操作系統原理 操作系统原理

胡元義，男，副教授。1978年—1982年，就讀於陝西工商學院計算機軟件專業；1982年—至今，就職於西安理工大學，歷任工程師、高級工程師。主要從事的研究方向有編譯原理、操作系統及數據結構等。
先後主持《信息學科計算機人才培養模式研究》（2010年校教學研究項目），以及《三本院校人才培養實踐教學模式研究》（2009年陝西省教育廳教學研究項目）。編寫教材共6部，編寫系列教輔書共11部。

第1章引論1 
1.1操作系統的概念1 
1.1.1什麼是操作系統1 
1.1.2操作系統的主要功能4 
1.1.3操作系統的基本特徵6 
1.2操作系統的邏輯結構和運行模型8 
1.2 .1用戶態和內核態的劃分8 
1.2.2操作系統的邏輯結構9 
1.2.3操作系統的運行模型11 
1.3操作系統的形成與發展12 
1.3.1操作系統的形成時期12 
1.3.2操作系統的成熟時期15 
1.3.3操作系統的進一步發展時期17 
1.4主要操作系統的類型19 
1.4.1批處理操作系統19 
1.4.2分時操作系統20 
1.4.3實時操作系統21 
1.4.4微機操作系統23 
1.4.5網絡操作系統24 
1.4.6多CPU操作系統25 
1.4.7分佈式操作系統27 
1.4.8嵌入式操作系統29 
1.5操作系統安全性概述30 
1.5.1操作系統安全的重要性30 
1.5 .2操作系統的安全觀點31 
1.5.3實現操作系統安全性的基本技術31 
1.6操作系統運行基礎32
1.6.1處理器及工作模式32 
1.6.2中斷技術36 
1.6.3系統調用40 
習題1 42 
第2章處理器管理47 
2.1進程的概念47 
2.1.1程序的順序執行47 
2.1.2程序的並發執行48 
2.1.3進程50 
2.2進程的狀態及轉換53 
2.2.1兩狀態進程模型53 
2.2.2進程的三態模型53 
2.2.3進程的五態模型55 
2.2.4進程的掛起56 
2.2. 5進程控制塊58 
2.3進程控制60 
2.3.1進程切換60 
2.3.2進程控制原語62 
2.4處理器調度65 
2.4.1作業與進程的關係66 
2.4.2 CPU的三級調度67 
2.4.3處理器調度隊列模型69 
2.4.4進程調度的方式和時機71 
2.5單處理器調度算法73 
2.5.1調度原則73 
2.5.2常用調度算法75 
2.5.3實時調度80 
2.6線程82 
2.6.1線程的引入82 
2.6.2線程的概念83 
2.6.3線程與傳統進程的比較84
2.6.4線程實現原理85 
習題2 86 
第3章進程同步與通信93 
3.1進程同步的基本概念93 
3.1.1並發進程的關係93 
3.1.2進程的互斥與同步94 
3.1.3臨界資源與臨界區95 
3.2進程互斥方法97 
3.2.1實現進程互斥的硬件方法97 
3.2.2實現進程互斥的軟件方法99 
3.3信號量機制101 
3.3.1信號量101 
3.3.2使用信號量實現進程互斥103 
3.3.3使用信號量實現進程同步105 
3.4經典互斥與同步問題108 
3.4.1生產者?消費者問題108 
3.4.2哲學家進餐問題111 
3.4.3讀者-寫者問題114 
3.4.4睡眠理髮師問題117 
3.5經典互斥與同步問題的應用119 
3.5.1緩衝區數據傳送問題119 
3.5.2吃水果問題120 
3.5.3汽車過橋問題122 
3.6管程機制123 
3.6.1條件變量與管程結構123 
3.6.2生產者-消費者問題的管程解決方法125 
3.6.3哲學家進餐問題的管程解決方法127 
3.6.4讀者-寫者問題的管程解決方法128
3.6.5睡眠理髮師問題的管程解決方法129 
3.6.6吃水果問題的管程解決方法131 
3.7進程通信132 
3.7.1進程通信的概念132 
3.7.2共享內存通信方式133 
3.7.3消息緩衝通信方式134 
3.7.4信箱通信方式137 
3.7.5管道通信方式139 
3.8死鎖140 
3.8.1產生死鎖的原因和必要條件141 
3.8.2死鎖的預防145 
3.8.3死鎖的避免146 
3.8 .4死鎖的檢測與解除152 
習題3 155 
第4章存儲管理163 
4.1程序的鏈接和裝入163 
4.1.1邏輯地址和物理地址164 
4.1.2程序鏈接164 
4.1.3程序裝入165 
4.2存儲器及存儲管理的基本功能168 
4.2.1多級存儲器體系169 
4.2.2內存的分配與回收以及地址轉換170 
4.2.3內存的共享、保護及擴充171 
4.3分區式存儲管理173 
4.3.1單一連續分區存儲管理173 
4.3.2固定分區存儲管理175 
4.3.3可變分區存儲管理177 
4.3.4覆蓋與交換技術182
4.4分頁存儲管理184 
4.4.1分頁存儲管理的基本原理184 
4.4.2分頁存儲管理的地址轉換與存儲保護186 
4.4.3兩級頁表和多級頁表189 
4.4.4內存物理塊的分配與回收191 
4.5分段存儲管理192 
4.5.1分段存儲管理的基本原理192 
4.5.2分段存儲管理的地址轉換與存儲保護194 
4.5.3分段存儲管理的優缺點197 
4.6段頁式存儲管理198 
4.6.1段頁式存儲管理的基本原理198 
4.6.2段頁式存儲管理的地址轉換與特點199 
4.7虛擬存儲管理201 
4.7.1虛擬存儲器的概念201 
4.7.2請求分頁存儲管理203 
4.7. 3請求分段存儲管理212 
4.7.4請求段頁式存儲管理216 
習題4 218 
第5章設備管理225 
5.1設備管理概述225 
5.1.1設備的分類225 
5.1.2設備管理的目標和功能226 
5.2 I /O設備管理系統的組成228 
5.2.1 I/O系統的硬件組織228 
5.2.2 I/O系統的軟件組織233 
5.3 I/O設備控制方式238 
5.3.1程序直接I/O控制方式238
5.3.2程序中斷I/O控制方式239 
5.3.3直接存儲器存取I/O控制方式240 
5.3.4 I/O通道控制方式242 
5.3.5四種I/O控制方式的對比245 
5.4緩衝技術與虛擬設備技術246 
5.4.1緩衝技術246 
5.4.2虛擬設備技術250 
5.5設備的分配與回收252 
5.5.1用於設備分配的數據結構252 
5.5.2設備分配254 
5.5.3設備回收258 
5.6磁盤存儲器管理259 
5.6.1存儲設備概述259 
5.6.2磁盤調度260 
5.6.3提高磁盤I/O速度的方法264 
5.6.4磁盤陣列（RAID） 266 
習題5 270 
第6章文件管理274 
6.1文件系統基本概念274 
6.1.1文件系統的引入274 
6.1.2文件與文件系統275 
6.1.3文件操作278 
6.2文件的組織結構280 
6.2.1文件的邏輯結構280 
6.2.2文件的物理結構282 
6.3文件目錄288 
6.3.1文件控制塊與索引節點289 
6.3.2目錄結構290 
6.3.3文件目錄查找292
6.4文件存儲空間管理293 
6.4.1空閒分區表法294 
6.4.2空閒塊鏈法294 
6.4.3位示圖法296 
6.5文件共享與文件安全296 
6.5.1早期的文件共享方法297 
6.5.2目前常用的文件共享方法298 
6.5.3文件系統的安全300 
6.5.4文件系統的可靠性301 
6.5.5文件保護303 
習題6 305 
參考文獻309