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第1章 操作系统概论1

1.1操作系统的概念1

1.1.1操作系统的定义和目标1

1.1.2操作系统的形成和发展2

1.1.3操作系统的主要特性5

1.2操作系统的功能6

1.2.1处理器管理6

1.2.2存储管理6

1.2.3设备管理7

1.2.4文件管理8

1.3操作系统的接口8

1.3.1操作接口和操作命令9

1.3.2程序接口与系统调用9

1.4操作系统的结构10

1.4.1整体式结构10

1.4.2层次式结构11

1.4.3客户/服务器结构11

1.4.4虚拟机结构11

1.5流行操作系统简介12

1.5.1 Windows操作系统12

1.5.2 UNIX操作系统12

1.5.3 Linux操作系统13

1.5.4 iOS操作系统13

1.5.5 Android操作系统14

本章小结15

习题115

第2章 处理器管理及并发进程17

2.1多道程序设计17

2.1.1程序的顺序执行17

2.1.2程序的并发执行18

2.1.3多道程序设计18

2.1.4并发程序执行的条件19

2.2进程20

2.2.1进程的定义及其属性20

2.2.2进程的状态及其转换21

2.2.3进程控制块23

2.2.4进程队列24

2.3进程的控制25

2.3.1操作系统内核25

2.3.2原语26

2.3.3进程控制原语26

2.4进程调度28

2.4.1进程调度简介28

2.4.2进程调度的算法28

2.5线程及其实现32

2.5.1为什么要引入多线程概念33

2.5.2多线程环境下的进程和线程33

2.5.3多线程的优点及其应用35

2.5.4多线程实现的三种方式36

2.5.5 Java环境下多线程设计举例37

2.6并发进程的概念38

2.6.1相关进程及其关系38

2.6.2与时间有关的错误39

2.6.3临界区概念及其管理要求41

2.6.4临界区管理的尝试42

2.6.5信号量与PV操作46

2.7进程的互斥和同步47

2.7.1进程的互斥47

2.7.2进程的同步50

2.7.3进程互斥和同步的关系59

2.8管程60

2.8.1管程的概念60

2.8.2管程的特点及其组成61

2.8.3汉森（Brinch Hansen）方法实现管程62

2.8.4汉森方法实现管程的实例63

2.9进程通信66

2.9.1消息传递概述66

2.9.2消息传递的两种方式67

2.9.3消息传递应用举例69

2.9.4信号量机制、管程和消息传递机制的关系70

2.10死锁70

2.10.1死锁的定义与产生的原因70

2.10.2死锁的防止72

2.10.3死锁的避免与银行家算法73

2.10.4死锁的检测与解除77

本章小结78

习题279

第3章 存储管理81

3.1存储系统的基本概念81

3.2存储管理的基本概念82

3.2.1存储管理的功能82

3.2.2内存扩充技术83

3.2.3存储管理的分类84

3.3分区存储管理85

3.3.1单一连续区86

3.3.2固定分区存储管理86

3.3.3可变分区存储管理88

3.4简单分页存储管理94

3.4.1基本原理94

3.4.2地址转换95

3.4.3相联存储器和快表96

3.4.4页的分配与回收97

3.4.5页的共享和保护98

3.4.6两级和多级页表98

3.5简单分段存储管理100

3.5.1基本原理100

3.5.2地址转换101

3.5.3段的共享102

3.5.4分段存储管理的优点103

3.6虚拟存储管理104

3.7请求分页虚拟存储管理104

3.7.1基本原理105

3.7.2主存页面分配策略106

3.7.3页面调入策略107

3.7.4页面置换算法107

3.7.5缺页中断率分析109

3.8请求分段虚拟存储管理111

3.8.1基本原理111

3.8.2地址转换112

3.8.3段的动态链接112

3.8.4段的动态增长113

3.9请求段页式虚拟存储管理113

本章小结113

习题3113

第4章 设备管理116

4.1设备管理概述116

4.1.1设备管理的任务与目标116

4.1.2设备管理的功能117

4.1.3外部设备的分类117

4.2设备I/O控制方式119

4.2.1程序查询方式119

4.2.2中断方式120

4.2.3 DMA（直接内存存取）方式120

4.2.4 I/O通道控制方式121

4.3设备I/O软件原理123

4.3.1 I/O软件的目标124

4.3.2 I/O中断处理程序124

4.3.3设备驱动程序125

4.3.4与设备无关的I/O软件125

4.3.5用户级的I/O软件125

4.4缓冲技术126

4.5外围的设备分配、回收与启动128

4.5.1设备类相对号和绝对号128

4.5.2外部设备的分配和回收129

4.6磁盘驱动调度130

4.6.1磁盘结构131

4.6.2磁盘调度132

4.6.3磁盘移臂调度133

4.6.4磁盘的旋转调度134

4.7虚拟设备136

4.7.1脱机工作方式136

4.7.2 Spooling技术137

4.7.3虚拟设备138

本章小结138

习题4139

第5章 文件管理141

5.1文件系统141

5.1.1文件和文件系统141

5.1.2文件的分类142

5.1.3文件系统的功能143

5.2文件目录143

5.2.1目录内容144

5.2.2目录结构144

5.3文件结构与存取方法147

5.3.1文件的逻辑结构及存取方法147

5.3.2文件的物理结构及存取方法148

5.3.3存储空间管理151

5.4文件的使用152

5.4.1文件访问152

5.4.2文件控制154

5.4.3目录管理155

5.4.4文件的共享155

5.5安全性和保护156

5.5.1文件的访问权限156

5.5.2文件的存取控制156

5.5.3文件的完整性158

本章小结158

习题5158

第6章 Windows和Linux操作系统160

6.1 WiNDOws 2000/XP操作系统160

6.1.1 Windows 2000/XP简介160

6.1.2 Windows操作系统总体架构161

6.1.3用户模式和内核模式165

6.1.4 Windows操作系统和应用程序167

6.2 LINUx操作系统171

6.2.1 Linux简介171

6.2.2 Linux Shell172

6.2.3 vi文本编辑器174

6.2.4 gcc编译器和gdb调试177

本章小结181

习题6182

附录A 操作系统参考实验项目183

第一部分 基本实验部分183

实验1 进程管理183

实验2 进程调度184

实验3 存储管理185

实验4 独占设备的静态分配模拟185

实验5 文件管理186

第二部分 创新实验部分（LINUX）187

实验6 more命令实现187

实验7 文件列表命令实现191

实验8 文件系统路径命令实现197

实验9 操作系统引导程序的实现203

实验10 操作系统内核加载程序的实现210

附录B 操作系统课程设计参考案例217

案例1 多线程编程解决进程间同步和互斥问题的实现217

案例2 固定分区/可变分区管理算法的模拟220

案例3 页面置换算法的模拟221

案例4 银行家算法的模拟228

案例5 移动臂调度算法的模拟233

案例6 一个简单文件管理器的实现239

参考文献245