了得網計算機/網絡_操作繫統（第3版）

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內容簡介

本書是普通高等教育"十一五”*規劃教材，北京高等教育精品教材，全面繫統地介紹現代操作繫統的基本理論和*技術。全書共分11章：第1章概述操作繫統的定義、功能、特征、發展歷程和結構；第2章至第8章分別講述進程和線程管理、死鎖、調度、存儲管理、文件繫統、輸入/輸出管理和用戶接口服務；第9章介紹嵌入式操作繫統；第10章講述分布式操作繫統；第11章講述繫統的安全性與保護機制。二個附錄分別給出實驗指導和部分習題參考答案，並為教師免費提供電子教案。

作者簡介

孟慶昌，北京信息科技大學計算機科學與工程繫教授，先後編著、翻譯、審校書籍（正式出版）三十多本，並在國內刊物上發表了多篇論文。多年來，一直從事UNIX和Linux的教學和培訓工作，在國內頗具影響。

第1章操作繫統引論1
1.1 計算機硬件結構1
1.1.1 處理器2
1.1.2 存儲器2
1.1.3 I/O設備3
1.1.4 總線3
1.2 什麼是操作繫統4
1.2.1 操作繫統概念4
1.2.2 操作繫統的主要功能5
1.2.3 操作繫統的地位8
1.3 操作繫統的發展歷程9
1.3.1 操作繫統的形成9
1.3.2 操作繫統的發展12
1.3.3 推動操作繫統發展的動力12第1章操作繫統引論1
1.1 計算機硬件結構1
1.1.1 處理器2
1.1.2 存儲器2
1.1.3 I/O設備3
1.1.4 總線3
1.2 什麼是操作繫統4
1.2.1 操作繫統概念4
1.2.2 操作繫統的主要功能5
1.2.3 操作繫統的地位8
1.3 操作繫統的發展歷程9
1.3.1 操作繫統的形成9
1.3.2 操作繫統的發展12
1.3.3 推動操作繫統發展的動力12
1.4 操作繫統的類型12
1.4.1 批處理繫統13
1.4.2 分時繫統14
1.4.3 實時繫統15
1.4.4 網絡操作繫統16
1.4.5 分布式操作繫統18
1.4.6 其他操作繫統18
1.5 操作繫統的特征20
1.6 操作繫統結構設計20
1.6.1 整體結構21
1.6.2 層次結構21
1.6.3 虛擬機結構23
1.6.4 客戶-服務器結構24
1.7 操作繫統初啟過程25
1.8 本章小結26
習題126
第2章進程和線程28
2.1 進程概念28
2.1.1 多道程序設計28
2.1.2 進程概念29
2.2 進程的狀態和組成31
2.2.1 進程的狀態及其轉換31
2.2.2 進程描述34
2.2.3 進程隊列36
2.3 進程管理37
2.3.1 進程圖37
2.3.2 進程創建38
2.3.3 進程終止40
2.3.4 進程阻塞40
2.3.5 進程喚醒41
2.4 線程41
2.4.1 線程概念41
2.4.2 線程的實現44
2.5 進程的同步和互斥45
2.5.1 進程同步與互斥的概念45
2.5.2 臨界資源和臨界區47
2.5.3 互斥實現方式48
2.5.4 信號量50
2.5.5 信號量的一般應用53
2.6 經典進程同步問題54
2.7 管程59
2.8 進程通信61
2.8.1 消息傳遞繫統62
2.8.2 客戶-服務器繫統中的通信64
2.9 本章小結65
習題266
第3章死鎖69
3.1 資源69
3.1.1 資源使用模式69
3.1.2 可搶占資源與不可搶占資源70
3.2 死鎖概念70
3.2.1 什麼是死鎖71
3.2.2 死鎖的條件73
3.2.3 資源分配圖73
3.2.4 處理死鎖的方法75
3.3 死鎖的預防75
3.3.1 破壞互斥條件75
3.3.2 破壞占有且等待條件75
3.3.3 破壞非搶占條件76
3.3.4 破壞循環等待條件76
3.4 死鎖的避免77
3.4.1 安全狀態77
3.4.2 資源分配圖算法79
3.4.3 銀行家算法79
3.5 死鎖的檢測和恢復81
3.5.1 對單體資源類的死鎖檢測82
3.5.2 對多體資源類的死鎖檢測82
3.5.3 從死鎖中恢復83
3.5.4 “饑餓”和活鎖的概念85
3.6 處理死鎖的綜合方式86
3.7 本章小結87
習題388
第4章調度90
4.1 調度類型90
4.2 作業調度92
4.2.1 作業狀態92
4.2.2 作業控制塊和作業調度的
功能92
4.3 進程調度94
4.3.1 進程調度的功能94
4.3.2 進程調度的時機94
4.3.3 進程調度的基本方式94
4.3.4 交互式繫統中常用的調度
算法95
4.3.5 兩級調度模型95
4.4 調度準則96
4.4.1 影響調度算法選擇的主要
因素96
4.4.2 調度性能評價準則96
4.5 調度算法97
4.5.1 先來先服務法97
4.5.2 短作業優先法98
4.5.3 短剩餘時間優先法99
4.5.4 優先級法100
4.5.5 輪轉法101
4.5.6 多級隊列法103
4.5.7 多級反饋隊列法103
4.5.8 高響應比優先法104
4.5.9 公平共享法105
4.5.10 幾種常用調度算法的比較105
4.6 線程調度106
4.7 多處理器調度107
4.7.1 多處理器繫統的類型107
4.7.2 多處理器調度方法107
4.8 實時調度108
4.8.1 實時任務類型108
4.8.2 實時調度算法108
4.9 UNIX/Linux進程調度109
4.9.1 UNIX進程調度109
4.9.2 Linux進程調度110
4.10 中斷處理112
4.10.1 中斷概述112
4.10.2 中斷的處理過程113
4.10.3 中斷優先級和多重中斷116
4.11 信號機制119
4.11.1 信號機制概念119
4.11.2 信號的分類、產生和傳送120
4.11.3 信號的處理方式121
4.11.4 信號的檢測和處理121
4.12 本章小結122
習題4123
第5章存儲管理125
5.1 引言125
5.1.1 用戶程序的地址空間125
5.1.2 重定位126
5.1.3 對換技術128
5.2 分區法130
5.2.1 固定分區法130
5.2.2 動態分區法131
5.2.3 可重定位分區分配134
5.3 分頁技術135
5.3.1 分頁存儲管理的基本概念135
5.3.2 分頁繫統中的地址映射137
5.3.3 頁面尺寸138
5.3.4 硬件支持138
5.3.5 保護方式140
5.3.6 頁表的構造140
5.3.7 頁面共享143
5.4 分段技術144
5.4.1 分段存儲管理的基本概念145
5.4.2 地址轉換146
5.4.3 段的共享和保護147
5.5 段頁式技術148
5.5.1 段頁式存儲管理的基本
原理148
5.5.2 地址轉換過程149
5.6 虛擬存儲器150
5.6.1 虛擬存儲器的概念150
5.6.2 虛擬存儲器的特征151
5.7 請求分頁技術151
5.7.1 請求分頁存儲管理的基本
思想151
5.7.2 硬件支持及缺頁處理152
5.7.3 請求分頁技術的性能153
5.8 頁面置換算法155
5.8.1 頁面置換155
5.8.2 先進先出法156
5.8.3 置換法157
5.8.4 近久未使用置換法157
5.8.5 近未使用置換法158
5.8.6 第二次機會置換法159
5.8.7 時鐘置換法160
5.8.8 少使用置換法160
5.8.9 頁面緩衝算法160
5.9 內存塊的分配和抖動問題161
5.9.1 內存塊的分配161
5.9.2 抖動問題163
5.10 請求分段技術166
5.11 Linux繫統的存儲管理167
5.11.1 Linux的多級頁表結構167
5.11.2 內存頁的分配與釋放168
5.11.3 內存交換169
5.12 本章小結169
習題5171
第6章文件繫統173
6.1 概述173
6.1.1 文件及其分類173
6.1.2 文件命名175
6.1.3 文件屬性176
6.1.4 文件存取方法177
6.1.5 文件結構178
6.2 文件繫統的功能和結構180
6.2.1 文件繫統的功能180
6.2.2 文件繫統的結構180
6.3 目錄結構和目錄查詢181
6.3.1 文件控制塊和文件目錄181
6.3.2 單級目錄結構183
6.3.3 二級目錄結構184
6.3.4 樹形目錄結構185
6.3.5 非循環圖目錄結構186
6.3.6 目錄查詢方法187
6.4 文件和目錄操作188
6.4.1 文件操作188
6.4.2 目錄操作190
6.4.3 UNIX繫統中文件操作示例191
6.5 文件繫統的實現193
6.5.1 文件繫統的格式193
6.5.2 文件存儲分配195
6.5.3 空閑存儲空間的管理200
6.6 管道文件203
6.7 文件繫統的可靠性204
6.7.1 磁盤壞塊管理204
6.7.2 後備205
6.7.3 文件繫統和一致性206
6.8 本章小結207
習題6208
第7章輸入/輸出管理210
7.1 I/O管理概述210
7.1.1 I/O設備分類和標識210
7.1.2 I/O繫統結構211
7.1.3 設備控制器212
7.1.4 I/O繫統的控制方式213
7.1.5 I/O管理的功能217
7.2 設備分配218
7.2.1 與設備分配相關的因素218
7.2.2 設備分配技術219
7.2.3 設備分配算法220
7.2.4 SPOOLing繫統220
7.3 I/O軟件層次221
7.3.1 中斷處理程序222
7.3.2 設備驅動程序222
7.3.3 與設備無關的操作繫統I/O
軟件225
7.3.4 用戶級I/O軟件228
7.4 磁盤調度和管理228
7.4.1 磁盤調度229
7.4.2 磁盤管理232
7.5 本章小結234
習題7235
第8章用戶接口服務237
8.1 用戶接口的發展237
8.2 繫統調用238
8.2.1 繫統調用和庫函數238
8.2.2 繫統調用使用方式239
8.2.3 繫統調用的處理方式241
8.3 命令行接口244
8.3.1 命令的一般使用方式244
8.3.2 命令解釋程序245
8.3.3 shell程序設計246
8.4 圖形用戶界面247
8.4.1 圖形界面簡介247
8.4.2 X Window繫統249
8.5 本章小結252
習題8253
第9章嵌入式操作繫統254
9.1 嵌入式繫統概述254
9.2 嵌入式操作繫統概述255
9.2.1 嵌入式軟件繫統的體繫
結構255
9.2.2 嵌入式操作繫統256
9.3 實時內核及其實現257
9.3.1 任務管理與調度257
9.3.2 中斷和時間管理259
9.3.3 任務的同步和通信259
9.3.4 內存管理262
9.3.5 I/O管理264
9.4 實例簡介——?CLinux264
9.5 本章小結267
習題9267
第10章分布式操作繫統268
10.1 分布式繫統概述268
10.1.1 分布式繫統特征268
10.1.2 分布式繫統的優點269
10.2 分布式操作繫統概述269
10.2.1 分布式操作繫統簡介269
10.2.2 分布式繫統的設計目標270
10.3 分布式繫統的實現272
10.3.1 通信問題272
10.3.2 進程管理272
10.3.3 死鎖問題275
10.3.4 文件繫統275
10.3.5 中間件277
10.4 4種多機繫統的比較278
10.5 雲計算繫統279
10.5.1 雲計算簡述279
10.5.2 雲操作繫統簡述282
10.6 本章小結282
習題10283
第11章安全性與保護機制284
11.1 安全性概述284
11.1.1 信息安全問題284
11.1.2 安全環境284

11.2 常見的安全性攻擊286
11.2.1 常見的攻擊點286
11.2.2 網絡威脅286
11.2.3 計算機病毒287
11.3 一般性安全機制290
11.3.1 安全措施290
11.3.2 一般性安全機制290
11.4 保護機制291
11.4.1 保護域292
11.4.2 存取控制表294
11.4.3 權力295
11.4.4 可信繫統296
11.4.5 安全性能評測標準

前言

本書是普通高等教育“十一五”規劃教材，北京高等教育精品教材。本次修訂時，我們遵循從精從簡原則，突出理論基本點，講清技術發展脈路，導入知識應用。在修改之前，我們征詢和歸納了使用本教材的各院校師生的反饋意見，結合實際教學中的體會，討論了操作繫統理論、技術和應用的發展。本書是普通高等教育“十一五”規劃教材，北京高等教育精品教材。本次修訂時，我們遵循從精從簡原則，突出理論基本點，講清技術發展脈路，導入知識應用。在修改之前，我們征詢和歸納了使用本教材的各院校師生的反饋意見，結合實際教學中的體會，討論了操作繫統理論、技術和應用的發展。
與第 2 版相比，本次修訂進行了一繫列重大修改，主要是減、增部分內容。修改包括以下幾方面：（1）將第 2 版中第 12 章“實例研究 1：UNIX”、第 13 章“實例研究 2：Linux”、第 14 章“實例研究 3：Windows 2000”和附錄 B“Linux 常用繫統調用”共 4 個章節刪除。這主要考慮到學生學時有限，教材篇幅不宜過長。實例中部分經典內容並入其他章節。（2）在第 1 章中增加“操作繫統初啟過程”一節，使讀者對開機引導過程有個大致了解。（3）在第 2 章中改寫了“哲學家進餐問題”的算法，增加了“使用信號量的幾點提示”，以答復實際授課中學生對使用信號量和 P、V 操作解決進程同步等問題時的疑惑，僅是粗淺體會，希望起到“拋磚引玉”的效果。（4）在第 3 章中加入“活鎖”概念的介紹。（5）刪除原第 5 章中“請求分段技術”的有關“鏈接中斷處理”的內容。（6）在第 10 章“分布式操作繫統”中增加“雲計算繫統”一節，以適應當前信息技術熱門應用的潮流。（7）對原書中不妥、不確切、不明了的表述做了修訂。全書共分 11 章：第 1 章是操作繫統引論；第 2 章至第 8 章分別講述進程和線程、死鎖、調度、存儲管理、文件繫統、輸入/輸出管理和用戶接口服務；第 9 章介紹嵌入式操作繫統；第 10 章講述分布式操作繫統；第 11 章講述安全性與保護機制；書後附錄給出了實驗指導，包括 9 個實驗，並為教師負責提供電子教案及習題參考答案。
任課老師可登錄華信教育資源網注冊下載。由於各學校課程設置、學時安排及學生程度等方面存在差異，所以在應用本教材授課時，可以對內容酌情進行取舍。
本書可作為大學本科及專科計算機相關專業學生的教科書或考研參考書，以及計算機工作者的自學用書。本次修訂主要由孟慶昌、牛欣源、張志華和路旭強編寫，參加編寫、整理、錄入工作的還有劉振英、孟欣、肖林、袁薇、孟平等。由於編者水平有限，時間又很緊，對廣大讀者的需求尚缺乏廣泛深入的了解，書中難免存在不妥甚至錯誤之處，懇請廣大讀者批評指正，並及時反饋用書信息。

作者於北京信息科技大學

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