- 机械工业出版社
- 9787111724926
- 2-1
- 462473
- 45249409-9
- 16开
- 2023-06
- 计算机科学与技术
- 本科
内容简介
本书针对计算机和其他IT专业学生的发展需求，系统、全面地介绍了操作系统的概念、原理、方法与应用。全书共12章，包括硬件基础、操作系统概述、进程描述和控制、线程、互斥与同步、死锁与饥饿、内存管理、处理器管理、I/O设备管理、文件管理、操作系统安全、操作系统发展等内容，力图反映操作系统领域的新知识与发展，具有较强的系统性和可读性。
本书提供了大量习题，并为部分习题提供了参考答案。除第12章外，各章均设计了“实验与思考”环节，读者可结合Windows、Linux操作系统，通过实践来加深对理论知识的认识。
本书适合用于高等院校“操作系统”课程的教学，也可供有一定实践经验的软件开发人员参考，还可以作为参加计算机软件专业技术资格和水平考试相关人员的学习辅导用书。
本书提供了大量习题，并为部分习题提供了参考答案。除第12章外，各章均设计了“实验与思考”环节，读者可结合Windows、Linux操作系统，通过实践来加深对理论知识的认识。
本书适合用于高等院校“操作系统”课程的教学，也可供有一定实践经验的软件开发人员参考，还可以作为参加计算机软件专业技术资格和水平考试相关人员的学习辅导用书。
目录
前言
课程教学进度表
第1章硬件基础
11硬件的基本构成
12处理器
121CPU的性能因素
122微处理器的发展
13指令与指令周期
131指令集
132指令周期
14中断
141中断和指令周期
142中断处理
143多个中断
15存储器的层次结构
151存储器的重要特性
152局部性原理
153高速缓存
154启动计算机
16对称多处理器和多核计算机结构
161对称多处理器
162多核计算机
【习题】
【实验与思考】熟悉计算机指令的执行
第2章操作系统概述
21什么是操作系统
211作为用户/计算机接口
212作为资源管理器
213作为扩展机器
214操作系统的核心概念
22操作系统的发展历程
221串行处理
222简单批处理系统
223多道批处理系统
224分时系统
225实时操作系统与网络操作系统
226现代操作系统
23操作系统的容错性
231基本概念
232错误
233操作系统机制
24多处理器和多核操作系统设计因素
241对称多处理器操作系统
242多核操作系统
【习题】
【实验与思考】熟悉操作系统实例
第3章进程描述和控制
31什么是进程
32进程状态
321两状态进程模型
322进程的创建和终止
3235状态进程模型
324被挂起的进程
33进程描述
331操作系统的控制结构
332进程控制结构
34进程控制
341进程创建
342进程切换
35操作系统的执行
351无进程的内核
352在用户进程中执行
353基于进程的操作系统
【习题】
【实验与思考】Windows进程的“一生”
第4章线程
41线程的概念
411多线程
412线程的属性
413线程的功能特性
414线程和进程的区别
42线程分类
421用户级线程
422内核级线程
423混合方法
43多核和多线程
【习题】
【实验与思考】利用互斥体保护共享资源
第5章互斥与同步
51并发的原理
511关于原语
512同步与互斥概述
513简单举例
514进程的交互
515互斥的要求
52互斥：硬件的支持
53信号量
531信号量的设置
532强信号量的互斥算法
533生产者/消费者问题
534读者/写者问题
54管程
541使用信号的管程
542使用通知和广播的管程
55消息传递
551同步
552寻址
553消息格式
554排队原则
555实施互斥的消息传递
【习题】
【实验与思考】Windows进程同步
第6章死锁与饥饿
61死锁原理
611可抢占资源和不可抢占资源
612可重用资源和可消耗资源
613资源获取
614死锁的定义
615发生资源死锁的条件
62死锁预防
621互斥
622占有且等待
623不可抢占
624循环等待
63死锁避免
631安全状态和不安全状态
632单个与多个资源的银行家算法
64死锁检测和死锁恢复
641死锁检测
642死锁恢复
65活锁与饥饿
651两阶段加锁
652通信死锁
653活锁
654饥饿
66哲学家就餐问题
661基于信号量解决方案
662基于管程解决方案
【习题】
【实验与思考】Windows线程间的通信
第7章内存管理
71内存管理的需求
711交换
712保护
713共享
714逻辑组织
715物理组织
72内存分区
721固定分区
722动态分区
723伙伴系统
724重定位
73分页技术
74分段技术
75虚拟内存的硬件特征
751局部性和虚拟内存
752分页
753分段
754段页式
755保护和共享
76操作系统的内存管理设计
761读取策略
762放置策略
763置换策略
764驻留集管理
765清除策略
766加载控制
【习题】
【实验与思考】Linux用户程序的内存管理
第8章处理器管理
81处理器调度的类型
811长程调度
812中程调度
813短程调度
82调度算法
821短程调度准则
822优先级的使用
823选择调度策略
824公平共享调度
83多处理器调度
831粒度
832设计问题
833进程调度
834线程调度
84实时调度
841实时操作系统的特点
842实时操作系统的特征
843实时调度
844限期调度
845速率单调调度
846优先级反转
【习题】
【实验与思考】进程调度算法模拟实现
第9章I/O设备管理
91I/O硬件原理
911I/O设备
912设备控制器
913内存映射I/O
914直接存储器存取
92I/O软件原理
921I/O软件的目标
922程序控制I/O
923中断驱动I/O
924使用DMA的I/O
93I/O软件层次
931中断处理程序
932设备驱动程序
933与设备无关的I/O软件
934用户空间的I/O软件
94I/O设备管理
941磁盘、光盘及固态硬盘
942磁盘臂调度算法
943磁盘阵列（RAID）
944时钟
95用户界面：键盘、鼠标和监视器
951输入软件
952输出软件
96电源管理
【习题】
【实验与思考】Linux重定向以及对声音设备编程
第10章文件管理
101文件
1011文件命名
1012文件结构
1013文件类型
1014文件存取
1015文件属性
102目录
1021一级目录系统
1022层次目录系统
1023路径名
103文件系统的实现
1031文件系统布局
1032文件的实现
1033目录的实现
104文件系统的管理和优化
1041磁盘空间管理
1042文件系统备份
1043文件系统的一致性
1044文件系统性能
1045磁盘碎片整理
【习题】
【实验与思考】优化Windows系统
第11章操作系统安全
111安全的概念
112威胁、攻击与资产
1121威胁与资产
1122数据意外遗失
1123入侵者
1124恶意软件
1125应对措施
113缓冲区溢出
1131缓冲区溢出攻击
1132编译和运行时防御
114访问控制
1141文件系统控制
1142访问控制策略
1143身份验证控制
115操作系统加固
1151操作系统安装：初装与更新
1152删除不必要的服务、应用与协议
1153配置用户、组和认证过程
1154安装额外的安全控制工具
1155对系统安全进行测试
116安全性维护
1161记录日志
1162数据备份和存档
【习题】
【实验与思考】Windows 11的安全性概览
第12章操作系统发展
121嵌入式操作系统
1211嵌入式系统的概念
1212嵌入式操作系统的特性
1213嵌入式Linux操作系统
1214嵌入式操作系统TinyOS
122虚拟机
1221虚拟机的概念
1222虚拟机管理程序
1223容器虚拟化
1224处理器问题
1225内存管理
1226输入/输出管理
123云操作系统
1231云计算要素
1232云计算参考架构
1233云操作系统的IaaS模型
1234云操作系统的基本架构
124物联网操作系统
1241物联网的概念
1242物联网和云环境
1243受限设备
1244物联网操作系统的要求
1245物联网操作系统架构
125机器人操作系统
【习题】
【课程学习与实验总结】
附录部分习题参考答案
参考文献
课程教学进度表
第1章硬件基础
11硬件的基本构成
12处理器
121CPU的性能因素
122微处理器的发展
13指令与指令周期
131指令集
132指令周期
14中断
141中断和指令周期
142中断处理
143多个中断
15存储器的层次结构
151存储器的重要特性
152局部性原理
153高速缓存
154启动计算机
16对称多处理器和多核计算机结构
161对称多处理器
162多核计算机
【习题】
【实验与思考】熟悉计算机指令的执行
第2章操作系统概述
21什么是操作系统
211作为用户/计算机接口
212作为资源管理器
213作为扩展机器
214操作系统的核心概念
22操作系统的发展历程
221串行处理
222简单批处理系统
223多道批处理系统
224分时系统
225实时操作系统与网络操作系统
226现代操作系统
23操作系统的容错性
231基本概念
232错误
233操作系统机制
24多处理器和多核操作系统设计因素
241对称多处理器操作系统
242多核操作系统
【习题】
【实验与思考】熟悉操作系统实例
第3章进程描述和控制
31什么是进程
32进程状态
321两状态进程模型
322进程的创建和终止
3235状态进程模型
324被挂起的进程
33进程描述
331操作系统的控制结构
332进程控制结构
34进程控制
341进程创建
342进程切换
35操作系统的执行
351无进程的内核
352在用户进程中执行
353基于进程的操作系统
【习题】
【实验与思考】Windows进程的“一生”
第4章线程
41线程的概念
411多线程
412线程的属性
413线程的功能特性
414线程和进程的区别
42线程分类
421用户级线程
422内核级线程
423混合方法
43多核和多线程
【习题】
【实验与思考】利用互斥体保护共享资源
第5章互斥与同步
51并发的原理
511关于原语
512同步与互斥概述
513简单举例
514进程的交互
515互斥的要求
52互斥：硬件的支持
53信号量
531信号量的设置
532强信号量的互斥算法
533生产者/消费者问题
534读者/写者问题
54管程
541使用信号的管程
542使用通知和广播的管程
55消息传递
551同步
552寻址
553消息格式
554排队原则
555实施互斥的消息传递
【习题】
【实验与思考】Windows进程同步
第6章死锁与饥饿
61死锁原理
611可抢占资源和不可抢占资源
612可重用资源和可消耗资源
613资源获取
614死锁的定义
615发生资源死锁的条件
62死锁预防
621互斥
622占有且等待
623不可抢占
624循环等待
63死锁避免
631安全状态和不安全状态
632单个与多个资源的银行家算法
64死锁检测和死锁恢复
641死锁检测
642死锁恢复
65活锁与饥饿
651两阶段加锁
652通信死锁
653活锁
654饥饿
66哲学家就餐问题
661基于信号量解决方案
662基于管程解决方案
【习题】
【实验与思考】Windows线程间的通信
第7章内存管理
71内存管理的需求
711交换
712保护
713共享
714逻辑组织
715物理组织
72内存分区
721固定分区
722动态分区
723伙伴系统
724重定位
73分页技术
74分段技术
75虚拟内存的硬件特征
751局部性和虚拟内存
752分页
753分段
754段页式
755保护和共享
76操作系统的内存管理设计
761读取策略
762放置策略
763置换策略
764驻留集管理
765清除策略
766加载控制
【习题】
【实验与思考】Linux用户程序的内存管理
第8章处理器管理
81处理器调度的类型
811长程调度
812中程调度
813短程调度
82调度算法
821短程调度准则
822优先级的使用
823选择调度策略
824公平共享调度
83多处理器调度
831粒度
832设计问题
833进程调度
834线程调度
84实时调度
841实时操作系统的特点
842实时操作系统的特征
843实时调度
844限期调度
845速率单调调度
846优先级反转
【习题】
【实验与思考】进程调度算法模拟实现
第9章I/O设备管理
91I/O硬件原理
911I/O设备
912设备控制器
913内存映射I/O
914直接存储器存取
92I/O软件原理
921I/O软件的目标
922程序控制I/O
923中断驱动I/O
924使用DMA的I/O
93I/O软件层次
931中断处理程序
932设备驱动程序
933与设备无关的I/O软件
934用户空间的I/O软件
94I/O设备管理
941磁盘、光盘及固态硬盘
942磁盘臂调度算法
943磁盘阵列（RAID）
944时钟
95用户界面：键盘、鼠标和监视器
951输入软件
952输出软件
96电源管理
【习题】
【实验与思考】Linux重定向以及对声音设备编程
第10章文件管理
101文件
1011文件命名
1012文件结构
1013文件类型
1014文件存取
1015文件属性
102目录
1021一级目录系统
1022层次目录系统
1023路径名
103文件系统的实现
1031文件系统布局
1032文件的实现
1033目录的实现
104文件系统的管理和优化
1041磁盘空间管理
1042文件系统备份
1043文件系统的一致性
1044文件系统性能
1045磁盘碎片整理
【习题】
【实验与思考】优化Windows系统
第11章操作系统安全
111安全的概念
112威胁、攻击与资产
1121威胁与资产
1122数据意外遗失
1123入侵者
1124恶意软件
1125应对措施
113缓冲区溢出
1131缓冲区溢出攻击
1132编译和运行时防御
114访问控制
1141文件系统控制
1142访问控制策略
1143身份验证控制
115操作系统加固
1151操作系统安装：初装与更新
1152删除不必要的服务、应用与协议
1153配置用户、组和认证过程
1154安装额外的安全控制工具
1155对系统安全进行测试
116安全性维护
1161记录日志
1162数据备份和存档
【习题】
【实验与思考】Windows 11的安全性概览
第12章操作系统发展
121嵌入式操作系统
1211嵌入式系统的概念
1212嵌入式操作系统的特性
1213嵌入式Linux操作系统
1214嵌入式操作系统TinyOS
122虚拟机
1221虚拟机的概念
1222虚拟机管理程序
1223容器虚拟化
1224处理器问题
1225内存管理
1226输入/输出管理
123云操作系统
1231云计算要素
1232云计算参考架构
1233云操作系统的IaaS模型
1234云操作系统的基本架构
124物联网操作系统
1241物联网的概念
1242物联网和云环境
1243受限设备
1244物联网操作系统的要求
1245物联网操作系统架构
125机器人操作系统
【习题】
【课程学习与实验总结】
附录部分习题参考答案
参考文献
