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第1章 计算机概述1

1.1 计算机硬件1

1.1.1 处理器1

1.1.2 存储器5

1.1.3 I/O设备8

1.1.4 时钟部件8

1.1.5 计算机总线10

1.1.6 各功能部件组织结构11

1.2 计算机软件12

1.2.1 固化软件12

1.2.2 系统软件13

1.2.3 工具软件13

1.2.4 应用软件14

1.3 机器指令与程序执行14

1.3.1 指令集14

1.3.2 指令执行与指令周期14

1.4 中断机制15

1.4.1 中断的作用16

1.4.2 中断查询机制16

1.4.3 中断管理程序17

1.4.4 中断类型及中断处理18

1.4.5 多中断处理技术19

1.5 高速缓存技术20

1.5.1 高速缓存在系统中的作用20

1.5.2 具有高速缓存的主存储器访问机制21

1.6 I/O访问方式21

1.7 本章小结22

习题23

第2章 操作系统概述25

2.1 操作系统的作用与功能25

2.1.1 用户对操作系统的需求25

2.1.2 操作系统的作用26

2.1.3 操作系统的功能27

2.2 操作系统的发展历程28

2.3 操作系统分类29

2.3.1 批处理操作系统29

2.3.2 分时操作系统32

2.3.3 实时操作系统32

2.3.4 多处理器的操作系统33

2.3.5 网络操作系统34

2.3.6 分布式操作系统35

2.3.7 个人计算机操作系统36

2.3.8 嵌入式操作系统36

2.4 操作系统设计36

2.4.1 操作系统设计难点37

2.4.2 软件工程思想的应用38

2.5 操作系统中的核心技术38

2.5.1 并行管理技术38

2.5.2 存储管理技术39

2.5.3 文件与I/O管理技术40

2.5.4 调度算法与信息安全控制40

2.6 操作系统体系结构41

2.6.1 无结构系统41

2.6.2 层次结构42

2.6.3 虚拟机结构42

2.6.4 微内核结构43

2.7 典型操作系统44

2.7.1 MS-DOS44

2.7.2 Microsoft Windows45

2.7.3 UNIX操作系统46

2.8 本章小结48

习题49

第3章 进程与进程管理50

3.1 什么是进程50

3.1.1 多道环境中的程序执行50

3.1.2 进程的定义52

3.1.3 进程的特性52

3.1.4 进程与程序的区别53

3.2 进程的派生机制53

3.3 进程的状态54

3.3.1 进程执行54

3.3.2 两状态进程56

3.3.3 5状态进程56

3.3.4 挂起进程模型59

3.4 进程描述60

3.4.1 进程描述内容60

3.4.2 进程控制块61

3.4.3 进程映像62

3.5 进程控制63

3.5.1 进程管理63

3.5.2 进程控制操作64

3.6 本章小结66

习题67

第4章 进程通信及处理器调度69

4.1 程序顺序执行与进程并发69

4.1.1 程序顺序执行69

4.1.2 进程并发条件70

4.1.3 构造进程并发环境71

4.2 进程的同步与互斥72

4.2.1 进程交互方式73

4.2.2 进程互斥的实现73

4.2.3 进程同步问题79

4.2.4 用信号量管理进程的同步与互斥82

4.2.5 管程83

4.3 进程通信机制85

4.3.1 消息传递通信85

4.3.2 消息通信应用87

4.3.3 经典IPC问题：读者-写者问题88

4.3.4 经典IPC问题：哲学家就餐问题90

4.4 处理器调度92

4.4.1 调度中应关注的问题92

4.4.2 调度方式与操作系统分类93

4.4.3 处理器分级调度93

4.4.4 调度的衡量标准94

4.4.5 处理器调度算法96

4.4.6 调度算法的性能分析101

4.5 UNIX进程调度分析102

4.5.1 调度时机安排102

4.5.2 调度标志设置102

4.5.3 进程调度策略及优先数的计算102

4.5.4 进程调度实现103

4.6 本章小结103

习题104

第5章 存储管理106

5.1 计算机存储结构106

5.1.1 存储器配置方式106

5.1.2 常见PC机存储结构106

5.2 地址重定位及内存访问保护107

5.2.1 地址空间107

5.2.2 地址重定位107

5.2.3 地址重定位及存储信息保护108

5.3 存储管理中的分配技术109

5.3.1 进程交换的意义109

5.3.2 用位示图法控制存储分配110

5.3.3 用链表法实现内存分配管理111

5.4 分区存储管理技术111

5.4.1 单一分区内存管理111

5.4.2 固定大小的多分区管理111

5.4.3 动态分区管理113

5.5 分区分配算法115

5.5.1 分区分配算法描述115

5.5.2 分配算法使用特性116

5.6 页式管理117

5.6.1 分页的基本思想117

5.6.2 静态页式管理117

5.6.3 动态页式管理120

5.7 段式管理121

5.7.1 段式管理基本原理121

5.7.2 段式管理的地址变换机制122

5.8 段页式存储管理123

5.8.1 分页与分段管理的特点123

5.8.2 段页式管理方式124

5.9 虚拟存储技术124

5.9.1 局部性原理124

5.9.2 虚拟存储的基础125

5.9.3 用分页管理实现虚拟存储126

5.9.4 虚拟存储页面置换算法127

5.10 本章小结131

习题131

第6章 线程管理133

6.1 线程基本概念133

6.1.1 线程定义133

6.1.2 进程与线程的分工134

6.2 基于线程并发的优势135

6.2.1 线程切换优势135

6.2.2 操作系统对线程支持的综合优势136

6.3 包含线程的进程描述模型137

6.4 线程管理实现机制138

6.4.1 线程执行状态138

6.4.2 用户级线程管理模式139

6.4.3 核心级线程管理模式140

6.4.4 混合型线程管理模式140

6.5 适合多线程的应用141

6.5.1 用多线程解决实际问题141

6.5.2 线程控制语句143

6.5.3 关于多线程标准库145

6.5.4 多线程编程规则146

6.6 多线程程序设计实例148

6.6.1 用多线程提高程序执行效率148

6.6.2 用线程实现数据库查询150

6.6.3 用多线程完成文件复制151

6.7 本章小结154

习题155

第7章 I/O技术与设备管理156

7.1 I/O设备的硬件156

7.1.1 I/O设备分类157

7.1.2 设备控制器157

7.1.3 I/O端口的描述与访问158

7.1.4 DMA访问机制160

7.1.5 I/O中断161

7.2 I/O软件设计163

7.2.1 I/O软件功能163

7.2.2 程序控制I/O方式164

7.2.3 中断驱动I/O方式165

7.2.4 直接存储器I/O访问方式166

7.2.5 I/O软件变迁过程166

7.3 I/O管理子系统设计167

7.3.1 I/O管理子系统设计特点167

7.3.2 I/O管理子系统结构168

7.3.3 中断处理程序设计168

7.3.4 设备驱动程序设计170

7.3.5 I/O管理中的设备无关性设计171

7.3.6 I/O缓冲技术173

7.4 用户层I/O软件设计175

7.4.1 建立I/O访问库176

7.4.2 虚拟设备管理176

7.5 磁盘管理技术177

7.5.1 磁盘性能参数177

7.5.2 磁盘调度策略178

7.5.3 RAID技术179

7.5.4 磁盘格式化问题182

7.6 时钟管理184

7.6.1 时钟硬件的组成184

7.6.2 时钟软件功能185

7.7 字符终端管理185

7.7.1 字符终端接口185

7.7.2 字符设备输入软件186

7.7.3 字符设备输出软件187

7.8 I/O子系统设计实例187

7.8.1 Windows 2000/XP的I/O子系统187

7.8.2 Linux的I/O子系统190

7.9 本章小结193

习题194

第8章 文件管理196

8.1 文件管理概述196

8.1.1 信息描述单元196

8.1.2 文件系统的作用197

8.1.3 文件命名规则197

8.1.4 文件分类198

8.2 文件存储结构198

8.3 目录管理200

8.3.1 文件控制块200

8.3.2 目录文件201

8.3.3 文件目录结构203

8.4 磁盘文件系统206

8.4.1 磁盘分区与格式化206

8.4.2 文件存盘管理208

8.4.3 目录存储策略211

8.4.4 多级目录中文件共享212

8.4.5 文件系统构造215

8.5 用于文件管理的系统调用216

8.5.1 系统调用功能216

8.5.2 UNIX文件描述符216

8.5.3 文件创建和文件链接217

8.5.4 文件打开及文件关闭219

8.5.5 对文件的读／写操作220

8.5.6 改变文件访问指针位置221

8.5.7 捕获文件当前指针位置223

8.6 文件并发访问控制224

8.6.1 文件并发访问机制224

8.6.2 文件记录加锁技术224

8.6.3 UNIX文件记录加锁方法225

8.7 文件系统实例：UNIX文件系统226

8.7.1 UNIX的文件与目录226

8.7.2 安装与卸载文件系统227

8.7.3 UNIX文件系统组成228

8.7.4 UNIX文件存储策略228

8.7.5 文件访问动态管理机制229

8.7.6 UNIX虚拟文件系统230

8.8 文件系统实例：Windows文件系统232

8.8.1 磁盘访问特点232

8.8.2 建立磁盘主引导区232

8.8.3 磁盘分区233

8.8.4 NTFS文件系统234

8.9 本章小结236

习题237

第9章 网络与分布式操作系统239

9.1 计算机网络239

9.1.1 网络分类239

9.1.2 网络协议240

9.1.3 网络结构240

9.2 网络操作系统243

9.2.1 网络操作系统模型243

9.2.2 操作系统对Internet的支持244

9.3 分布式系统概念246

9.3.1 分布式基础246

9.3.2 分布式操作系统247

9.3.3 分布式程序设计语言248

9.3.4 分布式文件和数据库系统248

9.4 分布式操作系统技术249

9.4.1 分布式进程通信249

9.4.2 分布式资源管理252

9.4.3 分布式文件系统254

9.5 本章小结258

习题258

第10章 操作系统的安全性260

10.1 系统安全基本知识260

10.1.1 对系统造成威胁的人260

10.1.2 安全管理的目标261

10.1.3 操作系统安全原则262

10.1.4 系统级安全措施功能263

10.2 数字加密技术264

10.2.1 数字加密264

10.2.2 数字签名266

10.3 用户身份验证267

10.3.1 用户口令验证267

10.3.2 持有物信息验证269

10.3.3 人体生物识别269

10.4 计算机病毒攻击与防范270

10.4.1 植入系统内部的危害270

10.4.2 来自系统外部的危害274

10.4.3 病毒引发分析274

10.4.4 病毒传播276

10.4.5 系统安全与反入侵技术276

10.5 本章小结279

习题280

附录A Solaris内存分页管理技术分析281

附录B Linux设备驱动程序设计306