（1）本書是湯子瀛/湯小丹所編《計算機操作繫統》經典教材的近期新版本。（2）本書全面覆蓋了考研大綱，是國內高校公認的考研指定教材；同時，新增了相關前沿技術介紹，滿足新工科教學需求。（3）本書提供了豐富的教學資源，如PPT、教案、教學大綱、案例、多類型習題、慕課、微課、課程思政素材、習題解析手冊、實驗指導手冊等，是當下真正意義上的立體化新形態教材，支持線上線下混合式教學模式。

●第1章 操作繫統引論1
1.1 操作繫統的目標和作用1
1.1.1 操作繫統的目標1
1.1.2 操作繫統的作用2
1.1.3 推動操作繫統發展的主要動力4
1.2 操作繫統的發展過程5
1.2.1 未配置操作繫統的計算機繫統5
1.2.2 單道批處理繫統6
1.2.3 多道批處理繫統7
1.2.4 分時繫統8
1.2.5 實時繫統10
1.2.6 微機操作繫統11
1.2.7 嵌入式操作繫統12
1.2.8 網絡操作繫統12
1.2.9 分布式操作繫統13
1.3 操作繫統的基本特性14
1.3.1 並發14
1.3.2 共享15
1.3.3 虛擬16
1.3.4 異步17
1.4 操作繫統的運行環境17
1.4.1 硬件支持17
1.4.2 操作繫統內核18
1.4.3 處理機的雙重工作模式19
1.4.4 中斷與異常20
1.5 操作繫統的主要功能21
1.5.1 處理機管理功能21
1.5.2 存儲器管理功能22
1.5.3 設備管理功能23
1.5.4 文件管理功能23
1.5.5 接口管理功能24
1.5.6 現代操作繫統的新功能25
1.6 操作繫統的結構設計26
1.6.1 簡單結構26
1.6.2 模塊化結構27
1.6.3 分層式結構28
1.6.4 微內核結構29
1.6.5 外核結構32
1.7 繫統調用33
1.7.1 繫統調用的基本概念33
1.7.2 繫統調用的類型35
1.8 本章小結35
習題1（含考研真題）36
第2章 進程的描述與控制38
2.1 前趨圖和程序執行38
2.1.1 前趨圖38
2.1.2 程序順序執行39
2.1.3 程序並發執行40
2.2 進程的描述42
2.2.1 進程的定義和特征42
2.2.2 進程的基本狀態與轉換43
2.2.3 掛起操作和進程狀態的轉換44
2.2.4 進程管理中的數據結構46
2.3 進程控制49
2.3.1 進程的創建49
2.3.2 進程的終止51
2.3.3 進程的阻塞與喚醒52
2.3.4 進程的掛起與激活53
2.4 進程通信53
2.4.1 進程通信的類型53
2.4.2 消息傳遞通信的實現方式56
2.4.3 Linu程通信實例59
2.5 線程的基本概念62
2.5.1 線程的引入62
2.5.2 線程與進程的比較63
2.5.3 線程的狀態和線程控制塊64
2.6 線程的實現65
2.6.1 線程的實現方式65
2.6.2 線程的實現67
2.6.3 線程的創建和終止69
2.7 本章小結70
習題2（含考研真題）70
第3章 處理機調度與死鎖72
3.1 處理機調度概述72
3.1.1 處理機調度的層次72
3.1.2 作業和作業調度73
3.1.3 進程調度74
3.1.4 處理機調度算法的目標76
3.2 調度算法77
3.2.1 先來先服務調度算法77
3.2.2 短作業優先調度算法78
3.2.3 優先級調度算法78
3.2.4 輪轉調度算法80
3.3.5 多級隊列調度算法81
3.2.6 多級反饋隊列調度算法82
3.2.7 基於公平原則的調度算法83
3.3 實時調度84
3.3.1 實現實時調度的基本條件84
3.3.2 實時調度算法分類85
3.3.3 最早截止時間優先算法86
3.3.4 大力度優惠松弛度優先算法87
3.3.5 優先級倒置88
3.4 Linu程調度實例90
3.5 死鎖概述91
3.5.1 資源問題91
3.5.2 計算機繫統中的死鎖92
3.5.3 死鎖的定義、必要條件和處理方法94
3.5.4 資源分配圖95
3.6 死鎖預防96
3.6.1 破壞“請求和保持”條件96
3.6.2 破壞“不可搶占”條件97
3.6.3 破壞“循環等待”條件97
3.7 死鎖避免98
3.7.1 繫統安全狀態98
3.7.2 利用銀行家算法避免死鎖99
3.8 死鎖的檢測與解除102
3.8.1 死鎖的檢測102
3.8.2 死鎖的解除103
3.9 本章小結105
習題3（含考研真題）105
第4章 進程同步108
4.1 進程同步的基本概念108
4.1.1 背景108
4.1.2 臨界區問題111
4.2 軟件同步機制112
4.3 硬件同步機制113
4.4 信號量機制115
4.4.1 信號量機制介紹115
4.4.2 信號量的應用118
4.5 管程機制119
4.6 經典進程的同步問題122
4.6.1 生產者-消費者問題122
4.6.2 哲學家進餐問題125
4.6.3 讀者-寫者問題128
4.7 Linu程同步機制130
4.8 本章小結132
習題4（含考研真題）133
第5章 存儲器管理135
5.1 存儲器的層次結構135
5.1.1 多層結構的存儲器135
5.1.2 主存儲器與寄存器136
5.1.3 高速緩存和磁盤緩存137
5.2 程序的裝入和鏈接138
5.2.1 地址綁定和內存保護138
5.2.2 程序的裝入139
5.2.3 程序的鏈接140
5.3 對換與覆蓋142
5.3.1 多道程序環境下的對換技術142
5.3.2 對換區的管理143
5.3.3 進程的換出與換入143
5.3.4 覆蓋145
5.4 連續分配存儲管理方式146
5.4.1 單一連續分配146
5.4.2 固定分區分配146
5.4.3 動態分區分配147
5.4.4 動態重定位分區分配151
5.5 分頁存儲管理方式153
5.5.1 分頁存儲管理的基本方法153
5.5.2 地址變換機構155
5.5.3 引入快表後的內存有效訪問時間157
5.5.4 兩級頁表和多級頁表157
5.5.5 反置頁表159
5.6 分段存儲管理方式160
5.6.1 分段存儲管理方式的引入160
5.6.2 分段繫統的基本原理161
5.6.3 信息共享164
5.7 段頁式存儲管理方式165
5.8 實例：基於IA-32 x86-64架構的內存管理策略167
5.9 本章小結169
習題5（含考研真題）169
第6章 虛擬存儲器171
6.1 虛擬存儲器概述171
6.1.1 常規存儲器管理方式的特征和局部性原理171
6.1.2 虛擬存儲器的定義和特征172
6.1.3 虛擬存儲器的實現方法173
6.2 請求分頁存儲管理方式174
6.2.1 請求分頁中的硬件支持175
6.2.2 請求分頁中的內存分配176
6.2.3 頁面調入策略178
6.3 頁面置換算法180
6.3.1 很好頁面置換算法和優選先出頁面置換算法180
6.3.2 最近最久未使用頁面置換算法和最少使用頁面置換算法181
6.3.3 Clock頁面置換算法183
6.3.4 頁面緩衝算法184
6.3.5 請求分頁繫統的內存有效訪問時間185
6.4 “抖動”與工作集186
6.4.1 多道程序度與“抖動”186
6.4.2 工作集187
6.4.3 “抖動”的預防方法189
6.5 請求分段存儲管理方式189
6.5.1 請求分段中的硬件支持190
6.5.2 分段的共享與保護191
6.6 虛擬存儲器實現實例193
6.6.1 實例1：在Windows XP繫統中實現虛擬存儲器193
6.6.2 實例2：在Linux繫統中實現虛擬存儲器194
6.7 本章小結195
習題6（含考研真題）195
第7章 輸入 輸出繫統198
7.1 I O繫統的功能、模型和接口198
7.1.1 I O繫統的基本功能198
7.1.2 I O繫統的層次結構和模型200
7.1.3 I O繫統接口202
7.2 I O設備和設備控制器203
7.2.1 I O設備203
7.2.2 設備控制器204
7.2.3 內存映像I O205
7.2.4 I O通道206
7.2.5 I O設備的控制方式208
7.3 中斷和中斷處理程序212
7.3.1 中斷簡介212
7.3.2 中斷處理程序213
7.3.3 實例：Linux繫統中斷處理215
7.4 設備驅動程序217
7.4.1 設備驅動程序概述217
7.4.2 設備驅動程序的執行過程218
7.4.3 設備驅動程序的框架219
7.5 與設備無關的I O軟件221
7.5.1 與設備無關軟件的基本概念221
7.5.2 與設備無關軟件的共有操作222
7.5.3 設備分配223
7.5.4 邏輯設備名映射到物理設備名225
7.5.5 I O調度226
7.6 用戶層的I O軟件226
7.6.1 繫統調用與庫函數227
7.6.2 假脫機繫統228
7.7 緩衝區管理231
7.7.1 緩衝的引入231
7.7.2 單緩衝區和雙緩衝區232
7.7.3 環形緩衝區234
7.7.4 緩衝池235
7.7.5 緩存237
7.8 磁盤性能概述和磁盤調度237
7.8.1 磁盤性能概述237
7.8.2 早期的磁盤調度算法240
7.8.3 基於掃描的磁盤調度算法241
7.9 本章小結243
習題7（含考研真題）244
第8章 文件管理247
8.1 文件和文件繫統247
8.1.1 文件、記錄和數據項248
8.1.2 文件名和文件類型249
8.1.3 文件繫統的層次結構250
8.1.4 文件操作251
8.2 文件的邏輯結構252
8.2.1 文件邏輯結構的類型252
8.2.2 順序文件253
8.2.3 順序文件記錄尋址254
8.2.4 索引文件255
8.2.5 索引順序文件256
8.2.6 直接文件和哈希文件257
8.3 文件目錄258
8.3.1 文件控制塊和索引節點258
8.3.2 簡單的文件目錄260
8.3.3 樹形目錄262
8.3.4 無環圖目錄264
8.3.5 目錄查詢技術264
8.4 文件共享266
8.4.1 利用有向無環圖實現文件共享266
8.4.2 利用符號鏈接實現文件共享267
8.5 文件保護269
8.5.1 保護域269
8.5.2 訪問矩陣的概念270
8.5.3 訪問矩陣的修改271
8.5.4 訪問矩陣的實現273
8.6 Linux文件繫統實例274
8.6.1 實例1：虛擬文件繫統274
8.6.2 實例2：Linux ext2文件繫統275
8.7 本章小結276
習題8（含考研真題）277
第9章 磁盤存儲器管理279
9.1 外存的組織方式279
9.1.1 連續組織方式280
9.1.2 鏈接組織方式281
9.1.3 索引組織方式284
9.2 文件存儲空間的管理287
9.2.1 空閑區表法和空閑鏈表法288
9.2.2 位示圖法289
9.2.3 成組鏈接法290
9.3 提高磁盤I O速度的途徑291
9.3.1 磁盤高速緩存291
9.3.2 提高磁盤I O速度的其他方法292
9.3.3 廉價磁盤冗餘陣列293
9.4 提高磁盤可靠性的技術295
9.4.1 第一級容錯技術295
9.4.2 第二級容錯技術296
9.4.3 基於集群繫統的容錯技術297
9.4.4 後備繫統298
9.5 存儲新技術300
9.5.1 傳統存儲繫統300
9.5.2 新型存儲繫統301
9.5.3 硬盤新技術301
9.6 數據一致性控制302
9.6.1 事務302
9.6.2 檢查點303
9.6.3 並發控制304
9.6.4 重復數據的一致性問題305
9.7 本章小節306
習題9（含考研真題）306
第10章 多處理機操作繫統310
10.1 多處理機繫統的基本概念310
10.1.1 多處理機繫統的引入310
10.1.2 多處理機繫統的類型311
10.2 多處理機繫統的結構312
10.2.1 統一內存訪問多處理機繫統結構312
10.2.2 非統一內存訪問多處理機繫統結構315
10.3 多處理機操作繫統的特征與分類318
10.3.1 多處理機操作繫統的特征318
10.3.2 多處理機操作繫統的功能319
10.3.3 多處理機操作繫統的類型321
10.4 多處理機操作繫統的進程同步323
10.4.1 集中式同步方式與分布式同步方式323
10.4.2 自旋鎖324
10.4.3 讀-復制-更新鎖325
10.4.4 二進制指數補償算法和待鎖CPU等待隊列機構326
10.4.5 定序機構327
10.4.6 面包房算法328
10.4.7 令牌環算法329
10.5 多處理機操作繫統的進程調度329
10.5.1 調度性能的評價因素330
10.5.2 進程分配方式331
10.5.3 進程（線程）調度方式332
10.5.3 死鎖的分類、檢測與解除335
10.6 本章小結336
習題10336
第11章 虛擬化和雲計算338
11.1 虛擬化的基本概念338
11.1.1 虛擬化的引入338
11.1.2 虛擬化的發展339
11.1.3 虛擬化的必要條件341
11.1.4 虛擬化的實現方法342
11.2 虛擬化技術345
11.2.1 虛擬機監視器345
11.2.2 CPU虛擬化346
11.2.3 內存虛擬化348
11.2.4 I O虛擬化348
11.2.5 多核虛擬化349
11.3 雲計算350
11.3.1 雲計算的引入350
11.3.2 雲計算的定義和基本特征351
11.3.3 虛擬機遷移352
11.3.4 授權和檢查354
11.4 實例：虛擬機軟件354
11.5 本章小結355
習題11356
第12章 保護和安全357
12.1 安全環境357
12.1.1 實現“安全環境”的主要目標357
12.1.2 繫統安全的特征358
12.1.3 計算機安全的分類359
12.2 數據加密技術360
12.2.1 數據加密原理360
12.2.2 對稱加密算法與非對稱加密算法362
12.2.3 數字簽名與數字證明書363
12.3 用戶驗證364
12.3.1 口令驗證技術365
12.3.2 基於物理標志的驗證技術367
12.3.3 生物識別驗證技術368
12.4 來自繫統內部的攻擊369
12.4.1 早期常用的內部攻擊方式369
12.4.2 邏輯炸彈與陷阱門370
12.4.3 特洛伊木馬與登錄欺騙371
12.4.4 緩衝區溢出372
12.5 來自繫統外部的攻擊373
12.5.1 病毒、蠕蟲和移動代碼373
12.5.2 計算機病毒的特征與類型374
12.5.3 病毒的隱藏方式376
12.5.4 病毒的預防與檢測377
12.6 可信繫統378
12.6.1 訪問矩陣模型和信息流控制模型378
12.6.2 可信計算基379
12.6.3 設計安全操作繫統的原則380
12.7 本章小結382
習題12382
參考文獻384

為了滿足當下高等學校操作繫統課程的教學需求，本書在《計算機操作繫統（第四版）》的基礎上進行了全方位的內容修訂與資源完善，現已全面覆蓋全國碩士研究生招生考試操作繫統考試大綱。全書共12章，在引論之後詳細介紹了進程的描述與控制、處理機調度與死鎖、進程同步、存儲器管理、虛擬存儲器、輸入輸出繫統、文件管理、磁盤存儲器管理、多處理機操作繫統、保護和安全等操作繫統的核心理論內容，跟蹤介紹了虛擬化和雲計算等前沿技術內容；同時，增加了足量案例與習題（含考研真題）。本書可以作為高等學校計算機類、電子信息類等相關專業的本科生教材，也可供從事計算機相關工作的技術人員與操作繫統的愛好者參考使用，還可作為考研學子的復習與輔導用書。