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1　操作系统概述1

1.1　操作系统的定义1

1.1.1　基本概念1

目录1

1.1.2　一个计算机系统的视图2

1.1.3　操作系统的基本功能3

1.2　操作系统的形成和发展4

1.3　操作系统的分类6

1.3.1　单用户操作系统7

1.3.2　批处理操作系统7

1.3.3　实时操作系统8

1.3.4　分时操作系统8

1.3.5　网络操作系统9

1.4.2　处理器的状态10

1.4.3　程序状态字（PSW）10

1.4　操作系统的运行环境10

1.4.1　特权指令10

1.5　操作系统的结构11

1.6　现代操作系统13

1.6.1　现代操作系统特点13

1.6.2　UNIX特点15

1.6.3　Windows NT特点16

习题与思考题19

2　处理器管理20

2.1 中断系统20

2.1.1　中断系统的职能21

2.1.2　中断的分类22

2.1.4　中断事件处理程序23

2.1.3　中断的优先级23

2.2　多道程序与并发执行25

2.2.1　程序的顺序执行和特点25

2.2.2　程序的并发执行和特点26

2.3　进程28

2.3.1　进程的概念28

2.3.2　进程的实体29

2.3.3　进程状态和转换32

2.3.4　进程控制33

2.3.5　进程调度36

2.4　线程39

2.4.1　线程的引入39

2.4.2　线程的实现41

2.5.1　进程状态43

2.5　UNIX中进程管理43

2.5.2　进程管理45

习题与思考题48

3　存储器管理50

3.1　存储管理的功能50

3.1.1　计算机系统的多级存储结构50

3.1.2　存储管理的任务和功能51

3.2　存储分配的几种形式与重定位52

3.2.1　存储分配的几种形式52

3.2.2　重定位53

3.2.3　覆盖与交换56

3.3　单道环境下的存储管理57

3.4　分区存储管理59

3.4.1　固定分区法59

3.4.2　动态分区法60

3.5.1　概述66

3.5　页式存储管理66

3.5.2　静态分页管理67

3.5.3　虚拟页式存储管理72

3.5.4　分页存储管理优缺点85

3.6　段式及段页式存储管理85

3.6.1　段式存储管理85

3.6.2　段式虚拟存储管理88

3.6.3　段页式虚拟存储管理90

习题与思考题94

4　文件管理96

4.1　文件的概念96

4.1.1　文件与文件系统96

4.1.3　文件的逻辑结构98

4.1.2　文件命名98

4.1.4　文件类型101

4.1.5　文件存取方法102

4.1.6　文件属性103

4.2　文件目录105

4.2.1　文件目录内容105

4.2.2　文件目录结构106

4.2.3　路径名109

4.2.4　目录查找110

4.3　文件共享与保护111

4.3.1　文件共享111

4.3.2　文件保护114

4.4　文件系统的实现116

4.4.1　文件存储空间的管理116

4.4.2　文件分配118

4.5.1　虚节点与虚拟文件系统概述124

4.5　虚拟文件系统124

4.5.2　虚节点和虚拟文件系统结构125

4.5.3　文件系统安装的实现127

习题与思考题129

5　设备管理131

5.1　I/O子系统的层次模型131

5.1.1　概述131

5.1.2　I/O子系统设计目标132

5.1.3　I/O子系统的层次模型132

5.2　I/O硬件结构134

5.2.1　I/O系统的结构134

5.2.2　I/O设备135

5.2.3　设备控制器137

5.2.4　DMA控制器与直接存储器存取方式139

5.2.5　通道方式和输入输出处理器141

5.3　设备驱动程序143

5.3.1　设备驱动程序的模式143

5.3.2　设备驱动程序的功能与特点144

5.3.3　驱动程序接口145

5.3.4　设备驱动程序的处理过程147

5.3.5　磁盘驱动程序148

5.3.6　字符终端驱动程序149

5.4　核心I/O子系统151

5.4.1　独立于设备的公共功能151

5.4.2　设备命名152

5.4.3　缓冲技术153

5.4.4　独占设备分配157

5.5　用户I/O请求与系统调用接口158

5.5.1　用户I/O请求158

5.6.1　磁盘I/O159

5.6　磁盘调度159

5.5.2　系统调用接口159

5.6.2　磁盘调度策略161

5.7 虚拟设备和SPOOL系统165

5.7.1　什么是SPOOL系统165

5.7.2　SPOOL系统的组成166

5.7.3　SPOOL系统的工作原理166

5.7.4　SPOOL系统的特点167

习题与思考题167

6　进程管理169

6.1　进程管理的背景170

6.2　进程互斥172

6.2.1　互斥与临界区172

6.2.2　临界区管理的讨论173

6.2.3　信号量及P、V原语178

6.2.4　用P、V操作实现进程间的互斥180

6.3　进程同步182

6.3.1　进程同步概念182

6.3.2　用P、V操作实现进程问的同步183

6.3.3　管程187

6.4　进程通信189

6.4.1　进程通信概念189

6.4.2　直接通信190

6.4.3　间接通信192

6.4.4　进程通信的有关问题193

6.5　线程的同步与互斥控制194

6.6　死锁194

6.6.1　死锁的概念194

6.6.3　死锁的防止196

6.6.2　死锁的必要条件196

6.6.4　死锁的避免198

6.6.5　死锁检测与恢复199

习题与思考题202

7　操作系统的安全性204

7.1　计算机系统安全概述204

7.1.1　安全性的含义204

7.1.2　操作系统的安全性206

7.1.3　计算机系统安全等级208

7.2　保护机制211

7.2.1　保护域212

7.2.2　存取矩阵215

7.2.3　存取矩阵的实现215

7.2.4　保护模型216

7.3　安全性217

7.2.5　内存的保护217

7.3.1　用户认证218

7.3.2　恶意代码威胁220

7.3.3　监控和审计日志223

7.3.4　加密技术224

7.3.5　备份226

7.4　安全操作系统的研究和开发227

7.4.1　概况227

7.4.2　一个开发实例——红旗安全Linux228

7.5　UNIX的安全机制234

7.6　Windows NT的安全机制236

习题与思考题240

8　UNIX系统简介242

8.1　概述242

8.3.1　Shell命令语言244

8.3 UNIX的用户接口244

8.2　UNIX系统结构244

8.3.2　UNIX系统调用247

8.4　UNIX的进程管理247

8.4.1　UNIX的系统启动与进程关系247

8.4.2　UNIX的进程结构248

8.4.3　UNIX的进程状态及转换250

8.4.4　UNIX的进程调度252

8.4.5　UNIX的进程通信254

8.5　UNIX的存储管理258

8.5.1　进程的虚拟空间描述258

8.5.2　进程的虚拟空间管理操作260

8.6　UNIX的文件管理260

8.6.1　UNIX文件系统特点260

8.6.3　目录与索引节点262

8.6.2　UNIX文件系统存储结构262

8.6.4　文件系统的存储分配和回收264

8.6.5　文件系统的打开与读写265

8.7　UNIX的设备管理266

8.7.1　缓冲区管理266

8.7.2　设备驱动程序的接口269

习题与思考题270

9 Windows NT操作系统简介271

9.1 Windows NT的发展历史及概况271

9.1.1　发展历史271

9.1.2　需求与设计目标272

9.2　系统体系结构273

9.2.1　基本的概念和术语273

9.2.2　操作系统模型276

9.2.3　可移植性277

9.2.4　对称多处理278

9.2.5　系统体系结构279

9.3　线程调度282

9.3.1　Windows NT调度概述282

9.3.2　一些基本的概念284

9.3.3　调度方案286

9.3.4　多处理机调度288

9.4 内存管理289

9.4.1 内存地址空间布局290

9.4.2　页面调度策略292

9.5　I/O系统293

9.5.1　I/O的系统结构293

9.5.2　I/O管理器293

9.5.3　I/O函数294

9.5.5　I/O处理295

9.5.4　设备驱动程序295

9.6 文件系统（NTFS）296

9.6.1　NTFS的设计目标和特性296

9.6.2　NTFS在磁盘上的结构298

9.6.3　磁盘容错支持302

9.7 网络功能303

9.7.1　NT网络的体系结构304

9.7.2　通信协议304

9.7.3 由NT组建的局域网模型305

9.7.4　TCP/IP及其相关服务306

9.7.5　Internet服务307

9.7.6　远程访问服务308

习题与思考题309

参考文献310