计算机操作系统(第四版) pdf

计算机操作系统(第四版)

内容简介

《计算机操作系统(第四版)/高等学校计算机类十二五规划教材》对传统操作系统(0S)和现代操作系统均做了较 为全面的介绍。全书共分12章:第一章为操作系统引论,介绍了OS的发展、传统0S和现代OS的特征及功能 ;第二和第三章深入阐述了进程和线程管理、进程同 步、处理机调度和死锁;第四和第五章对连续和离散存储器管理方式及虚拟存储器进行了介绍;第六章自下而上地对I/0系统的各个层次做了较为系统的阐述;第七和第八章介绍了文件系统和磁盘存储器管理;第九章对用户接口以及接口的实现方法做了介绍;从 第十章开始到第十二章是与目前0S发展现状紧密相关的内容,分别介绍了多处理机0S、网络OS、多媒体OS 以及系统安全性。

作者简介

汤小丹,梁红兵,哲凤屏,汤子瀛 著

目录

第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用
1.2 操作系统的发展过程
1.3 操作系统的基本特性
1.4 操作系统的主要功能
1.5 OS结构设计
习题
第二章 进程的描述与控制
2.1 前趋图和程序执行
2.2 进程的描述
2.3 进程控制
2.4 进程同步
2.5 经典进程的同步问题
2.6 进程通信
2.7 线程(Threads)的基本概念
2.8 线程的实现
习题
第三章 处理机调度与死锁
3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标
3.2 作业与作业调度
3.3 进程调度
3.4 实时调度
3.5 死锁概述
3.6 预防死锁
3.7 避免死锁
3.8 死锁的检测与解除
习题
第四章 存储器管理
4.1 存储器的层次结构
4.2 程序的装入和链接
4.3 连续分配存储管理方式
4.4 对换(Swapping)
4.5 分页存储管理方式
4.6 分段存储管理方式
习题
第五章 虚拟存储器
5.1 虚拟存储器概述
5.2 请求分页存储管理方式
5.3 页面置换算法
5.4 “抖动”与工作集
5.5 请求分段存储管理方式
习题
第六章 输入输出系统
6.1 I/0系统的功能、模型和接口
6.2 I/O设备和设备控制器
6.3 中断机构和中断处理程序
6.4 设备驱动程序
6.5 与设备无关的I/0软件
6.6 用户层的I/0软件
6.7 缓冲区管理
6.8 磁盘存储器的性能和调度
习题
第七章 文件管理
7.1 文件和文件系统
7.2 文件的逻辑结构
7.3 文件目录
7.4 文件共享
7.5 文件保护
习题
第八章 磁盘存储器的管理
8.1 外存的组织方式
8.2 文件存储空间的管理
8.3 提高磁盘I/O速度的途径
8.4 提高磁盘可靠性的技术
8.5 数据一致性控制
习题
第九章 操作系统接口
9.1 用户接口
9.2 Shell命令语言
9.3 联机命令接口的实现
9.4 系统调用的概念和类型
9.5 UNIX系统调用
9.6 系统调用的实现
习题
第十章 多处理机操作系统
10.1 多处理机系统的基本概念
10.2 多处理机系统的结构
10.3 多处理机操作系统的特征与分类
10.4 进程同步
10.5 多处理机系统的进程调度
10.6 网络操作系统
10.7 分布式文件系统
习题
第十一章 多媒体操作系统
11.1 多媒体系统简介
11.2 多媒体文件中的各种媒体
11.3 多媒体进程管理中的问题和接纳控制
11.4 多媒体实时调度
11.5 媒体服务器的特征和接纳控制
11.6 多媒体存储器的分配方法
11.7 高速缓存与磁盘调度
习题
第十二章 保护耜安全
12.1 安全环境
12.2 数据加密技术
12.3 用户验证
12.4 来自系统内部的攻击
12.5 来自系统外部的攻击
12.6 可信系统(Tmsted System)
习题
参考文献

感悟与笔记

进程的描述与控制

程序并发执行(被弃用)

  1. 概念:多道程序技术,只有无前驱关系的进程才有可能并发执行
  2. 例子:现代OS操作系统
  3. 优点:提高了系统的吞吐量和资源利用率
  4. 缺点:
    • 失去了单进程执行的封闭性、具有间断性
    • 资源共享,会被其他进程影响
  5. 使用场景:现代OS操作系统
  6. 进程
    • 概念:进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单元
    • 例子:进程的创建就是PCB的创建,进程的销毁就是PCB的销毁
    • 优点(特点)
      • 动态性:可销毁
      • 并发性:几个进程能同步进行
      • 独立性:任何一个进程实体都能获得独立的资源
      • 异步性:每个进程按照各自的、不可预知的速度向前推进
  7. 进程的三种基本状态
    • 就绪状态:进程已分配到除了CPU以外的所有必要资源
    • 执行状态:进程已经获得CPU,正在执行
    • 阻塞状态:进程发生某种事情(IO申请、申请缓冲区失败等),导致程序暂停
  8. 进程同步
    • 概念:多个进程有序的协调进行,并不是同时进行
    • 优点:提高系统的吞吐量和资源使用率
    • 缺点:使系统变得复杂
    • 经典问题:生产者-消费者问题、哲学家进餐问题
  9. 进程同步机制
    • 信号量机制:用一个变量S代表资源的可用数量,进行p、v操作。缺点:每次只能进行一次操作
    • 管程:将共享变量和对应的操作集中在一个类中。优点:封装
    • 自旋锁机制:如果当前资源已经被占用,则自旋锁已经被其他资源占用。缺点:进程处于忙等状态,死锁
    • 会合
    • 分布式系统
  10. 进程通信
    • 共享内存
    • 管道pipe:用于有父子关系进程的通信
    • 消息队列:消息队列管道和信号量有限的缺点,是一大改进。
    • 套接字:可用于不同进程的通信
    • 信号:通知某个进程事情已经发生
    • 信号量:作为同一进程中不同线程的同步和互斥手段
  11. 进程调度算法
    • 先来先服务
    • 短作业优先
    • 优先级调度
    • 时间片轮转法
  12. 进程死锁
    • 概念:多个进程对资源进行争夺,最终进入无限期的等待、阻塞状态
    • 产生死锁的条件
      • 互斥条件
      • 请求和保持条件
      • 不可抢占条件
      • 循环等待条件
    • 处理死锁的方法
    • 预防死锁:设置限制条件,破坏死锁的四个必要条件。线性排序,按序号递增去用
    • 避免死锁:防止进入死锁状态,贪心
    • 检测死锁:精确地确定造成死锁的资源和进程,把死锁的发生通过适当的措施从死锁中解放出来。
    • 解除死锁:撤销进程
  13. 进程控制块PCB
    • 概念:记录了当前进程所需的所有信息,是操作系统中最重要的记录型数据结构
    • 作用:使一个在多道程序环境下,不能独立运行的程序 成为一个能够独立运行的进程
    • 存储的信息
      • 进程标识符:有外部和内部两种标识符,用于用户的访问和OS的访问
      • 处理机状态:当进程被切换的时候,PCB保存当时的环境信息
      • 进程调度信息:进程的优先级,运行状态等
      • 进程控制信息:程序和数据的地址等等
    • 组织方式
      • 线性方式:遍历一遍
      • 链接方式:直接指向对应的状态起始地址
      • 索引方式:建立不同状态的索引表
  14. 线程
    • 目的:减少程序在并发时所付出的时空开销,使OS有更好的并发性
    • 三个状态
    • 执行、就绪、阻塞 
  15. 页面置换算法
    • 最佳置换算法
    • 先进先出算法
    • 最近最久未使用算法
    • 最少使用算法
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