计算机操作系统-汤子瀛-第3版 PDF完整版

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目 录 第一章 操作系统引论 1.1 操作系统的目标和作用.................................1 1.1.1 操作系统的目标......................................1 1.1.2 操作系统的作用.............................
第三版前言 本书从1996年出版至今,这是第二次修订(2001年修订过次)。在本次修订中,仍将 全书分为10章,虽然每章的标题没有改变,但却增、删或更新了其中的一部分内容,使其 能更好地反映操作系统的发展现状和前沿技术。 本书10章内容的具体安排如下 第一章为操作系统引论,介绍」OS的发展、特征、功能等。在OS的发展中增加∫徼 处理机的发展,对OS结构设计的内容进行了更新,篇嗝也有较大的扩充。第二章深入地 阐述∫进程和线程的基本概念以夂同步与通信,对进程的内容进行∫适当增添,对管程以 及线程的内谷进行了较大的更新。第三章为处理机调度与死锁,对其中的作业调度、进程 调度以及实时调度的内容都有一定的増加和修改。由于篇幅的限制,删除了多处理机调度 的内容。第四章对连续和离散存储器管理方式及虚拟存储器进行了介绍,对其中的分配算 法方面的内容有一定的增加和修改,并增添了对存储器的层次结构的介纽。第五章为设备 管理,对Io软件的层次结构作了较深入的阐述。第六章是文件管理,对其中的外存分配 方式以及磁盘容错技术笭内容进行了更新和扩充。第七章是用户与操作系统的接口,对接 口方式以及系统调用等部分内容进行了较大的更新及修改。第八章为网络操作系统,在本 章中我们对各节都作了修改,并增加了许多内容,使其能反映21世纪网络在硬件和软件方 面的发展现状。同样是因为篇幅的限制而删除了 Windows nt的内容。第九章较详细地介 绍了保障系统灾全的各种技术。由于近年来计算机病毒已严重地威胁到系统的安全,故我 们特增加了一节,对计算机病毒作了较全面的介绍。第十章是一个典型的OS实例—UNIX 系统内核结构。 在本书的编写过程屮,得到了西安电子科技大学出版社,特別是责任编辑李惠萍老师 的大力支持与合作。此外,王侃雅和汤蓓莉等同志在校对、整理等工作中,都付出了辛勤 的劳动。在此谨向以上各位表以衷心的感谢 虽然本书经过了反复修改,我们也希望能把它写得更好,但限于编者的水平,书中仍 难免会有错误和不当之处,恳请读者批评指止 编者 2007年2月 第二版前言 操作系统(OS)是最重要的计算机系统软件,冋时也是最浯跃的学科之一,其发展极为 迅速。为使本教材内容能紧跟时代潮流,从1981年至今,我们已对本教材做过多次修改 2000年我们又对19%6年出版的《计算机操作系统》教材进行了重写。为了适当压缩篇幅, 我们调整了该教材的结构,从原米的15章改为10章。即将原米的第二、三章合并为“进 程管理”一章;原米的第五、六章合并为“存储器管理”一章;第八、九章合并为“文件 管理”一章;第十一、十二章合并为“网络操作系统”一章。另外,考虑到在大学低年级 的教学实践中,学牛已绎学习过 Windows os的使用,故本次修订时删去了原版第十五章。 我们在本教材中,介绍了许多在20世纪90年代引入或广泛使用的技术,如微内核OS 结构、线程的控制与通信、数据一致性、系统容错技术等,又因为20世纪90年代是计算 机內终特别是 Internet大发展的年代,故我们对~络操作系统一章做」较大的修改。还应强 调说明的是,随着网络的广泛应用,系统安全性问题提到了头等重要的地位。事实上,若 不能确保系统(网络)的安全性,则系统(网络)是难以被人接受的。故在国内外的OS教科书 屮,大多都增加了一章或几章内容用于介绍系统的安全性保障。我们在第九章屮对系统安 全性做了较全面的阐述 本次再版的《计算机操作系统》一书共分10章,第一章仍为操作系统引论,介纽OS 的发展过程、基本特征和功能,新増加了OS的结构设计:第二、三章详细地阐述了进程 和线程的基本概念、进程控制、同步与通信以词度与死锁,增加∫线程的控制、线程的 同步与通信:第四章为存储器管理,内容有连续分配、离散式分配存储管理方式和虚拟存 储器;第五、六章分别为设备管理和文件管理;第匕章介绍操作系统接∏,其中,增加了 UNIⅨX系统的Shel语言和系统调用的实现方法;第八章为网络操作系统,扼要地介绍了计 算机网络的基本概念,网络OS的工作模式、功能和提供的服务,以及 Internet/intranet;第 九章对保障系统和网络安全的存取控制、认证、数据加密和防火墙四大技术做了较详细的 阐述;第十章介绍了当前广泛使用的OS实例—UNX系统内核结构。 本教材在编写过稈中,得到了西安电子科技人学出版社的人力支持与合作。此外,汤 蓓莉、王侃雅等冋志在整理、校对、绘图等工作中,都付出了艰辛的劳动,使本教材能如 期地与读者见面。在此谨向以上各位表示衷心感谢。 本教材虽经多次修改,突出了操作系统的基本概念,反映了当代操作系统的新技术, 但限于编者水平,在本次编写的教材中,仍难免会有错误和不当之处,恳请读者批评指正 编者 2000年12月 目录 第一章操作系统引论 1.1操作系统的目标和作用 11.3.3虚拟技术…… .16 1.1.1操作系统的目标 1.34异步性 1.1.2架作系统的作用....1214操作系统的主要功能…… 18 1.L.3推动操作系统发展的主要动力 1.4.处理机管理功能 l8 12操作系统的发展过程 1.4.2存储器管理功能 19 1.2.1无操作系统的计算机系统. 1.43设备管理功能…… 122单道批处理系统 6 1.44文件管理功能 1.2.3多道批处理系统 1.4.5操作系统与用户之间的接口…12 1.2.4分时系统 5OS结构设计. 24 1.2.5实时系统 1.5.1传统的操作系统结构… 12.6微机操作系统的发展……… 12 1.5.2客户/服务器模式 26 1.3操作系统的基本特性… 14 1.53面向对象的程序设计 27 1.31并发性. .1241.5.4微内核OS结构.……… 1.3.2共享性. 5 习题 第章进程管理 21进程的基木概念… 3424经典进程的同步问题…… 58 2.1.1程序的顺序执行及其特征.…134 241生产者一消费者问题 58 2.1.2前趋图 242哲学家进餐问题 2.1.3程序的并发执行及其特征 243读者一写者问题 2.4进稈的特征与状态 2.5进稈通信. 2.1.5进程控制块… 2.5.1进程通信的类型.… 65 2.,2进程控制 2.52消息传递通信的实现方法 66 221进程的创建 2.53消息传递系统实现中的若|问题..68 222进程的终止… 2.54消息缓冲队列通信机制. 69 22.3进程的阻塞与唤醒 462.6线程 224进程的挂起与激活 47 2.6.1线程的基本概念 72 23进程同步… 262线程间的同步和通信 75 231进程同步的基本概念 2.6.3线程的实现方式 77 2.3.2信号量机訇 2.64线程的实现… 78 23.3信号量的应用 习题, 234管程机制. 第三章处理机调度与死锁 3.1处理机调度的层次 342实时调度算法的分类 3.1.1高级调度… 3.4.3常用的几种实时调度算法 100 3.⊥.2低级调度 863.5产牛死锁的原因和必要条件.…. 3.1.3中级调度 87 3.51产生死锁的原达 103 3.2调度队列模型和调度准则… 3.52产生死锁的必要条件 105 3,2.1调度队列模型 353处理死锁的基本方法 105 3.2.2选择调度方式和调度算法的若干 3.6预防死锁的方法 准见 3.6.1预防死锁. .106 3.3调度算法 362系统安全状态 107 3.31先来先服务和短作业(进程)优先 3.6.3利用银行家算法避免死锁 108 调度算法 913.7死锁的检测与解除. LIL 3.3.2高优先权优先调度算法 93 3.7.1死锁的检测. l11 33.3基于时间片的轮转调度算法 3.7.2死锁的解除 113 34实时调度 97习题 34.1实现实时调度的基本条件… 第四章存储器管理 41存储器的层次结构 116 443两级和多级页表 133 411多级存储器结构.11645基木分段存储管理方式 .135 4L.2主存储器与寄存器 117 4.5.分段存储管理方式的引入 135 41.3高速缓存和磁盘缓存. 4.52分段系统的基本原哩 136 42程序的装入和链接….118 453信息共享 138 421程序的装入 118 4.54段页式存储管理方式… 140 42.2程序的链接 12046虚拟存储器的基本概念 141 4.3连续分配方式 121 4.6.1虚拟存储器的引入 142 431单一连续分配 121 4.6.2虚拟存储器的实现方法. 143 43.2區定分区分配 4.6.3虚拟存储器的特征 144 4.33动态分区分配 12347请求分页存储管坦方式 144 434伙伴系统 4.7.1请求分页中的硬件支持 4.3.5哈希算法 4.7.2內有分配策略和分配算法 .147 436可亘定位分区分配 127 4.7.3调页策略 148 4.3.7对换… 12948页面置换算法 1419 44基本分页存储管理方式 48.1最佳置换算法和先进先出置换算法..150 441页面与表 130 48.2最近最久末使用LRU)置换算法 44.2地址变换杌构… 131 4.8.3 Clock置换算法. ∴153 4.8.4其它置换算法 l54 492分段的共享与保护 157 49请求分段存储管唑方式 155题 159 4.91请求分段中的硬件支持…… 155 第五章设备管理 5.1IO系统… 5.4.1IO软件的设计目标和原则…17 5.1.11O设各 542中断处理程序 ∴179 51.2设备控制器 l62 543设备驱动程序 5.1.3IO通道 164544设备独立性软件.…184 5.1.4总线系统………166 54.5用户层的IO软件,……186 52IO控制方式…1675.5设备分型 186 521程序IO方式.… 1675.5.1设备分配中的数据结构.186 52.2中断驱动IO控制方式 552设备分配时应考虑的因素. 52.3直接存储器访问(DMA川O控制 553独占设备的分配程序…18 方式 169 554 SPOOLing技术 524IO通道控制方式… 17056憾盘存储器的管坦 191 5.3缓冲管理… ,171 56.1磁盘性能简述 5.3.1缓冲的引入… 5.6.2磁盘调度 194 5.3.2单缓冲和双缓冲 ,172 563磁盘高速缓存………197 53.3循环缓冲....…..…...174 5.6.4提高磁盘IO速度的其它方法∴199 534缓冲池 175 5.6.5廉价傚褴冗余阵列 00 54IO软件 177习题 .202 第六章文件管理 6.1文件和文件系统 203 6.33FAT和NTFS技术 216 61.1文件、记录和数据项……… 634索引分配.… .221 6.1.2文件类犁和文件系统模型……2056.4目录管理… 6.1.3文件操作 6.4.1文件控制块和索引结点 224 62文件的逻辑结构 208 64.2目录结构 226 6.2.1文件逻辑结构的类型 208 6.4.3目求查询技术 622顺序文件 2096.5文件存储空间的管理…31 62.3索引文件 210 6.5.1空闲表法和空闲链表法 231 624索引顺序文件… 2l1 65,2位示图法 232 625直接文件和哈希文件.…212 63成组链接法 233 6.3外存分配方式 366文件共享与文件保护 631连续分酤…. 213 6.6.1基丁索引结点的共享方式 6.3.2链接分配 .215 6.62利用符号链实现文件共享. 236 6.6.3磁盘容错技术 237 6.73并发控制 243 6.7数据致性控制 674重复数据的数据致性问题 6.7.1事务… 241题 46 6.7.2检查点 第七章操作系统接口 7.1联机用户接口 POSⅨ标准 265 7.1.1联机用户接凵 248 7.34系统调用的实现… 7.1.2联机命令的类型. 25074UNⅨ系统调用 7.1.3键盘终端处理程序 7.4.1UNⅨX系统调用的类型……269 7.14命令解释科序…….254 7.4.2被中断进程的环境休护.… 271 7.2 Shell命令语言 255 74.3系统调用陷入后需处理的 7.2.1简单命令 公共问题 7.2.2重定向与管道命令.… 2587.5图形用户接口 72.3通信命令 7.5.1图形化用户界面 .273 724后台命令 7.52臬面、图标和任务栏 7.3系统调用 7.53窗口 7.3.1系统调用的基本概念 26l 7.54对话柜 277 7.32系统调用的类型. 263 习题 279 第八章网终操作系统 8.1计算机网络概述. 84.1两层结构客户服务器模式的 8.1.1计算机恻络的拓扑结构 281 局限性 8.1.2计算机广域网络 284 84.2三层结构的客户/服务器模式…305 8.1.3计算机局域网络 287 843两层客户服务器与三层客户服务器的 8.1.4网终互连 L较.…… 306 8.2网络体系结构. 290 8.44浏览器/服务器( Browser/Server 8.2.1內络体系结构的基本概念. 290 模式 307 82,2 OSIRM中的低三层.…2928.5网络操作系统的功能… 308 823OS/RM中的高四层… 294 8.5.1数据通信功能 308 82.4TCPP网络体系结构 295 8.5.2网络资源共享功能 .309 82.5LAN网络体系结构 297 853应用互操作功能…… 312 8.3 Internet Intranet 8.54网络管理功能 314 8.3.1 Internet简介 3008.6网络操作系统提供的服务. 315 83.2 Internet提供的传统信息服务.…301 86.1域名系统(D)NS)…… 833Web服务 303 862目求服务… 317 84客户服务器模式…… 304 8.63支持 Internet提供的服务 319 习题 第九章系统安全性 91系统安全的基概念.13229.3.3基于生物标志的认证技术 .337 9L.I系统安全性的内容和性质. 934基于公开密钥的认讦技术 .339 91.2系统安全威胁的类型. .32394访问控制技术 .340 9.3信息技术安全评价公共准则 324 94.1访问矩阵… .340 9.,2数据加密技术 942访问矩阵的修改 342 921数据加密的基木概念… 94.3访问控制矩阵的实现 343 92.2对称加密算法与非对称加密算法…..32895计算机病毒… 345 923数字签名和数字证明书 9.5.1计算机病毒的基本概念…… 345 924网终加密技术 3319.52计算机病毒的类型 .346 93认证技术 953病毒的隐藏方式 931基于口令的身份认证 333 954病毒的预防和检测 350 93.2基于物理标志的认证技术 习题 第十章∪NIX系统内核结构 10.1UNⅨ系统概述 353 10.41请求调管哩的数据结构..370 10.1.1UNX系统的发展史.… 1042换页进程 372 10.12UN系统的特征 355 1043请求调页 373 10.1.3UNⅨX系统的内核结构 10.5设备管理 374 10.2进稈的描述和掉制. 10.5.1字符设备缓冲区管理 374 10.2.1进程控制块 10.52块设备缓冲管理. 375 10.22进程状态与进程映像…159 1053内核与驱动程序接口 377 10.2.3进程控制 361 10.54憾盘驱动程序 .379 10.24进程调度与切换. 363 10.55磁盘读/写程序.. 10.3进程的同步与通信. 10.6文件管理 381 10.31sep与 wakeup同步机制」 364 10.6.1UNⅨX文件系统概述 381 10.32信号机制… 10.62文件的物理结构 383 10.3.3管道机制 10.6.3索引结点的管坦.… 385 10.34消息机制… 10.6.4空闲磁盘空间的管理..386 10.3.5享存储区机制. 368 10.6.5文件表的管理. 388 10.3.6信号量集机制 1066目录管理 10.4存储器管理 习题 390 参考文献 392 5 第音操作系统弓论 第章操作系统引论 计算机系纨由硬件和软件两部分组成。操作系统(OS, Operating System是配置在计算 机硬件上的第一层软件,是对硬件系统的首次扩充。它在计算机系统中占据了特别重要的 地位;而其它的诸如汇编程序、编译程序、数据库管理系统等糸统软件,以及大量的应用 软件,都将依賴于操作系统的支持,取得它的服务。操作系统已成为现代计算机系统(大、 中、小及徵型机)、多处理机系统、计算机网络、多媒体系统以及嵌入式系统中都必须配置 的、最重要的系统软件。 1.1操作系统的目标和作用 在计算机系统上配置操作系统的主要目标,首先与计算机系统的规模有关。通常对配 置在大、中型计算机系统中的OS,由于计算机价格昂贵,囚此都比较看重机器使用的有效 性,而且还希望OS具有非常强的功能;但对于配置在微忛中的操作系统,由于微机价格相 对较便宜,此时札器使用的有效性也就显得不那么重要了,而人们更关注的是使用的方 便性。 影响操作系统的主要目标的另一个重要因素是操作系统的应用环境。例如,对于应用 在査询系统中的操作系统,应满足用户对响应时间的要求;又如对应用在实时工业控制和 武器控制环境下的OS,则要求其OS具有实时性和高度可靠性 1.1.1操作系统的目标 目前存在着多种类型的OS,不同类型的OS,其目标各有所侧重。般地说,在计算 机硬件上配置的OS,其目标有以下几点。 1.有效性 在早期(20世纪50~60年代),由于计算机系统非常昂贵,操作系统最重要的目标无疑 是有效性。事实上,那时有效性是推动操作系统发展最主要的动力。正因如此,现在的大 多数操作系统书籍,都着重于介绍如何提髙计算杋系统的资源利用率和系统的吞吐量问题。 操作系统的有效性可包含如下两方面的含意 (提高系统资源利用率。在木配置OS的计算机系统中,诸如CPU、IO设备等各种 资源,都公因它们绎常处于空闲状态而得不到充分利用;内存及外存中所存放的数据太少 或者无序而浪费了大量的存储空间。配置了Os之后,可使CPU和O设备由于能保持忙 碌状态而得到有效的利用,且可使内存和外存中存放的数据因有序而节省了存储空间 志Q提高系统的吞叶量操作系统还可以通过合理地组织计算机的工作流程,而进一步 善资源的利用率,加速程序的运行,缩短程序的运行周期,从而提高系统的吞吐量。

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    fengjiangwei1986 看了收获不小
    2019-01-02
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    weixin_39350298 准备考研,很有帮助
    2018-06-02
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    linrulei11 谢谢分享,这是不错的书。
    2018-01-07
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    zwjaiwy 很不错,终于找到好的资源了
    2017-10-18
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    truth_ciao 文字版的,怪不得这么小,哪里找的,厉害了
    2017-07-03
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    平也 很好,非常感谢!
    2017-06-02
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    65jie 很好,408参考教材,谢谢分享
    2017-05-07
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    pengpan1976 非常好的资料,谢谢分享。
    2017-01-01
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    hubadam 十分感谢分享。学习中
    2016-10-17
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