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第1章 操作系统引论1

1.1计算机系统概述1

1.1.1处理器2

1.1.2存储器3

1.1.3I/O设备4

1.1.4总线5

1.2什么是操作系统6

1.2.1操作系统概念6

1.2.2操作系统的主要功能7

1.2.3操作系统的地位10

1.2.4操作系统的服务与服务方式11

1.3操作系统的发展历程14

1.3.1操作系统的形成14

1.3.2操作系统的发展16

1.3.3推动操作系统发展的动力18

1.4操作系统的类型18

1.4.1多道批处理系统18

1.4.2分时系统19

1.4.3实时系统21

1.4.4个人机（PC）系统22

1.4.5多处理器操作系统23

1.4.6嵌入式操作系统24

1.4.7网络操作系统25

1.4.8分布式操作系统26

1.5操作系统的特征26

1.6操作系统的结构27

1.6.1整体系统27

1.6.2层次式系统28

1.6.3虚拟机29

1.6.4客户－服务器系统30

1.7本章小结31

习题132

2.1.1多道程序设计35

第2章 进程和线程35

2.1进程概念35

2.1.2进程概念36

2.2进程的状态和组成38

2.2.1进程的状态及其转换38

2.2.2进程描述41

2.2.3进程队列42

2.3进程管理44

2.3.1进程图44

2.3.2进程创建45

2.3.3进程终止47

2.3.5进程唤醒48

2.3.4进程阻塞48

2.4线程49

2.4.1线程概念49

2.4.2在用户空间实现线程52

2.4.3在核心空间实现线程53

2.4.4组合方式54

2.4.5线程池55

2.5进程的同步和通信56

2.5.1进程的同步与互斥56

2.5.2临界资源和临界区58

2.5.3互斥实现方式59

2.5.4信号量61

2.5.5信号量的一般应用66

2.6经典进程同步问题68

2.7管程74

2.8进程通信77

2.8.1消息传递系统78

2.8.2客户－服务器系统中的通信82

2.9本章小结84

习题285

第3章 死锁89

3.1资源89

3.1.2可剥夺资源与不可剥夺资源90

3.1.1资源使用模式90

3.2.1什么是死锁91

3.2死锁概念91

3.2.2死锁的条件94

3.2.3资源分配图94

3.2.4处理死锁的方法96

3.3死锁的预防96

3.3.1破坏互斥条件96

3.3.2破坏占有且等待条件97

3.3.3破坏非抢占条件97

3.3.4破坏循环等待条件98

3.4.1安全状态99

3.4死锁的避免99

3.4.2资源分配图算法101

3.4.3银行家算法101

3.5死锁的检测和恢复104

3.5.1对单体资源类的死锁检测104

3.5.2对多体资源类的死锁检测105

3.5.3从死锁中恢复107

3.5.4 “饥饿”状态108

3.6处理死锁的综合方式108

3.7本章小结110

习题3111

4.1调度类型115

第4章 调度115

4.2作业调度117

4.2.1作业状态117

4.2.2作业控制块和作业调度的功能117

4.3进程调度119

4.3.1进程调度的功能119

4.3.2进程调度的时机120

4.3.3进程调度的基本方式120

4.3.4交互式系统中常用的调度算法120

4.4.1 影响调度算法选择的主要因素121

4.4调度准则121

4.3.5两级调度模型121

4.4.2调度性能评价准则122

4.5调度算法123

4.5.1先来先服务法123

4.5.2短作业优先法124

4.5.3最短剩余时间优先法126

4.5.4优先级法126

4.5.5轮转法127

4.5.6多级队列法129

4.5.7多级反馈队列法130

4.5.9公平共享法131

4.5.8高响应比优先法131

4.5.10几种常用调度算法的比较132

4.6线程调度133

4.7多处理器调度134

4.7.1多处理器系统的类型134

4.7.2多处理器调度方法134

4.8实时调度136

4.8.1实时任务类型136

4.8.2实时调度算法137

4.9 Linux系统进程调度139

4.9.1 Linux进程调度139

4.10本章小结141

4.9.2 shell基本工作原理141

习题4142

第5章 存储管理145

5.1引言145

5.1.1用户程序的主要处理阶段145

5.1.2重定位147

5.2分区法149

5.2.1固定分区法149

5.2.2动态分区法151

5.3可重定位分区分配153

5.3.1碎片问题153

5.3.2紧缩154

5.3.3动态重定位155

5.3.4可重定位分区法的优缺点156

5.4对换技术156

5.5分页技术157

5.5.1分页存储管理的基本概念158

5.5.2分页系统中的地址映射159

5.5.3页面尺寸160

5.5.4硬件支持161

5.5.5保护方式162

5.5.6页表的构造163

5.5.7页面共享167

5.6.1分段存储管理的基本概念168

5.6分段技术168

5.6.2地址转换170

5.6.3段的共享和保护171

5.7段页式技术172

5.7.1段页式存储管理的基本原理172

5.7.2地址转换过程173

5.7.3段页式技术实例：IntelPentium处理器173

5.8虚拟存储器175

5.8.1虚拟存储器的概念175

5.8.2虚拟存储器的特征176

5.9请求分页技术177

5.9.1请求分页存储管理的基本思想177

5.9.2硬件支持及缺页处理178

5.9.3请求分页技术的性能179

5.10页面置换算法181

5.10.1页面置换181

5.10.2先进先出法（FIFO）182

5.10.3最佳置换法（OPT）183

5.10.4最近最少使用置换法（LRU）184

5.10.5第二次机会置换法（SCR）185

5.10.6时钟置换法（Clock）186

5.10.7最少使用置换法（LFU）187

5.11内存块的分配和抖动问题188

5.11.1内存块的分配188

5.10.8页面缓冲算法（PageBuffering）188

5.11.2抖动问题191

5.12请求分段技术194

5.12.1请求分段存储管理的硬件支持194

5.12.2动态链接和链接中断处理195

5.13 Linux系统的存储管理196

5.13.1 Linux的多级页表结构196

5.13.2内存页的分配与释放197

5.13.3内存交换198

5.14本章小结199

习题5201

6.1.1文件及其分类205

6.1概述205

第6章 文件系统205

6.1.2文件命名208

6.1.3文件属性208

6.1.4文件存取方法209

6.1.5文件结构211

6.2文件系统的功能和结构212

6.2.1文件系统的功能212

6.2.2文件系统的结构213

6.3目录结构和目录查询214

6.3.1文件控制块和文件目录214

6.3.2单级目录结构215

6.3.3二级目录结构216

6.3.4树形目录结构217

6.3.5非循环图目录结构219

6.3.6目录查询方法220

6.4文件和目录操作221

6.4.1文件操作221

6.4.2目录操作223

6.5文件系统的实现224

6.5.1文件系统的格式224

6.5.2文件存储分配225

6.5.3空闲存储空间的管理231

6.6管道文件234

6.7.2后备236

6.7文件系统的可靠性236

6.7.1磁盘坏块管理236

6.7.3文件系统和一致性238

6.8本章小结239

习题6240

第7章 输入／输出管理243

7.1 I/O管理概述243

7.1.1 I/O设备分类和标识243

7.1.2 I/O系统结构245

7.1.3 设备控制器245

7.1.4 I/O系统的控制方式247

7.1.5 I/O管理的功能251

7.2设备分配252

7.2.1与设备分配相关的因素252

7.2.2设备分配技术253

7.2.3设备分配算法254

7.2.4 SPOOLing系统254

7.3 I/O软件层次256

7.3.1中断处理程序256

7.3.2设备驱动程序256

7.3.3与设备无关的操作系统I/O软件260

7.3.4用户级I/O软件263

7.4.1磁盘硬件264

7.4磁盘调度和管理264

7.4.2磁盘调度266

7.4.3磁盘管理271

7.5本章小结273

习题7274

第8章 中断和信号机制277

8.1中断处理277

8.1.1中断概述277

8.1.2中断的处理过程279

8.1.3中断优先级和多重中断283

8.2.1陷入事件的处理方式286

8.2系统调用处理286

8.2.2系统调用的处理方式287

8.2.3系统调用实现过程示例288

8.3信号机制290

8.3.1信号机制概念290

8.3.2信号的分类、产生和传送291

8.3.3信号的处理方式293

8.3.4信号的检测和处理293

8.4 本章小结294

习题8294

9.1 网络操作系统概述297

9.1.1 计算机网络297

第9章 网络操作系统297

9.1.2 网络操作系统的功能298

9.1.3 网络操作系统的特性299

9.2网络操作系统的工作模式及体系结构300

9.2.1网络操作系统的工作模式300

9.2.2网络文件系统体系结构300

9.3本章小结302

习题9303

第10章 分布式操作系统305

10.1分布式操作系统概述305

10.1.1分布式系统概述305

10.1.2分布式操作系统简介306

10.1.3分布式系统的设计目标308

10.2分布式系统的通信310

10.2.1网络协议310

10.2.2客户－服务器模型313

10.2.3远程过程调用314

10.2.4组通信314

10.3分布式进程管理315

10.3.1进程迁移315

10.3.2分布式系统中的同步316

10.3.3互斥319

10.4分布式系统中的死锁320

10.4.1死锁的检测321

10.5分布式文件系统322

10.4.2死锁的预防322

10.5.1文件服务接口323

10.5.2目录服务器接口323

10.5.3文件共享语义325

10.6中间件326

10.6.1中间件概念326

10.6.2中间件结构327

10.7本章小结328

习题10329

11.1.1信息安全问题331

11.1.2安全环境331

第11章 安全性与保护机制331

11.1 安全性概述331

11.2常见的安全性攻击333

11.2.1常见的攻击点333

11.2.2网络威胁334

11.2.3计算机病毒335

11.3安全对策337

11.3.1一般性安全机制338

11.3.2 Linux安全问题及对策339

11.4.1保护域343

11.4保护机制343

11.4.2存取控制表345

11.4.3权力347

11.4.4可信系统348

11.4.5安全性能评测标准350

11.5本章小结351

习题11352

第12章 实例研究1：UNIX353

12.1 UNIX历史简介353

12.2 UNIX核心结构355

12.3.1 进程及其映像356

12.3 进程管理356

12.3.2 UNIX进程管理359

12.3.3 线程管理中的系统调用361

12.3.4 进程调度361

12.4 文件系统363

12.4.1 UNIX文件系统结构363

12.4.2 文件的打开与关闭366

12.4.3 主要数据结构之间的联系368

12.4.4 管道文件368

12.5 存储管理369

12.5.1 进程的数据结构369

12.5.2 对换370

12.5.3 请求分页371

12.6 I/O管理374

12.6.1 UNIX系统的缓冲技术375

12.6.2 块设备管理375

12.6.3 字符设备管理376

12.7 本章小结377

第13章 实例研究2：Linux379

13.1 Linux系统的历史和特点379

13.1.1 Linux的历史379

13.1.2 Linux的特点380

13.1.3 Linux的版本381

13.2 Linux体系结构381

13.3.1 进程状态及运行模式383

13.3 进程管理383

13.3.2 进程的结构384

13.3.3 进程的操作385

13.3.4 进程的调度386

13.4 文件系统386

13.4.1 虚拟文件系统387

13.4.2 ext2文件系统391

13.4.3 管道文件393

13.5 存储管理394

13.5.1 进程的虚存空间394

13.5.2 Linux的多级页表394

13.5.4 页面更换395

13.5.3 物理内存管理395

13.6 I/O管理396

13.6.1 设备管理概述396

13.6.2 设备驱动程序和内核之间的接口398

13.7 网络系统400

13.7.1 socket400

13.7.2 网络分层结构401

13.8 本章小结401

第14章 实例研究3：Windows2000403

14.1 Windows 2000的历史和设计原则403

14.1.1 Windows 2000的历史403

14.1.2 Windows2000的设计原则404

14.2 Windows2000体系结构405

14.2.1 硬件抽象层406

14.2.2 内核406

14.2.3 执行体409

14.3 环境子系统412

14.4 虚拟存储管理413

14.4.1 进程的虚拟地址空间413

14.4.2 虚拟分页地址转换机构413

14.5 本章小结414

附录 习题参考答案417

参考文献454