图书简介

本书全面系统地介绍了现代操作系统的基本理论和新技术，并以Linux系统为实例介绍操作系统的设计与实现。全书共分7章：第1章是操作系统概述；第2章至第6章分别讲述进程管理、处理机调度、存储管理、文件系统和设备管理；第7章简述现代操作系统的发展和安全保护机制。为强化操作系统课程的实践环节，附录A给出了8个实验指导，附录B和C分别给出Linux常用系统调用和常用命令，供教师和学生参考。本书可作为大学本科及专科计算机相关专业教材或考研参考书，也可作为计算机工作者的自学用书。

章节目录

前言

第1章操作系统概述

1.1操作系统概念

1.1.1什么是操作系统

1.1.2操作系统运行环境

1.1.3 系统初启一般过程

1.1.4操作系统的构建目标和地位

1.1.5操作系统提供的服务及其方式

1.2操作系统的功能

1.3操作系统的特征

1.4操作系统的形成和基本类型

1.4.1操作系统的形成和发展

1.4.2操作系统的基本类型

1.5操作系统的主要结构

1.5.1单体结构

1.5.2层次结构

1.5.3虚拟机结构

1.5.4微内核结构

1.5.5客户一服务器结构

1.6 UNIX和Linux系统的核心结构

1.6.1 UNIX系统的核心结构

1.6.2 Linux系统的核心结构

小结

习题1

第2章进程管理

2.1进程概念

2．¨程序顺序执行及其特征

2.1.2程序并发执行及其特征

2.1.3进程概念的引入和定义

2.2进程状态描述及组织方式

2.2.1进程的状态及其转换

2.2.2进程的组成

2.2.3进程组织方式

2.3进程管理和有关命令

2.3.1进程图和进程管理

2.3.2 Linux进程管理

2.3.3有关进程操作的命令

2.3.4有关进程管理的系统调用

2.4线程概念

2.4.1什么是线程

2.4.2线程的实现方式

2.5进程间的同步与互斥

2.5.1 进程间的关系

2.5.2竞争条件和临界区

2.5.3进程同步机制

2.5.4信号量的一般应用

2.6经典进程同步问题

2.7进程通信

2.7.1 高级进程通信方式

2.7.2消息缓冲通信

2.7.3信箱通信

2.8 Linux系统的进程通信

2.8.1信号机制

2.8.2管道文件

2.8.3 System V IPC机制

2.9管程

2.10死锁

2.10.1死锁概述

2.10.2死锁的预防

2.10.3死锁的避免

第3章处理机调度

第4章存储管理

第5章文件系统

第6章设备管理

第7章操作系统的发展和安全性

附录

本书在修改之前，课程组征询和归纳了使用本教材的部分院校师生的反馈意见，参考硕士研究生入学考试大纲，并结合实际教学中的体会，研讨了操作系统理论、技术和应用的最新发展。在本次修订中，我们力求能够突出理论基本点，讲清技术发展脉络，导人最新知识应用，并专门增加了有关Linux的设计实现技术的内容。近来，“勒索”病毒在网上肆虐，运行Windows系统的机器纷纷中招，在全球造成了重大损失和严重恐慌，然而，在运行Linux系统的机器上并未出现这种灾难。可见，推广、使用和开发Linux系统是正确的选择。

与第1版相比，本次修订进行了一系列重要修改，主要包括以下几个方面：

1)在第1章中，1.1.1节增加了“看待操作系统的进程管理观点”的内容，对操作系统的运行环境做了补充，详细讨论了系统程序和系统调用之间的关系，借助图例进一步阐述了命令行接口和图形用户接口，详细讨论了微内核结构。

2)在第2章中，采用了较规范化的进程定义，详细讨论了进程挂起状态，给出Linux中task_ struct结构的简要定义；详细讨论了Linux有关进程操作的命令和系统调用使用示例；更严谨地描述了同步和互斥的含义，对信号量的类型做了界定，改写了“哲学家进餐问题”的算法；增加了“使用信号量的几点提示”内容，以答复实际授课中学生对信号量和P、V操作解决进程同步等问题时的疑惑，这仅是粗浅体会，希望起到“抛砖引玉”的效果；增加了2.8节；修订了对活锁概念的介绍。

3)在第3章中，增加了3.4节，增加了关于“高响应比优先法”的例题。

4)在第4章中，4.1节增加了“用户程序的主要处理过程”方面的内容，将动态重定位的实现过程并入“动态重定位”，补充了“覆盖技术”的相关介绍，添加了空闲分区链的图示；将原4.9节调整为4.5节；增加了4个页面置换算法，即“第二次机会置换法”“时钟置换法”“最少使用置换法”和“页面缓冲算法”；删除了4.9节中有关“链接中断处理”的内容；增加了4.10.3节。

5)在第5章中，补充了关于“UNIX文件系统的i节点”的内容，增加了5.7.3节。

6)在第6章中，增加了6.1.3节、6.5.2节、6.5.3节，以及补充了6.5.4等的内容。

7)在第7章中，扩充了“嵌入式系统”和“分布式系统”方面的内容；增加了7.2.7节，以适应当前信息技术最热门应用的潮流。

8)各章后面增加了有代表性的习题，附录A中增加了一个实验指导。另外，对书后给出习题参考答案的做法一直存在争议，褒贬不一。此次修订时我们取消了原书附录中的参考答案，意图是提升学生自主思考、分析、解决问题的能力，培养勤信作风，帮助教师了解学生对相关知识的真实掌握情况。为辅助教师备课，我们将另外提供这部分资料。

9)最后，对原书中不妥、不确切、不明了的表述做了修订。

全书共分7章：

第1章是操作系统概述，主要介绍操作系统的概念、基本功能、主要特征、在计算机系统中的地位，以及操作系统的基本类型及主要结构、UNIx和Linux系统的核心结构。

第2章是进程管理，主要介绍进程的概念、进程的状态和组成、进程管理、进程同步与互斥、进程通信、线程和管程、死锁的定义及各种对策。

第3章是处理机调度，主要介绍调度的级别、各级调度的功能和模型、调度性能评价标准及常用调度算法、中断处理和系统调用、shell基本工作原理。

第4章是存储管理，主要介绍与地址空间有关的基本概念、分区管理、基本的分页技术和分段技术、虚拟存储器、请求分页和请求分段技术、Linux中的存储管理技术。

第5章是文件系统，主要介绍文件分类、文件系统的功能、文件的逻辑组织和物理组织、文件的目录结构、文件的存储空间管理、文件的可靠性、文件共享和保护、Linux文件系统。

第6章是设备管理，主要介绍设备管理的有关概念和功能、设备分配技术、I/O软件构造原则、磁盘调度和管理、Linux系统设备管理。

第7章是操作系统的发展和安全性，主要介绍操作系统发展的动力、现代操作系统的发展、系统的安全性、系统性能评价。

书后三个附录分别给出了实验指导、Linux常用系统调用和库函数、Linux常用命令。

由于各学校课程设置、学时安排及学生程度等方面存在差异，在应用本书授课时，可以对内容进行适当取舍。下面列出的理论课学时安排建议是我们多年授课的体会，仅供参考。

本次修订工作主要由孟庆昌、张志华完成，参与编写、整理、录人工作的还有刘振英、牛欣源、路旭强、孟欣、马鸣远等。

由于编者水平有限，时间仓促，对广大读者的需求尚缺乏广泛深入的了解，书中难免存在不妥甚至错误之处，恳切期望广大读者给予批评指正，并及时反馈用书信息。

作者2017年7月于北京信息科技大学

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