本书是作者积多年讲授操作系统课程及指导学生实验的教学实践经验编写而成的。作者力图通过大量典型例题的解析和相关的实验实践，帮助学生深入学习、掌握并灵活运用操作系统知识。
全书共分三篇。第一篇为理论知识与习题解答，其内容为操作系统各部分的重点难点指导、典型例题解析、练习题及参考答案和主教材习题解答，可以帮助学生提纲挈领地掌握知识重点、巩固所学内容；第二篇为实验指导，根据操作系统课程的教学重点，给出 5 个实验题目，每个题目都有明确的实验目的和内容；第三篇为课程设计，提供了两个综合实验作为操作系统的课程设计。
本书作为普通高等教育“十一五”国家级规划教材《操作系统（第四版）》的配套教材，可以配合主教材使用，以起到衔接课堂教学与实验教学、课下辅导的作用，也可作为高等院校学生学习“操作系统”课程的参考教材；特别适合希望在较短时间内取得较大收获的广大研究生应试考生作为研究生入学考试的辅导材料；对于从事计算机应用及开发的技术人员以及广大的计算机及相关专业的自学者也具有一定的参考价值。

操作系统是最靠近硬件的软件，是所有其他软件运行的基础，是计算机系统资源的管理者。它在整个计算机系统软件中处于中心地位，也是计算机专业课教学中最重要的环节之一。学习操作系统的设计与实现原理，是计算机软件专业的学生全面地了解和掌握系统软件、一般软件设计方法和技术的必不可少的综合课程，也是了解计算机硬件和软件如何衔接的必经之路。
本书针对操作系统原理的抽象性和实验易与实际系统的开发脱节两大难点，从应用出发，适度地介绍操作系统的基本原理、概念以及一些典型例题的解答，提供了一些练习题供读者学习巩固相关操作系统的知识，并提供相应的实践环节。
本书与入选普通高等教育“十一五”国家级规划教材的《操作系统（第四版）》相配套。在第三版的基础上按照第四版主教材进行了修改，增加了对主教材课后习题的解答，改正了一些错误。本书主要内容仍由三篇组成：理论知识与习题解答、实验指导、课程设计。其中理论知识与习题解答部分章节安排与《操作系统（第四版）》一书相对应，分10 章。把第三版中的第1 章引论拆分为第1 章引论、第2 章操作系统的硬件环境两章；删除了第三版中的第2 章作业管理和用户接口，其内容调整后形成第7 章用户接口管理；把第三版中的第5 章存储器管理拆分为第5 章存储器管理、第6 章虚拟存储器管理两章。其余各章和实验指导、课程设计内容均按照第四版主教材进行了修订。
本书在写作和再版过程中，得到了许多专家和众多院校操作系统任课教师的大力支持和帮助，他们提出了许多中肯的意见和很好的建议，对本书的再版起到了很大的指导作用。对此表示衷心感谢。
感谢中国铁道出版社的各位编辑和图书推广人员，他们为本书能够以较高的质量出版和被许多院校选用做出了巨大贡献。
由于编者水平有限，书中难免仍有不妥之处，热诚欢迎广大读者批评指正或对本套教材提出宝贵意见与建议。
编 者
2016 年10 月

第一篇　理论知识与习题解答
第1 章 引论… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2
1.1　重点难点指导… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2
1.1.1　操作系统的地位与目标 …… 2
1.1.2　操作系统的形成与发展 …… 3
1.1.3　操作系统的功能与特征 …… 4
1.2　典型例题解析… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6
1.3　练习题及参考答案… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10
1.4　主教材习题解答… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 13
第2 章 操作系统的硬件环境 … ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 15
2.1　重点难点指导… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 15
2.1.1　中央处理机 …………………15
2.1.2　存储系统 ……………………16
2.1.3　缓冲技术与中断技术 ………17
2.1.4　时钟 …19
2.2　典型例题解析… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 19
2.3　练习题及参考答案… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 20
2.4　主教材习题解答… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 21
第3 章 进程与进程管理 … ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 23
3.1　重点难点指导… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 23
3.1.1　进程的引入 …………………23
3.1.2　进程的基本概念 ……………24
3.1.3　进程控制 ……………………25
3.1.4　进程调度 ……………………26
3.1.5　线程 …28
3.2　典型例题解析… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 28
3.3　练习题及参考答案… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 33
3.4　主教材习题解答… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 39
第4 章 进程同步与通信 … ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 41
4.1　重点难点指导… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 41
4.1.1　进程同步 ……………………41
4.1.2　经典进程同步问题 …………44
4.1.3　管程机制 ……………………48
4.1.4　进程通信 ……………………52
4.1.5　死锁的基本概念 ……………53
4.1.6　处理死锁的基本方法 ………53
4.2　典型例题解析… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 55
4.3　练习题及参考答案… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 68
4.4　主教材习题解答… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 82
第5 章 存储器管理… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 88
5.1 重点难点指导… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 88
5.1.1 存储管理的基本概念 ………88
5.1.2 连续存储管理方式 …………89
5.1.3 分页存储管理方式 …………91
5.1.4 分段存储管理方式 …………94
5.1.5 段页式存储管理方式 ………95
5.2 典型例题解析… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 96
5.3 练习题及参考答案… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 99
5.4 主教材习题解答… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 102
第6 章 虚拟存储器管理… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 106
6.1　重点难点指导… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 106
6.1.1　虚拟存储器相关概念 …… 106
6.1.2　分页虚拟存储管理 ……… 107
6.1.3　分段虚拟存储管理 ……… 108
6.2　典型例题解析… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 108
6.3　练习题及参考答案… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 111
6.4　主教材习题解答… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 113
第7 章 用户接口管理 … ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 115
7.1　重点难点指导… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 115
7.1.1　用户接口 ………………… 115
7.1.2　命令接口 ………………… 115
7.1.3　系统调用 ………………… 116
7.2　典型例题解析… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 116
7.3　练习题及参考答案… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 117
7.4　主教材习题解答… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 119
第8 章 文件管理… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 120
8.1　重点难点指导… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 120
8.1.1　文件和文件系统 ………… 120
8.1.2　文件的结构和存取方式 … 121
8.1.3　文件目录 ………………… 123
8.1.4　文件系统的实现 ………… 124
8.1.5　文件系统的安全性和数据一致性 ……………… 125
8.1.6　磁盘调度 ………………… 126
8.2　典型例题及解析… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 127
8.3　练习题及参考答案… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 132
8.4　主教材习题解答… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 142
第9 章 设备管理… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 144
9.1　重点难点指导… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 144
9.1.1　设备的分类 ……………… 144
9.1.2　I/O 硬件特点 …………… 145
9.1.3　I/O 软件的组成 ………… 148
9.1.4　设备分配 ………………… 150
9.1.5　虚拟设备 ………………… 151
9.2　典型例题解析… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 152
9.3　练习题及参考答案… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 155
9.4　主教材习题解答… ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 159
第10 章 网络服务器与分布式处理 … ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 161
10.1　重点难点指导…⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 161
10.1.1　分布式系统概述 ……… 161
10.1.2　网络服务器 …………… 162
10.1.3　分布式进程 …………… 162
10.1.4　进程迁移 ……………… 163
10.1.5　分布式进程通信 ……… 164
10.1.6　分布式进程同步与互斥 165
10.1.7　分布式进程死锁问题 … 166
10.2　典型例题解析…⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 167
10.3　练习题及参考答案…⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 169
10.4　主教材习题解答…⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 170
第二篇　实 验 指 导
实验一 单处理机系统的进程调度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 174
实验二 可变分区存储管理方式的内存分配回收⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 178
实验三 页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 184
实验四 磁盘文件操作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 188
实验五 独占设备分配和回收⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 205
第三篇　课 程 设 计
课程设计一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 208
课程设计二⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 213
参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 217