《操作系统原理与应用（第2版）》是作者在多年教学实践积累的基础上，吸收国内外操作系统新的理论和技术，依据操作系统教学大纲的要求进行编写的。 《操作系统原理与应用（第2版）》重点讲述了操作系统的一般原理和实施技术与方法。在讲授方法上，注重理论与实际相结合，以UNIX操作系统为实例，介绍操作系统中的主要管理方法和服务功能的实施技术和技巧。在内容安排上，由总体到具体，先介绍操作系统的概念和服务功能，然后以UNIX系统为例讲述这些功能的具体实现算法，*后以Windows和Linux操作系统为基础，通过Windows 10系统中的进程管理、内存管理、程序管理和网络管理几个方面的实例与具体操作，将操作系统原理中涉及的相关部分理论具体化，加深对操作系统理论的理解；同时介绍了Linux操作系统中常用命令的使用，编辑工具vi以及Shell脚本编程的基本方法；*后选取Windows操作系统中5个典型的项目实验来加强实践环节，使学生进一步加深对操作系统关键功能实现方法的理解与应用。 《操作系统原理与应用（第2版）》可作为高等院校计算机领域各专业、电子信息类专业本科生(若操作系统课程为40~60授课学时，主讲教师可根据实际情况作选学处理)和非计算机专业研究生操作系统课程的教材，也可供有关专业人员参考使用。

《操作系统原理与应用（第2版）》以UNIX操作系统为实例，介绍操作系统中的主要管理方法和服务功能的实施技术和技巧，然后以UNIX系统为例讲述操作系统服务功能的具体实现算法，*后以Windows和Linux操作系统为基础，将操作系统原理中涉及的相关部分理论具体化。

前 言
　　操作系统是计算机系统的基本组成部分，它在整个计算机系统软件中占据核心地位。对操作系统的概念、理论和方法的研究，以及对操作系统的使用、分析、开发和设计，历来是计算机领域中最主要的课题和任务之一，因而，操作系统是计算机科学教育的基本课程之一。它涉及对各种资源(包括硬件和软件资源)的有效管理，又为用户及高层软件的运行提供良好的工作环境，起着承上启下、纵横贯通的作用。
　　本书以典型的UNIX操作系统为例，重点讲述操作系统的一般原理和实施技术与方法，最后在实践环节，以Windows操作系统为基础，介绍了操作系统的安装、常用命令及其网络设置与通信等内容。
　　本书共分10章。
　　第1章介绍操作系统的发展历史、分类、功能、体系结构及UNIX系统的特点。
　　第2章介绍进程的基本概念、有关进程的操作、进程间的相互作用和通信及中断处理。
　　第3章介绍处理机管理，包括常用调度算法、UNIX系统中的进程调度等。
　　第4章～第6章分别介绍存储管理、设备管理，以及文件系统的概念、功能及其主要实现技术。
　　第7章介绍死锁的概念和解决死锁问题的基本方法。
　　第8章～第10章是16学时的上机实践内容。其中，第8章介绍Windows系统管理，该章主要是通过对Windows 10操作系统的常用设置，进一步加深对操作系统中进程、内存、程序和网络相关知识的理解和认识。第9章介绍Shell和Linux的常用命令。第10章主要是进行Windows操作系统中的项目实训，选取了操作系统中5个典型的项目实验，在操作系统理论的基础上，将操作系统中进程与作业调度、动态分区存储管理、模拟页式虚拟存储管理中硬件地址转换、虚拟存储器中页面淘汰算法，以及死锁问题中银行家算法5个知识点，通过项目实验程序完成对实现方法的仿真，使学生进一步加深对操作系统关键功能实现方法的理解与应用。
　　本书每章的开头，先交代所要讨论的问题、环境和意义，然后逐层展开论述，在讲授理论的基础上，辅以UNIX系统的实例，从而加深对概念的理解和形象化思维。第1章～第7章后面都附有大量习题，这些有代表性的习题对学习巩固正文中的知识是有益的。本书在介绍UNIX系统的各功能模块的实现方法时，突出了重点和难点，并结合以往教学的实践体会，对难以理解的部分作出了较为详细的说明及生活中的实例，便于学生自学复习有关内容。本书还为学生在Linux和Windows系统环境下的上机实习、应用开发提供了指南。
　　本书由王育勤教授任主编，刘智珺、苏莹、鲁力任副主编。在本书编写过程中，第1～3章由苏莹老师编写，第4～7章由鲁力老师编写，第8～10章由刘智珺老师编写，在此表示衷心的感谢！全书由王育勤教授统稿。
　　由于编者水平有限，书中的疏漏之处在所难免，恳请广大读者给予指正。
　　
　　
　　编 者

目 录

第1章 操作系统概述 1
1.1 操作系统的发展过程 2
1.1.1 手工操作阶段 2
1.1.2 早期批处理阶段 3
1.1.3 执行系统 4
1.1.4 多道程序系统阶段 4
1.2 什么是操作系统(Operating System) 5
1.2.1 概念(定义) 5
1.2.2 设置OS的目的 5
1.2.3 操作系统的目标和作用 6
1.2.4 操作系统的主要功能 7
1.2.5 操作系统的服务功能 8
1.3 操作系统的结构 10
1.3.1 外部结构(环境) 10
1.3.2 内部结构(体系结构) 10
1.4 操作系统的分类 11
1.4.1 多道批处理系统 11
1.4.2 分时系统 12
1.4.3 实时系统 13
1.4.4 现代操作系统 14
1.5 操作系统的特征 15
1.6 操作系统的性能如何评价一个
操作系统 16
1.7 当前比较流行的几种微机操作系统 17
1.7.1 当前微机上的主流操作系统 17
1.7.2 用户如何选用操作系统 20
1.8 UNIX系统的特点和结构 22
本章小结 24
习题 24
第2章 进程管理 25
2.1 进程的概念 26
2.1.1 程序的顺序执行 26
2.1.2 程序的并发执行和资源共享 26
2.1.3 程序并发执行的特性 28
2.1.4 进程(process) 29
2.1.5 用进程概念说明操作系统的
并发性和不确定性 31
2.1.6 进程的状态及其变迁 32
2.1.7 进程的组成 33
2.1.8 UNIX系统的进程映像 35
2.2 有关进程的操作 38
2.2.1 进程的创建 38
2.2.2 进程终止和父/子进程的同步 41
2.3 进程间的相互作用和通信 43
2.3.1 同步 43
2.3.2 互斥 44
2.3.3 进程的临界区和临界资源 45
2.3.4 实施临界区互斥的锁操作法 45
2.3.5 信号量与P、V操作 48
2.3.6 高级通信机构 53
2.4 线程 55
2.4.1 线程的概念 55
2.4.2 线程的特点 56
2.4.3 线程的状态 57
2.4.4 线程与进程的区别 57
2.4.5 多线程编程 58
2.5 中断处理 59
2.5.1 中断及其一般处理过程 59
2.5.2 中断优先级和多重中断 61
2.5.3 中断屏蔽 61
2.5.4 中断在操作系统中的地位 62
2.5.5 UNIX系统对中断和陷入的
处理 62
本章小结 65
习题 65
第3章 处理机管理 69
3.1 概述 70
3.1.1 CPU调度的三级实现 70
3.1.2 进程的执行方式 72
3.1.3 CPU调度的基本方式 73
3.2 常用调度算法 74
3.2.1 先来先服务FCFS 74
3.2.2 最短周期优先SBF 75
3.2.3 优先级 77
3.2.4 轮转法 77
3.2.5 可变时间片轮转法 79
3.2.6 多队列轮转法和多级反馈
队列法 79
3.3 UNIX系统中的进程调度 80
本章小结 85
习题 85
第4章 存储管理 87
4.1 引言 88
4.1.1 二级存储器及信息传送 88
4.1.2 存储器分配 88
4.1.3 存储管理的基本任务 89
4.1.4 存储空间的地址问题 90
4.1.5 地址转换 90
4.1.6 存储管理的功能 92
4.1.7 内存的扩充技术 93
4.2 分区式管理技术 95
4.2.1 固定分区法 95
4.2.2 可变分区法 96
4.3 可重定位分区分配 98
4.4 多道程序对换技术 99
4.5 分页存储管理 100
4.5.1 分页管理 100
4.5.2 请求分页管理 103
4.6 段式存储管理 111
4.6.1 分段和分段的地址空间 111
4.6.2 分段管理的实现 112
4.6.3 分段共享 113
4.6.4 段的动态链接 113
4.7 段页式存储管理 116
4.7.1 基本思想 116
4.7.2 实现过程 116
4.8 UNIX系统的存储管理 117
本章小结 122
习题 122
第5章 设备管理 125
5.1 概述 126
5.1.1 设备分类 126
5.1.2 设备管理的目标和功能 126
5.1.3 设备分配技术 127
5.1.4 通道技术 128
5.1.5 缓冲技术 130
5.2 UNIX系统的设备管理 132
5.2.1 UNIX设备管理的特点 132
5.2.2 与设备驱动有关的接口 133
5.2.3 块设备管理中的缓冲技术 133
5.2.4 块设备的读、写 136
5.2.5 字符设备管理 140
本章小结 141
习题 141
第6章 文件系统 143
6.1 概述 144
6.1.1 文件及其分类 144
6.1.2 文件系统的功能 145
6.1.3 文件系统的用户界面 145
6.1.4 文件系统的层次结构 147
6.2 文件的组织和存取方法 148
6.2.1 文件的逻辑组织和物理组织 148
6.2.2 文件的存取方式 151
6.3 目录结构 151
6.3.1 一级目录结构 152
6.3.2 二级目录结构 152
6.3.3 多级目录结构 153
6.4 文件存储空间的管理 155
6.4.1 记住空间分配现状的
数据结构 155
6.4.2 存储空间分配程序 157
6.5 文件保护 158
6.5.1 文件系统的完整性 158
6.5.2 文件的共享与保护保密 159
6.6 对文件的主要操作 160
6.6.1 创建文件 160
6.6.2 文件的连接与解除连接 161
6.6.3 文件的打开和关闭 161
6.6.4 文件的读、写 162
6.7 UNIX文件系统的内部实现 163
6.7.1 数据结构 163
6.7.2 活动i节点的分配与释放 166
6.7.3 目录项和检索目录文件 167
6.7.4 文件的索引结构 169
6.7.5 文件卷和卷专用块 170
6.7.6 空闲i节点的管理 171
6.7.7 空闲存储块的管理 173
6.7.8 子文件系统装卸和
装配块表 174
6.7.9 各主要数据结构之间的
联系 176
6.7.10 管道文件(pipe) 176
6.8 系统调用的实施举例 180
本章小结 182
习题 182
第7章 死锁 185
7.1 死锁的基本概念 186
7.1.1 什么是死锁 186
7.1.2 死锁的表示 187
7.1.3 死锁判定法则 188
7.2 死锁的预防 189
7.3 死锁的避免 191
7.3.1 资源分配状态RAS 191
7.3.2 系统安全状态 191
7.3.3 死锁避免算法 192
7.3.4 对单体资源类的简化算法 193
7.4 死锁的检测和解除 194
7.4.1 死锁的检测 194
7.4.2 死锁的解除 195
本章小结 196
习题 196
第8章 操作系统基础实验 199
8.1 进程管理 200
8.1.1 实验目的 200
8.1.2 实验内容 200
8.2 系统管理内存 202
8.2.1 实验目的 202
8.2.2 实验内容 203
8.3 程序管理 205
8.3.1 实验目的 205
8.3.2 实验内容 205
8.4 系统管理网络 208
8.4.1 实验目的 208
8.4.2 实验内容 209
本章小结 219
第9章 Linux操作系统中的
常用命令 221
9.1 使用Linux基本命令 222
9.1.1 常用简单命令 222
9.1.2 目录管理命令 224
9.1.3 文件管理命令 227
9.2 使用命令补齐和别名功能 228
9.2.1 命令行自动补齐 228
9.2.2 命令别名 228
9.3 使用重定向和管道 230
9.3.1 重定向 230
9.3.2 管道 231
9.4 熟悉vi三种模式下的操作命令 231
9.4.1 vi的三种工作模式 232
9.4.2 vi在三种模式下的
基本操作 232
9.5 使用vi建立简单的Shell脚本
并运行 234
9.5.1 创建Shell脚本 235
9.5.2 运行Shell脚本 235
9.5.3 Shell编程基础 236
9.5.4 流程控制语句 239
本章小结 242
第10章 操作系统项目实验 243
10.1 进程调度及作业调度 244
10.1.1 项目实验目的和要求 244
10.1.2 实验内容 244
10.1.3 实验知识点说明 244
10.1.4 实验分析 244
10.2 动态分区存储管理 251
10.2.1 项目实验目的和要求 251
10.2.2 实验内容 251
10.2.3 实验知识点说明 251
10.2.4 实验分析 251
10.3 模拟页式虚拟存储管理中硬件的
地址转换与缺页中断 255
10.3.1 项目实验目的和要求 255
10.3.2 实验内容 255
10.3.3 实验知识点说明 256
10.3.4 实验分析 256
10.4 虚拟页式存储器页面淘汰算法
模拟 259
10.4.1 项目实验目的和要求 259
10.4.2 实验内容 259
10.4.3 实验知识点说明 259
10.4.4 实验分析 260
10.5 银行家算法 263
10.5.1 项目实验目的和要求 263
10.5.2 实验内容 263
10.5.3 实验知识点说明 263
10.5.4 实验分析 264
本章小结 273
参考文献 274