本书是“十二五”普通高等教育本科*规划教材,也是国防科技大学**精品课程教材和****教学团队教学成果。操作系统作为计算机系统的核心系统软件,负责控制和管理整个计算机系统的资源并组织用户以进程为单位**协调地使用这些资源。本书以多道程序技术为基础,以通用操作系统主要功能部件为主线,介绍操作系统的概念、组成、功能、处理流程、设计等内容,包括:绪论,操作系统运行机制与用户界面,进程与处理机管理,进程同步与通信、进程死锁,存储管理,设备管理,文件系统,并行与分布式操作系统,保护与**,系统虚拟机,Linux操作系统实例。附录提供与课程配套的实验与课程设计参考资料。配套有实验教材《Linux 操作系统实验教程》,为任课教师免费提供电子课件和习题解答。

第1章 绪论1 1.1 什么是操作系统1 1.1.1 计算机系统的软件构成1 1.1.2 操作系统作为特殊子程序2 1.1.3 操作系统作为资源管理者3 1.1.4 操作系统提供程序并发运行机制4 1.2 操作系统的发展历史4 1.2.1 监督程序5 1.2.2 专用操作系统8 1.2.3 多种方式操作系统12 1.2.4 个人计算机操作系统、并行与分布式操作系统及其发展12 1.3 主要操作系统介绍14 1.3.1 Windows系列及MS DOS14 1.3.2 UNIX大家族16 1.3.3 自由软件Linux和freeBSD等19 习题123 第2章 操作系统运行机制与用户界面25 2.1 中断和异常25 2.1.1 中断和异常的区别25 2.1.2 中断分级26 2.2 中断/异常响应和处理28 2.2.1 中断/异常响应28 2.2.2 中断/异常处理29 2.3 操作系统运行模式33 2.4 系统调用35 2.5 人机界面38 2.5.1 命令语言39 2.5.2 图形化的用户界面40 2.6 小结42 习题242 第3章 进程与处理机管理44 3.1 进程描述44 3.1.1 进程定义45 3.1.2 进程控制块46 3.2 进程状态48 3.2.1 进程的创建与结束49 3.2.2 进程状态变化模型50 3.2.3 进程挂起52 3.3 进程控制与调度53 3.3.1 进程运行53 3.3.2 进程调度55 3.3.3 进程调度算法58 3.4 作业与进程的关系62 3.5 线程的引入64 3.6 小结66 习题366 第4章 进程同步与通信、进程死锁68 4.1 并行编程68 4.1.1 并行编程方法68 4.1.2 操作系统的支持69 4.2 进程的同步与互斥70 4.2.1 同步与临界段问题71 4.2.2 解决临界段问题的硬件实现方法72 4.2.3 信号量74 4.2.4 管程77 4.2.5 进程同步与互斥举例77 4.3 消息传递81 4.3.1 消息传递原理82 4.3.2 消息传递示例83 4.3.3 管道通信简介84 4.4 死锁85 4.4.1 死锁示例85 4.4.2 死锁定义86 4.4.3 死锁防止88 4.4.4 死锁避免90 4.4.5 死锁检测92 4.4.6 死锁的恢复93 4.4.7 死锁综合处理94 4.5 小结94 习题495 第5章 存储管理99 5.1 连续空间分配99 5.1.1 单道连续分配法99 5.1.2 多道连续固定分区法101 5.1.3 多道连续可变分区法103 5.2 不连续空间分配105 5.2.1 页式管理106 5.2.2 段式管理109 5.2.3 段页式管理112 5.2.4 改进的页式管理113 5.3 虚拟存储管理114 5.3.1 页式虚存的基本思想114 5.3.2 页式虚存管理实现115 5.3.3 多级页表117 5.3.4 页替换策略119 5.4 小结125 习题5126 第6章 设备管理129 6.1 I/O硬件概念129 6.1.1 常见外部设备分类129 6.1.2 设备控制器(I/O部件)130 6.1.3 I/O控制方式131 6.1.4 I/O控制方式的发展过程134 6.2 设备I/O子系统134 6.2.1 设备的使用方法134 6.2.2 I/O层次结构136 6.2.3 设备驱动程序139 6.2.4 缓冲技术141 6.3 存储设备144 6.3.1 常见存储外部设备144 6.3.2 磁盘调度147 6.3.3 磁盘阵列150 6.4 小结154 习题6154 第7章 文件系统156 7.1 文件结构156 7.1.1 文件概念156 7.1.2 文件的逻辑结构156 7.1.3 文件的物理存储158 7.1.4 文件控制块160 7.2 文件目录结构161 7.2.1 一级目录结构161 7.2.2 二级目录结构162 7.2.3 树状目录结构162 7.2.4 无环图目录结构163 7.2.5 目录操作164 7.3 文件存储器空间布局与管理165 7.4 文件访问接口166 7.4.1 传统文件系统调用的实现167 7.4.2 存储映射文件访问169 7.5 文件保护169 7.5.1 文件访问保护170 7.5.2 文件备份171 7.6 文件系统的基本模型172 7.7 FAT文件系统磁盘布局175 7.8 小结176 习题7177 第8章 并行与分布式操作系统178 8.1 并行操作系统178 8.1.1 对称多处理机178 8.1.2 线程概念180 8.1.3 线程实现186 8.1.4 线程调度190 8.2 分布式系统194 8.2.1 分布式系统特点195 8.2.2 几种分布式系统应用模型197 8.2.3 分布式系统实现模型200 8.2.4 分布式操作系统主要研究内容202 8.2.5 分布式系统基础——通信协议层次简介203 8.3 小结206 习题8207 第9章 保护与**208 9.1 **威胁208 9.1.1 病毒208 9.1.2 蠕虫209 9.1.3 特洛伊木马209 9.1.4 隐蔽通道210 9.2 **机制210 9.2.1 硬件保护机制210 9.2.2 标识与鉴别211 9.2.3 存取控制213 9.2.4 *小特权管理214 9.2.5 **审计215 9.2.6 入侵检测216 9.2.7 网络信息**技术217 9.2.8 软件漏洞防护技术219 9.3 Linux的**机制221 9.4 **评测标准223 9.4.1 TCSEC223 9.4.2 GB 17859-1999224 9.5 小结225 习题9226 第10章 系统虚拟机227 10.1 虚拟机概述227 10.1.1 为什么需要虚拟机227 10.1.2 虚拟机管理器的分类228 10.1.3 系统虚拟化的优势及发展目标228 10.1.4 虚拟机管理器的架构229 10.2 CPU的虚拟化230 10.2.1 软件完全虚拟化230 10.2.2 硬件辅助虚拟化230 10.3 内存的虚拟化232 10.3.1 软件实现内存虚拟化232 10.3.2 EPT页表辅助内存虚拟化233 10.4 I/O设备的虚拟化233 10.4.1 完全的软件I/O设备虚拟化233 10.4.2 半虚拟化设备模拟234 10.5 小结235 习题10235 第11章 Linux操作系统实例236 11.1 进程管理236 11.1.1 进程与进程描述符236 11.1.2 进程状态及切换时机237 11.1.3 进程的调度算法239 11.1.4 进程的创建与消亡239 11.2 存储管理242 11.2.1 物理内存的管理242 11.2.2 进程地址空间的管理244 11.3 文件系统248 11.3.1 VFS248 11.3.2 EXT2253 11.3.3 主要文件系统中系统调用的处理流程256 11.4 设备管理258 11.4.1 设备文件的概念258 11.4.2 设备模型基础259 11.4.3 相关数据结构260 11.4.4 块设备文件的open()和read()操作262 11.5 中断、异常及系统调用263 11.5.1 中断/异常的基本知识263 11.5.2 异常处理函数264 11.5.3 系统调用264 11.5.4 中断的处理265 11.5.5 软中断267 11.6 SysV进程间通信268 11.6.1 共有的特性268 11.6.2 信号量270 11.6.3 消息队列271 11.6.4 共享内存273 习题11275 附录A bash脚本编程简介276 A.1 注释和简单命令276 A.2 环境变量276 A.3 控制结构277 A.3.1 if语句277 A.3.2 case语句278 A.3.3 for语句278 A.3.4 while语句和until语句279 A.4 函数279 附录B 实现一个简单的Linux命令解释器281 B.1 myshell的语法281 B.2 程序框架281 B.3 命令行的语法分析282 B.4 简单命令的执行284 B.5 Makefile284 附录C Linux常用命令285 C.1 用户终端命令285 C.2 vi编辑器的使用292 附录D Linux常用函数295 D.1 进程管理函数295 D.2 文件管理函数296 D.3 进程间通信函数298 D.4 多线程库函数301 附录E Linux内核综合实验指南303 E1 实验目标与内容303 E2 实验基础知识303 E2.1 内核模块303 E2.2 系统调用307 E2.3 内存管理309 E2.4 其他311 E3 实验设计313 E4 实验步骤314 E5 常见问题314 参考文献316