本书介绍计算机系统中必不可少的重要系统软件——操作系统（OS）。全书共分为三部分，第一部分为第1～7章，详细介绍操作系统的基本概念、基本原理与实现技术。第二部分为第8～9章，结合操作系统原理具体分析目前的主流操作系统——Windows和Linux的实现技术和方法。第三部分为第10章，介绍当前操作系统发展的最新趋势以及网络操作系统、分布式操作系统和嵌入式操作系统的基本原理与应用环境。本书内容全面，重点突出，在系统介绍经典内容的基础上，还介绍了近年来操作系统的先进技术及最新发展动态，如线程的概念及应用、实时调度的调度算法、多处理机调度技术、分布式操作系统和嵌入式操作系统等。书中列举了大量实例，力求将抽象的概念简单化，将复杂的理论与实际联系起来。书中还配备了大量习题，其中既有一般概念和基本原理测试题，还包括近年来操作系统等级考试与研究生入学考试的试题。本书既可作为计算机及相关专业的教科书，也可作为从事计算机工作的科技人员学习操作系统的参考书。

 操作系统是用户与计算机之间的交互通道，管理和控制着系统资源。只有理解了操作系统，用户才能方便、灵活地使用计算机； 只有掌握了操作系统提供的各种功能强大的系统服务，用户才能更好地利用系统资源，在操作系统的基础上建立自己的应用系统，开发自己的应用软件。为了达到理论与实践相结合，突出操作系统各部分关键环节的概念、功能、原理和方法的目的，本书选择当前较为流行的、有代表性的操作系统——Windows和Linux为实例，深入分析和讲解了它们的部分关键环节的实现技术。此外，由于操作系统所介绍的原理与算法比较抽象，难以理解和掌握，笔者根据多年的教学经验，将一些典型实例引入本书，使读者通过实例的分析和应用，充分掌握操作系统的原理与算法思想，提高分析问题、解决问题的能力。考虑到近年来操作系统在技术与应用上都有了一些较新的进展，在本书中引入了线程、实时调度、多处理机、网络操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统等新技术的介绍。本书共分为10章。第1章为绪论，从操作系统的发展和作用引入操作系统的概念，简要介绍操作系统的功能，依据操作系统的不同设计目标对操作系统进行了分类介绍； 第2章为操作系统的用户接口，介绍操作系统的两种接口，重点介绍Linux常用操作命令和系统调用的实现原理； 第3章为进程管理，从单道程序和多道程序执行的不同特征引入进程的概念，而后介绍进程的基本特征和运行状态及操作系统对进程的控制机构，通过实例分析进程的同步与互斥关系的解决方法以及进程通信的常用方式，最后介绍线程的概念和应用环境； 第4章为处理机调度与死锁，介绍处理机调度级别与常用调度算法的基本思想，并通过实例对不同的算法进行优劣比较，包括进程调度与实时调度和多处理机调度； 第5章为存储管理，从存储管理的内存分配、地址变换、内存扩充与内存保护4个方面分别介绍了分区式管理、页式管理、段式管理与段页式管理四种常用的存储管理方案； 第6章为设备管理，由低到高逐层介绍I／O系统的层次结构的一些关键技术； 第7章为文件管理，主要讲述文件与文件系统、文件的组织和存取以及文件的保护； 第8章为Linux内核结构，以目前十分流行的Linux系统为例，主要介绍Linux进程管理、Linux 存储管理、Linux 文件管理、Linux 设备管理的基本原理； 第9章为Windows系统模型，主要介绍Windows 2000/NT的操作系统模型、进程管理、线程管理、文件管理、内存管理和设备管理； 第10章为网络、分布式和嵌入式操作系统，以计算机的新应用模式为背景，着重讨论网络操作系统、分布式操作系统和嵌入式操作系统的特点及应用环境。总之，本教材具有如下特色：（1） 内容全面。本书融当前的主流操作系统于一体，既有操作系统的常用原理介绍，又有具体实现技术的详细分析，使读者通过本书的学习可较好地掌握各种常用操作系统的基本理论和实用技术。（2） 富有启发性。采用“实例引导，任务驱动”的编写方式，增加实例分析，使读者掌握操作系统实例解析题的解析方法，激发读者的学习兴趣。（3） 图文并茂。对于较深奥的理论知识，尽量以图表的形式来说明，便于读者理解和掌握。（4） 理论联系实际。具体分析当前流行的Linux操作系统和Windows操作系统的实现技术和方法，将抽象的原理和具体实例相结合，使读者能够在实际应用中更好地建立自己的应用系统，开发自己的应用软件。本书的第2~6章由长安大学的李芳编写； 第1、7、8章由长安大学的刘晓春编写，第9、10章由长安大学的李晓莉编写。由于编者水平有限，在本书的编写中，难免会有错误和不当之处，恳请读者批评指正。编者  2007年8月

第1章绪论1.1操作系统的形成和发展

1.1.1操作系统发展的基础

1.1.2操作系统的发展过程

1.2什么是操作系统

1.3操作系统的功能和特性

1.3.1操作系统的功能

1.3.2操作系统的基本特征

1.4操作系统的类型

1.4.1批处理系统

1.4.2分时系统

1.4.3实时系统

1.4.4个人计算机上的操作系统

1.4.5网络操作系统

1.4.6分布式操作系统

1.4.7嵌入式操作系统

习题

第2章用户接口

2.1命令控制界面接口

2.1.1联机命令的类型

2.1.2联机命令的操作方式

2.2Linux系统的命令控制界面

2.2.1登录Shell

2.2.2命令句法

2.2.3常用的基本命令

2.2.4重定向与管道命令

2.2.5通信命令

2.2.6后台命令

2.3程序接口

2.3.1系统调用

2.3.2系统调用的类型

2.3.3系统调用的实现

2.3.4Linux系统调用

2.3.5Windows应用编程接口

习题

第3章进程管理

3.1进程的概念

3.1.1进程的引入

3.1.2进程的定义

3.1.3引入进程的利弊

3.2进程控制块和进程的状态

3.2.1进程的状态及其变化

3.2.2进程控制块

3.3进程的控制

3.3.1进程的创建原语

3.3.2进程的撤销原语

3.3.3进程的阻塞与唤醒原语

3.4进程同步

3.4.1互斥

3.4.2进程的同步

3.4.3同步机构

3.4.4同步机构应用

3.5经典的进程同步问题

3.5.1生产者—消费者问题

3.5.2读者—写者问题

3.5.3哲学家进餐问题

3.6进程通信

3.6.1进程通信的类型

3.6.2进程通信的方式

3.6.3消息缓冲机制

3.6.4信箱通信

3.7线程

3.7.1线程的引入

3.7.2线程的概念

3.7.3线程的使用界面

3.7.4线程的适用范围

3.7.5线程的分类及评价

习题

第4章处理机调度与死锁

4.1调度的基本概念

4.1.1作业概念及作业的状态

4.1.2分级调度

4.1.3调度的功能与时机

4.1.4调度原则与性能衡量

4.2调度算法

4.2.1先来先服务算法

4.2.2短作业优先算法

4.2.3最高响应比优先算法

4.2.4高优先权优先算法

4.2.5轮转法

4.2.6多级反馈队列算法

4.3实时调度算法

4.3.1实时系统的特点

4.3.2实时调度算法

4.4多处理机调度

4.4.1多处理机系统的类型

4.4.2多处理机系统调度方式

4.5死锁

4.5.1死锁的产生

4.5.2死锁的必要条件

4.6解决死锁的方法

4.6.1死锁的预防

4.6.2死锁的避免

4.6.3死锁的检测与解除

习题

第5章存储管理

5.1存储管理的基本概念

5.1.1物理内存和虚拟存储空间

5.1.2存储管理的主要任务

5.2分区式存储管理

5.2.1固定式分区

5.2.2可变式分区

5.2.3地址变换与内存保护

5.2.4分区式存储管理的优缺点

5.3页式存储管理

5.3.1静态页式存储管理

5.3.2动态页式存储管理

5.3.3指令存取速度与页面大小问题

5.3.4存储保护

5.3.5页式存储管理的优缺点

5.4淘汰算法与抖动现象

5.4.1淘汰算法

5.4.2抖动现象与工作集

5.5段式存储管理

5.5.1静态段式存储管理

5.5.2动态段式存储管理

5.5.3分段和分页的主要区别

5.5.4段的信息共享

5.5.5段的动态链接

5.5.6段式存储管理的内存保护

5.5.7段式存储管理的优缺点

5.6段页式存储管理

5.6.1实现原理

5.6.2段页式存储管理的其他问题

习题

第6章设备管理

6.1设备管理概述

6.1.1设备的分类

6.1.2设备管理的目标

6.1.3I／O系统的层次结构

6.2数据传送控制方式

6.2.1程序直接控制方式

6.2.2中断控制方式

6.2.3DMA控制方式

6.2.4通道控制方式

6.3中断处理与设备驱动程序

6.3.1中断处理过程

6.3.2设备驱动程序

6.4缓冲技术

6.4.1缓冲引入的原因

6.4.2缓冲的种类

6.4.3缓冲池的管理

6.5设备分配

6.5.1设备分配中的数据结构

6.5.2设备分配的原则

6.5.3设备分配程序

6.5.4SPOOLING技术

6.6逻辑I／O系统

习题

第7章文件管理

7.1文件和文件系统

7.1.1文件

7.1.2文件的分类

7.1.3文件管理系统

7.1.4文件系统的结构

7.2文件的逻辑结构

7.2.1无结构文件

7.2.2顺序文件

7.2.3索引文件

7.2.4直接文件

7.3文件的物理结构

7.3.1连续文件

7.3.2链接式文件

7.3.3索引文件

7.4文件存储空间的管理

7.4.1位示图法

7.4.2空闲表法

7.4.3空闲链表法

7.5文件管理

7.5.1文件控制块的内容

7.5.2结构

7.5.3管理

7.6文件共享和保护

7.6.1索引结点共享方式

7.6.2符号链接文件共享方式

7.6.3文件的保护

7.7磁盘管理与调度

7.7.1磁盘性能简述

7.7.2磁盘调度算法

习题

第8章Linux系统内核结构

8.1Linux概述

8.1.1Linux系统的发展史

8.1.2Linux系统的优点和缺点

8.1.3Linux内核的特征

8.1.4Linux内核的抽象结构

8.2Linux的进程管理

8.2.1Linux进程概念与描述

8.2.2Linux中的进程状态及其转换

8.2.3Linux中的进程调度

8.2.4Linux的进程控制

8.3Linux的进程通信

8.3.1管道通信方式

8.3.2信号

8.3.3UNIX System V IPC机制

8.4Linux存储管理

8.4.1进程虚存空间的管理

8.4.2虚存空间的映射和虚存区域的建立

8.4.3Linux的分页式存储管理

8.4.4物理内存空间的管理

8.4.5内存的分配与释放

8.5Linux文件管理

8.5.1Linux文件系统概论

8.5.2EXT2文件系统

8.5.3EXT2的inode和结构

8.5.4虚拟文件系统VFS

8.5.5VFS的超级块

8.5.6VFS的inode

8.5.7文件管理和操作

8.6Linux的设备管理

8.6.1设备管理概述

8.6.2Linux的I/O控制

8.6.3字符设备与块设备管理

习题

第9章Windows操作系统

9.1Windows 2000/NT操作系统简介

9.1.1Windows 2000/NT操作系统模型

9.1.2Windows 2000/NT的构成

9.1.3Windows 2000/NT可移植性的实现

9.1.4处理机和集群支持机制

9.1.5内核

9.1.6硬件抽象层

9.1.7执行体

9.1.8设备驱动程序

9.1.9环境子系统和子系统动态链接库

9.1.10系统支持进程

9.1.11安全考虑

9.2Windows 2000/NT进程管理

9.2.1Windows 2000/NT的对象和对象管理器

9.2.2Windows 2000/NT中进程的实现

9.3Windows 2000/NT中线程的实现

9.3.1Windows 2000/NT线程的组成

9.3.2Windows 2000/NT中与线程相关的系统调用

9.3.3Windows 2000/NT中线程的状态

9.3.4Windows 2000/NT的线程调度

9.4Windows 2000/NT进程互斥和同步的实现

9.5Windows 2000/NT的进程间通信

9.5.1Windows 2000/NT的信号

9.5.2Windows 2000/NT基于文件映射的共享存储区

9.5.3Windows 2000/NT管道

9.5.4Windows 2000/NT邮件槽

9.5.5套接字

9.6Windows 2000/NT内存管理

9.6.1Windows 2000/NT内存管理在功能与用户界面上的特点

9.6.2Windows 2000/NT内存管理用户界面

9.6.3Windows 2000/NT内存管理的内部实现

9.7Windows 2000/NT设备管理

9.7.1Windows 2000/NT设备管理的特点

9.7.2Windows 2000/NT设备管理实现机制

9.8Windows 2000/NT文件系统

9.8.1Windows 2000/NT文件系统的特点

9.8.2Windows 2000/NT文件系统实现机制

9.8.3NTFS内部结构与工作过程

习题

第10章网络、分布式和嵌入式操作系统

10.1网络操作系统

10.1.1网络操作系统的产生

10.1.2网络操作系统分类

10.1.3网络操作系统的功能及特点

10.2分布式操作系统

10.2.1分布式操作系统的特征

10.2.2分布式操作系统的基本特征

10.2.3分布式操作系统设计中要解决的关键问题

10.3嵌入式操作系统

10.3.1嵌入式操作系统的定义及特点

10.3.2嵌入式操作系统的开发环境

10.3.3嵌入式操作系统的应用

习题

参考文献