计算机操作系统教程

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出版者:中国水利水电出版社 作者:柯敏毅 出品人: 页数:179 译者: 出版时间:2001-08 价格:16.00 装帧:平装 isbn号码:9787508407968 丛书系列:
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具体描述

本书主要介绍操作系统的基本概念、主要功能及实现技术和操作系统的用户界面。全书共7章,主要包括:微机操作系统概述、操作系统的用户界面、进程管理、存储管理、设备管理、文件管理、 Wndows 98中文版的使用。

本书通过对典型操作系统实例的介绍,使操作系统的基本原理与实际应用相结合。在内容取舍、文字描述、习题选择方面以力求面向实践、重在应用便于教学组织为原则,在章节安排、形式体例、行文风格方面与传统的供教师讲、学生听,教师不讲、学生不懂的纯理科教材不同,努力做到概念引出自然、内涵与外延适中,深入浅出、寓深奥于浅显。

本书适合高职高专各类学校的师生使用,同时也可作为各类大专院校师生的参考书。

本书配有电子教案,此教案用PowerPoint制作,可以任意修改。

《计算机操作系统教程》若以不重蹈原内容形式呈现,应聚焦于对底层机制的深入剖析与实际应用经验的传递。本书摆脱了单纯理论堆砌,转向对操作系统演进脉络的生动叙述,结合历史发展与现代实践,为读者构建起完整而立体的认知框架。 第一部分以“从机械到智能”为主线,追溯操作系统的诞生背景。早期大型机时代的批处理调度与多任务并发需求催生了首批内核设计理念,本书通过对IBM System/360与UNIX诞生过程的细致回顾,揭示硬件限制如何塑造任务管理、资源分配等核心原则。读者能理解“时间片”“上下文切换”等关键机制起源于20世纪60年代对计算效率瓶颈的持续探索,而非停留在概念解释层面。 第二章深入剖析现代内核结构,聚焦内存管理、进程调度与虚拟化技术。书中不罗列API接口,而是通过“分页机制如何实现内存隔离”“多级速率限制保障系统稳定性”等具体案例,说明底层设计如何平衡性能与安全。例如,对段表与页表的演进从物理地址到虚拟地址映射的转变,结合实际调度算法(如优先级抢占、时间片轮转)的选择逻辑,使抽象概念具象化为可观察的运行机制。 第三部分着重现实场景应用,打破教材常见的“理论—应用”割裂。在多核处理器普及背景下,本书详细探讨了锁机制、无锁算法与缓存一致性(如MESI协议),通过实际开发中的竞态条件示例,剖析同步原语在保障并发安全中的关键作用。同时引入容器技术与微服务架构案例,展示操作系统抽象如何支撑现代分布式系统的弹性伸缩与资源调度。 第四章对新兴领域展开前瞻,涵盖实时系统、嵌入式OS与边缘计算环境中的特殊设计。书中特别强调“抢占式内核”在医疗设备、工业控制中不可替代的低延迟保障,以及轻量级微内核架构如何提升IoT设备能效。这部分内容避免空泛概述,转而通过具体部署案例(如自动驾驶系统响应时间优化)展示设计选择对系统可靠性的影响。 整书风格平实却严谨,用历史脉络串联技术演进,以工程师视角传递实用洞察。无复杂公式堆砌,多引用真实操作系统调试日志与性能基准数据,使抽象原理具象化。特别注重培养读者“从底层思考”的能力,不仅讲述“系统如何运行”,更引导“为何如此设计”,为深入实践与创新奠定坚实基础。

作者简介

目录信息

序
前言
第1章计算机操作系统概述
本章学习目标
1.l存储程序式计算机模型
1.1.l作为扩展机器的操作系统
l.1.2作为资源管理的操作系统
1.2操作系统的发展历史
1.2.正无操作系统的计算机
1.2.2单过批处理系统与多道批处理系统及执行系统
1.2.3分时系统
1.2.4实时系统
1.2.5微机操作系统、网络操作系统与分布式操作系统
1.3操作系统的基本概念
1.3.l操作系统的定义
1.3.2操作系统的基本功能
1.3.3操作系统的特征
1.4操作系统的逻辑模型
1.5微机操作系统
1.5.1DOS操作系统
1.5.2MS-Wndows操作系统
1.5.3UNIX操作系统
本章小结
习题
第2章操作系统的用户界面
本章学习目标
2.1运行一个用户程序的过程
2.2操作系统的用户界面
2.2.l操作系统提供的两个接口
2.2.2作业控制语言和键盘命令
2.3操作系统提供给用户程序的服务
2.3.1系统调用描述
2.3.2系统调用功能分类
2.3.3系统调用的实现
2.4用户界面的发展
本章小结
习题
第3章进程管理
本章学习目标
3.l引言
3.2进程的引入和定义
3.2.1进程的引入
3.2.2进程的定义
3.3进程的状态和进程控制块
3.3.1进程的状态及状态变化图
3.3.2进程控制块
3.4进程控制
3.4.1原语
3.4.2进程控制原语
3.5线程的基本概念
3.5.l线程的引入
3.5.2线程与进程的比较
3.5.3用户级线程和内核支持线程
3.6进程调度
3.6.l进程调度的职能
3.6.2进程调度算法
3.6.3调度用的进程状态切换图
3.7进程通信
3.7.1临界资源和临界区
3.7.2进程的通信方式之一――同步与互斥
3.7.3两个经典的同步/互斥问题
3.7.4结构化的同步/互斥机制――管程
3.7.5进程的通信方式之二――消息缓冲
3.8死锁问题
3.8.1死锁产生的原因和必要条件
3.8.2预防死锁
3.8.3发现死锁
3.8.4解除死锁
本章小结
习题三
第4章存储管理
本章学习目标
4.1存储管理的功能
4.1.1内存的分配与回收
4.1.2地址重定位
4.1.3存储保护
4.1.4虚拟存储器
4.2实存管理
4.2.1固定分区存储管理
4.2.2可变式分区存储管理
4.2.3纯分页存储管理
4.3虚拟存储器管理
4.3.l虚拟存储器的概念
4.3.2请求式分页存储管理与动态地址重定位
4.3.3现代计算机系统改进的动态地址重定位
4.3.4页面置换算法
4.3.5请求式分页存储管理性能分析举例
4.3.6请求式分段存储管理
4.4碎片与抖动问题
本章小结
习题四
第5章设备管理
本章学习目标
5.1概述
5.1.l设备类型
5.1.2设备管理的任务和功能
5.1.3设备控制块( DCB)
5.2数据传送控制方式
5.2.l程序直接控制方式
5.2.2中断控制方式
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我花了大概一周的时间,集中精力啃完了这本书中关于进程与线程管理的那几章,说实话,体验比我预想的要深刻得多。这本书的厉害之处在于,它不只是罗列了各种调度算法的名称,比如FCFS、SJF或者RR,而是深入剖析了它们背后的权衡与哲学。比如,为什么在某些高并发场景下,那些看起来更“聪明”的抢占式调度反而可能引入额外的上下文切换开销?作者非常巧妙地引入了现实世界中资源分配的案例来佐证这些理论,让我不再死记硬背公式,而是真正理解了“最优”在不同约束条件下的相对性。更让我印象深刻的是,它对死锁的分析。那张经典的“银行家算法”流程图,在其他很多教材里看起来就像天书,但这本书里结合了一个具体的银行交易场景,一步步展示了资源请求、分配和回收的过程,直到最后如何通过策略避免进入不可达状态。这种将抽象概念与实际业务场景深度绑定的叙事方式,极大地降低了我的理解门槛,让我感觉自己不是在学习一门技术,而是在研究一套复杂的社会运作规则。

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这本书拿到手上的时候,我其实是有点忐忑的,毕竟“教程”两个字,总让人联想到枯燥和晦涩。我本来就不是科班出身,对那些底层的机制总是一知半解。但翻开目录才发现,作者的思路非常清晰,没有一上来就堆砌那些复杂的概念。相反,它更像是在带着你做一次环游计算机内部世界的旅行。开篇对硬件基础的铺垫非常到位,没有那种把读者当成专家的傲慢,而是耐心地解释了为什么我们需要操作系统,以及它在整个计算生态中扮演了怎样的角色。尤其是关于中断和异常处理那一部分,作者用了好多生动的比喻,把原本抽象的流程描述得栩栩如生。我记得那个关于时钟中断如何保证公平性的例子,一下子就让我明白了时间片轮转的精髓。而且排版上也很人性化,关键术语都有加粗和注释,即便是第一次接触这些内容的人,也能很快地跟上节奏,不至于在密集的文字中迷失方向。对于我们这种希望夯实基础的“跨界学习者”来说,这本书无疑是一剂强心针。

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老实讲,我对内存管理的描述一直有种敬而远之的态度,总觉得那是最容易陷入“啃不动的”地带。但这本书对虚拟内存的讲解,简直可以称得上是一次“化繁为简”的典范。它没有直接跳入复杂的地址转换表结构,而是先用一个非常生活化的例子——比如一个拥挤的图书馆,如何通过目录和分区来快速定位书籍——来引入“分页”的概念。然后,它才循序渐进地过渡到页表、TLB(快表)以及缺页中断。最让我拍案叫绝的是对“抖动”(Thrashing)现象的分析。作者不仅仅是指出抖动会降低系统性能,而是通过一个动态的、不断增长的内存需求模型,生动地展示了为什么系统会陷入无效的页面置换循环中。这种深入到性能瓶颈源头的分析,使得内存管理的学习不再是单纯的结构认知,而变成了一种对系统效率的优化思考。我甚至开始反思自己日常开发中一些不经意的内存操作,是否也潜在地触发了类似的效率黑洞。

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这本书的价值,在我合上最后一页、开始整理笔记时才真正显现出来。它成功地在“理论深度”和“工程实用性”之间找到了一个近乎完美的平衡点。不同于那些只停留在概念层面的读物,这本书的每一章后面都仿佛藏着一个小的实践环节,虽然它没有提供大量的代码示例,但它提供了足够的“思考框架”。比如在讨论I/O子系统时,它没有直接给出庞杂的设备驱动API,而是聚焦于I/O的层次结构——从应用程序到内核,再到硬件控制器之间的握手协议。这种宏观的视角,让我能清晰地看到数据在操作系统内部流动的全貌。此外,全书的语言风格始终保持着一种冷静而有力的学术自信,没有丝毫的浮夸,每一个论断都有其坚实的理论后盾。这对于任何希望真正掌握操作系统核心思想,而不是仅仅学会几个命令的读者来说,都是一本不可多得的宝藏。它真正教会我的,是如何像一个系统架构师那样去思考问题。

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这本书的叙事风格非常具有逻辑性和递进感,它没有试图用华丽的辞藻来包装技术,而是用一种近乎工程报告的严谨性来构建知识体系。阅读过程中,我发现它在文件系统的章节处理上显得尤为成熟和老道。它没有急于介绍FAT或者NTFS这些具体的文件系统格式,而是先花了大篇幅解释了文件这个抽象概念是如何被映射到物理磁盘扇区上的。这种自上而下的解构,让我在学习索引节点(inode)结构时,心里就有了一幅清晰的蓝图:我们需要它来解决什么问题,以及它又是如何通过链接和指针来组织数据块的。尤其值得称赞的是,作者对“虚拟文件系统”(VFS)的阐述,用一种近乎禅意的简洁描述了它是如何屏蔽底层硬件差异,实现“一次写入,多处运行”的。每次读到这种底层设计哲学时,我都会忍不住停下来,在脑海中模拟一遍数据流的路径,这对我理解Linux中各种挂载点的意义帮助太大了。

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