操作系统教程 原理和实例分析2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

操作系统教程 原理和实例分析PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1.1　操作系统是什么与为什么1

1.1.1　引言：你所用过的操作系统1

第一章　操作系统概论1

1.1.2　操作系统是什么与做什么3

1.1.3　操作系统的规模、数量与重要性7

1.2　操作系统如何工作8

1.2.1　操作系统的第一个工作：负责所有程序的启动和结束8

1.2.2　操作系统的第二个工作：在用户程序中调用操作系统——系统调用和中断16

1.2.3　操作系统的第三个工作：为常用基本操作提供现成实用程序26

1.2.4　操作系统的第四个工作：解决效率和安全问题——并发技术等27

1.3　从各种角度看操作系统33

1.3.1　操作系统的结构33

1.3.3　操作系统的工作过程36

1.3.2　操作系统的接口36

1.3.4　操作系统的特点37

1.3.5　操作系统的类型38

1.3.6　操作系统的各种别名、比喻和观点39

1.4　操作系统发展简史39

1.5　目前常用操作系统简介：Windows、UNIX、Linux等42

习题一50

第二章　处理机管理51

2.1　处理机管理概述51

2.1.1　CPU硬件使用特性51

2.1.2　用户对CPU的使用要求和操作系统CPU管理功能的工作任务58

2.2　单任务模型60

2.3.2　进程三态转换分析61

2.3.1　用户如何让几个进程并发运行：多窗口，后台符，fork61

2.3　多任务模型之一：进程模型61

2.3.3　进程模型实现机制65

2.3.4　专题：栈、程序文件结构与进程空间（进程映像）结构67

2.3.5　专题：可抢先、不可抢先、完全可抢先70

2.3.6　专题：进程调度算法71

2.4　进程模型实例分析（1）：UNIX进程模型73

2.4.1 UNIX关于建立进程和终止进程的用户界面73

2.4.2 UNIX进程层次和初启过程75

2.4.3　UNIX进程模型的基本结构和工作过程77

2.4.4　例析：shell和fork的内部工作过程79

2.5　进程模型实例分析（2）：Linux进程模型82

2.5.1 Linux进程模型功能特点、用户界面和实现机制总瞰82

2.5.3 Linux进程表和任务结构83

2.5.2 Linux初始过程和进程层次83

2.5.4 Linux进程状态86

2.5.5 Linux中断处理机制87

2.5.6 Linux进程调度算法88

2.6　多任务模型之二：线程模型91

2.6.1　线程的概念、作用和基本原理91

2.6.2　线程模型的实现与用户界面96

2.7　线程模型实例分析（1）：Solaris进程和线程模型100

2.7.1　用户态线程、LWP、核心线程在Solaris中的具体含义100

2.7.2　Solaris线程模型的设计目标和实现机制总瞰102

2.8　线程模型实例分析（2）：Windows XP/2000/2003进程和线程模型103

2.8.1 Windows XP/2000/2003进程和线程模型总述103

2.8.2　Windows XP/2000/2003中进程的实现105

2.8.3 Windows XP/2000/2003中线程的实现106

2.8.4　调度算法107

2.8.5　Windows任务管理器和常见系统进程108

2.8.6　Windows系统调用两态转换过程和两态进／线程、两态栈109

2.8.7　Windows操作系统初始化过程110

2.8.8　Windows的多用户功能：会话管理110

2.8.9　中断请求级别IRQL与DPC、APC111

2.9　作业管理112

2.9.1　概述、实际应用背景与必要性112

2.9.2　作业管理实例分析（一）：UNIX/Linux shell114

2.9.3　作业管理实例分析（二）：NQS和DQS115

2.9.4　作业管理界面综述：作业输入方式、作业控制说明书、作业控制语言116

2.9.5　作业管理内部实现机制综述：JCB、井和作业调度116

2.9.6　作业与程序启动方式的关系117

习题二117

3.1.1 内存概念、作用、性能指标和计算机存储层次118

第三章 内存管理118

3.1 内存管理概述118

3.1.2　内存硬件接口使用特性：微观角度（指令级）和宏观角度（程序级）120

3.1.3　用户（程序）对内存的使用要求126

3.1.4　内存管理的功能和任务127

3.2　连续模式131

3.2.1　无管理模式、覆盖技术和动态装入技术131

3.2.2　单一分区模式和交换技术134

3.2.3　固定分区模式和多道技术136

3.2.4　可变分区模式和动态存储分配技术139

3.3　不连续模式之一：页模式142

3.3.1　实存页模式的基本工作过程与结构143

3.3.2　虚存页模式的基本工作过程和结构147

3.3.4　页式实现专题讨论（2）：进程页表的实现——快表、页表页和页目录148

3.3.3　页式实现专题讨论（1）：虚存概念和作用148

3.3.5　页式实现专题讨论（3）：大而稀疏内存使用154

3.3.6　页式实现专题讨论（4）：页分配策略——请求调页预先调页和写时复制156

3.3.7　页式实现专题讨论（5）：页长和页簇化158

3.3.8　页式实现专题讨论（6）：页淘汰策略、工作集理论和颠簸159

3.3.9　页式实现专题讨论（7）：盘交换区管理160

3.3.10　页模式评价、实际系统采用情况和本节小结162

3.4　不连续模式之二／三：段模式和段页式163

3.4.1　段模式163

3.4.2　段页式169

3.5　内存管理实例分析171

3.5.1 Windows内存管理171

3.5.2 Linux内存管理182

3.6　本章总结184

3.6.1　内存管理概念总结模型：四空间模型185

3.6.2　各模式的比较186

习题三189

第四章　外存管理和文件系统191

4.1　外存管理和文件系统概述192

4.1.1　外存硬件接口特性192

4.1.2　用户对外存的使用要求200

4.1.3　从文件定义看文件系统的界面高度和工作任务201

4.2　文件系统用户界面206

4.2.1　文件级界面：文件属性和文件操作206

4.2.2　目录级界面：目录（树）和链接208

4.2.3　文件子系统级用户界面212

4.3　文件的实现218

4.3.1　连续分配背景下的讨论219

4.3.2　不连续分配背景下的讨论225

4.3.3　各种分配策略的总结比较和综合采用231

4.4　目录的实现232

4.4.1 目录树结构的实现：目录文件方法232

4.4.2　硬链接的实现：设备目录与文件目录的分离235

4.4.3　符号链接的实现239

4.5　文件子系统的实现241

4.6　文件系统性能改善机制243

4.6.1　物理地址与存取单位的优化244

4.6.2　文件打开与关闭技术245

4.6.3　文件共享246

4.6.4　内存缓冲区与缓冲池249

4.6.5　磁臂调度技术250

4.7　文件系统实例分析254

4.7.1　UNIX文件系统254

4.7.2　Linux文件系统257

4.7.3　Windows文件系统258

4.8　本章总结和有关的文件系统模型265

习题四266

第五章　设备管理268

5.1　设备管理概述269

5.1.1　计算机外部设备的定义与分类269

5.1.2　设备硬件接口特性272

5.1.3　用户对设备的使用要求281

5.1.4　操作系统设备管理功能的任务284

5.2.1　用户界面285

5.2　UNIX设备管理实例分析285

5.2.2　UNIX I/O内部实现过程和结构287

5.3　设备管理界面和原理通述292

5.3.1　操作系统设备管理用户界面通述292

5.3.2　操作系统设备管理功能的内部实现结构293

5.3.2.1　设备无关层294

5.3.2.2　设备相关层：设备驱动程序层295

5.3.3　操作系统设备管理功能的内部工作过程296

5.3.4　速度匹配专题讨论（1）：设备完成技术、同步和异步I/O297

5.3.5　速度匹配专题讨论（2）：缓冲技术300

5.3.6　设备分配与共享技术专题讨论：独占、共享和虚拟设备302

5.3.7　速度匹配专题讨论（3）：联机、脱机和假脱机技术303

5.3.8　非编程式I/O技术专题讨论：DMA、通道等304

5.3.9.1　设备驱动程序与核心间的接口规范例析：UNIX DDK/DDI标准308

5.3.9　驱动程序例析308

5.3.9.2　驱动程序例析：显示器、键盘、打印机驱动程序309

5.3.9.3　驱动程序例析：电源管理和低功耗309

5.4　现代设备管理实例分析：Windows XP/2000/2003设备管理310

5.4.1　Windows XP/2000/2003设备管理（I/O子系统）总述310

5.4.1.1 Windows XP/2000/2003设备管理的目标与特点310

5.4.1.2　Windows XP/2000/2003设备管理的总体结构、接口、过程311

5.4.2　Windows XP/2000/2003设备管理功能的程序组件314

5.4.2.1　I/O管理器314

5.4.2.2　设备驱动程序314

5.4.2.3 PnP管理器316

5.4.3.2　INF文件317

5.4.3　Windows XP/2000/2003设备管理功能的外存数据文件和设备标识符317

5.4.3.1　注册表317

5.4.2.6　电源管理器317

5.4.2.5 HAL317

5.4.2.4 WMI支持例程（WDM WMI provider）317

5.4.3.3　CAT文件与设备签名、WHQL318

5.4.3.4　设备标识符DIID、VID、PID、device ID、instance ID319

5.4.4　Windows XP/2000/2003设备管理功能的内存数据结构319

5.4.4.1　IRP319

5.4.4.2　驱动程序对象和设备对象、设备名、devnode319

5.4.5　Windows XP/2000/2003的典型I/O过程321

5.4.5.1　I/O类型321

5.4.5.2　单层驱动背景下的I/O过程：APC与DPC322

5.4.5.3　多层驱动背景下的L/O过程323

5.4.5.4　驱动程序与设备的安装过程、设备枚举324

5.4.5.5　驱动程序与设备安装与卸载、装入、启动、初始化、打开之间的区别与关系326

5.4.6　专题：Windows驱动程序开发与测试：DDK、Driver Verifier和HCL、受保护驱动程序列表等327

习题五328

第六章　进程通信330

6.1　进程通信概述330

6.2　进程互斥和同步机制331

6.2.1　基本的硬件机制331

6.2.2　软件忙等互斥方案333

6.2.3　软件非忙等互斥方案：信号量及其变种336

6.2.4　由程序设计语言支持的进程互斥机制：管程337

6.2.5　其他方案及其等价性338

6.3　进程通信机制338

6.4　死锁和饥饿339

6.5　进程通信实例分析340

6.5.1 UNIX进程通信340

6.5.2 Linux进程通信342

6.5.3 Windows XP/2000/2003/NT进程通信344

习题六345

第七章　分布式、网络、并行和嵌入式操作系统348

7.1　分布式系统概述349

7.2　并行操作系统350

7.3　网络操作系统352

7.4　分布式操作系统352

7.5　机群与网格操作系统356

7.6　嵌入式操作系统358

习题七359

第八章　性能与结构360

8.1　操作系统性能评价360

8.1.1　性能360

8.1.2　可扩充性、可移植性、兼容性361

8.1.3　安全性362

8.1.4　可靠性和RAS技术363

8.1.5　低功耗364

8.2　操作系统结构设计367

8.2.1　单体结构模型367

8.2.2　层次结构模型367

8.2.3　客户／服务器模型（微核结构）368

8.2.4　策略与机制的分离369

8.2.5　面向对象方法和模型369

8.2.6　面向对象模型实例分析：Windows XP/2000/2003面向对象模型实现370

8.3　操作系统的用户界面设计372

8.4　操作系统的系统管理373

习题八374

参考文献375