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作者简介

曹先彬，博士，中国科学技术大学计算机科学与技术学院教授，博士生导师；1996年获中国科学技术大学信号与信息处理专业博士学位；多年来一直承担《操作系统原理与设计》、《计算机与网络安全》、《分布式操作系统》、《计算智能》等课程的主讲工作；主持过多项国家自然科学基金、863、973课题，已发表学术论文90余篇，获省部级科技进步奖4项；2007年获选“教育部新世纪优秀人才”计划。主要研究方向包括计算智能、信息安全、智能交通系统等。 陈香兰，博士，中国科学技术大学计算机科学与技术学院讲师；2007年获中国科学技术大学计算机软件与理论专业博士学位。近年来主讲过《操作系统原理》、《嵌入式操作系统》、《Linux操作系统分析》、《安全操作系统》等课程；有多年的操作系统分析、设计实现和研究经验，分析过多种版本的Linux内核，RTEMS、uC／OS—Ⅱ等操作系统源代码，熟悉1386、IA64、ARM、MIPS等硬件体系结构，发表相关论文多篇。主要研究方向为操作系统方向。

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内容介绍

《操作系统原理与设计》的内容尽量全面覆盖操作系统课程的所有基础知识，主要内容包括操作系统概论、进程管理、内存管理、输入输出管理、文件管理、操作系统示例分析等。全书在强调基本原理与主要知识点的介绍的同时，力求原理、设计与实现并重；使学生能在掌握基本原理之后，通过对设计与具体实现的学习进一步加深对操作系统基础知识的理解。 　　《操作系统原理与设计》既可作为高等学校计算机专业本、专科教材，也可作为非计算机专业的操作系统课程教材，同时也适合广大学生自学和考研复习使用。

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精彩书摘

第一部分　操作系统概论 　第1章　操作系统概述 操作系统是计算机系统的重要组成部分，在计算机系统中来认识操作系统可以更全面地掌握其知识点，深化对它的学习与理解。本章以单处理器操作系统为基础，从操作系统的层次化模型出发，介绍操作系统的基本概念、研究观点、特点以及发展与类型等特性；然后结合操作系统运行环境，介绍计算机硬件对操作系统运行的支持；最后介绍操作系统的结构设计方法。 　　1.1 操作系统的概念 　　1.1.1 操作系统层次模型 　1.计算机系统的组成 　操作系统（Operating System，OS）是计算机系统中一个重要的系统软件。为了全面理解操作系统这一特殊软件本身的组成、功能以及在整个计算机系统中所处的地位和作用，我们首先回顾一下计算机系统的组成结构。 1945年，美籍科学家冯·诺依曼（von Neumann）提出了存储程序的设计思想。至今，单处理器计算机系统主要仍然以冯·诺依曼结构为设计基础。按照这一结构体系，一个完整的计算机系统包括计算机硬件系统和计算机软件系统两部分。 计算机硬件系统是指构成计算机的所有物理部件，按照一定的方式组成的集合。其中的组成方式就是系统的体系结构。冯·诺依曼将计算机分成5大基本部分：存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。 　　……

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前言 第一部分操作系统概论 第1章操作系统概述 1.1 操作系统的概念 1.1.1 操作系统层次模型 1.1.2 操作系统的含义 1.1.3 操作系统的目的 1.1.4 操作系统的功能 1.2 操作系统的特点 1.2.1 操作系统的研究观点 1.2.2 操作系统的特征 1.3 操作系统的发展与类型 1.3.1 操作系统的发展动力 1.3.2 操作系统的发展历程 1.3.3 操作系统的类型 1.4 操作系统的运行环境 1.4.1 操作系统运行的硬件环境组成 1.4.2 操作系统运行涉及的硬件支持 1.5 操作系统的结构设计方法 1.5.1 模块接口法 1.5.2 有序分层法 1.5.3 微核法 1.6 本章小结 习题 第二部分进程管理 第2章进程与线程 2.1 多道程序设计与进程概念 2.1.1 多道程序设计技术 2.1.2 程序的顺序执行与并发执行 2.1.3 进程的概念 2.1.4 进程特征 2.2 进程的状态与转换 2.2.1 三状态模型及其转换 2.2.2 五状态模型及其转换 2.2.3 七状态模型及其转换 2.3 进程控制 2.3.1 操作系统内核 2.3.2 进程控制手段 2.3.3 主要进程控制原语 2.4 进程组织 2.4.1 进程控制块 2.4.2 进程的组织方式 2.4.3 进程组织示例 2.5 进程通信 2.5.1 进程通信概述 2.5.2 消息传递系统的实现 2.6 线程基础 2.6.1 线程引入 2.6.2 线程的定义与特征 2.6.3 线程的实现 2.7 本章小结 习题 第3章进程同步 3.1 进程同步的基本概念 3.1.1 进程之间的关系 3.1.2 临界资源与临界区 3.1.3 进程同步机制的准则 3.2 实现进程互斥的基本方法 3.2.1 软件方法 3.2.2 硬件方法 3.3 信号量机制 3.3.1 单信号量机制 3.3.2 多信号量机制 3.4 管程机制 3.4.1 管程的引入 3.4.2 管程的使用 3.5 典型进程同步机制问题 3.5.1 生产者一消费者问题 3.5.2 读者一写者问题 3.5.3 哲学家就餐问题 3.6 本章小结 习题 第4章进程调度与死锁 4.1 处理器调度的基本概念 4.1.1 处理器调度的类型 4.1.2 调度模型 4.2 进程调度准则 4.3 进程调度基础 4.4 经典进程调度算法 4.4.1 先来先服务调度算法 4.4.2 最短优先调度算法 4.4.3 最短剩余时间调度算法 4.4.4 时间片轮转调度算法 4.4.5 优先权调度算法 4.4.6 最高响应比优先调度算法 4.4.7 多级队列反馈调度算法 4.4.8 进程调度算法示例 4.5 进程死锁与处置 4.5.1 死锁的基本概念 4.5.2 死锁的分析模型 4.5.3 死锁的处置策略 4.6 本章小结 习题 第5章用户接口与作业管理 5.1 用户与操作系统的接口方式 5.1.1 作业级接口 5.1.2 程序级接口 5.2 批处理系统的作业管理 5.2.1 作业的基本概念 5.2.2 批处理系统的作业组织 5.2.3 批处理作业的状态转换与控制 5.2.4 批处理系统的作业调度 5.3 交互式系统的作业管理 5.3.1 命令式接口 5.3 2图形用户界面式接口 5.4 本章小结 习题 第三部分内存管理 第6章存储管理基础 6.1 存储管理的概念 6.1.1 存储管理的目的 6.1.2 存储管理的基本过程 6.1.3 覆盖与交换技术 6.2 连续分配方式与管理 6.2.1 单一连续分配方式 6.2.2 分区分配方式 6.3 非连续分配方式与管理 6.3.1 分页管理方式 6.3.2 分段管理方式 6.3.3 段页式管理方式 6.4 本章小结 习题 第7章虚拟内存管理 7.1 虚拟存储基本概念 7.1.1 虚拟存储的引入 7.1.2 虚拟存储实现技术 7.2 请求分页管理方式 7.2.1 请求分页分配基本思想 7.2.2 请求分页分配管理 7.2.3 页面分配与调入 7.2.4 页面置换 7.2.5 抖动处理 7.3 请求分段管理方式 7.3.1 请求分段分配基本思想 7.3.2 请求分段分配管理 7.4 请求段页式管理方式 7.4.1 请求段页式分配基本思想 7.4.2 请求段页式分配管理 7.5 本章小结 习题 第四部分输入输出管理 第8章 I／O管理 8.1 I／O管理概述 8.1.1 I／O系统与过程 8.1.2 I／O功能部件 8.1 3I／O控制方式 8.1.4 I／O管理目标与功能 8.2 输入输出核心子系统 8.2.1 I／O调度 8.2.2 缓冲区管理 8.2.3 设备分配与回收 8.2.4 实现虚拟设备的SPOOLing技术 8.2.5 出错处理 8.3 本章小结 习题 第五部分文件管理 第9章文件管理基础 9.1 概述 9.1.1 文件与文件系统 9.1.2 文件的类型 9.1.3 文件的存储介质 9.2 文件的逻辑组织 9.2.1 堆文件 9.2.2 顺序文件 9.2.3 索引顺序文件 9.2.4 索引文件 9.3 文件目录 9.3.1 基本概念 9.3.2 文件目录结构 9.3.3 目录查询 9.4 文件共享 9.5 文件保护 9.6 本章小结 习题 第10章文件系统实现 10.1 文件系统层次结构 10.1.1 文件系统管理对象 10.1.2 系统管理软件集合 10.1.3 用户接口 10.2外存空间管理 10.2.1 列表 10.2.2 位图 10.2.3 链表 10.2.4 索引 10.3 文件系统实现需要的结构信息 10.3.1 磁盘结构信息 10.3.2 内存结构信息 10.3.3 目录实现的数据结构 10.4 文件的存储组织与存取方式 10.4.1 文件的存储组织 10.4.2 文件的存取方式 10.5 文件系统的性能问题 10.5.1 磁盘优化调度 10.5.2 磁盘高速缓冲 10.5.3 文件系统的可靠性 10.6 文件管理示例 10.6.1 文件存储空间的管理 10.6.2 文件的存储组织 10.6.3 支持文件存取的用户文件描述符表和文件表 10.6.4 目录管理 10.7 本章小结 习题 第六部分操作系统示例分析 第11章 Linux示例分析 第七部分操作系统的扩展内容 第12章操作系统的安全 第13章分布式操作系统基础 第14章多核操作系统 参考文献

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