新工科建设之路·计算机类专业规划教材 操作系统原理 胡元义 黑新宏 主编 金海燕 杨凯峰 鲁晓锋 副主编 内 容 简 介 操作系统主要涉及对计算机软、硬件资源的控制和管理。本书对操作系统的实现原理进行了详细和 深入的分析，力求做到全面、系统、准确和通俗，以便读者透彻理解操作系统的设计思想，深化对基本概念的掌握。全书共分为 6章，主要包括：引论、处理器管理、进程同步与通信、存储管理、设备管理 和文件管理。 本书结构清晰、内容丰富、取材新颖，既强调知识的实用性，又注重理论的完整性，可作为高等院 校计算机及相关专业的操作系统课程教材，也可作为从事计算机工作及报考研究生人员的参考资料。 未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。 版权所有，侵权必究。 图书在版编目 （CIP）数据 操作系统原理 / 胡元义，黑新宏主编 . —北京：电子工业出版社， 2018.8 ISBN 978-7-121-34038-3 I．①操… II．①胡… ②黑… III．①操作系统－高等学校－教材 IV．① TP316 中国版本图书馆 CIP数据核字（ 2018）第 074475号 策划编辑：章海涛 责任编辑：章海涛 文字编辑：孟 宇 印 刷： 装 订： 出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173信箱 邮编： 100036 开 本： 787×1092 1/16 印张： 2 0 字数： 485千字 版 次： 2018年8月第 1版 印 次： 2018年8月第 1次印刷 定 价： 48.00元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联 系，联系及邮购电话： （010）88254888 ，88258888 。 质量投诉请发邮件至 [email protected] ，盗版侵权举报请发邮件至 [email protected] 。 本书咨询联系方式： [email protected] 。 ·III· 前 言 操作系统为计算机的使用提供了一个方便灵活、安全可靠的环境，特别是 Windows 操 作系统的出现，使得使用计算机只需单击鼠标。 操作系统是计算机专业的一门核心课程，在计算机本科教学中占有十分重要的地位。 操作系统主要涉及对计算机软、硬件资源的控制和管理，其理论性强，内容抽象。特别是 进程管理，需要通过缜密、细致的逻辑思维来想象微观世界中处理器的调度与运行，这种 抽象、复杂的内容不易理解，也难以掌握。本书对操作系统的实现原理进行了详细和深入 的分析，力求做到全面、系统、准确和通俗，以便读者透彻理解操作系统的设计思想，深 化对基本概念的掌握。 操作系统是现有软件系统中最复杂的软件系统之一，代码多达几亿条。著名计算机科 学家 P. Denning 和他的助手及同事们认为，在操作系统方面取得了进程、内存管理、信息 的保护与安全性、调度与资源管理以及系统结构等 5项主要的成就。现今，信息的保护与 安全性已作为一门独立的课程来讲授，即计算机信息安全；而系统结构的部分内容已经转 化为硬件的内容，在计算机系统结构课程中讲授。本书围绕操作系统取得的主要成就（除 上述已经独立设课的内容外） ，从原理出发，详细介绍了操作系统有关内容，注重操作系 统理论的发展与传承，注意知识的连贯性与拓展性，并通过精选的示例和图例来帮助读者 理解与掌握操作系统知识，同时还设计了一些不同于其他操作系统教材的算法，如睡眠理 发师问题、吃水果问题、读者-写者问题等 P、V操作和管程实现算法，对深入理解操作系 统原理提供了更好的帮助。 全书共分 6章：第 1章引论，主要介绍操作系统的基本概念、操作系统的发展过 程、操作系统的分类、操作系统运行的硬件环境以及操作系统与用户的接口；第 2章 处理器管理，主要介绍进程的引入和描述、进程状态及转换、进程调度及调度算法、 进程控制和线程；第 3章进程同步与通信，主要介绍进程同步与互斥、临界区的使 用、实现进程同步与互斥的工具（ P、V操作和管程） 、进程通信和进程死锁；第 4章存 储管理，主要介绍存储管理的基本概念和功能、各种存储管理技术、虚拟存储的思想及 实现方法；第 5章设备管理，主要介绍 I/O设备的硬件结构和软件组成、 I/O设备控制 方式、设备管理使用的有关技术及设备分配；第 6章文件管理，主要介绍文件的概念、 文件的逻辑结构和物理结构、文件目录、文件存储空间的组织和管理、文件的共享和 保护。 本书结构清晰、内容丰富、取材新颖，既强调知识的实用性，又注重理论的完整性。 本书是编者 30年在操作系统方面取得的教学实践成果的总结，同时也汲取了国内外优秀 操作系统教材的精华。此外，本书配套了辅助教材《操作系统原理习题解析与上机指导》 ·IV·（ISBN 978-7-121-34037-6 ），在学习中配合使用将会得到更好的效果。本书还配有教学用 的电子教案，以供教学与学习使用。本书可作为高等院校计算机及相关专业的操作系统课 程教材，也可作为从事计算机工作及报考研究生人员的参考资料。 限于编者水平，书中难免有疏漏之处，敬请读者赐教。 本书的相关教学资源，可以从华信教育资源网站（ http://www.hxedu.com.cn ）下载。 编 者 2018 年5月 ·V· 目 录 第1章 引论 ······························································································································ 1 1.1 操作系统的概念 ·········································································································· 1 1.1.1 什么是操作系统 ···································································································· 1 1.1.2 操作系统的主要功能 ····························································································· 4 1.1.3 操作系统的基本特征 ····························································································· 6 1.2 操作系统的逻辑结构和运行模型 ··············································································· 8 1.2.1 用户态和内核态的划分 ·························································································· 8 1.2.2 操作系统的逻辑结构 ····························································································· 9 1.2.3 操作系统的运行模型 ··························································································· 11 1.3 操作系统的形成与发展 ···························································································· 12 1.3.1 操作系统的形成时期 ··························································································· 12 1.3.2 操作系统的成熟时期 ··························································································· 15 1.3.3 操作系统的进一步发展时期 ··········································