（1）本書是湯子瀛/湯小丹所編《計算機操作繫統》經典教材的**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。

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。

湯子瀛：
江蘇省靖江市人，杭州電子科技大學教授，操作繫統領域專家；參與了我國第一代大型電子管計算機和第二代晶體管計算機的研制工作；主編經典教材《計算機操作繫統》。

湯小丹：
江蘇省靖江市人，杭州師範大學教授；從教數十年，主講“操作繫統”“操作繫統實踐”等課程，編寫了《現代操作繫統》《操作繫統教程》等多部優秀教材；經典教材《計算機操作繫統》新版主編。

【章名目錄】

第 1章操作繫統引論
第 2章進程的描述與控制
第3章處理機調度與死鎖
第4章進程同步
第5章存儲器管理
第6章虛擬存儲器
第7章輸入/輸出繫統
第8章文件管理
第9章磁盤存儲器管理
第 10章多處理機操作繫統
第 11章虛擬化和雲計算
第 12章保護和安全

【詳細目錄】

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 Linux進程通信實例 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 最低松弛度優先算法 87
3．3．5 優先級倒置 88
3．4 Linux進程調度實例 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 Linux進程同步機制 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 最佳頁面置換算法和先進先出頁面置換算法 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/O 205
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10 336

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11 356

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12 382

參考文獻 384