前言

操作系统是计算机系统的重要组成部分，操作系统课程则是计算机及相关专业的重要基础课程，同时也是计算机行业的工程技术人员必须深入了解的基础知识。

为了更好地学习和透彻理解计算机系统的运行过程及操作系统的基本原理，一本适用的操作系统教材显得十分重要。本书结合多年来操作系统的教学经验和相关科学研究的最新成果，不仅反映操作系统的经典内容，还引进当代操作系统的最新成果，力求将操作系统的新概念、新技术和新方法尽快、准确、全面地编写到教材中，以适应信息社会计算机科学技术飞速发展的形势和社会用人单位对计算机教学内容要求改革的迫切需求。

本书具有以下特点。

(1) 本书既致力于传统操作系统基本概念、基本技术、基本方法的阐述，又融入现代操作系统最新技术发展和应用的讨论，着眼于操作系统学科知识体系的系统性、先进性和实用性。

(2) 本书把操作系统成熟的基本原理与当代有代表性的具体实例、操作系统的设计原理与操作系统的实现技术、操作系统的理论知识与操作系统的实践实习紧密地结合在一起。选择具有代表性的Windows、Linux、Android主流操作系统作为实例贯穿全书，并在相关技术方面进行比较分析，这十分有益于读者深入理解操作系统的整体概念和牢固掌握操作系统设计实现的精髓。

全书共分7章，每章都配有小结和习题。第1章为概论，主要介绍操作系统的基本概念、功能及特征； 操作系统的形成、发展与分类； 操作系统的接口； 操作系统的结构与设计方法； 并以Windows、Linux、Android操作系统为例介绍其发展历程和特点。第2章为进程管理，围绕进程管理展开论述，从程序运行的方式开始，介绍顺序运行、并发运行和并行运行，并引入进程的概念； 接着讨论进程的特征、状态变化及模型； 重点阐述进程的同步与互斥问题、进程通信、进程调度算法和进程死锁的预防与避免； 对线程与进程进行了区别分析，论述线程执行的3种模式； 最后讨论了Windows 10、Linux、Android操作系统中进程和线程的相关情况。第3章为内存管理，主要讨论内存管理的基本功能、分区管理、分页管理、分段管理以及对应的虚拟存储管理技术，其中也包括最新的存储管理技术，如多级页表、快表等； 阐述Windows 10、Linux、Android操作系统中的内存管理新特性。第4章为设备管理，在讨论设备管理的功能与目标、输入输出的4种控制方式及区别之后，讲解缓冲技术的引入及单缓冲、双缓冲和多缓冲的概念，对输入输出软件的4个层次、输入输出过程和SPOOLing技术阐述之后，对Windows 10、Linux、Android操作系统中设备管理的新特性进行论述。第5章为文件系统，讨论文件及文件系统的基本概念、文件目录、文件逻辑结构、文件物理结构、文件的共享和保护、文件的操作和使用原理、文件系统的体系结构和虚拟文件系统； 论述Windows 10、Linux、Android操作系统下的文件系统。第6章为现代操作系统，主要涉及网络操作系统、多处理机操作系统、单CPU多核操作系统、分布式操作系统、嵌入式操作系统、虚拟操作系统和移动设备操作系统的主要特征和功能。第7章为操作系统的安全与保护，在论述相关安全基本概念的基础上，讨论操作系统保护的层次及基本机制、操作系统的网络通信安全技术，分析针对操作系统的一般入侵和防范技术，介绍Windows 10、Linux、Android操作系统中采用的典型安全技术。

本书第1章、第4章、第7章由林果园编写，第2章由朱长征编写，第3章由王虎编写，第5章由陆亚萍编写，第6章由张立江编写。全书由林果园修改及统稿，牛强、姜秀柱参与了本书相关内容的润色和校稿工作。

在本书的编写过程中得到清华大学出版社的大力支持，在此表示衷心的感谢。

在本书写作过程中，参考了很多国内外同行关于操作系统的最新研究内容，以及大量学术著作和研究成果，有的已经在参考文献中列出，但由于篇幅所限，恕未能一一列出，在此一并表示感谢！

由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，殷切希望广大读者批评指正。

作者

2020年7月