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第1章 操作系统引论1

1.1计算机硬件结构1

1.1.1处理器2

1.1.2存储器2

1.1.3 I／O设备3

1.1.4总线4

1.2什么是操作系统4

1.2.1操作系统概念4

1.2.2操作系统的主要功能6

1.2.3操作系统的地位9

1.3操作系统的发展历程10

1.3.1操作系统的形成10

1.3.2操作系统的发展12

1.3.3推动操作系统发展的动力13

1.4操作系统的类型13

1.4.1批处理系统13

1.4.2分时系统14

1.4.3实时系统15

1.4.4网络操作系统17

1.4.5分布式操作系统18

1.4.6其他操作系统19

1.5操作系统的特征20

1.6操作系统结构设计21

1.6.1整体结构21

1.6.2层次结构22

1.6.3虚拟机结构22

1.6.4客户-服务器结构24

1.7本章小结25

习题126

第2章 进程和线程27

2.1进程概念27

2.1.1多道程序设计27

2.1.2进程概念28

2.2进程的状态和组成30

2.2.1进程的状态及其转换30

2.2.2进程描述32

2.2.3进程队列34

2.3进程管理36

2.3.1进程图36

2.3.2进程创建36

2.3.3进程终止38

2.3.4进程阻塞39

2.3.5进程唤醒40

2.4线程40

2.4.1线程概念40

2.4.2线程的实现43

2.5进程的同步和通信44

2.5.1进程的同步与互斥44

2.5.2临界资源和临界区46

2.5.3互斥实现方式47

2.5.4信号量49

2.5.5信号量的一般应用53

2.6经典进程同步问题55

2.7管程61

2.8进程通信63

2.8.1消息传递系统63

2.8.2客户-服务器系统中的通信66

2.9本章小结67

习题268

第3章 死锁71

3.1资源71

3.1.1资源使用模式71

3.1.2可剥夺资源与不可剥夺资源72

3.2死锁概念72

3.2.1什么是死锁73

3.2.2死锁的条件75

3.2.3资源分配图75

3.2.4处理死锁的方法77

3.3死锁的预防77

3.3.1破坏互斥条件77

3.3.2破坏占有且等待条件78

3.3.3破坏非抢占条件78

3.3.4破坏循环等待条件79

3.4死锁的避免79

3.4.1安全状态80

3.4.2资源分配图算法81

3.4.3银行家算法82

3.5死锁的检测和恢复84

3.5.1对单体资源类的死锁检测84

3.5.2对多体资源类的死锁检测85

3.5.3从死锁中恢复86

3.5.4“饥饿”状态88

3.6处理死锁的综合方式88

3.7本章小结90

习题391

第4章 调度93

4.1调度类型93

4.2作业调度95

4.2.1作业状态95

4.2.2作业控制块和作业调度的功能95

4.3进程调度97

4.3.1进程调度的功能97

4.3.2进程调度的时机97

4.3.3进程调度的基本方式98

4.3.4交互式系统中常用的调度算法98

4.3.5两级调度模型98

4.4调度准则99

4.4.1影响调度算法选择的主要因素99

4.4.2调度性能评价准则100

4.5调度算法101

4.5.1先来先服务法101

4.5.2短作业优先法102

4.5.3最短剩余时间优先法103

4.5.4优先级法103

4.5.5轮转法105

4.5.6多级队列法106

4.5.7多级反馈队列法107

4.5.8高响应比优先法108

4.5.9公平共享法109

4.5.10几种常用调度算法的比较109

4.6线程调度109

4.7多处理器调度110

4.7.1多处理器系统的类型110

4.7.2多处理器调度方法111

4.8实时调度112

4.8.1实时任务类型112

4.8.2实时调度算法112

4.9 UNIX／Linux进程调度113

4.9.1 UNIX进程调度113

4.9.2 Linux进程调度115

4.10中断处理116

4.10.1中断概述116

4.10.2中断的处理过程118

4.10.3中断优先级和多重中断121

4.11信号机制124

4.11.1信号机制概念124

4.11.2信号的分类、产生和传送125

4.11.3信号的处理方式126

4.11.4信号的检测和处理127

4.12本章小结128

习题4129

第5章 存储管理131

5.1引言131

5.1.1用户程序的地址空间131

5.1.2重定位133

5.1.3对换技术134

5.2分区法135

5.2.1固定分区法136

5.2.2动态分区法137

5.2.3可重定位分区分配140

5.3分页技术142

5.3.1分页存储管理的基本概念142

5.3.2分页系统中的地址映射144

5.3.3页面尺寸145

5.3.4硬件支持146

5.3.5保护方式147

5.3.6页表的构造148

5.3.7页面共享151

5.4分段技术152

5.4.1分段存储管理的基本概念152

5.4.2地址转换154

5.4.3段的共享和保护155

5.5段页式技术156

5.5.1段页式存储管理的基本原理156

5.5.2地址转换过程157

5.6虚拟存储器157

5.6.1虚拟存储器的概念157

5.6.2虚拟存储器的特征159

5.7请求分页技术159

5.7.1请求分页存储管理的基本思想159

5.7.2硬件支持及缺页处理160

5.7.3请求分页技术的性能161

5.8页面置换算法163

5.8.1页面置换163

5.8.2先进先出法164

5.8.3最佳置换法165

5.8.4最近最少使用置换法166

5.8.5第二次机会置换法167

5.8.6时钟置换法167

5.8.7最少使用置换法168

5.8.8页面缓冲算法168

5.9内存块的分配和抖动问题169

5.9.1内存块的分配169

5.9.2抖动问题171

5.10请求分段技术174

5.10.1请求分段存储管理的硬件支持174

5.10.2动态链接和链接中断处理174

5.11 Linux系统的存储管理176

5.11.1 Linux的多级页表结构176

5.11.2内存页的分配与释放177

5.11.3内存交换178

5.12本章小结179

习题5180

第6章 文件系统183

6.1概述183

6.1.1文件及其分类183

6.1.2文件命名186

6.1.3文件属性186

6.1.4文件存取方法187

6.1.5文件结构189

6.2文件系统的功能和结构190

6.2.1文件系统的功能190

6.2.2文件系统的结构191

6.3目录结构和目录查询191

6.3.1文件控制块和文件目录192

6.3.2单级目录结构193

6.3.3二级目录结构194

6.3.4树形目录结构195

6.3.5非循环图目录结构196

6.3.6目录查询方法197

6.4文件和目录操作198

6.4.1文件操作198

6.4.2目录操作200

6.5文件系统的实现201

6.5.1文件系统的格式201

6.5.2文件存储分配203

6.5.3空闲存储空间的管理208

6.6管道文件211

6.7文件系统的可靠性212

6.7.1磁盘坏块管理212

6.7.2后备213

6.7.3文件系统和一致性214

6.8本章小结216

习题6217

第7章 输入／输出管理219

7.1 I／O管理概述219

7.1.1 I／O设备分类和标识219

7.1.2 I／O系统结构220

7.1.3设备控制器221

7.1.4 I／O系统的控制方式222

7.1.5 I／O管理的功能226

7.2设备分配228

7.2.1与设备分配相关的因素228

7.2.2设备分配技术228

7.2.3设备分配算法229

7.2.4 SPOOLing系统230

7.3 I／O软件层次231

7.3.1中断处理程序231

7.3.2设备驱动程序231

7.3.3与设备无关的操作系统I／O软件235

7.3.4用户级I／O软件238

7.4磁盘调度和管理238

7.4.1磁盘调度239

7.4.2磁盘管理242

7.5本章小结245

习题7245

第8章 用户接口服务247

8.1用户接口的发展247

8.2系统调用248

8.2.1系统调用和库函数248

8.2.2系统调用使用方式249

8.2.3系统调用的处理方式251

8.3命令行接口254

8.3.1命令的一般使用方式255

8.3.2命令解释程序256

8.3.3 shell程序设计257

8.4图形用户界面258

8.4.1图形界面简介259

8.4.2 X Window系统260

8.5本章小结264

习题8265

第9章 嵌入式操作系统266

9.1嵌入式系统概述266

9.2嵌入式操作系统概述267

9.2.1嵌入式软件系统的体系结构267

9.2.2嵌入式操作系统267

9.3实时内核及其实现269

9.3.1任务管理与调度269

9.3.2中断和时间管理271

9.3.3任务的同步和通信271

9.3.4内存管理274

9.3.5 I／O管理276

9.4实例简介——μCLinux276

9.5本章小结279

习题9279

第10章 分布式操作系统280

10.1分布式系统概述280

10.1.1分布式系统特征280

10.1.2分布式系统的优点281

10.2分布式操作系统概述281

10.2.1分布式操作系统简介281

10.2.2 4种多机系统的比较282

10.2.3分布式系统的设计目标283

10.3分布式系统的实现285

10.3.1通信问题285

10.3.2进程管理286

10.3.3死锁问题288

10.3.4文件系统288

10.3.5中间件290

10.4本章小结292

习题10293

第11章 安全性与保护机制294

11.1安全性概述294

11.1.1信息安全问题294

11.1.2安全环境294

11.2常见的安全性攻击296

11.2.1常见的攻击点296

11.2.2网络威胁296

11.2.3计算机病毒297

11.3一般性安全机制300

11.3.1安全措施300

11.3.2一般性安全机制300

11.4保护机制302

11.4.1保护域302

11.4.2存取控制表304

11.4.3权力305

11.4.4可信系统306

11.4.5安全性能评测标准308

11.5本章小结309

习题11309

第12章 实例研究1UNIX310

12.1 UNIX历史简介310

12.2 UNIX核心结构311

12.3进程管理311

12.3.1进程及其映像311

12.3.2 UNIX进程管理314

12.3.3线程管理中的系统调用314

12.3.4进程调度315

12.4文件系统315

12.4.1 UNIX文件系统结构315

12.4.2文件的打开与关闭316

12.4.3主要数据结构之间的联系317

12.4.4管道文件317

12.5存储管理318

12.5.1进程的数据结构318

12.5.2对换318

12.5.3请求分页319

12.6 I／O管理321

12.6.1 UNIX系统的缓冲技术321

12.6.2块设备管理322

12.6.3字符设备管理323

12.7本章小结324

第13章 实例研究2：Linux325

13.1 Linux系统的特点325

13.2 Linux体系结构325

13.3进程管理326

13.3.1进程状态及运行模式326

13.3.2进程的结构327

13.3.3进程的操作327

13.3.4进程的调度328

13.4文件系统328

13.4.1虚拟文件系统328

13.4.2 ext2文件系统331

13.4.3管道文件332

13.5 I／O管理333

13.5.1设备管理概述333

13.5.2设备驱动程序和内核之间的接口334

13.6网络系统336

13.6.1 socket336

13.6.2网络分层结构337

13.7本章小结337

第14章 实例研究3： Windows 2000339

14.1 Windows 2000的历史和设计原则339

14.1.1 Windows 2000的历史339

14.1.2 Windows 2000的设计原则339

14.2 Windows 2000体系结构340

14.2.1硬件抽象层341

14.2.2内核341

14.2.3执行体344

14.3环境子系统346

14.4虚拟存储管理347

14.4.1进程的虚拟地址空间347

14.4.2虚拟分页地址转换机构348

14.5本章小结348

附录A 实验指导350

实验一 进程同步和互斥350

实验二 进程及其资源管理353

实验三 存储管理357

实验四 页面置换算法358

实验五 进程调度359

实验六 银行家算法360

实验七 磁盘调度算法361

实验八 设备处理程序设计361

实验九 文件系统362

附录B Linux常用系统调用364

B.1有关文件操作的系统调用364

B.2有关进程控制的系统调用365

B.3有关进程通信的函数366

B.4有关内存管理的函数368

附录C 部分习题参考答案370

第1章370

第2章371

第3章378

第4章380

第5章383

第6章384

第7章386

第8章388

第9章391

第10章391

第11章392