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目录1

序1

前言1

第1章 引论1

1.1　操作系统的作用和定义1

1.1.1　操作系统的作用1

1.1.2　操作系统的定义2

1.2　计算机系统的硬件资源2

1.3　操作系统的发展3

1.4　操作系统的功能和特性6

1.4.1　操作系统的功能6

1.4.2　操作系统的特性7

1.5　操作系统的分类7

1.5.1　批处理系统8

1.5.2　分时操作系统8

1.5.3　实时操作系统9

1.5.4　网络操作系统10

1.5.5　分布式操作系统11

1.6　操作系统的结构模型11

1.6.1　整体式模型11

1.6.2　层次式模型12

1.6.3　客户／服务器系统模型12

习题113

2.1.2　作业的类型15

2.1.1　作业15

2.1　作业控制级接口15

第2章 用户与操作系统的接口15

2.1.3　联机用户接口16

2.1.4　脱机用户接口17

2.2　程序级接口19

2.2.1　用户态和核心态19

2.2.2　特权指令和访管指令19

2.2.3　系统调用20

习题221

2.2.4　系统调用的使用和执行过程21

3.1　程序执行方式22

3.1.1　程序顺序执行22

第3章　进程的描述与控制22

3.1.2　程序并发执行23

3.2　进程的描述25

3.2.1　进程的定义25

3.2.2　进程的特性25

3.2.3　进程控制块26

3.3.1　进程的基本状态27

3.3　进程的状态27

3.3.2　进程的挂起28

3.4　进程控制29

3.4.1 内核29

3.4.2　微内核30

3.4.3　进程控制原语30

3.5　线程31

3.5.3　线程的状态32

3.5.1　线程的引入32

3.5.2　线程的定义32

3.5.4　线程和进程的比较33

3.5.5　线程的分类33

习题335

第4章　进程通信36

4.1　进程的同步与互斥36

4.1.1　进程合作36

4.1.2　共享资源37

4.1.3　与时间有关的错误37

4.1.4　临界资源与临界区39

4.1.5　同步机构设计准则40

4.2　互斥的软件方法40

4.3　硬件指令机制43

4.3.1　测试与设置技术43

4.3.3 利用TS实现进程互斥44

4.3.2　TS指令44

4.4　信号量（Semaphore）机制45

4.4.1 整型信号量45

4.4.2 记录型信号量46

4.4.3 AND型信号量集机制49

4.5 经典进程同步问题49

4.5.1　生产者-消费者问题49

4.5.2　哲学家就餐问题51

4.5.3　读者-写者问题51

4.6　进程通信53

4.6.1　共享存储区系统53

4.6.2　管道通信系统54

4.6.3　消息传递系统54

习题458

第5章　处理器调度60

5.1　三级调度的概念60

5.1.1　作业的状态及其转换60

5.1.2　调度的层次61

5.1.3　作业和进程的关系62

5.2　作业调度63

5.2.1　作业调度的功能63

5.2.2　作业调度的目标与性能衡量63

5.3　进程调度65

5.3.1　进程调度的功能65

5.3.2　进程调度的方式65

5.3.3　进程调度的时机66

5.4.2　短作业（进程）优先调度算法67

5.4　常用的调度算法67

5.4.1　先来先服务调度算法67

5.4.3　时间片轮转调度算法68

5.4.4　优先权调度算法69

5.4.5　最高响应比优先调度算法69

5.4.6　多级队列调度算法70

5.4.7　多级反馈队列调度算法70

5.5.3　优先数计算71

5.5.2　调度标记设置71

5.5　实例分析：UNIX进程调度71

5.5.1　调度时机71

5.5.4　调度的实现72

习题572

第6章　死锁74

6.1　死锁的基本概念74

6.1.1　死锁产生的原因74

6.1.2　死锁的必要条件75

6.1.3　死锁的对策76

6.2　死锁预防77

6.3　死锁避免78

6.3.1　安全和不安全状态78

6.3.2　利用银行家算法避免死锁79

6.4　死锁的检测81

6.5　死锁的解除83

习题684

6.6　死锁的综合处理84

第7章　实存储管理技术86

7.1　存储管理的基本概念86

7.1.1　存储管理要解决的问题86

7.1.2　存储管理的分类86

7.1.3　地址重定位87

7.2　连续分配存储管理方式89

7.2.1　单一连续分配方式89

7.2.2　固定分区存储管理方式90

7.2.3　可变分区存储管理方式90

7.3　离散分配存储管理方式97

7.3.1　分页存储管理方式97

7.3.2　分段存储管理方式103

7.3.3　段页式存储管理方式106

习题7109

8.1.1　局部性原理111

8.1　虚拟存储器的基本概念111

第8章　虚拟存储管理技术111

8.1.2　虚拟存储器112

8.2　请求分页式存储管理方式112

8.2.1　请求分页式存储管理的基本112

概念112

8.2.2　页面分配策略113

8.2.3　页面调入时机115

8.2.4　页面置换算法115

8.2.5　请求分页系统的性能分析119

8.3　请求分段式存储管理方式121

8.3.1　请求分段式存储管理的基本121

概念121

8.3.2　分段共享与保护122

习题8123

9.1　I/O系统的组成125

9.1.1　I/O系统的结构125

第9章　设备管理125

9.1.2　I/O设备概述126

9.1.3　设备控制器127

9.1.4　I/O通道127

9.2　I/O控制方式128

9.2.1　程序I/O方式128

9.2.2　中断驱动I/O方式129

9.2.3　直接存储器存取方式129

9.3.1　缓冲的引入130

9.2.4　I/O通道方式130

9.3　缓冲管理130

9.3.2　缓冲区及其管理131

9.4　设备分配133

9.4.1　设备分配中的数据结构133

9.4.2　设备分配策略135

9.4.3　设备独立性136

9.4.4　独占设备分配方法136

9.4.5　SPOOLing技术138

9.5　磁盘I/O139

9.5.1　磁盘性能概述139

9.5.2　数据的组织140

9.5.3　磁盘访问时间140

9.5.4　磁盘调度算法141

9.6　I/O软件的组成143

9.6.1　中断处理程序143

9.6.2　设备驱动程序146

9.6.3　与设备无关的系统软件147

9.6.4　用户空间的I/O软件148

习题9149

第10章　文件系统151

10.1　文件系统概述151

10.1.1　文件和文件系统151

10.1.2　文件的分类152

10.1.3　文件系统的功能和基本操作153

10.2.2　文件的物理结构154

10.2　文件的结构154

10.2.1　文件的逻辑结构154

10.3　文件目录157

10.3.1　文件控制块157

10.3.2　单级目录结构158

10.3.3　二级目录结构159

10.3.4　多级目录结构160

10.3.5　目录查询技术160

10.4　文件存储空间的管理161

10.4.1　空白文件目录161

10.4.2　空白块链162

10.4.3　位示图162

10.4.4　MS-DOS的盘空间管理163

10.4.5　UNIX文件存储空间的管理163

10.5　文件的共享164

10.5.1 目录结构中的共享165

10.5.2　打开文件结构中的共享166

10.5.3　管道（Pipe）167

10.6　文件系统的安全性169

10.6.1　文件的存取控制169

10.6.2　分级安全管理171

10.6.3　文件的转储和恢复173

习题10174

第11章　Linux操作系统176

11.1　Linux概述176

11.1.1 Linux的历史和特点176

11.1.2　用户账号和系统安全177

11.1.3　终端用户界面简介177

11.1.4　Shell程序设计180

11.1.5　系统调用180

11.2　进程管理180

11.2.1　Linux进程状态180

11.2.2　task_struct结构181

11.2.3　Linux进程的创建182

11.2.4　进程使用的虚拟内存184

11.2.5　Linux的进程调度184

11.2.6　Linux的进程通信186

11.3　存储管理188

11.3.1　80386体系结构的存储管理188

功能188

11.3.2　进程的虚存管理和物理内存191

分配191

11.3.3　按需调页和内存页的使用191

11.4　文件系统192

11.4.1　ext2文件系统192

11.4.2　虚拟文件系统196

11.4.3 VFS索引节点缓存、目录缓存和缓冲区缓存199

11.5　设备管理200

11.5.1　设备和设备特殊文件200

11.5.3　设备驱动程序201

11.5.2　设备驱动程序的动态安装201

11.5.4　设备文件的存取权限和系统安全203

第12章　Windows 2000204

12.1　Windows 2000的历史204

12.1.1　MS-DOS204

12.1.2　Windows 95/98/Me204

12.1.3　Windows NT205

12.1.4　Windows 2000205

12.2.1　系统的要求与设计目标206

12.2　Windows 2000的体系结构206

12.2.2　Windows 2000的体系结构207

12.3　Windows 2000的进程管理与处理器调度211

12.3.1　Windows 2000的进程和线程模型总述211

12.3.2　Windows 2000中进程的实现211

12.3.3　Windows 2000中线程的实现211

12.3.4　Windows 2000的线程调度212

12.4.2　页面状态216

12.4.1　Windows 2000的虚拟地址空间216

12.4　Windows 2000的存储管理216

12.4.3　地址转换机制217

12.4.4　页面目录、页表和PTE的结构218

12.4.5　页面调度策略与工作集管理219

12.4.6　Windows 2000的存储保护220

12.5　Windows 2000的设备管理220

12.5.1　Windows 2000的I/O设计目标220

12.5.2　Windows 2000的I/O结构220

12.5.3　Windows 2000的设备驱动程序221

12.5.4　Windows 2000的I/O处理方法223

12.6　Windows 2000的文件系统227

12.6.1　Windows 2000文件系统格式227

12.6.2　NTFS文件系统228

12.6.3　NTFS的磁盘结构230

12.6.4　NTFS的可靠性232

12.6.5　NTFS的安全性233

参考文献234