計算機操作系統(tǒng)

本書闡述了計算機操作系統(tǒng)的基本工作原理和對資源的各種管理策略。其目的使讀者能從系統(tǒng)內(nèi)部了解計算機系統(tǒng)在運行時的內(nèi)部工作機理以及操作系統(tǒng)是如何為用戶提供服務(wù)。全書中9章，前6章介紹操作系統(tǒng)的基本原理，包括處理機管理、作業(yè)管理、內(nèi)存管理、設(shè)置管理和文件管理等內(nèi)容；后3章介紹3個實用的操作系統(tǒng)，即Windows2/XP、Linux和UNIX。本書適合作為計算機專業(yè)或計算機應(yīng)用專業(yè)的大專教材，也可以作為相關(guān)專業(yè)的教科書或教學(xué)參考書，并可供從事計算機設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用等專業(yè)人員閱讀。這套教材為21世紀(jì)高等學(xué)校計算機專業(yè)大專系列教材。我們從1995年開始組織《計算機專業(yè)大專系列教材》。當(dāng)時根據(jù)中國計算機學(xué)會教育委員會與全國高等學(xué)校計算機教育研究會聯(lián)合推薦的《計算機學(xué)科教學(xué)計劃1-993》的要求，組織了《計算機組成原理》等13本教材，并由清華大學(xué)出版社出版。這套教材出版后，受到了高等學(xué)校師生的廣泛歡迎和好評。在組織上述教材的時候，主要是按《計算機學(xué)科教學(xué)計劃1993》的要求進(jìn)行的。而1993教學(xué)計劃主要是參照美國IEEE和ACM（（計算機學(xué)科教學(xué)計劃199l》并結(jié)合我國高等教育當(dāng)時的實際情況制定的，反映的是2世紀(jì)8年代末計算機學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r。計算機學(xué)科是一個飛速發(fā)展的新興學(xué)科，發(fā)展速度之快可謂一日千里。近1年來，計算機學(xué)科已發(fā)展成為一個獨立學(xué)科，計算機本身向高度集成化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化迅速發(fā)展。但從另一個方面來看，高等學(xué)校的計算機教育一直滯后于計算機學(xué)科的發(fā)展，特別是教材建設(shè)，由于受時間和軟硬條件的限制，更是落后于現(xiàn)實需要，而大專層次的教材建設(shè)問題尤其嚴(yán)重。為了改變這種狀況，高等學(xué)校的教育工作者和專家教授們應(yīng)當(dāng)仁不讓地投入必要的時間和精力來完成這一歷史使命。為組織好這套教材，我們認(rèn)真地研究了全國高等學(xué)校計算機專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會和中國計算機學(xué)會教育委員會聯(lián)合推薦的《計算機學(xué)科教學(xué)計劃2》和美國IEEE和ACM兩個學(xué)會最新公布的《計算機學(xué)科教學(xué)計劃21》。這兩個教學(xué)計劃都是在總結(jié)了從《計算機學(xué)科教學(xué)計劃199l》到現(xiàn)在計算機學(xué)科十年來發(fā)展的主要成果的基礎(chǔ)上誕生的。它們所提供的指導(dǎo)思想和學(xué)科所涵蓋的內(nèi)容，不僅適合于大學(xué)本科，也適合大學(xué)?？频男枨?，關(guān)鍵在于要對其內(nèi)容的取舍進(jìn)行認(rèn)真的研究。在我國的《計算機學(xué)科教學(xué)計劃1993》和美國IEEE和ACM兩個學(xué)會提出的《計算機學(xué)科教學(xué)計劃1-991》中，根據(jù)當(dāng)時的情況，只提出了9個主科目。而在《計算機學(xué)科教學(xué)計劃21》中，根據(jù)學(xué)科的最新發(fā)展?fàn)顩r，提出了"個主科目，其中13個主科目又為核心主科目。這14個主科目是：算法與分析（AL）、體系結(jié)構(gòu)（AR）、離散結(jié)構(gòu)（DS）、計算科學(xué)（CN）、圖形學(xué)與可視化計算（GV）、網(wǎng)絡(luò)計算（NC）、人機交互（HC）、信息管理（1M）、智能系統(tǒng)（1S）、操作系統(tǒng)（OS）、程序設(shè)計基礎(chǔ)（PF）、程序設(shè)計語言（PL）、軟件工程（SE）、社會、道德、法律和專業(yè)問題（SP），其中除CN為非核心主科目外，其他13個主科目均為核心主科目。將美國IEEE和ACM的教學(xué)計劃21與199l計劃進(jìn)行比較可看出：在199l計劃中，離散結(jié)構(gòu)只是作為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)提出，未被列為主科目；而在2l計劃中，不但列為主科目，而且為核心主科目。可見，已將離散結(jié)構(gòu)提升為本學(xué)科的基礎(chǔ)。在199l計劃中，未提及網(wǎng)絡(luò)計算，而在2l計劃中，不但提出，而且被列為核心主科目，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的需求。圖形學(xué)與可視化計算也是為適應(yīng)發(fā)展需求新增的內(nèi)容，并且列為主科目。除此之外，2l計劃在下述5個方面做了增加或調(diào)整：·將程序設(shè)計語言引論調(diào)整為程序設(shè)計基礎(chǔ)和程序設(shè)計語言兩個核心主科目，顯然，加強了對程序設(shè)計的要求?！⑷?機通信調(diào)整為人機交互，反映了人-機通信的實質(zhì)是人機交互。在圖形界面迅速發(fā)展的今天，人機交互理論和方法的研究和應(yīng)用變得十分重要?！⑷斯ぶ悄芘c機器人學(xué)調(diào)整為智能系統(tǒng)，拓寬了對智能系統(tǒng)的要求?！?shù)據(jù)庫與信息檢索調(diào)整為信息管理，因為后者不僅概括了前者，而且反映了數(shù)據(jù)庫與信息檢索的實質(zhì)是信息管理?！?shù)值與符號計算調(diào)整為計算科學(xué)，更具有概括性?？傊?，上述變化不僅更好地反映了計算機學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀，而且使2l教學(xué)計劃具有更強的科學(xué)性和實用性。由于這套系列教材主要面向的對象是計算機專業(yè)三年制大專（高職）學(xué)生，其培養(yǎng)目標(biāo)也應(yīng)屬于高級技術(shù)人才的層次。他們既要有一定的理論基礎(chǔ)（較本科弱），又要更強調(diào)實用性和明確的應(yīng)用方向。我們將應(yīng)用方向定位在信息管理和計算機網(wǎng)絡(luò)兩個方向。這兩個應(yīng)用方向占計算機應(yīng)用總計的9％以上。在系列教材的內(nèi)容取舍上，21教學(xué)計劃的14門主科目中，我們概括了除智能系統(tǒng)、計算科學(xué)和社會、道德、法律和專業(yè)問題之外的其他11個主科目。在每個主科目中，我們都以其中的基本概念、基本理論和基本方法作為主線組織教材，使學(xué)生既能掌握基本的基礎(chǔ)理論和方法，又能為他們進(jìn)一步深造打下必要的基礎(chǔ)；在信息管理和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩個應(yīng)用方向上，他們的應(yīng)用能力將得到加強。根據(jù)上述指導(dǎo)思想，初步確定組織2本左右的教材供各高校選用-。這些教材包括：《離散數(shù)學(xué)》、《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)》、《計算機組織與結(jié)構(gòu)》、《微機系統(tǒng)與接口技術(shù)》、《計算機網(wǎng)絡(luò)與通信》、《網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)基礎(chǔ)》、《計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成技術(shù)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《操作系統(tǒng)原理》、《實用軟件工程基礎(chǔ)》、《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》、《管理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用》、《辦公自動化實用技術(shù)》、《多媒體技術(shù)及其應(yīng)用》、《Internet技術(shù)及其應(yīng)用》、《計算機維護(hù)技術(shù)》、《C語言程序設(shè)計》、《Java語言程序設(shè)計》、《C++語言程序設(shè)計》、《VB語言程序設(shè)計》、《計算機英語》等。系列教材并不是教學(xué)計劃，由于各高校情況不同，培養(yǎng)方向的側(cè)重面也不一樣，因此教學(xué)計劃也不會雷同。教材按系列組織，力圖能夠反映計算機學(xué)科大專層次的總體要求，同時采用大拼盤結(jié)構(gòu)，各?？筛鶕?jù)自身情況選擇使用。例如，語言類教材，我們就準(zhǔn)備了多本，各?？蛇x擇其中的一本或兩本，其他依此類推。這套教材均由高等學(xué)校具有豐富教學(xué)實踐經(jīng)驗的老師編寫。所編教材體系結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、層次清晰、概念準(zhǔn)確、理論聯(lián)系實際、深入淺出、通俗易懂。相信一定能夠得到?？圃盒Ｓ嬎銠C專業(yè)師生的歡迎計算機問世到現(xiàn)在，技術(shù)上有了飛速發(fā)展?？梢哉f哪一個領(lǐng)域的發(fā)展變化也不能與計算機領(lǐng)域的發(fā)展變化相提并論，尤其是計算機走進(jìn)家庭并聯(lián)人Internet之后，在中國大地上又一次掀起了計算機應(yīng)用的新高潮。無處不在使用計算機，無處不在應(yīng)用計算機技術(shù)，這是人們有目共睹的事實。就計算機本身來說，它提供了方便的用戶使用接口，猶如傻瓜照相機一樣，任何不懂計算機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的人都可以很方便地使用計算機處理問題，而且計算機還向著更加理想的使用方式發(fā)展，如語音輸入、手寫體識別、自然語言理解、多媒體技術(shù)等的發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)讓我們看到了計算機使用方式的"革命"。無疑，這是十分令人欣慰的。但是，不管計算機如何發(fā)展，它都離不開操作系統(tǒng)這一必不可少的核心系統(tǒng)軟件。每一個人在使用計算機時都要問一問機器上配置的是什么操作系統(tǒng)。只有首先學(xué)會使用操作系統(tǒng)，方可使用計算機。目前，學(xué)會使用操作系統(tǒng)并不困難，但是學(xué)會使用與了解操作系統(tǒng)是兩個不同的概念。對于一般的應(yīng)用人員來說，學(xué)會使用就足夠了，但是對于一個學(xué)習(xí)計算機技術(shù)的學(xué)生或從事計算機領(lǐng)域工作的科學(xué)技術(shù)工作者來說，必須對計算機系統(tǒng)有較全面的了解，對于計算機系統(tǒng)的重要組成部分：操作系統(tǒng)更要有較全面、深入的了解，不僅要知其然，還要知其所以然。這正像一個汽車駕駛員，不僅會開車，對于汽車發(fā)生的小故障也應(yīng)該有能力排除，這才能算作是一個稱職的駕駛員。操作系統(tǒng)管理著一個復(fù)雜設(shè)備的運行，對計算機系統(tǒng)中的軟、硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，使計算機系統(tǒng)協(xié)調(diào)、有效地工作。那么，這些功能是如何實現(xiàn)的？操作系統(tǒng)如何管理各種資源并使之協(xié)調(diào)運行呢？這就是本教材要講述的問題?？紤]到大部分學(xué)生將來都要從事計算機應(yīng)用與開發(fā)領(lǐng)域的實際工作，因此本教材著重于應(yīng)用，對于操作系統(tǒng)中各種功能實現(xiàn)的算法程序不做重點介紹。全書首先介紹操作系統(tǒng)的基本工作原理及設(shè)計方法，其中包括進(jìn)程、進(jìn)程的互斥與同步、進(jìn)程的通信、對文件的管理、對計算機內(nèi)存的管理，以及設(shè)備的管理方法等操作系統(tǒng)中使用的各種管理技術(shù)和方法；然后，以3個目前比較流行的、用戶較熟悉的操作系統(tǒng)，如Windows2／XP、Linux和UNIX為例介紹其簡單的原理與使用方法，目的是將所學(xué)習(xí)的理論能與具體的操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法相結(jié)合，以鞏固操作系統(tǒng)的理論和概念。由于計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，許多新的管理技術(shù)與重要的研究成果不斷涌現(xiàn)，所以本教材除了介紹操作系統(tǒng)中的經(jīng)典內(nèi)容之外，還增加了如磁盤陣列等內(nèi)容。在本書的每一章之后都配有小結(jié)與習(xí)題，以使學(xué)生加深和鞏固對概念的理解。全書共分為9章，第l~6章分別介紹計算機操作系統(tǒng)的概念、用戶與操作系統(tǒng)的接，口、進(jìn)程與處理機管理、作業(yè)管理、內(nèi)存管理以及文件管理，即與4大資源管理相關(guān)的內(nèi)容；第7章介紹Windows2／XP操作系統(tǒng)；第8章介紹Linux操作系統(tǒng)；第9章介紹UNIX操作系統(tǒng)。由于UNIX操作系統(tǒng)與Linux操作系統(tǒng)有許多相同之處，它們的內(nèi)核基本上是相似的，考慮到Linux目前在廣為使用的微機上較為流行，故先做了介紹并介紹得多一些。本書的第1~6章由張不同編寫，第7章由劉子龍編寫，第8章、第9章由郭善俊編寫，全書由張不同統(tǒng)稿。紀(jì)潤博在全書的編輯過程中做了大量的工作，在此表示感謝。限于水平，本書還會存在著一些錯誤和不妥之處，敬請讀者批評指正。

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