全國計算機等級考試四級教程：操作係統原理(2016年版) 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《全國計算機等級考試四級教程：操作係統原理（2016年版）》根據教育部考試中心新頒布的《全國計算機等級考試四級操作係統原理考試大綱（2013年版）》的要求編寫而成。主要內容包括：操作係統的基本概念、基本結構及運行機製，進程綫程模型，進程綫程同步機製，內存管理方案，文件係統的設計、實現及性能提升，I／O設備管理，死鎖的概念及解決方案。在《全國計算機等級考試四級教程：操作係統原理（2016年版）》的最後附有新版的考試大綱、樣題及參考答案。《全國計算機等級考試四級教程：操作係統原理（2016年版）》的編寫目標是使考生具備操作係統基礎知識，掌握操作係統中各部分功能的工作原理及關聯性，熟悉各種典型實現技術，從而能夠在應用開發中運用所掌握的知識。
　　《全國計算機等級考試四級教程：操作係統原理（2016年版）》可供報考四級操作係統原理的全國計算機等級考試考生使用，也可作為普通高等學校計算機操作係統課程的參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 操作係統概論
1．1 操作係統的概念
1．1．1 計算機係統
1．1．2 操作係統的定義
1．1．3 操作係統的特徵
1．1．4 研究操作係統的觀點
1．1．5 操作係統的功能
1．2 操作係統的發展
1．2．1 手工操作
1．2．2 監控程序（早期批處理）
1．2．3 多道批處理
1．2．4 分時係統
1．2．5 UNIX通用操作係統
1．2．6 個人計算機操作係統
1．2．7 Android操作係統
1．3 操作係統分類
1．3．1 批處理操作係統
1．3．2 分時係統
1．3．3 實時操作係統
1．3．4 嵌入式操作係統
1．3．5 個人計算機操作係統
1．3．6 網絡操作係統
1．3．7 分布式操作係統
1．3．8 智能卡操作係統
1．4 操作係統結構
1．4．1 整體式結構
1．4．2 層次結構
1．4．3 微內核（客戶機／服務器）結構

第2章 操作係統運行機製
2．1 中央處理器（CPU）
2．1．1 CPU的構成與基本工作方式
2．1．2 特權指令和非特權指令
2．1．3 處理器的狀態
2．1．4 程序狀態字PSW
2．2 存儲體係
2．2．1 存儲器的層次結構
2．2．2 存儲保護
2．3 中斷與異常機製
2．3．1 扣斷與異常的概念
2．3．2 中斷係統
2．3．3 中斷優先級與中斷屏蔽
2．4 係統調用
2．4．1 係統調用簡介
2．4．2 係統調用的處理過程
2．5 I／O技術
2．6 時鍾

第3章 進程綫程模型
3．1 多道程序設計模型
3．1．1 程序的順序執行
3．1．2 多道程序係統中程序執行環境的變化
3．1．3 程序的並發執行
3．2 進程模型
3．2．1 進程的概念
3．2．2 進程的狀態及其狀態轉換
3．2．3 進程控製塊
3．2．4 進程控製
3．3 綫程模型
3．3．1 綫程的引入
3．3．2 綫程的基本概念
3．3．3 綫程實現機製
3．3．4 Pthread綫程包
3．4 進程（綫程）調度
3．4．1 概述
3．4．2 調度算法設計原則
3．4．3 進程（綫程）調度算法

第4章 並發與同步
4．1 進程（綫程）間相互作用
4．2 進程互斥
4．3 信號量（Semaphore）
4．4 經典的進程同步問題
4．5 管程
4．6進程通信、
4．6．1 共享內存
4．6．2 消息機製

第5章 內存管理
5．1 基本概念
5．1．1 存儲體係
5．1．2 存儲管理的任務
5．1．3 地址轉換
5．1．4 內存管理方案簡介
5．2 分區存儲管理方案
5．2．1 固定分區
5．2．2 可變分區
5．2．3 分區管理方案的優缺點
5．3 覆蓋技術與交換技術
5．3．1 覆蓋技術
5．3．2 交換技術
5．4 頁式存儲管理方案
5．4．1 基本思想
5．4．2 存儲空間的分配與迴收
5．4．3 地址轉換與快錶
5．5 虛擬存儲技術與虛擬頁式存儲管理方案的實現
5．5．1 虛擬存儲技術
5．5．2 虛擬頁式存儲管理
5．5．3 段式與段頁式存儲管理方案

第6章 文件管理
6．1 概述
6．1．1 文件和文件係統
6．1．2 文件分類
6．1．3 文件係統的功能
6．2 文件的結構
6．2．1 文件的邏輯結構
6．2．2 文件的物理結構
6．2．3 文件的存儲介質
6．2．4 文件的存取方式
6．3 文件目錄
6．3．1 文件目錄的組成
6．3．2 文件目錄結構
6．3．3 樹形目錄
6．3．4 路徑名
6．3．5 目錄操作
6．4 文件係統的實現
6．4．1 存儲空間的分配與迴收
6．4．2 實現文件係統的錶目
6．4．3 記錄的成組與分解
6．4．4 文件的操作
6．5 文件的保護和安全
6．5．1 文件的共享
6．5．2 文件的保護
6．5．3 文件的存取權限
6．5．4 文件的保密
6．6 文件係統的性能
6．7 Windows的FAT文件係統和UNIX文件係統
6．7．1 Windows的FAT文件係統
6．7．2 UNIX文件係統

第7章 I／O設備管理
7．1 設備與設備分類
7．1．1 設備管理的重要性
7．1．2 設備管理的任務
7．1．3 設備的分類
7．2 I／O硬件組成
7．2．1 計算機I／O係統的結構
7．2．2 I／0設備數據傳送控製方式
7．3 I／O軟件的特點及結構
7．3．1 設備驅動程序
．7．3．2 與設備無關的係統軟件
7．3．3 用戶空間的I／0軟件
7．4 典型的I／O技術
7．4．1 緩衝技術
……

第8章 死鎖
附錄1 全國計算機等級考試四級操作係統原理考試大綱（2013年版）
附錄2 全國計算機等級考試四級操作係統原理樣題及參考答案
參考文獻

《深入探索：操作係統核心概念與實踐》 引言 在信息技術飛速發展的今天，操作係統作為計算機係統的靈魂，扮演著至關重要的角色。它不僅是硬件與軟件之間的橋梁，更是所有應用程序得以運行的基礎平颱。理解操作係統的核心原理，掌握其設計思想和實現機製，對於軟件開發者、係統管理員乃至所有希望深入理解計算機工作機製的學習者而言，都具有不可替代的價值。《深入探索：操作係統核心原理與實踐》正是為瞭滿足這一需求而誕生的。本書旨在提供一個全麵、深入且注重實踐的學習路徑，帶領讀者從宏觀到微觀，逐步揭示操作係統的奧秘，培養解決實際問題的能力。 本書特色與亮點 本書並非對現有操作係統進行簡單的介紹或堆砌碎片化的知識點，而是緻力於構建一個係統化的知識體係，強調對操作係統核心概念的深刻理解。本書的獨特之處在於： 1. 理論與實踐的深度融閤： 我們不僅深入剖析操作係統各個模塊的設計理念、算法原理，更結閤現代操作係統的實際應用場景，通過豐富的案例分析和代碼示例，幫助讀者將理論知識轉化為實際能力。 2. 由淺入深的講解方式： 無論您是初學者還是有一定基礎的開發者，本書都能提供恰當的學習深度。我們從最基礎的進程與綫程概念入手，逐步深入到內存管理、文件係統、設備管理、安全機製等復雜主題，確保讀者能夠循序漸進地掌握知識。 3. 注重核心概念的辨析： 操作係統涉及眾多相互關聯的概念，理解它們之間的異同至關重要。本書將清晰地闡述進程與綫程的區彆與聯係，虛擬內存與物理內存的工作原理，同步與互斥的實現機製等關鍵概念，避免概念混淆。 4. 現代操作係統的視角： 本書在講解經典操作係統理論的同時，也會適時引入現代操作係統（如Linux、Windows、macOS等）在實現這些原理時的具體策略和最新發展，讓讀者瞭解理論如何落地，以及前沿技術的發展方嚮。 5. 豐富的學習資源支持（假設）： （此部分為示例，實際書中可根據情況說明）本書在配套的在綫資源中，可能包含代碼示例的詳細解析、相關的實驗指導、深入討論的博客文章以及互動問答社區，為讀者的學習提供全方位的支持。 內容概覽 本書共分為若乾個核心章節，每個章節都獨立成篇，但又緊密相連，共同構建起操作係統的完整圖景。 第一篇：操作係統基礎與進程管理 第一章：操作係統概述 本章將從宏觀角度介紹操作係統的基本概念、作用和發展曆程。我們將探討操作係統的多重角色，如資源管理者、用戶接口、應用程序平颱等。通過對不同類型操作係統的簡要介紹，讀者可以建立對操作係統整體形態的初步認知。我們將討論操作係統的基本功能，包括程序執行、輸入/輸齣操作、文件係統訪問、通信以及錯誤檢測。 第二章：進程概念與管理 進程是操作係統進行資源分配和調度的基本單位。本章將深入講解進程的概念，包括進程的定義、特徵，以及進程控製塊（PCB）的結構與作用。我們將詳細闡述進程的狀態（如就緒、運行、等待、終止）以及它們之間的轉換過程。此外，本章還將介紹進程創建與終止的係統調用，以及進程間通信（IPC）的多種機製，如管道、消息隊列、共享內存、信號量等。理解這些概念是掌握並發編程和多任務處理的關鍵。 第三章：綫程概念與多綫程模型 綫程作為進程內執行的最小單位，在現代多任務處理中扮演著越來越重要的角色。本章將區分進程與綫程的概念，解釋綫程的優勢，如更高的並發性、更低的創建和切換開銷。我們將探討用戶級綫程和內核級綫程的實現方式及其優缺點，並分析三種主要的綫程模型：一對一模型、多對一模型和多對多模型。理解綫程模型對於優化應用程序性能和提高係統吞榖性至關重要。 第四章：CPU調度 CPU調度是操作係統核心功能之一，它決定瞭就緒進程或綫程在CPU上的執行順序。本章將詳細介紹各種CPU調度算法，包括先來先服務（FCFS）、最短作業優先（SJF）、優先級調度、輪轉調度（RR）等。我們將深入分析每種算法的原理、優缺點以及適用場景，並通過具體的例子進行計算和比較。此外，還將討論多級隊列調度、多級反饋隊列調度等高級調度策略，以及實時調度的概念。 第五章：進程同步與互斥 在多進程/多綫程環境中，多個執行流可能需要訪問共享資源，這可能導緻競態條件等問題。本章將重點講解解決進程同步與互斥問題的各種方法。我們將從簡單的鎖機製（如自鏇鎖、互斥鎖）開始，逐步深入到信號量、管程等更高級的同步工具。我們將分析死鎖的産生條件、檢測與預防方法，並介紹一些經典的同步問題，如生産者-消費者問題、讀者-寫者問題、哲學傢就餐問題，並通過這些例子來加深對同步機製的理解。 第二篇：內存管理 第六章：內存管理基礎 內存是計算機係統寶貴的資源，高效的內存管理是操作係統性能的關鍵。本章將介紹內存管理的基本概念，包括邏輯地址空間和物理地址空間、地址重定位等。我們將探討連續內存分配方式，如固定分區和可變分區，以及它們存在的碎片化問題。 第七章：虛擬內存 虛擬內存是現代操作係統最重要的內存管理技術之一，它極大地擴展瞭程序的運行空間。本章將深入講解虛擬內存的實現原理，包括請求分頁、頁麵置換算法（如FIFO、LRU、OPT）以及頁麵故障的處理過程。我們將分析頁錶、TLB（Translation Lookaside Buffer）等硬件機製在虛擬內存管理中的作用。此外，還將討論其他虛擬內存技術，如請求分段。 第八章：頁麵置換算法詳解 頁麵置換算法直接影響係統的性能，因此深入理解其工作原理至關重要。本章將對多種經典的頁麵置換算法進行詳細的分析和比較。我們將通過具體的頁麵訪問序列，一步步演示FIFO、LRU、LFU、OPT等算法的執行過程，並分析它們的優缺點。同時，還將探討局部頁麵置換與全局頁麵置換的區彆，以及工作集模型等更復雜的概念。 第三篇：文件係統與I/O管理 第九章：文件係統概述 文件係統是操作係統管理存儲設備上數據的方式。本章將介紹文件和目錄的概念，文件係統在操作係統中的作用，以及文件係統的基本結構，如文件目錄、文件控製塊（FCB）等。我們將討論文件的不同訪問方法（順序訪問、直接訪問）和文件分配方法（連續分配、鏈式分配、索引分配）。 第十章：磁盤調度與I/O管理 I/O設備是計算機係統中不可或缺的一部分，高效的I/O管理能夠顯著提升係統性能。本章將重點關注磁盤調度算法，如FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN、LOOK、C-LOOK等，並分析它們在減少磁頭尋道時間和鏇轉延遲方麵的作用。我們將討論I/O設備控製器、設備驅動程序、緩衝技術等I/O係統的組成部分，以及中斷處理機製在I/O過程中的關鍵作用。 第四篇：係統安全與性能優化 第十一章：操作係統安全 在日益復雜的網絡環境中，操作係統安全至關重要。本章將探討操作係統的安全模型，包括訪問控製、用戶身份驗證、權限管理等。我們將介紹常見的安全威脅，如病毒、蠕蟲、緩衝區溢齣攻擊等，以及操作係統提供的安全機製，如加密、數字簽名、防火牆等。 第十二章：死鎖與係統性能 本章將對死鎖問題進行更深入的探討，包括死鎖的四個必要條件、銀行傢算法等死鎖預防與避免策略。同時，本章還將討論操作係統的性能評估指標，如吞吐量、響應時間、周轉時間等，並介紹一些提高係統性能的常見技巧，如進程優先級調整、資源利用率優化等。 總結與展望 《深入探索：操作係統核心概念與實踐》不僅僅是一本教科書，更是一個學習和探索的起點。通過對本書內容的學習，讀者將能夠： 深刻理解操作係統的核心原理和設計思想。 掌握進程、綫程、內存、文件係統等關鍵模塊的管理機製。 具備分析和解決實際操作係統相關問題的能力。 為進一步深入學習分布式係統、嵌入式係統、操作係統內核開發等領域打下堅實的基礎。 我們希望本書能成為您在操作係統學習道路上的忠實夥伴，激發您對計算機係統更深層次的探索興趣。 緻讀者 本書的編寫旨在為廣大計算機科學與技術領域的學習者提供一份全麵而深入的操作係統知識體係。我們誠摯地希望每一位讀者都能通過本書，不僅掌握理論知識，更能理解其背後的邏輯與工程實踐，從而在未來的學習和工作中遊刃有餘。