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第1篇 操作系统原理3

第1章　操作系统概论3

1.1　操作系统的概念3

1.1.1　操作系统和网络操作系统4

1.1.2　操作系统的目标4

1.1.3　操作系统的地位和作用5

1.1.4　操作系统的层次模型7

1.2 操作系统的分类与形成8

1.2.1　操作系统的分类8

1.2.2　操作系统的产生8

1.2.3　操作系统的形成10

1.3　操作系统的发展15

1.3.1　微机操作系统15

1.3.2　多机操作系统16

1.3.3　网络操作系统16

1.3.4　分布式操作系统17

1.3.5　嵌入式操作系统18

1.4　操作系统发展历史简述19

1.4.1　操作系统的历史19

1.4.2　操作系统展望24

1.5　操作系统的功能和特征25

1.5.1　操作系统的功能25

1.5.2　操作系统的特征29

1.5.3　研究操作系统的几种观点30

1.6　操作系统的命令接口31

1.6.1 用户接口类型31

1.6.2　命令接口的功能32

1.6.3 MS-DOS命令行接口33

1.6.4　Windows XP命令行接口34

1.6.5　图形用户接口34

1.7 操作系统的程序接口35

1.7.1　程序的状态36

1.7.2　系统调用36

1.7.3　系统调用的功能37

1.7.4　系统调用的实现38

重点和难点分析39

复习思考题40

第2章　进程管理43

2.1　进程43

2.1.1　前趋图43

2.1.2　程序的顺序执行43

2.1.3　程序的并发执行44

2.1.4　进程46

2.2　进程控制块与进程的状态47

2.2.1　进程控制块47

2.2.2　进程的基本状态48

2.2.3　进程的状态变迁49

2.2.4　具有挂起状态的进程50

2.2.5　进程之间的上下文切换52

2.3　进程控制52

2.3.1　进程家族52

2.3.2　进程队列53

2.3.3　进程控制原语54

2.4　进程的同步机构58

2.4.1　进程与资源58

2.4.2　进程同步机构简介59

2.5 经典同步问题与管程机制62

2.5.1　进程互斥62

2.5.2　生产者与消费者问题63

2.5.3　哲学家进餐问题64

2.5.4　读者与写者问题66

2.5.5　理发店问题67

2.5.6　管程机制68

2.6　进程通信72

2.6.1　进程通信概述72

2.6.2　共享存储器通信方式72

2.6.3　管道通信方式73

2.6.4　消息传递通信方式73

2.7 网络通信80

2.7.1 端口80

2.7.2　套接字80

2.7.3　利用套接字网络通信81

重点和难点分析83

复习思考题85

第3章　线程机制88

3.1 任务88

3.1.1　任务的概念88

3.1.2　多任务处理和多重处理88

3.1.3　多任务机制与单任务机制的比较89

3.1.4　会话89

3.2　线程的概念90

3.2.1 引入线程的原因90

3.2.2　线程的定义90

3.2.3　进程与线程的关系91

3.2.4　线程的优点92

3.2.5　线程的状态93

3.3 线程类型93

3.3.1 用户线程93

3.3.2　内核线程94

3.3.3　用户线程的优点94

3.3.4　内核线程和用户线程的比较95

3.4　多线程模型95

3.4.1　进程模型和多线程模型95

3.4.2　进程模型和多线程模型的比较96

3.4.3　用户线程的多对一模型97

3.4.4　内核线程的一对一模型98

3.4.5　组合多对多模型98

3.4.6　现代操作系统的特征99

3.5 多线程程序设计100

3.5.1 多线程技术的优点100

3.5.2　线程池机制101

3.5.3　pthread线程101

3.5.4　Java线程106

重点和难点分析107

复习思考题108

第4章　CPU调度与死锁111

4.1　CPU调度概述111

4.1.1　CPU调度的类型111

4.1.2　宏观调度和中程调度111

4.1.3　微观调度112

4.2　调度算法114

4.2.1　调度算法的评价114

4.2.2　调度算法简介116

4.3 死锁120

4.3.1　死锁的概念120

4.3.2　资源分配图122

4.3.3　产生死锁的原因122

4.3.4　死锁产生的必要条件123

4.4　预防死锁123

4.4.1　摒弃请求和保持条件124

4.4.2　摒弃不剥夺条件124

4.4.3　摒弃循环等待条件124

4.4.4　摒弃互斥条件125

4.5　避免死锁125

4.5.1 系统的安全状态和不安全状态125

4.5.2　安全状态的例子126

4.5.3　利用银行家算法避免死锁126

4.6　检测死锁并解除死锁129

4.6.1 鸵鸟算法129

4.6.2　检测死锁130

4.6.3　解除死锁131

4.6.4　处理死锁的综合措施131

重点和难点分析132

复习思考题133

第5章　存储管理136

5.1　存储管理概述136

5.1.1　存储器的层次136

5.1.2　存储管理的功能137

5.1.3　存储空间与地址空间138

5.1.4　进程的装入方式139

5.1.5　重定位139

5.2　分区式存储管理141

5.2.1　单一连续分配141

5.2.2　固定分区142

5.2.3　动态分区142

5.2.4　伙伴系统146

5.2.5　整理内存碎片149

5.2.6　覆盖技术149

5.2.7　交换技术150

5.3　分页存储管理方式151

5.3.1　页与页帧151

5.3.2　分页存储管理的实现152

5.3.3　分页存储管理的地址变换机构153

5.3.4　页表结构155

5.3.5　页的保护和共享的问题157

5.4　分段存储管理方式158

5.4.1 分段存储管理方式的引入158

5.4.2　分段存储管理的基本原理158

5.4.3　分段存储管理地址变换机构159

5.4.4　段的共享160

5.4.5　分段系统与分页系统的区别160

5.4.6　段页式存储管理161

5.5　虚拟存储器163

5.5.1　局部性原理164

5.5.2　虚拟存储器的基本原理164

5.5.3　虚拟存储器的分类165

5.5.4　虚拟存储器的容量166

5.5.5　虚拟存储器的特征166

5.5.6　交换区策略、换入策略和置换策略166

5.6　请求分页存储管理167

5.6.1 请求分页存储管理的实现原理167

5.6.2　请求分页存储管理的实现机制168

5.6.3　页面置换算法170

5.6.4　工作集模型174

重点和难点分析175

复习思考题176

第6章　I/O设备管理181

6.1 I/O设备管理概述181

6.1.1 计算机的I/O设备181

6.1.2　计算机I/O系统结构182

6.1.3　I/O设备的分类184

6.1.4　I/O设备管理的基本功能185

6.2　I/O控制技术186

6.2.1　程序I/O186

6.2.2　中断技术186

6.2.3　DMA技术188

6.2.4　通道技术189

6.2.5　总线技术191

6.2.6　USB技术194

6.2.7　即插即用技术195

6.3　缓冲管理197

6.3.1 引入缓冲管理的原因197

6.3.2　缓冲区的类型197

6.3.3　缓冲区的使用201

6.4 I/O设备的分配202

6.4.1 I/O设备分配中的数据结构202

6.4.2　I/O设备的分配203

6.4.3　I/O设备分配的安全性205

6.4.4　I/O设备分配策略205

6.5　虚拟设备205

6.5.1　虚拟光驱206

6.5.2　SPOOLing技术206

6.5.3　SPOOLing的组成207

6.5.4　虚拟打印机208

6.5.5　网络的SPOOLing值班进程208

6.6　I/O应用接口与I/O软件208

6.6.1　I/O子系统的分层构造209

6.6.2　设备驱动程序210

6.6.3　I/O软件的设计目标211

6.6.4　与I/O设备无关的软件212

6.6.5　用户空间的I/O软件213

6.6.6　中断处理程序213

6.6.7　I/O设备的系统调用214

6.7　磁盘I/O215

6.7.1　磁盘的性能指标215

6.7.2　磁盘调度216

6.7.3　磁盘高速缓存219

6.7.4　磁盘格式化219

6.7.5　磁盘容错技术220

重点和难点分析222

复习思考题223

第7章　文件系统227

7.1 文件227

7.1.1　文件的定义227

7.1.2　文件的分类228

7.1.3　文件命名229

7.1.4　文件属性229

7.1.5　文件控制块230

7.1.6　索引结点231

7.1.7　文件的操作231

7.2　文件系统的结构233

7.2.1　文件系统的定义233

7.2.2　文件系统的功能234

7.2.3　文件系统的层次模型234

7.2.4　虚拟文件系统235

7.2.5　常用文件系统236

7.3　文件的结构236

7.3.1　文件的逻辑结构237

7.3.2　文件的物理结构237

7.3.3　文件的存取方法242

7.4 目录管理243

7.4.1 目录管理的功能243

7.4.2　文件目录结构244

7.4.3　目录操作247

7.4.4　目录检索248

7.5 外存空间管理249

7.5.1　磁盘存储器249

7.5.2　空闲区表250

7.5.3　空闲块链表250

7.5.4　位示图251

7.5.5　成组链接法251

7.6 文件共享和文件安全253

7.6.1 文件共享253

7.6.2　文件系统的可靠性255

7.6.3　事务和检查点256

7.6.4　文件系统的一致性257

7.6.5　文件系统的安全性259

7.6.6　文件系统的可恢复性261

重点和难点分析262

复习思考题263

第2篇 操作系统案例269

第8章 基于NT内核的Windows操作系统269

8.1 基于NT内核的Windows操作系统概述269

8.1.1 基于NT内核的Windows操作系统的特点269

8.1.2　基于NT内核的Windows操作系统性能简介270

8.1.3　常用的基于NT内核的服务器操作系统简介271

8.2 基于NT内核的Windows操作系统的体系结构272

8.2.1　基于NT内核的Windows操作系统的体系结构概述272

8.2.2　核心态组件功能简介275

8.3 NT对象、NT进程和NT线程277

8.3.1　NT对象与句柄277

8.3.2　NT进程279

8.3.3　NT线程280

8.4 基于NT内核的Windows操作系统的处理机调度281

8.4.1　基于NT内核的Windows操作系统的处理机调度特点281

8.4.2　NT线程状态281

8.4.3　NT线程调度283

8.4.4　NT线程调度算法284

8.5 基于NT内核的Windows操作系统的虚拟存储管理285

8.5.1　内存管理器285

8.5.2　虚存空间的布局286

8.5.3　进程页表与地址变换机构288

8.5.4　虚存管理290

8.6 基于NT内核的Windows操作系统的文件系统291

8.6.1　NTFS概述292

8.6.2　NTFS的卷和簇293

8.6.3　NTFS的数据结构294

8.6.4　NTFS日志文件295

8.6.5　数据安全管理296

8.7 网络功能297

8.7.1 网络协议297

8.7.2　活动目录298

8.7.3　TCP/IP网络的名称解析300

8.8　注册表300

8.8.1　注册表的作用301

8.8.2　注册表的概念301

8.8.3　注册表的结构303

重点和难点分析305

复习思考题306

第9章 Linux操作系统概述309

9.1 Linux概述309

9.1.1 GNU、FSF、开放源码309

9.1.2　Linux的产业格局310

9.2 Linux的体系结构310

9.2.1 Linux的特点310

9.2.2　Linux的体系结构311

9.2.3　Linux内核的组成313

9.3 Linux的进程管理314

9.3.1 Linux的进程314

9.3.2　Linux的进程运行状态314

9.3.3　Linux的进程控制块315

9.3.4　Linux的进程调度317

9.3.5　Linux的进程控制318

9.3.6　Linux的进程通信319

9.3.7　Linux的进程与线程321

9.3.8　对称多处理技术322

9.4　Linux的存储管理322

9.4.1　物理内存管理322

9.4.2　虚拟内存323

9.4.3　Linux三级页表的地址变换过程325

9.4.4　Linux内存的分配与回收326

9.5 Linux的设备管理327

9.5.1　Linux设备管理概述327

9.5.2　块设备管理328

9.5.3　字符设备管理329

9.5.4　网络设备管理329

9.6 Linux的文件系统330

9.6.1　虚拟文件系统330

9.6.2　Linux EXT2文件系统331

9.6.3　Linux文件系统的实现332

重点和难点分析334

复习思考题334

第3篇 操作系统应用实训339

第10章　Windows 2003应用实训339

10.1 DHCP服务器的安装与配置339

10.1.1　DHCP概述339

10.1.2　安装DHCP服务339

10.1.3　配置作用域及作用域选项342

10.2　WINS服务器的安装与配置348

10.2.1 WINS概述348

10.2.2　安装WINS服务349

10.2.3　配置WINS服务器351

10.2.4　WINS服务器数据库的备份及还原355

10.2.5　WINS服务器的推／拉操作355

10.2.6　WINS客户端的配置及测试356

10.3 DNS服务器的安装与配置357

10.3.1　DNS概述357

10.3.2　安装DNS服务器357

10.3.3　配置DNS服务器360

10.3.4　DNS客户端的配置及测试370

10.4　Web服务器的安装与配置371

10.4.1 IIS概述371

10.4.2　IIS的安装371

10.4.3　IIS服务器的配置372

10.5 FTP服务器的安装与配置380

10.5.1　FTP概述380

10.5.2　安装FTP服务381

10.5.3　FTP服务器的设置385

10.6 Windows 2003下常用命令简介395

10.6.1　网络服务管理命令395

10.6.2　进程和服务管理命令404

10.6.3　磁盘和数据管理命令411

重点和难点分析417

第11章 Linux操作系统应用实训418

11.1 Linux的安装与配置418

11.1.1　安装前的准备工作418

11.1.2　安装与配置Red Hat Linux 9.0418

11.2 Linux的简单使用421

11.2.1 Red Hat Linux 9.0的登录和退出421

11.2.2　X Window的图形窗口界面423

11.2.3　Linux的常用术语423

11.2.4　系统管理424

11.3　shell命令429

11.3.1 目录与文件的基本操作430

11.3.2　文件权限432

11.3.3　文件链接433

11.3.4　查询文件434

11.3.5　文件排序435

11.3.6　文件的压缩和解压缩操作435

11.3.7 rpm介绍436

11.3.8　进程控制命令438

11.4 Red Hat Linux 9.0桌面系统的使用440

11.4.1 KDE和Gnome440

11.4.2　KDE桌面环境440

11.4.3　KDE控制中心441

11.4.4　文件和目录的管理441

11.4.5　X Window的配置441

11.4.6　Web浏览器442

11.4.7　电子邮件442

11.4.8　桌面系统的网络设置443

11.4.9　用户账号管理445

11.4.10　添加和删除应用程序447

11.4.11　打印机的配置447

11.5 Linux网络服务器的配置449

11.5.1　ftp、telnet服务的启动与测试449

11.5.2　http服务的启动与测试452

11.5.3　dns服务的启动与测试454

11.6　常用命令简介457

11.6.1 网络服务管理命令457

11.6.2　常用的网络诊断命令459

重点和难点分析462

附录　Windows XP的命令行接口463

参考文献469