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第1章 操作系统引论1

1.1 操作系统的功能和特征1

1.1.1 操作系统的功能1

1.1.2 操作系统的外特征5

1.1.3 操作系统的微观特征7

1.1.4 操作系统的基本技术9

1.1.5 多道程序设计的实现9

1.2 操作系统发展简史10

1.2.1 从无助的人工操作到作业自动定序10

1.2.2 20世纪60年代中期的IBM OS/36013

1.2.3 从CTSS、MULTICS到UNIX14

1.2.4 个人计算机上的DOS和Windows16

1.2.5 云计算时代的操作系统18

1.2.6 操作系统的发展动力24

1.3 操作系统的基本类型25

1.3.1 批处理系统25

1.3.2 分时系统26

1.3.3 实时系统27

1.3.4 个人机操作系统27

1.3.5 网络操作系统28

1.3.6 分布式操作系统28

1.3.7 云操作系统28

1.4 操作系统结构29

1.4.1 整体式系统29

1.4.2 层次式系统30

1.4.3 虚拟机31

1.4.4 客户机／服务器系统33

1.4.5 云计算分布式系统结构35

1.5 操作系统基本概念36

1.6 重点演示和交互练习：多道程序设计41

小结42

习题43

第2章 进程及其管理47

2.1 进程的概念及其引入47

2.1.1 并发程序的特征47

2.1.2 进程的定义48

2.1.3 进程与程序的联系和区别49

2.2 进程的描写49

2.2.1 进程实体49

2.2.2 PCB49

2.2.3 PCB队列50

2.3 进程状态及转化50

2.3.1 进程状态50

2.3.2 进程状态转化51

2.4 进程管理51

2.4.1 进程管理原语51

2.4.2 创建进程的时机51

2.4.3 创建进程的基本操作52

2.5 进程互斥与同步52

2.5.1 进程互斥与同步的概念52

2.5.2 临界区准则53

2.5.3 临界区的软件解决方案53

2.5.4 用屏蔽与开放中断指令实现临界区54

2.5.5 上锁与解锁指令55

2.5.6 信号量与P、V操作55

2.5.7 经典同步问题58

2.6 进程间的通信62

2.6.1 软中断通信62

2.6.2 共享存储区（剪贴板）通信63

2.6.3 管道通信64

2.6.4 消息通信64

2.7 线程66

2.7.1 线程概念的引入67

2.7.2 线程与进程的比较67

2.8 多核环境的进程同步68

2.9 重点演示和交互练习：经典同步问题69

2.9.1 生产者—消费者问题的Java程序实现69

2.9.2 读者—写者问题的Java程序实现70

2.9.3 哲学家就餐问题的Java程序实现71

小结72

习题73

第3章 调度与死锁77

3.1 概述77

3.2 分级调度78

3.2.1 高级调度78

3.2.2 中级调度78

3.2.3 低级调度78

3.3 常用调度算法80

3.3.1 FIFO调度算法80

3.3.2 SJF调度算法81

3.3.3 HRN调度算法82

3.3.4 RR调度算法83

3.3.5 优先级调度算法83

3.3.6 多级反馈队列调度84

3.4 死锁问题86

3.4.1 产生死锁的必要条件86

3.4.2 预防死锁87

3.4.3 死锁避免及银行家算法88

3.4.4 死锁的检测90

3.5 重点演示和交互练习：优先级调度算法91

小结93

习题94

第4章 存储器管理97

4.1 概述97

4.1.1 存储管理的基本任务97

4.1.2 存储管理的基本概念98

4.2 单一连续分配99

4.2.1 存储区域分配99

4.2.2 存储区域回收99

4.3 分区管理100

4.3.1 固定分区100

4.3.2 可变分区100

4.3.3 存储保护101

4.4 分页管理102

4.4.1 分页的概念102

4.4.2 地址映射机构103

4.4.3 地址变换104

4.4.4 页的共享105

4.4.5 保护机制106

4.5 分段管理107

4.5.1 分段地址空间107

4.5.2 段表与地址变换107

4.5.3 分段与分页的异同点108

4.6 覆盖与对换108

4.6.1 覆盖108

4.6.2 对换109

4.7 重点演示和交互练习：地址重定位110

4.7.1 静态重定位110

4.7.2 动态重定位111

4.7.3 分页重定位112

小结113

习题114

第5章 虚拟存储器117

5.1 虚拟存储器的概念117

5.1.1 分级存储体系117

5.1.2 局部性原理118

5.1.3 虚拟存储器118

5.2 请求分页式虚拟存储管理119

5.2.1 对页式存储技术的改进119

5.2.2 缺页中断处理过程119

5.2.3 工作集概念119

5.3 页面淘汰算法121

5.3.1 淘汰最老页面的FIFO算法121

5.3.2 淘汰最近最少使用页面的LRU算法121

5.3.3 OPT算法123

5.4 段页式存储管理123

5.4.1 基本概念123

5.4.2 地址转换124

5.4.3 管理算法124

5.5 重点演示和交互练习：页面淘汰算法125

小结127

习题127

第6章 设备管理131

6.1 设备管理概述131

6.1.1 输入输出的硬件组成131

6.1.2 计算机设备分类132

6.1.3 设备管理的功能133

6.1.4 主要数据结构134

6.2 缓冲技术134

6.2.1 缓存的作用134

6.2.2 管理缓冲存储135

6.3 中断技术136

6.3.1 中断的作用136

6.3.2 中断处理过程136

6.3.3 嵌套中断处理过程137

6.4 SPOOLing技术137

6.4.1 SPOOLing系统的一般结构137

6.4.2 SPOOLing系统的工作原理138

6.4.3 假脱机打印138

6.4.4 SPOOLing系统的优点138

6.5 设备驱动139

6.5.1 逻辑设备和物理设备140

6.5.2 设备状态监视140

6.5.3 设备驱动程序141

6.6 磁盘的特性及调度算法141

6.6.1 活动头磁盘141

6.6.2 磁盘的存取速度142

6.6.3 FCFS调度算法143

6.6.4 SCAN及其改进算法143

6.7 用户请求输入输出的实现过程144

6.8 重点演示和交互练习：中断过程、磁盘调度、输入输出实现过程145

小结145

习题146

第7章 文件系统149

7.1 文件与文件系统149

7.1.1 文件149

7.1.2 文件系统149

7.1.3 文件系统模型150

7.1.4 文件卷151

7.2 文件的逻辑结构152

7.2.1 记录式结构152

7.2.2 流式结构152

7.3 文件目录组织152

7.3.1 文件目录152

7.3.2 目录组织153

7.3.3 目录检索154

7.4 文件的物理结构155

7.4.1 连续结构155

7.4.2 链接结构155

7.4.3 索引结构156

7.5 文件存储空间管理156

7.5.1 空白文件目录156

7.5.2 位示图157

7.5.3 空闲块链157

7.6 文件保护157

7.6.1 存取控制矩阵157

7.6.2 存取控制表157

7.6.3 口令158

7.7 文件系统的系统调用158

7.7.1 用户程序的接口158

7.7.2 文件句柄159

7.7.3 open的实现160

7.8 重点演示和交互练习：写文件的实现过程160

小结162

习题163

第8章 操作系统的安全性165

8.1 问题的提出165

8.1.1 信息系统面临日益严重的安全性挑战165

8.1.2 操作系统的脆弱性167

8.2 操作系统安全机制169

8.2.1 操作系统的硬件保护169

8.2.2 注册与身份验证170

8.2.3 存取控制172

8.2.4 最小特权原则172

8.2.5 建立可信通道174

8.2.6 消除隐蔽通道174

8.2.7 安全审计175

8.2.8 病毒防护175

8.3 操作系统安全评测标准176

8.3.1 主要的评测标准176

8.3.2 美国评测标准介绍178

8.3.3 中国评测标准179

8.4 UNIX和Linux操作系统的安全性180

8.4.1 标识与鉴别181

8.4.2 存取控制182

8.4.3 审计与加密182

8.4.4 网络安全185

8.4.5 备份和恢复185

8.5 Windows 2000和Windows XP操作系统安全性186

8.5.1 安全模型186

8.5.2 文件保护及防盗版安全机制190

小结191

习题192

第9章 UNIX和Linux实例分析193

9.1 系统结构193

9.1.1 UNIX的特点193

9.1.2 UNIX系统结构193

9.1.3 UNIX系统的主要数据结构195

9.2 进程管理195

9.2.1 进程数据结构195

9.2.2 进程状态195

9.2.3 进程的产生与进程族系196

9.2.4 管道通信机制197

9.3 内存管理200

9.3.1 支持虚存和分段200

9.3.2 swap交换技术200

9.4 文件管理201

9.4.1 文件分类202

9.4.2 树状层次目录202

9.4.3 文件空间的组织203

9.4.4 空闲块的管理205

9.4.5 有关文件操作的系统调用207

9.5 设备缓冲管理211

9.5.1 块缓冲与字符缓冲211

9.5.2 块缓冲队列管理211

9.5.3 字符缓冲队列管理213

9.6 shell程序设计213

9.6.1 概述213

9.6.2 shell命令及命令的解释执行214

9.6.3 shell程序设计217

9.6.4 shell程序实例220

9.7 Linux222

9.7.1 Linux的历史222

9.7.2 Linux内核223

9.7.3 Linux进程223

9.7.4 Linux文件系统223

9.7.5 Linux磁盘分区224

9.8 重点演示和交互练习：文件块的多重索引物理结构224

小结225

习题227

第10章 Windows 2000和Windows XP实例分析229

10.1 模型与结构229

10.1.1 客户机／服务器模型229

10.1.2 对象模型230

10.1.3 对称多处理器模型230

10.1.4 系统结构231

10.1.5 注册表233

10.2 对象、进程和线程234

10.2.1 对象234

10.2.2 进程234

10.2.3 线程236

10.2.4 对象、进程、线程的关系238

10.3 系统微内核238

10.3.1 内核概述238

10.3.2 内核的线程安排与调度239

10.3.3 描述表切换240

10.3.4 中断与异常处理240

10.3.5 内核的互斥机制241

10.4 虚拟存储器242

10.4.1 进程的虚拟地址空间242

10.4.2 虚拟分页的地址变换机构242

10.4.3 页面调度策略和工作集242

10.4.4 共享主存——段对象和视口243

10.5 磁盘与文件管理244

10.5.1 磁盘管理244

10.5.2 NTFS文件系统245

10.5.3 文件系统的恢复246

10.6 输入输出子系统247

10.6.1 输入输出子系统结构247

10.6.2 高速缓存247

10.6.3 异步输入输出操作和输入输出请求处理过程248

10.6.4 映像文件的输入输出248

10.7 进程通信249

10.7.1 端口对象249

10.7.2 LPC消息传送方法250

10.8 系统安全性250

10.8.1 登录进程和安全子系统250

10.8.2 存取令牌250

10.8.3 存取控制表251

10.8.4 主存保护252

10.9 Windows 2003简介252

10.9.1 IIS 6.0服务252

10.9.2 集群技术252

10.9.3 跨域树信任技术253

10.9.4 终端服务技术253

10.9.5 SAN/NAS技术253

10.9.6 活动目录技术254

10.9.7 便于Windows XP用户登录网络254

小结254

习题255

参考文献257