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第1章 操作系统概述1

1.1 操作系统的概念1

1.1.1 计算机系统的层次结构1

1.1.2 操作系统的定义4

1.1.3 操作系统的功能5

1.1.4 操作系统的特征6

1.2 用户接口8

1.2.1 作业的定义9

1.2.2 操作接口9

1.2.3 程序接口10

1.3 操作系统的发展11

1.3.1 操作系统的出现11

1.3.2 操作系统的发展13

1.4 操作系统的分类15

1.4.1 多道批处理操作系统15

1.4.2 分时操作系统15

1.4.3 实时操作系统16

1.4.4 个人计算机操作系统17

1.4.5 网络操作系统18

1.4.6 多处理器操作系统18

1.4.7 分布式操作系统18

1.4.8 嵌入式操作系统19

1.5 操作系统的结构20

1.5.1 整体式结构20

1.5.2 分层式结构20

1.5.3 虚拟机结构21

1.5.4 微内核结构22

1.6 常用操作系统介绍23

1.6.1 UNIX操作系统23

1.6.2 Windows操作系统25

1.6.3 Linux操作系统25

小结27

习题28

第2章 处理器管理31

2.1 进程的概念31

2.1.1 程序与计算31

2.1.2 进程的定义32

2.1.3 进程的特性33

2.1.4 进程与程序的联系与区别33

2.1.5 进程的状态34

2.1.6 进程控制块37

2.1.7 进程控制块的组织38

2.1.8 进程上下文39

2.2 进程控制39

2.2.1 原语39

2.2.2 进程控制原语39

2.3 线程41

2.3.1 线程的概念41

2.3.2 线程的结构42

2.3.3 线程的实现43

2.3.4 线程与进程的比较44

2.3.5 线程的应用举例45

2.4 处理器调度45

2.4.1 作业调度46

2.4.2 交换调度50

2.4.3 进程调度51

2.5 Linux中的进程53

2.5.1 Linux进程控制块53

2.5.2 Linux进程状态及其转换54

2.5.3 Linux进程控制55

2.5.4 Linux 2.6进程调度57

小结59

习题59

第3章 进程同步与死锁63

3.1 进程的并发63

3.1.1 程序的顺序执行63

3.1.2 进程的并发执行64

3.1.3 临界资源与临界区65

3.2 进程互斥与同步67

3.2.1 进程互斥的实现67

3.2.2 进程同步的实现73

3.2.3 经典的同步与互斥问题76

3.2.4 管程80

3.3 死锁82

3.3.1 产生死锁的原因和必要条件82

3.3.2 死锁的预防84

3.3.3 死锁的避免85

3.3.4 死锁的检测和解除87

3.3.5 饥饿89

3.4 进程通信89

3.4.1 消息传递89

3.4.2 共享内存91

3.4.3 管道通信92

3.5 Linux系统的同步93

3.5.1 信号93

3.5.2 原子操作94

3.5.3 自旋锁94

3.5.4 管道95

3.5.5 信号量96

3.5.6 消息队列97

3.5.7 共享内存97

小结98

习题99

第4章 存储管理103

4.1 存储管理概述103

4.1.1 计算机存储系统分层结构103

4.1.2 用户程序的处理过程104

4.1.3 存储管理的基本概念105

4.2 分区存储管理108

4.2.1 单一连续区存储管理108

4.2.2 固定分区存储管理108

4.2.3 可变式分区存储管理110

4.2.4 内存碎片与移动115

4.3 覆盖与交换115

4.3.1 覆盖（Overlay）116

4.3.2 交换（Swapping）116

4.4 分页式存储管理117

4.4.1 分页式存储管理的基本原理117

4.4.2 分页式存储管理的地址映射118

4.4.3 联想存储器和快表120

4.4.4 多级页表121

4.5 分段式与段页式存储管理121

4.5.1 分段式存储管理的基本原理121

4.5.2 分段式存储器地址映射122

4.5.3 分段和分页的比较123

4.5.4 段页式存储管理123

4.6 虚拟存储管理125

4.6.1 虚拟存储管理的原理125

4.6.2 请求分页式存储管理技术126

4.6.3 请求分页式存储管理的地址映射126

4.6.4 页面置换算法126

4.6.5 系统抖动129

4.6.6 请求分页式存储管理的性能分析130

4.7 Linux存储管理130

4.7.1 Linux存储管理概述130

4.7.2 Linux的分段和分页机制131

4.7.3 Linux的内存分配132

4.7.4 Linux页面交换133

小结133

习题134

第5章 设备管理137

5.1 I/O硬件原理137

5.1.1 I/O系统的结构137

5.1.2 设备的类型138

5.1.3 设备控制器139

5.1.4 中断技术140

5.1.5 通道142

5.1.6 I/O控制方式143

5.2 I/O软件原理147

5.2.1 I/O软件的设计目标147

5.2.2 I/O中断处理程序148

5.2.3 I/O设备驱动程序148

5.2.4 设备无关性软件148

5.2.5 用户空间的I/O软件150

5.2.6 I/O软件的层次结构150

5.3 缓冲技术150

5.3.1 单缓冲151

5.3.2 双缓冲152

5.3.3 缓冲池152

5.4 硬盘管理154

5.4.1 硬盘的结构与原理154

5.4.2 硬盘的性能参数155

5.4.3 硬盘调度算法156

5.4.4 磁盘调度算法的比较158

5.4.5 RAID磁盘冗余阵列158

5.5 设备分配161

5.5.1 设备分配的数据结构162

5.5.2 设备分配的原则与策略163

5.5.3 设备的分配164

5.5.4 虚拟设备与SPOOLing系统164

5.6 I/O控制166

5.7 Linux设备管理168

5.7.1 Linux设备管理基础168

5.7.2 Linux设备驱动程序169

5.7.3 Linux的中断管理171

小结172

习题173

第6章 文件系统175

6.1 文件管理概述175

6.1.1 文件的概念175

6.1.2 文件系统177

6.2 文件的结构与存取方法179

6.2.1 文件的逻辑结构179

6.2.2 文件的物理结构179

6.2.3 文件的存取方法181

6.3 辅存空间管理182

6.3.1 空闲区表法183

6.3.2 空闲链表法183

6.3.3 位示图法184

6.3.4 成组链接法184

6.4 文件目录管理186

6.4.1 文件目录概念186

6.4.2 文件目录结构187

6.4.3 文件目录操作189

6.5 文件的共享与保护190

6.5.1 文件的共享190

6.5.2 文件的保护191

6.6 文件系统的用户接口192

6.7 文件系统实例193

6.7.1 Windows文件系统概述193

6.7.2 Linux文件系统概述196

小结199

习题200

第7章 操作系统安全203

7.1 操作系统安全概述203

7.1.1 操作系统安全性的含义203

7.1.2 操作系统的威胁源204

7.1.3 操作系统的安全功能206

7.1.4 操作系统漏洞扫描与安全评测的概念207

7.1.5 操作系统安全评测方法208

7.1.6 操作系统安全评测准则208

7.2 操作系统的安全机制211

7.2.1 硬件安全211

7.2.2 标识与鉴别212

7.2.3 访问控制213

7.2.4 密码技术216

7.2.5 监控与审计日志216

7.3 Linux的安全策略217

7.3.1 Linux的安全机制217

7.3.2 Linux的安全漏洞220

小结221

习题222

第8章 操作系统实验223

8.1 Linux系统基本操作223

8.1.1 实验内容223

8.1.2 实验目的223

8.1.3 实验准备223

8.2 进程通信实验234

8.2.1 实验内容234

8.2.2 实验目的234

8.2.3 实验准备234

8.2.4 实验参考程序235

8.3 进程的同步与互斥实验237

8.3.1 实验内容237

8.3.2 实验目的237

8.3.3 实验准备237

8.3.4 实验参考程序239

8.3.5 选做实验242

8.4 存储管理实验245

8.4.1 实验内容245

8.4.2 实验目的245

8.4.3 实验准备245

8.4.4 实验参考程序247

8.5 设备管理实验251

8.5.1 实验内容251

8.5.2 实验目的251

8.5.3 实验准备251

8.5.4 实验参考程序255

8.6 文件系统实验259

8.6.1 实验内容259

8.6.2 实验目的259

8.6.3 实验准备259

参考文献263