操作系统原理及应用（Windows Server 2008）

本书以Windows Server 2008为范例，针对高职高专学生的特点，总结作者多年从事教学和实际应用开发的经验，由浅入深，基本理论以够用为度，理论结合实际，讲述操作系统的基本原理及实际应用。

操作系统原理是高职高专计算机类相关专业的必修课，而适合高职高专特点的操作系统原理教材较少，特别是结合当代实际应用且理论联系实际的教材更少。传统的操作系统教材以设计操作系统为出发点，理论讲述过于深奥，结合实际的操作系统过少，不太适合高职高专计算机类相关专业的培养目标。

本书以Windows Server 2008为范例，针对高职高专学生的特点，总结作者多年从事教学和实际应用开发的经验，由浅入深，基本理论以够用为度，理论结合实际，讲述操作系统的基本原理及实际应用。

全书共9章，各章内容简述如下：

第1章 操作系统引论。主要介绍操作系统概述、操作系统发展历史、操作系统的分类，并针对Windows Server 2008的特点增加了一些新的实用内容。

第2章 文件管理。介绍文件的结构及存取方法、文件目录、文件的使用、Windows Server 2008文件系统、磁盘管理员、磁盘卷文件的压缩、加密与磁盘整理等。

第3章 进程管理。介绍进程和线程的描述、进程的控制、进程调度、进程同步、互斥与通信、Windows Server 2008的线程调度、中断和异常处理、Windows Server 2008的同步与互斥机制、进程通信——本地过程调用（LPC）等。

第4章 存储管理。主要介绍存储管理的目的和功能、覆盖和交换技术、虚拟存储技术、缓冲存储器、存储管理机制、Windows Server 2008的内存管理。

第5章 设备管理。主要介绍设备管理的目标和功能、I/O控制方式、缓冲技术、设备分配、Windows Server 2008的I/O系统。

第6章 作业管理。主要介绍作业的概念、作业调度、用户与操作系统的接口、作业控制。

第7章 UNIX系统简介。介绍UNIX操作系统概述、系统结构、文件系统、管道pipe、系统调用、shell语言。

第8章 Linux系统简介。介绍Linux的发展与特性、Linux文件系统、Linux的shell简介。

第9章 上机实训。以Visual C++程序为例，调试和理解进程和线程的概念，有案例程序源代码，方便上机实训。

本书通过精心组织和编排，前5章的前一部分讲述操作系统的基本原理、基本概念，后一部分讲述Windows Server 2008的具体技术实现，前后呼应，互为补充，避免了传统操作系统教材以设计操作系统为出发点，理论讲述过于深奥，结合实际的操作系统过少的缺点，通过本教材的学习，不仅可以掌握操作系统的基本原理，而且可以通过上机实训加深对基本原理和基本概念的理解，并能够使用具体的操作系统。

本书还配有相应的教学大纲、习题解答、考试试卷及答案、电子教案、案例程序源代码等。读者可以从中国水利水电出版社网站和万水书苑下载相关教学资源，网址为：http://www. waterpub.com.cn/或http://www.wsbookshow.com/，或与作者（jnjtsxj@163.com）联系，获取更多的教学服务支持。

本书建议学时60学时左右，学时分配表如下：

章 名 学时数（理论+上机）

第1章 操作系统引论 4+2

第2章 文件管理 8+2

第3章 进程管理 14+2

第4章 存储管理 8+2

第5章 设备管理 6+2

第6章 作业管理 2

第7章 UNIX系统简介 2+2

第8章 Linux系统简介 2+2

总计 60

本书由沈祥玖编著，主要编写人员分工如下：第1、2、3章由沈祥玖编写，第4、5章由李作纬编写，第3、6、7章由徐延峰编写，第8章由王守强编写，第9章由王红和钱斌编写。全书由沈祥玖统编定稿，参加编写的还有周昊、曹梅红、周建玲、徐成强、张圣老师。在此一并表示感谢。

由于编者水平有限，本书可能还有不足之处，希望读者提出宝贵意见。

编 者

2011年1月

前言

第1章 操作系统引论 1
1.1 操作系统概述 1
1.1.1 计算机系统 1
1.1.2 操作系统的作用 3
1.1.3 操作系统的功能 4
1.2 操作系统发展历史 6
1.2.1 操作系统发展的主要动因 7
1.2.2 手工操作阶段 8
1.2.3 单道批处理系统 8
1.2.4 多道批处理系统 9
1.2.5 分时操作系统 10
1.2.6 实时系统 12
1.3 操作系统的分类 12
1.3.1 多处理机操作系统 13
1.3.2 网络操作系统 13
1.3.3 分布式操作系统 14
1.3.4 嵌入式操作系统 14
1.3.5 通用操作系统 14
1.3.6 微机操作系统 15
1.4 Windows Server 2008简介 17
1.4.1 服务器角色 18
1.4.2 Windows Server 2008的核心技术 18
1.4.3 产品系列比较 21
1.5 Windows Server 2008模块结构 21
1.5.1 Windows Server 2008结构纵览 22
1.5.2 用户模式与内核模式的比较 22
1.5.3 Windows Server 2008结构部件 23
1.6 Windows Server 2008执行体中的重要组件 27
1.6.1 对象管理器（Object Manager） 27
1.6.2 进程管理器（Process Manager） 27
1.6.3 虚拟内存管理器（Virtual Memory
Manager） 27
1.6.4 本地过程调用功能（Local Procedure
Call Facility） 28
1.6.5 安全参考监视器（Security Reference
Monitor） 28
1.6.6 I/O管理器（I/O Manager） 28
本章小结 29
习题一 29
第2章 文件管理 31
2.1 文件、文件系统与文件分类 31
2.1.1 文件和文件系统 31
2.1.2 文件的分类 32
2.2 文件的结构及存取方法 33
2.2.1 文件的逻辑结构 33
2.2.2 文件的物理结构 34
2.2.3 文件的存取方法 36
2.2.4 文件存储空间管理 37
2.3 文件目录 37
2.3.1 单级和二级目录 38
2.3.2 多级目录 38
2.3.3 文件目录检索 39
2.4 文件的使用 41
2.4.1 文件操作的系统调用 41
2.4.2 文件共享、保护和保密 43
2.5 Windows Server 2008文件系统 45
2.5.1 FAT文件系统 45
2.5.2 NTFS文件系统 46
2.5.3 管理文件与文件夹的访问许可权 48
2.6 磁盘管理员 55
2.6.1 磁盘管理的控制台 55
2.6.2 创建主磁盘分区 58
2.6.3 创建扩展磁盘分区 60
2.6.4 指定“活动”的磁盘分区 61
2.6.5 对已创建磁盘分区的常用操作 62
2.7 磁盘卷 63
2.7.1 升级为动态磁盘 63
2.7.2 简单卷 64
2.7.3 扩展简单卷 65
2.7.4 跨区卷 65
2.7.5 带区卷 66
2.7.6 镜像卷 66
2.7.7 RAID-5卷 67
2.8 文件的压缩、加密与磁盘整理 68
2.8.1 文件、文件夹的压缩与解压缩 69
2.8.2 文件复制或移动对压缩属性的影响 70
2.8.3 文件与文件夹的加密、解密 70
2.8.4 磁盘整理与故障恢复 70
本章小结 71
习题二 71
第3章 进程管理 74
3.1 进程的引入 74
3.1.1 前趋图 74
3.1.2 程序的顺序执行 75
3.1.3 程序的并发执行 76
3.2 进程和线程的描述 79
3.2.1 进程的概念 79
3.2.2 进程状态 81
3.2.3 进程实体 82
3.2.4 线程 86
3.3 进程的控制 87
3.3.1 建立进程原语 88
3.3.2 撤消进程原语 88
3.3.3 进程阻塞原语 88
3.3.4 进程唤醒原语 89
3.3.5 挂起进程原语 89
3.3.6 解除挂起原语 89
3.4 进程调度 90
3.4.1 调度类型 90
3.4.2 进程调度算法 92
3.5 死锁 96
3.5.1 死锁的产生 96
3.5.2 死锁的解决方法 98
3.6 进程同步、互斥与通信 103
3.6.1 进程的互斥与同步 103
3.6.2 加锁与开锁 104
3.6.3 信号量上的P、V操作 106
3.6.4 进程通信 111
3.7 Windows Server 2008 进程的相关概念 114
3.7.1 Windows Server 2008的基本成分
——对象、进程和线程 114
3.7.2 Windows Server 2008的内核 120
3.8 Windows Server 2008的线程调度 120
3.8.1 Windows Server 2008调度概述 120
3.8.2 优先级 121
3.8.3 时间片 122
3.8.4 描述表切换 123
3.8.5 线程状态及调度 123
3.8.6 调整线程调度 126
3.8.7 对称多处理机系统上的线程调度 128
3.9 中断和异常处理 128
3.9.1 陷阱处理程序 128
3.9.2 中断调度 129
3.9.3 异常调度 131
3.9.4 系统服务调度 131
3.10 Windows Server 2008的同步与互斥
机制 132
3.10.1 内核同步 132
3.10.2 执行体同步 133
3.11 进程通信——本地过程调用（LPC） 136
本章小结 137
习题三 137
第4章 存储管理 140
4.1 存储管理的目的和功能 140
4.2 覆盖和交换技术 141
4.2.1 覆盖技术 141
4.2.2 交换技术 142
4.3 虚拟存储技术 143
4.3.1 虚拟存储器的基本概念 143
4.3.2 虚拟存储器建立的主要问题 143
4.4 缓冲存储器 144
4.4.1 缓冲存储器的结构 144
4.4.2 缓冲存储器的工作原理 146
4.5 存储管理机制 146
4.5.1 分区存储管理 146
4.5.2 分页存储管理 150
4.5.3 分段存储管理 155
4.5.4 段页式存储管理 161
4.6 Windows Server 2008的内存管理 162
4.6.1 内存管理器的结构和功能 162
4.6.2 地址空间分布 166
4.6.3 地址变换 167
4.6.4 页面错误处理 171
4.6.5 页面调度策略和工作集 173
4.6.6 物理内存管理 176
本章小结 181
习题四 181
第5章 设备管理 185
5.1 设备管理的目标和功能 185
5.1.1 设备的分类 185
5.1.2 设备管理的目标和功能 186
5.2 I/O控制方式 187
5.2.1 查询方式 188
5.2.2 节中断方式 188
5.2.3 直接内存存取方式 189
5.2.4 通道方式 189
5.3 缓冲技术 191
5.4 设备分配 192
5.4.1 设备分配策略 192
5.4.2 设备分配程序 196
5.5 Windows Server 2008 的I/O系统 200
5.5.1 I/O系统的结构 201
5.5.2 设备驱动程序 204
5.5.3 I/O系统的数据结构 208
5.5.4 I/O请求处理过程 210
本章小结 216
习题五 216
第6章 作业管理 219
6.1 作业的概念 219
6.2 作业调度 220
6.2.1 作业的状态及其转换 220
6.2.2 作业调度 221
6.3 用户与操作系统的接口 224
6.3.1 系统调用 225
6.3.2 作业级的用户接口 227
6.4 作业控制 228
6.4.1 脱机控制方式 228
6.4.2 联机控制方式 229
本章小结 230
习题六 230
第7章 UNIX系统简介 231
7.1 UNIX操作系统概述 231
7.2 UNIX系统结构 232
7.3 UNIX文件系统 233
7.3.1 UNIX文件系统概述 233
7.3.2 文件目录结构和文件（路径）名 234
7.3.3 与文件有关的系统调用 235
7.4 UNIX进程管理 235
7.4.1 进程和进程控制块PCB 235
7.4.2 进程控制 237
7.5 UNIX设备管理 238
7.6 UNIX管道pipe 239
7.7 UNIX系统调用 240
7.8 UNIX shell语言简介 240
本章小结 243
习题七 243
第8章 Linux系统简介 245
8.1 Linux概述 245
8.1.1 Linux的发展 245
8.1.2 Linux的特性 246
8.2 Linux文件系统 248
8.2.1 概述 248
8.2.2 Ext2文件系统 249
8.2.3 Linux的虚拟文件系统 249
8.3 Linux内存管理 250
8.4 Linux中的进程管理 251
8.4.1 Linux的进程控制块 251
8.4.2 Linux中的进程调度 251
8.4.3 Linux中的进程控制 251
8.4.4 Linux进程通信 252
8.5 Linux中的设备管理 252
8.5.1 概述 252
8.5.2 Linux中的设备驱动程序 253
8.6 Linux的shell简介 253
8.6.1 了解Linux的shell 253
8.6.2 shell的一般用法 253
8.6.3 shell编程 257
本章小结 257
习题八 258
第9章 上机实训 259
实训一 Windows Server 2003/2008操作
系统的使用 259
实训二 Windows Server 2003/2008操作
系统安装 261
实训三 Windows Server 2003/2008磁盘
管理 263
实训四 Windows中的进程 265
实训五 Windows进程的“一生” 270
实训六 Windows线程同步 273
实训七 在Windows Server 2003/2008系统
应用程序使用内存的情况 280
实训八 外设与主板的硬件连接和安装 281
实训九 在Windows Server 2003/2008系统
中安装设备驱动程序 282
实训十 认知UNIX系统 282
实训十一 认知Linux系统 285
参考文献 288

1. Windows Server 2012配置与管理项目教程（微课版） [董艳华 秦其虹 张全英 杨云]
2. 网络操作系统管理与配置——Windows Server 2008 [主 编 张庆玲 舍乐莫 张建军]
3. 疯狂Windows Server 2012 Hyper-V3.0实战虚拟化讲义 [王伟任]
4. Windows Server配置管理项目实训教程（第二版） [平寒 侯春英 任宁 编著]
5. 计算机网络操作系统（第二版）——Windows Server 2008管理与配置 [张浩军 赵玉娟]
6. Windows Server 2008网络管理 [主编 王隆杰 梁广民 杨名川]
7. 局域网技术与组网工程 [宫纪明 主 编 ]
8. 计算机网络操作系统——Windows Server 2003管理与配置 [张浩军 主编]
9. 网络操作系统（Windows Server 2003） [王红]
10. 操作系统原理及应用（Windows Server 2003）学习指导、习题解析与实训 [王红]
11. 计算机网络操作系统（第二版）——Windows Server 2003管理与配置 [张浩军 陈莉 主编]
12. 操作系统原理及应用（Windows Server 2003） [王红 主编]
13. 操作系统原理 [刘义常 主编]
14. 操作系统原理与实践 [柯敏毅 李浩 主编]
15. Windows Server 2003配置管理项目实训教程 [平寒 于静 郭娟 杨云]
16. 操作系统原理及应用（Linux） [王红 主编]
17. 操作系统原理教程（第二版） [连卫民 等编著]
18. Windows Server 2003服务器搭建、配置与管理（第二版） [刘晓辉 主编]
19. 操作系统原理及应用（Linux）（第二版） [王红 主编]