

4.2設備控制方法

4.2.1程式循環查詢方式

4.2.2中斷驅動方式

4.2.3直接記憶體訪問方式

4.2.4通道方式

4.3緩衝技術

4.3.1單緩衝

4.3.2雙緩衝

4.3.3多緩衝

4.4輸入輸出軟體

4.4.1中斷處理程式

4.4.2設備驅動程式

4.4.3設備獨立性程式

4.4.4用戶層軟體

4.5設備分配與回收

4.5.1設備信息描述

4.5.2設備分配策略

4.5.3SPOOLing技術

4.5.4設備分配算法

4.5.5設備分配與回收過程

4.6Windows作業系統中的I/O設備管理

4.6.1Windows作業系統中的I/O系統軟體層次結構

4.6.2I/O系統的數據結構

4.6.3I/O的處理過程

4.6.4通用驅動程式

4.6.5USB的新增功能

4.6.6Windows作業系統的設備管理特性

4.7Linux作業系統中的I/O設備管理

4.7.1虛擬檔案系統

4.7.2平台匯流排驅動模型

4.7.3I/O流程

4.8Android作業系統中的I/O設備管理

4.8.1存儲設備類型

4.8.2不可變的設備 ID

4.8.3I/O方式

4.9Windows、Linux與Android作業系統中設備管理的比較

4.9.1Windows與Linux作業系統的設備管理比較

4.9.2Linux與Android作業系統的設備管理比較

小結

習題

第5章檔案系統

5.1概述

5.1.1檔案的概念

5.1.2檔案系統

5.1.3檔案的屬性

5.1.4檔案的分類

5.1.5檔案的使用

5.2檔案的組織

5.2.1檔案的邏輯結構

5.2.2記錄的成組與分解

5.2.3檔案的物理結構

5.2.4檔案的存取方法

5.2.5檔案存儲空間管理

5.3檔案目錄

5.3.1檔案目錄的基本概念

5.3.2目錄檔案的組織

5.3.3目錄的結構

5.3.4目錄的檢索

5.3.5檔案目錄操作

5.4檔案系統調用的實現

5.4.1實現系統調用的相關數據結構

5.4.2創建和刪除檔案

5.4.3打開和關閉檔案

5.4.4檔案的讀和寫

5.4.5檔案的隨機存取

5.5檔案共享

5.5.1靜態共享

5.5.2動態共享

5.6檔案系統的體系結構

5.6.1檔案系統的層次結構模型

5.6.2檔案操作的執行過程

5.6.3虛擬檔案系統

5.7Windows 10作業系統的檔案系統

5.7.1Windows 10作業系統的檔案系統實現模型

5.7.2FAT檔案系統原理

5.7.3NTFS檔案系統原理和Windows 10作業系統新增特性

5.7.4ReFS檔案系統概述

5.8Linux作業系統的檔案系統

5.8.1Linux作業系統的虛擬檔案系統

5.8.2Ext2檔案系統

5.8.3Ext3和Ext4檔案系統

5.8.4Linux檔案系統的索引節點結構和目錄結構

5.9Android作業系統的檔案系統

5.9.1Android作業系統的分區結構

5.9.2YAFFS2檔案系統

5.9.3F2FS檔案系統

小結

習題

第6章現代作業系統

6.1現代作業系統概述

6.1.1推動現代作業系統發展的主要因素

6.1.2現代作業系統的新特徵

6.2網路作業系統

6.2.1網路作業系統的功能和構成

6.2.2流行的網路作業系統

6.2.3Linux網路作業系統的實現

6.3多處理機作業系統

6.3.1多處理機系統結構

6.3.2多處理機作業系統的功能與類型

6.3.3多處理機作業系統的進程調度和管理

6.4單CPU多核作業系統

6.5分散式作業系統與集群

6.5.1分散式作業系統的定義、特徵

6.5.2分散式作業系統的設計

6.5.3標識符系統

6.5.4分散式檔案系統

6.5.5分散式作業系統的進程管理

6.5.6集群

6.6嵌入式作業系統

6.6.1嵌入式系統的定義與基本特徵

6.6.2嵌入式作業系統實例

6.7虛擬作業系統

6.7.1虛擬機系統資源管理

6.7.2常見虛擬化系統

6.8移動設備作業系統

6.8.1移動設備作業系統概述

6.8.2移動設備作業系統實例——Android

小結

習題

第7章作業系統的安全與保護

7.1基本概念

7.1.1可用性

7.1.2完整性

7.1.3機密性

7.1.4作業系統的安全等級

7.2作業系統的安全威脅與保護

7.2.1安全威脅的類型

7.2.2作業系統保護層次

7.3系統安全的密碼技術

7.3.1數據加密與解密

7.3.2訊息摘要與訊息驗證碼

7.3.3數字簽名與公鑰基礎設施

7.4針對作業系統的入侵與防範

7.4.1黑客入侵與防範

7.4.2病毒入侵與防範

7.5Windows作業系統的安全

7.5.1Windows作業系統的安全體系結構

7.5.2Windows 10作業系統的啟動保護技術

7.5.3Windows 10作業系統的運行保護技術

7.6Linux作業系統安全技術

7.6.1訪問控制機制

7.6.2身份驗證模組

7.6.3安全網路傳輸

7.6.4強化軟體運行環境

7.6.5防火牆

7.7Android安全技術

小結

習題

參考文獻

作者簡介

林果園，系中國礦業青年學術帶頭人、計算機學院副院長、計算機類專業基礎課“作業系統”的課程負責人，一直擔任“作業系統”的教學和課程建設工作。曾主編版《作業系統》（清華大學出版社）、《信息系統安全》（清華大學出版社）、《作業系統安全》（北京郵電大學出版社）。一直從事計算機作業系統的研究和教學工作，多次參加國家、省級相關科研和教學項目，發表SCI、EI論文40多篇。