操作系統(tǒng)是一門技術(shù)性很強的課程，是計算機及其相關(guān)專業(yè)本科生的必修課。它強調(diào)理論與實踐的結(jié)合，注重實踐訓(xùn)練。由于操作系統(tǒng)涉及的原理和算法比較抽象，使很多學(xué)生難以理解和掌握。作者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗與體會，同時汲取國內(nèi)外操作系統(tǒng)優(yōu)秀教材的精華，本著提高學(xué)生素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新意識的理念編寫了本書。
本書將理論與實踐相結(jié)合，全面系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本理論和技術(shù)，并具體分析了Windows和Linux中的實現(xiàn)技術(shù)和方法。本書有以下幾個特點：
（1） 內(nèi)容全面，講解系統(tǒng)。在內(nèi)容講解上注意由淺入深，由表及里。先引出問題，再給出概念、實現(xiàn)技術(shù)和相關(guān)算法。全書分為12章，第1章簡單介紹操作系統(tǒng)的定義、發(fā)展歷程、功能、特征和類型，對于操作系統(tǒng)新技術(shù)，如單核系統(tǒng)、多核系統(tǒng)、集群系統(tǒng)也進行了介紹； 由于進程管理的內(nèi)容較多，本書分三章加以介紹，分別是第2章進程與線程、第3章進程同步與通信和第4章調(diào)度與死鎖； 存儲管理則分為第5章存儲管理和第6章虛擬存儲管理兩章進行介紹，其中，第5章存儲管理介紹一般存儲管理的技術(shù)和方案，有關(guān)虛擬存儲的相關(guān)技術(shù)和問題在第6章虛擬存儲管理進行討論； 第7章討論設(shè)備管理，在介紹一般設(shè)備管理相關(guān)技術(shù)和傳統(tǒng)外部存儲介質(zhì)的基礎(chǔ)上增加非易失性存儲介質(zhì)的內(nèi)容及非易失性存儲設(shè)備應(yīng)用場景； 第8章討論文件管理； 第9章和第10章分別介紹Windows和Linux兩個主流操作系統(tǒng)的實現(xiàn)原理和技術(shù)，讀者在學(xué)習(xí)完第1~8章對操作系統(tǒng)基本原理和技術(shù)有所了解之后可以看看這些技術(shù)在Windows和Linux操作系統(tǒng)中是如何實現(xiàn)的，也可以比較一下兩個操作系統(tǒng)各自的特點和不足； 第11章操作系統(tǒng)安全介紹安全操作系統(tǒng)的相關(guān)概念及其重要組成部分，介紹一些主流操作系統(tǒng)安全機制及對云計算操作系統(tǒng)中兩款典型的云平臺綜合管理系統(tǒng)Windows Azure及Chrome OS，旨在將信息技術(shù)前沿與操作系統(tǒng)安全基本理論相結(jié)合，使讀者進一步了解并掌握操作系統(tǒng)安全的發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢； 開設(shè)操作系統(tǒng)的高校，有些沒有開設(shè)先修課計算原理或計算機組織結(jié)構(gòu)，這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)時有些困難，為此增加了第0章計算機系統(tǒng)概述。
（2） 理論配有實例。本書以Windows和Linux為實例，分別介紹操作系統(tǒng)理論在這個實際操作系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，以充實的內(nèi)容在抽象概念與實際實現(xiàn)之間架設(shè)了橋梁。
（3） 理論與實踐相結(jié)合。操作系統(tǒng)課程的特點之一是實驗的難度大。本書配套有《計算機操作系統(tǒng)實驗指導(dǎo)》（清華大學(xué)出版社），其中設(shè)計了不同類型的實習(xí)題，對每個實習(xí)題都進行了較為詳細的實驗指導(dǎo)，并配有經(jīng)過測試的源程序代碼供學(xué)生參考。
（4） 為便于教學(xué)，本書提供豐富的配套資源，包括教學(xué)大綱、教學(xué)課件、電子教案、試卷及答案示例、實驗報告模版、在線作業(yè)和900分鐘的微課視頻。
資源下載提示
課件等資源： 掃描目錄上方的二維碼下載。
在線作業(yè)： 掃描封底作業(yè)系統(tǒng)二維碼，登錄網(wǎng)站在線做題及查看答案。
視頻等資源： 掃描封底刮刮卡中的二維碼，再掃描書中相應(yīng)章節(jié)中的二維碼，可以在線學(xué)習(xí)。
本書可作為普通高等院校操作系統(tǒng)課程的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)計算機操作系統(tǒng)的參考書。
本書由郁紅英、王磊、王寧寧、武磊、李春強編著。其中，第2~6章、第8章由郁紅英編寫，第0章、第11章由王磊、 郁紅英編寫，第1章、第7章由郁紅英、王寧寧編寫，第9章由郁紅英、武磊編寫，第10章由郁紅英、李春強編寫。
在本書的修訂過程中，作者聽取了許多高校授課教師與廣大讀者的大量意見和建議，在此謹致謝意！
作者深知水平有限，書中難免有錯誤和不足之處，懇請同行和廣大讀者，特別是使用本書的教師和學(xué)生多提寶貴意見。
作者
2021年8月
配套資源下載
第0章計算機系統(tǒng)概述
0.1計算機系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)
0.2計算機硬件
0.2.1中央處理器
0.2.2存儲器
0.2.3I/O系統(tǒng)
0.2.4總線
0.2.5啟動計算機
0.3指令的執(zhí)行
0.3.1取指令與執(zhí)行指令
0.3.2I/O函數(shù)
0.4中斷
0.4.1中斷與指令周期
0.4.2中斷處理
0.4.3多個中斷
思考與練習(xí)題
第1章操作系統(tǒng)引論
1.1操作系統(tǒng)的定義
1.1.1資源管理的觀點
1.1.2用戶的觀點（擴展機器的觀點）
1.2操作系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展
1.2.1代計算機沒有操作系統(tǒng)
1.2.2第二代計算機有了監(jiān)控系統(tǒng)
1.2.3第三代計算機操作系統(tǒng)得到極大的發(fā)展
1.2.4第四代計算機操作系統(tǒng)向多元化方向發(fā)展
1.3操作系統(tǒng)的特征
1.4操作系統(tǒng)的功能
1.4.1進程管理
1.4.2存儲管理
1.4.3設(shè)備管理
1.4.4文件管理
1.4.5操作系統(tǒng)接口
1.5操作系統(tǒng)的類型
1.5.1批處理操作系統(tǒng)
1.5.2分時操作系統(tǒng)
1.5.3實時操作系統(tǒng)
1.5.4微機操作系統(tǒng)
1.5.5多處理機操作系統(tǒng)
1.5.6網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
1.5.7分布式操作系統(tǒng)
1.5.8嵌入式操作系統(tǒng)
1.6操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
1.6.1單核系統(tǒng)
1.6.2多核系統(tǒng)
1.6.3集群系統(tǒng)
思考與練習(xí)題
第2章進程與線程
2.1進程的引入
2.1.1單道程序的順序執(zhí)行
2.1.2多道程序的并發(fā)執(zhí)行
2.1.3程序并發(fā)執(zhí)行的條件
2.1.4進程的概念
2.2進程的狀態(tài)及組成
2.2.1進程的基本狀態(tài)
2.2.2進程的掛起狀態(tài)
2.2.3進程控制塊
2.3進程控制
2.3.1操作系統(tǒng)內(nèi)核
2.3.2進程的創(chuàng)建與撤銷
2.3.3進程的阻塞與喚醒
2.3.4進程的掛起與激活
2.4線程
2.4.1線程的概念
2.4.2線程與進程的比較
2.4.3線程的實現(xiàn)
2.4.4多線程問題
思考與練習(xí)題
第3章進程同步與通信
3.1進程同步與互斥
3.1.1并發(fā)原理
3.1.2臨界資源與臨界區(qū)
3.1.3互斥實現(xiàn)的硬件方法
3.1.4互斥實現(xiàn)的軟件方法
3.1.5信號量和P、V操作
3.2經(jīng)典進程同步與互斥問題
3.2.1生產(chǎn)者消費者問題
3.2.2讀者寫者問題
3.2.3哲學(xué)家進餐問題
3.2.4打瞌睡的理發(fā)師問題
3.3AND信號量
3.3.1AND信號量的引入
3.3.2用AND信號量解決實際應(yīng)用
3.4管程
3.4.1管程的思想
3.4.2管程的結(jié)構(gòu)
3.4.3用管程解決實際應(yīng)用
3.5同步與互斥實例
3.5.1Solaris的同步與互斥
3.5.2Windows的同步與互斥
3.5.3Linux的同步與互斥
3.6進程通信
3.6.1進程通信的類型
3.6.2進程通信中的問題
3.6.3消息傳遞系統(tǒng)的實現(xiàn)
3.6.4客戶端服務(wù)器系統(tǒng)通信
思考與練習(xí)題
第4章調(diào)度與死鎖
4.1調(diào)度類型與準則
4.1.1調(diào)度類型
4.1.2進程調(diào)度方式
4.1.3進程調(diào)度時機
4.1.4調(diào)度的性能準則
4.2調(diào)度算法
4.2.1先來先服務(wù)調(diào)度算法
4.2.2短作業(yè)（進程）優(yōu)先調(diào)度算法
4.2.3時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法
4.2.4優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法
4.2.5多級反饋隊列調(diào)度算法
4.2.6多種調(diào)度算法的比較
4.3死鎖的基本概念
4.3.1死鎖的定義
4.3.2死鎖產(chǎn)生的原因
4.3.3可重復(fù)使用資源和可消耗資源
4.3.4死鎖產(chǎn)生的必要條件
4.4死鎖的預(yù)防與避免
4.4.1死鎖的預(yù)防
4.4.2死鎖的避免
4.4.3銀行家算法
4.5死鎖的檢測與解除
4.5.1資源分配圖
4.5.2死鎖的解除
4.5.3鴕鳥算法
思考與練習(xí)題
第5章存儲管理
5.1程序的裝入和鏈接
5.1.1重定位
5.1.2鏈接
5.2連續(xù)分配存儲管理方式
5.2.1單一連續(xù)分區(qū)
5.2.2固定分區(qū)
5.2.3可變分區(qū)
5.2.4動態(tài)重定位分區(qū)
5.3頁式存儲管理
5.3.1頁式存儲管理的基本原理
5.3.2頁式存儲管理的地址變換
5.3.3頁表的硬件實現(xiàn)
5.3.4頁表的組織
5.4段式存儲管理
5.4.1段式存儲管理的基本原理
5.4.2段式存儲管理系統(tǒng)的地址變換
5.4.3分段和分頁的區(qū)別
5.4.4段的共享與保護
5.5段頁式存儲管理
5.5.1段頁式存儲管理的基本原理
5.5.2段頁式存儲管理的地址變換
5.5.3段頁式存儲管理系統(tǒng)舉例
思考與練習(xí)題
第6章虛擬存儲管理
6.1虛擬存儲器的引入
6.1.1局部性原理
6.1.2虛擬存儲器
6.1.3虛擬存儲器的特征
6.2請求頁式存儲管理
6.2.1請求頁式存儲管理系統(tǒng)的實現(xiàn)
6.2.2請求頁式存儲管理駐留集管理
6.2.3請求頁式存儲管理的調(diào)入策略
6.2.4請求頁式存儲管理的頁面置換算法
6.2.5請求頁式存儲管理系統(tǒng)的性能
6.3請求段式存儲管理
6.3.1請求段式存儲管理的地址實現(xiàn)
6.3.2動態(tài)鏈接
思考與練習(xí)題
第7章設(shè)備管理
7.1I/O管理概述
7.1.1I/O管理的功能
7.1.2I/O硬件組成
7.1.3I/O設(shè)備
7.1.4設(shè)備控制器
7.1.5設(shè)備通道
7.2I/O控制方式
7.2.1程序直接控制方式
7.2.2中斷控制方式
7.2.3DMA控制方式
7.2.4通道控制方式
7.3I/O系統(tǒng)
7.3.1設(shè)備分配
7.3.2SPOOLing技術(shù)
7.3.3設(shè)備驅(qū)動程序
7.3.4中斷處理程序
7.4磁盤管理
7.4.1磁盤結(jié)構(gòu)和管理
7.4.2磁盤調(diào)度
7.4.3獨立磁盤冗余陣列
7.4.4非易失性存儲器
7.5緩沖管理
7.5.1緩沖
7.5.2磁盤高速緩存
7.5.3提高磁盤I/O速度的其他方法
思考與練習(xí)題
第8章文件管理
8.1文件概述
8.1.1文件類型
8.1.2文件屬性
8.1.3文件的操作
8.1.4文件訪問方式
8.2文件結(jié)構(gòu)和文件系統(tǒng)
8.2.1文件結(jié)構(gòu)
8.2.2有結(jié)構(gòu)文件的組織
8.2.3文件系統(tǒng)
8.3目錄
8.3.1文件控制塊和索引節(jié)點
8.3.2單級目錄
8.3.3兩級目錄
8.3.4樹形目錄
8.3.5目錄的查詢
8.3.6文件的共享
8.4文件系統(tǒng)實現(xiàn)
8.4.1文件系統(tǒng)的格式
8.4.2文件的存儲結(jié)構(gòu)
8.4.3空閑存儲空間的管理
8.5文件系統(tǒng)的可靠性
8.5.1壞塊管理
8.5.2備份
8.5.3文件系統(tǒng)一致性問題
8.5.4數(shù)據(jù)一致性控制
8.6保護機制
8.6.1保護域
8.6.2保護矩陣的實現(xiàn)
8.6.3分級安全管理
思考與練習(xí)題
第9章Windows操作系統(tǒng)
9.1Windows的特點和結(jié)構(gòu)
9.1.1Windows的特點
9.1.2Windows的結(jié)構(gòu)
9.2Windows 進程管理
9.2.1Windows的進程和線程
9.2.2Windows的互斥與同步
9.2.3Windows的進程通信
9.2.4Windows的線程調(diào)度
9.3Windows內(nèi)存管理
9.3.1Windows的地址空間布局
9.3.2Windows的地址變換機制
9.3.3Windows的內(nèi)存分配
9.3.4Windows的頁面共享
9.3.5Windows的駐留集
9.3.6Windows的物理內(nèi)存管理
9.4Windows設(shè)備管理
9.4.1Windows的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
9.4.2Windows的I/O系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
9.4.3Windows的I/O系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序
9.4.4Windows的I/O處理
9.4.5Windows的磁盤管理
9.4.6Windows的高速緩存管理
9.4.7Windows的高速緩存支持的操作
9.5Windows文件管理
9.5.1Windows文件系統(tǒng)概述
9.5.2NTFS卷及其結(jié)構(gòu)
9.5.3NTFS的可恢復(fù)性、可靠性和安全性
思考與練習(xí)題
第10章Linux操作系統(tǒng)
10.1Linux內(nèi)核設(shè)計
10.1.1內(nèi)核設(shè)計目標
10.1.2微內(nèi)核與單內(nèi)核
10.1.3Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)
10.2Linux系統(tǒng)的啟動與初始化
10.2.1初始化系統(tǒng)
10.2.2操作系統(tǒng)的初始化
10.2.3init進程
10.3Linux進程管理
10.3.1Linux中的進程與線程
10.3.2進程與線程的創(chuàng)建和撤銷
10.3.3進程調(diào)度
10.3.4進程通信
10.4Linux內(nèi)存管理
10.4.1虛擬內(nèi)存管理
10.4.2物理內(nèi)存管理
10.5Linux文件管理
10.5.1虛擬文件系統(tǒng)
10.5.2文件系統(tǒng)的安裝與卸載
10.5.3EXT2邏輯文件系統(tǒng)
10.6Linux設(shè)備管理
10.6.1Linux設(shè)備管理概述
10.6.2Linux設(shè)備的類型
10.6.3中斷
10.6.4緩存和刷新機制
10.6.5磁盤調(diào)度
思考與練習(xí)題
第11章操作系統(tǒng)安全
11.1操作系統(tǒng)安全概述
11.1.1操作系統(tǒng)的脆弱性
11.1.2安全操作系統(tǒng)的重要性
11.2操作系統(tǒng)的安全機制
11.2.1硬件安全機制
11.2.2軟件安全機制
11.3操作系統(tǒng)安全評測
11.3.1操作系統(tǒng)安全評測方法
11.3.2國內(nèi)外計算機系統(tǒng)安全評測準則
11.3.3美國國防部可信計算機系統(tǒng)評測準則
11.3.4CC(ISO/IEC 154081999)
11.3.5中國計算機信息系統(tǒng)安全保護等級劃分準則
11.4分布式操作系統(tǒng)安全
11.4.1加密和數(shù)據(jù)簽名
11.4.2身份認證
11.4.3防火墻
11.5Linux操作系統(tǒng)安全性
11.5.1標識與鑒別
11.5.2存取控制
11.5.3審計與加密
11.5.4網(wǎng)絡(luò)安全
11.5.5備份
11.6Windows 2000/XP操作系統(tǒng)安全
11.6.1Windows 2000/XP安全模型
11.6.2Windows的注冊表、文件系統(tǒng)及系統(tǒng)的激活和授權(quán)機制
11.7主流操作系統(tǒng)安全機制
11.7.1Windows Vista/Windows 7/Windows 10操作系統(tǒng)
11.7.2Android操作系統(tǒng)
11.7.3Mac OS & iOS操作系統(tǒng)
11.8云操作系統(tǒng)
11.8.1Windows Azure
11.8.2Google Chrome OS
11.9要點及小結(jié)
思考與練習(xí)題
參考文獻
書單推薦
