计算机操作系统教程（第三版）

中国水利水电出版社

【作者】柯敏毅梅清

【I S B N 】978-7-5084-6147-2

【责任编辑】李炎

【适用读者群】高职高专

【出版时间】2009-01-01

【开本】16开本

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】2009年1月第3版

【页数】244

【千字数】

【印张】

【定价】￥25

【丛书】21世纪高职高专新概念教材

【备注信息】教育部高等学校高职高专计算机类专业教学指导委员会优秀教材

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本书第二版于2003年出版，第三版根据作者教学实践，综合各教材使用单位同行的建议和操作系统的最新发展，在保持第一、第二版原有基本结构不变的前提下，对原书各章节内容做了必要的调整、增删和完善，增加了第8章“操作系统安全与保密机制”，第9章“网络操作系统”，第10章“实验指导——典型操作系统实验范例”。全书共10章，内容包括：操作系统概述、作业管理、进程管理、存储管理、设备管理、文件管理和具体操作系统对上述功能的实现的举例。第三版特别增加了四个操作系统的实验，对帮助学生认识操作系统核心内容有重要作用。

本书涵盖了操作系统原理的基本内容，并将操作系统的基本原理与实际相结合。在内容取舍、文字描述、习题选择方面力求以面向实践、重在应用、便于教学组织为原则，在章节安排、形式体例、行文风格方面与传统的理科原理式的课程不同，努力做到概念引出自然、内涵与外延适中、深入浅出。特别适合高职高专计算机及相关专业作为教材，同时也可作为各类大专院校师生的参考书。

依据《基本要求》和《培养规格》，涵盖操作系统原理基本内容；

采用“问题/任务驱动”的编写方式，便于激发学习兴趣；

概念引出自然，行文深入浅出，文字简练，可读性强；

精选3种常见操作系统典型功能实现方法案例，并将知识点融于案例中，可操作性强；

提供4个典型的操作系统实验范例，讲原理与实际相结合，实用性强

计算机操作系统是计算机系统配置的最重要的软件，在整个计算机系统软件中处于中心地位。操作系统设计的好坏直接决定计算机系统的性能和计算机用户使用计算机的方便程度。所以计算机操作系统是计算机科学技术类专业的重要基础课。

本书第一、二版分别于2001年和2003年出版，受到读者的广泛欢迎。许多高职高专学校使用它作为教材。综合各教材使用单位同行的建议和操作系统的最新发展，在保持第一、二版原有基本结构不变的前提下，第三版对原书各章节内容做了必要的调整、增删和完善，增加了第8章、第9章和第10章。主要修订内容包括：

第1章增加了操作系统框架的内容介绍，增加了嵌入式操作系统的介绍，详细介绍了UNIX操作系统，增加了习题部分。

第2章对作业的基本概念做了新的定义。

第3章增加了学习目标部分，在进程概述中详细地介绍了进程与程序的区别，增加了线程特点的介绍，修改了银行家算法部分。

第5章增加了从使用角度对外部设备的分类，增加了中断控制方式和通道控制方式的相关内容。

第6章增加了按组织结构对文件分类的内容（6.1.2节），增加了对记录式文件和流式文件的介绍，以及磁带存储结构的介绍。

第7章增加了习题。

增加了第8章“操作系统安全与保密机制”。

增加了第9章“网络操作系统”。

增加了第10章“实验指导——典型操作系统实验范例”。

本书内容涵盖了操作系统原理的基本内容，并将操作系统的基本原理与实际相结合。在内容取舍、文字描述、习题选择方面力求以面向实践、重在应用、便于教学组织为原则，在章节安排、形式体例、行文风格方面与传统的理科原理式的课程不同，努力做到概念引出自然、内涵与外延适中、深入浅出。特别适合高职高专计算机相关专业作为教材，同时也可作为各类大专院校师生的参考书。

本课程参考教学学时为50学时，实验10学时。前期课程为高级程序设计语言、数据结构、计算机组成和结构，后继课程为数据库理论、网络操作系统等。

为方便教师使用多媒体教学，本书配有电子教案，此教案用PowerPoint制作，使用教师可根据教学实际任意修改。需要的教师或学生请到中国水利水电出版社网站免费下载，网址：http://www.waterpub.com.cn/softdown/。

本书由湖北工业大学柯敏毅、梅清任主编，谢芳（湖北工业大学）、沈华（湖北工业大学）、马洪娟（山东电子工业学校）任副主编。参加本书编写工作的还有徐小平（湖北鄂州大学）、宋士银（山东农业管理干部学院）、黄逵中（武汉电力学校）、覃晓康（恩施职业技术学院）、刘翌南（湖南工业职业技术学院）、龙光涛（贵州电子信息职业技术学院）、李红玲（湖北教育学院）等。

由于作者水平有限，错误与不妥之处在所难免，恳请读者与专家批评指正。

序
第三版前言
第二版前言
第一版前言
第1章计算机操作系统概述 1
本章学习目标 1
1.1 存储程序式计算机 1
1.1.1 存储程序式计算机的系统结构 1
1.1.2 作为扩展计算机功能的操作系统 2
1.1.3 作为资源管理的操作系统 2
1.1.4 操作系统的工作框架 2
1.2 操作系统的发展 3
1.2.1 手工操作阶段 3
1.2.2 单道与多道批处理系统 3
1.2.3 分时系统 6
1.2.4 实时系统 7
1.2.5 网络操作系统与分布式操作系统 8
1.2.6 嵌入式操作系统 9
1.3 操作系统的基本概念 10
1.3.1 操作系统的定义 10
1.3.2 操作系统的基本功能 10
1.3.3 操作系统的特征 14
1.4 操作系统的逻辑模型 15
1.5 操作系统简介 15
1.5.1 DOS操作系统 16
1.5.2 MS-Windows操作系统 16
1.5.3 UNIX操作系统 16
本章小结 16
习题一 17
第2章作业管理 18
本章学习目标 18
2.1 作业的基本概念 18
2.1.1 作业的形成过程 18
2.1.2 批处理系统作业运行前的准备——作业控制语言 19
2.1.3 分时系统作业控制方法—命令 21
2.2 操作系统向作业提供的程序级接口——系统调用 22
2.2.1 系统功能调用的分类 23
2.2.2 系统功能调用的实现过程描述 23
2.3 单道批处理系统的作业调度 24
2.3.1 作业调度性能的衡量指标 24
2.3.2 先来先服务作业调度算法 25
2.3.3 短作业优先调度算法 26
2.3.4 高响应比优先作业调度算法 26
2.4 多道批处理系统作业调度应考虑的因素 27
本章小结 27
习题二 28
第3章进程管理 29
本章学习目标 29
3.1 进程的概述 29
3.2 进程的引入和定义 30
3.2.1 进程的引入 30
3.2.2 进程的定义 32
3.3 进程的状态和进程控制块 34
3.3.1 进程的状态及状态变化图 34
3.3.2 进程的结构、进程控制块及组织方式 36
3.4 进程控制 38
3.4.1 原语 39
3.4.2 进程控制原语 39
3.5 线程的基本概念 40
3.5.1 线程的引入 40
3.5.2 线程与进程的关系 41
3.5.3 线程的类型 42
3.5.4 线程的特点 43
3.6 进程调度 43
3.6.1 进程调度的职能 43
3.6.2 进程调度所用的主要数据结构 44
3.6.3 进程调度的方式 44
3.6.4 进程调度算法 44
3.6.5 综合的调度策略——调度用的进程状态切换图 47
3.7 进程通信 48
3.7.1 进程互斥 48
3.7.2 互斥用的硬件机制 48
3.7.3 进程同步 49
3.7.4 用信号量实现进程同步 49
3.7.5 两个经典的同步/互斥问题 51
3.7.6 结构化的同步/互斥机制——管程 54
3.7.7 消息缓冲 55
3.8 死锁问题 57
3.8.1 死锁产生的原因和必要条件 57
3.8.2 预防死锁 59
3.8.3 避免死锁 61
3.8.4 检测与解除死锁 63
本章小结 64
习题三 64
第4章存储管理 67
本章学习目标 67
4.1 存储管理的功能 68
4.1.1 内存的分配与回收 68
4.1.2 地址重定位 69
4.1.3 存储保护 71
4.1.4 虚拟存储器 72
4.2 实存管理 72
4.2.1 固定分区存储管理 72
4.2.2 可变式分区存储管理 73
4.2.3 纯分页存储管理 79
4.2.4 纯分段存储管理 83
4.3 虚拟存储器管理 85
4.3.1 虚拟存储器的概念 85
4.3.2 请求式分页存储管理与动态地址重定位 86
4.3.3 页面置换算法 88
4.3.4 请求式分页存储管理性能分析举例 91
4.3.5 请求式分段存储管理与动态地址重定位 93
4.3.6 段页式存储管理与动态地址重定位 96
4.4 碎片与抖动问题 97
本章小结 99
习题四 100
第5章设备管理 102
本章学习目标 102
5.1 设备管理概述 102
5.1.1 设备类型 102
5.1.2 设备管理的任务和功能 103
5.1.3 设备控制块（DCB） 104
5.2 数据传送控制方式 104
5.2.1 程序直接控制方式 105
5.2.2 中断控制方式 105
5.2.3 DMA方式 106
5.2.4 通道控制方式 107
5.3 缓冲技术 109
5.3.1 缓冲的引入 109
5.3.2 单缓冲 110
5.3.3 双缓冲 110
5.3.4 环形缓冲 111
5.3.5 缓冲池 112
5.4 设备分配技术 113
5.4.1 独享设备的分配 113
5.4.2 共享设备的分配 113
5.4.3 虚拟设备的分配与Spooling技术 114
5.5 I/O进程控制 115
5.5.1 用户进程的输入输出请求 115
5.5.2 设备驱动程序 115
5.5.3 中断处理程序的处理过程 116
本章小结 117
习题五 117
第6章文件管理 119
本章学习目标 119
6.1 文件与文件系统 119
6.1.1 文件与文件系统的概念 119
6.1.2 文件的分类、属性及文件系统的功能 119
6.2 文件的逻辑结构 120
6.2.1 逻辑结构 121
6.2.2 存取方法 121
6.3 文件的物理结构 121
6.3.1 顺序结构 121
6.3.2 链接结构 122
6.3.3 索引结构 122
6.4 文件目录 124
6.4.1 单级目录结构 124
6.4.2 二级目录结构 125
6.4.3 多级目录结构 125
6.5 文件的操作 127
6.6 文件的共享与保护 127
6.7 文件的完整性 130
6.8 外存空间的管理 131
6.8.1 外存的主要技术参数 131
6.8.2 空闲块的管理 132
6.8.3 分配策略 133
6.8.4 磁盘的驱动调度 133
本章小结 135
习题六 136
第7章常见操作系统典型功能和实现方法的举例 139
本章学习目标 139
7.1 Windows NT进程、线程的特点 139
7.1.1 Windows NT进程、线程及对象之间的关系 139
7.1.2 进程管理程序 140
7.1.3 线程调度 141
7.2 UNIX进程管理 143
7.2.1 UNIX进程状态 143
7.2.2 UNIX进程描述 144
7.2.3 UNIX进程控制 144
7.2.4 UNIX进程调度 145
7.3 UNIX进程通信与同步机制 146
7.4 Windows NT文件系统 146
7.4.1 FAT文件分配表 147
7.4.2 NTFS文件系统 147
7.5 UNIX文件系统索引结构介绍 148
7.6 Linux文件系统 152
7.6.1 EXT2文件系统 152
7.6.2 EXT2索引节点 153
7.6.3 EXT2超级块 154
7.6.4 EXT2中的目录 155
7.7 UNIX NFS文件系统 155
7.8 Windows NT存储管理的二级页表结构 156
7.9 Linux系统的内存管理技术 158
7.10 UNIX内存管理技术 160
7.11 UNIX I/O设备管理 164
7.12 Linux I/O设备管理 164
本章小结 165
习题七 165
第8章操作系统安全与保密机制 167
本章学习目标 167
8.1 概述 167
8.2 访问控制技术 170
8.3 数据加密技术 174
8.4 认证技术 176
8.5 防火墙技术 179
习题八 179
第9章网络操作系统 180
本章学习目标 180
9.1 网络操作系统概述 180
9.1.1 网络拓扑结构 180
9.1.2 通信与协议 181
9.1.3 网络操作系统功能 183
9.1.4 网络操作系统实现策略 184
9.2 网络通信技术 185
9.2.1 原语通信 185
9.2.2 远程过程调用 188
9.3 网络资源共享技术 191
9.3.1 硬盘共享 191
9.3.2 打印机共享 192
9.3.3 数据和软件资源共享 193
9.4 网络文件系统 194
本章小结 194
习题九 195
第10章实验指导——典型操作系统实验范例 196
实验一进程调度 196
实验二作业调度 202
实验三存储管理 211
实验四文件管理 217
参考文献 225

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