操作系统原理与设计PDF电子书下载

第一篇　操作系统基本原理 1

第一章　操作系统概论 1

1.1　计算机系统的组成 1

一、硬件 1

二、实用程序 1

目录 1

1.2　操作系统的形成与发展 2

一、顺序处理 2

四、操作系统 2

三、应用程序 2

二、简单的批处理 3

三、多道成批处理系统 5

四、分时系统 8

五、实时系统 10

六、操作系统的功能和特性 11

七、操作系统的进一步发展 12

1.3　小结 14

习题 14

二、程序的并行执行 15

一、程序的顺序执行 15

第二章　进程管理 15

2.1　进程的引入和概念 15

三、进程的概念 17

2.2　进程的描述 18

一、进程控制块 18

二、进程的状态 18

三、进程队列 19

2.3　进程的控制 20

一、创建原语 20

二、撤消原语 21

三、阻塞原语 21

四、唤醒原语 21

五、挂起原语 21

六、解挂原语 22

2.4　进程低级通信 22

一、进程之间的互斥 22

二、解决进程之间互斥的方法 23

四、信号量 25

三、进程之间的同步 25

2.5　进程的高级通信 28

2.6　进程调度 30

一、进程调度的功能 30

二、进程调度的方式和调度时机 31

三、进程调度算法 31

2.7　死锁 32

二、死锁的定义 33

三、死锁产生的必要条件 33

一、资源的特性 33

四、解决死锁的方法 34

2.8　小结 42

习题 43

第三章　作业管理 45

3.1　作业管理 45

一、作业和作业步 45

二、用户与操作系统的接口 45

三、作业管理的功能 45

二、作业输入 46

一、作业提交形式 46

3.2　作业输入 46

3.3　作业调度 47

一、作业的状态及其转换 47

二、作业调度 47

3.4　作业控制 49

一、脱机作业控制 49

二、联机作业控制 50

3.5　系统调用 50

一、系统调用的定义 50

3.6　小结 51

二、系统调用的执行 51

习题 52

第四章　存贮器管理 54

4.1　引言 54

一、存贮器管理功能 54

二、存贮器管理中使用的几个概念 54

4.2　单用户单道程序的存贮分配 56

4.3　多用户多道程序的存贮分配——分区分配 57

一、固定式分区 57

六、进程控制的实例分析 57

二、可变式分区 58

三、分区管理的存贮器保护 63

四、分区管理的优缺点 64

五、多重分区管理 64

4.4　复盖与交换技术 65

一、复盖 65

二、交换 66

4.5　页式存贮管理 67

一、页式管理的实现原理 67

二、页式动态地址变换 68

三、快表和联想存贮器 68

四、页式管理的主存分配与回收 70

4.6　段式存贮管理 70

一、段式管理的实现原理 70

二、段式动态地址变换 72

三、段式管理的存贮保护 72

四、段式与页式管理的比较 72

4.7　虚拟存贮器 73

一、页式虚拟存贮管理 74

一、文件卷的结构 （1 81

二、段式虚拟存贮管理 82

三、段页式虚拟存贮管理 86

4.8　小结 87

习题 87

5.1　文件和文件系统 90

一、文件 90

第五章　文件系统 90

二、文件系统 91

5.2　文件的结构和存取方法 91

一、文件的逻辑结构 92

二、文件的存取方法 92

一、文件的物理结构 93

5.3　文件的物理结构和存贮介质 93

二、文件存贮设备 96

5.4　文件目录 97

一、一级目录结构 97

二、二级目录结构 100

三、多级目录结构 100

5.5　文件存贮器存贮空间的管理 102

一、文件的共享 103

5.6　文件的共享、保护与保密 103

二、文件的保护 104

三、文件的保密 105

5.7　文件的操作命令 107

5.8　小结 108

小结 108

第六章　设备管理 110

6.1 I/O硬件组成 110

一、I/O设备 110

二、设备控制器 110

三、直接存贮器访问（DMA） 112

四、通道方式 113

一、I/O软件的目标 114

6.2 I/O软件的组成 114

二、中断处理程序 115

三、设备驱动程序 115

四、设备独立的软件 116

五、用户空间的I/O软件 117

6.3　磁盘管理 118

一、磁盘的物理性能 118

二、磁盘调度算法 119

四、磁盘的错误处理 122

三、磁盘调度算法的比较 122

6.4　终端管理 123

一、终端硬件 123

二、终端软件 126

6.5　时钟管理 129

一、时钟硬件 130

二、时钟软件 130

6.6　小结 132

习题 132

第二篇　UNIX系统V的实例研究 134

第七章　UNIX系统V的进程管理 134

7.1 UNIX系统的进程组成 135

一、UNIX系统的进程映象 135

二、UNIX系统的进程控制块 135

7.2　进程的状态及其转换 141

7.3 UNIX系统进程的上下文 142

一、进程的创建fork（） 144

7.4 UNIX系统的进程控制 144

二、进程的终止e xit（） 150

三、进程的等待wait（） 152

四、进程的睡眠和唤醒（sleep（）和wakeup（）） 153

五、进程执行其它程序exec（） 155

7.5 UNIX系统的进程调度 158

一、进程优先级 158

二、进程调度中的三个标志 159

四、进程调度的功能 160

三、进程调度的时机 160

7.6　进程的换入与换出 161

第八章　UNIX系统V存贮器管理 164

8.1　虚存空间的划分 164

一、系统空间布局 164

二、VAX-11机的地址结构 165

8.2　存贮器管理中的几个数据结构 165

一、页表 165

二、系统空闲页表（SPt）区的管理 166

三、主存位示图页表 166

四、交换区空闲空间的管理 167

8.3　主存分配与回收 167

一、主存的分配与释放函数 167

二、进程页表区及主存的分配与释放 172

8.4　地址转换 175

一、系统空间的地址转换 175

二、进程空间的地址转换 175

一、请求调页使用的数据结构 177

8.5　请求调页处理 177

二、请求调页处理 178

第九章　UNIX系统V的文件系统 181

9.1 UNIX文件系统的逻辑结构 181

9.2　UNIX文件系统中所用的数据结构 181

二、专用块结构 182

三、UNIX系统文件目录与索引节点 183

四、磁盘i节点的分配与回收 184

五、空闲盘块的分配与回收 186

六、UNIX系统使用的打开文件数据结构 187

9.3 UNIX文件系统的系统调用命令 189

一、文件的创建、打开、删除命令 189

二、文件的读写命令 191

三、文件关闭的系统调用命令（close） 192

四、文件链接系统调用命令（link） 193

五、改变文件读写指针的系统调用命令（seek） 193

9.4 UNIX文件卷的安装与拆卸 194

一、安装表与安装过程 194

六、解除链接的系统调用命令（unlink） 194

二、文件卷的拆卸 195

第十章 UNIX系统V的输入／输出子系统 197

10.1 与设备驱动程序的接口 197

10.2 块设备管理 197

一、 系统缓冲池及各种队列的管理 198

二、缓冲区的分配与释放 201

三、块设备管理中的几个数据结构 203

四、块设备的驱动程序 209

一、字符设备中使用的数据结构 213

10.3　字符设备管理 213

二、字符设备的缓冲技术 217

三、终端设备的输入输出字符处理及设备驱动 223

第十一章　UNIX系统进程之间的通信 226

11.1　管道（pipes） 226

一、创建无名管道的系统调用 226

二、创建一个有名管道 227

11.2　消息缓冲机制 230

一、消息缓冲使用的数据结构 230

二、消息缓冲的系统调用 232

三、消息缓冲的通信过程 234

11.3　共享内存段机制 235

一、共享内存段使用的数据结构 235

二、共享内存段的系统调用 236

11.4　信号量机制 239

一、信号量机制中的数据结构 239

二、信号量机制的系统调用 241

二、中断装置 244

一、中断源 244

12.1 中断和异常处理的硬件基础 244

第十二章　中断和异常处理 244

三、中断优先级 245

四、处理机的访问方式 245

五、处理机的中断优先级 246

六、异常和中断向量 247

12.2　中断和异常处理 249

一、中断处理 249

二、异常处理 252

12.3　软中断 255

一、软中断的处理方式 256

二、软中断中使用的几个函数的分析 256

三、软中断信号机制的应用 258

第十三章　UNIX系统V的初始化 260

一、初启代码start.c 260

二、系统空间的初始化程序mlsetup.c 261

三、主程序main.c 262

14.1 MS—DOS操作系统发展历史 263

第十四章　MS—DOS操作系统 263

第三篇　MS—DOS操作系统 263

14.2 MS—DOS的基本组成和功能 264

一、DOS的基本结构 264

二、DOS的启动 265

14.3 DOS的功能服务 267

一、DOS的中断类型 267

二、中断向量表和中断处理 268

三、系统调用功能 270

14.4 DOS的主存管理 275

一、DOS主存管理的特点 276

二、DOS主存空间划分 277

三、DOS常规主存管理 278

四、高位主存区（HMA）和扩展主存管理 280

五、上位主存区（UMB）管理 280

14.5　DOS的进程管理 281

一、程序段前缀（PSP） 281

二、环境块（EVB） 283

三、进程终止处理 284

四、严重错误处理 285

14.6 DOS的磁盘管理 286

一、磁盘驱动器 286

二、驱动器参数块 289

三、设备驱动程序 291

四、磁盘缓冲区管理 295

14.7 DOS的文件系统 297

一、DOS的文件目录 297

二、DOS的文件分配表（FAT） 300

三、DOS的文件操作 302

四、DOS的文件共享 306

14.8 DOS的网络重定向 309

习题 309

第四篇　网络与分布式处理 311

第十五章　网络与分布式处理 311

15.1　分布式系统概述 311

一、通信结构 312

二、开放式系统互连通信结构 315

15.2　网络服务器 318

一、服务器的结构 319

二、磁盘和文件服务器 320

三、文件高速缓冲存贮器的一致性问题 320

四、打印机服务器 321

五、调制解调器服务器 322

15.3　进程迁移 322

一、进程迁移机制 322

二、迁移处理 324

15.4　分布式进程通信 325

一、信息传送机制 325

二、远程过程调用 326

三、确定分布式系统的全局状态 328

15.5　分布式进程管理 331

一、分布式互斥 331

二、分布式算法 334

15.6　分布式进程死锁问题 337

一、资源分配中的死锁 337

二、消息通信中的死锁 338

15.7　小结 341

参考文献 342