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第1章 操作系统概论1

1.1操作系统的地位1

1.2操作系统的功能2

1.2.1提供人机接口2

1.2.2管理计算机资源3

1.3操作系统的发展过程6

1.3.1推动操作系统发展的主要动力6

1.3.2操作系统发展的初级阶段7

1.3.3单道批处理系统7

1.3.4多道批处理系统9

1.3.5分时系统9

1.3.6实时系统10

1.3.7微机操作系统11

1.3.8网络操作系统12

1.3.9分布式操作系统12

1.4操作系统的特性13

1.5操作系统的体系结构14

1.5.1层次结构14

1.5.2微内核结构14

1.6 Linux简介15

1.6.1 Linux简介15

1.6.2 Linux的内核特征16

1.6.3 Linux的发展及展望17

本章小结20

习题120

第2章 进程管理22

2.1进程的引入22

2.1.1程序的顺序执行22

2.1.2程序的并发执行及其特征23

2.1.3进程的定义与特征25

2.1.4进程的基本状态及转换26

2.1.5 Linux进程的状态28

2.2进程的描述28

2.2.1进程控制块PCB29

2.2.2进程控制块的组织方式30

2.2.3 Linux进程的PCB31

2.3进程控制32

2.3.1进程的家族关系33

2.3.2进程的创建与终止33

2.3.3进程的阻塞与唤醒34

2.3.4 Linux系统调用35

2.4进程的同步与互斥36

2.4.1临界资源的概念36

2.4.2进程的互斥与同步37

2.4.3锁机制38

2.4.4信号量机制39

2.5进程同步问题举例42

2.5.1两个简单的例子42

2.5.2生产者-消费者问题43

2.5.3读者-写者问题45

2.5.4哲学家进餐问题47

2.6进程通信48

2.6.1共享存储器系统48

2.6.2消息传递系统49

2.6.3管道通信系统51

2.7信号通信机制52

2.8线程53

2.8.1线程的基本概念54

2.8.2线程的状态与转换操作54

2.8.3引入线程的好处55

2.8.4多线程的实现55

2.8.5 Linux系统的线程56

本章小结57

习题257

第3章 处理机调度与死锁59

3.1作业管理59

3.1.1作业的概念及分类59

3.1.2作业的状态60

3.1.3作业管理的功能60

3.1.4作业与进程的关系62

3.2分级调度62

3.3作业调度64

3.3.1作业调度的功能64

3.3.2调度算法的评价准则65

3.4进程调度66

3.4.1进程调度的功能66

3.4.2进程调度的时机67

3.4.3进程上下文的切换68

3.4.4 Linux系统中进程调度发生的时机68

3.5调度算法69

3.5.1先来先服务调度算法69

3.5.2短作业（进程）优先调度算法70

3.5.3高响应比优先调度算法71

3.5.4优先级调度算法71

3.5.5时间片轮转法74

3.5.6多级队列调度算法75

3.5.7多级反馈队列优先算法76

3.6 Linux系统的调度算法77

3.6.1 Linux系统的进程调度策略77

3.6.2 Linux系统的优先级调度策略78

3.6.3实时进程的调度策略80

3.7死锁问题80

3.7.1死锁的概念80

3.7.2解决死锁问题的基本方法81

3.7.3产生死锁的原因及必要条件81

3.8死锁的预防82

3.8.1摒弃占有且申请条件82

3.8.2摒弃不可抢占条件83

3.8.3摒弃环路条件83

3.9死锁的避免83

3.9.1系统的安全状态84

3.9.2由安全状态向不安全状态的转化84

3.9.3银行家算法84

3.10利用银行家算法避免死锁85

3.10.1银行家算法中的数据结构85

3.10.2银行家算法的实现85

3.10.3银行家算法的应用87

3.11死锁的检测与解除88

3.11.1死锁检测的时机89

3.11.2死锁的检测89

3.11.3死锁的解除91

本章小结91

习题392

第4章 内存管理94

4.1存储器管理概述94

4.1.1存储器的层次94

4.1.2用户程序的处理过程95

4.1.3存储管理的几个基本概念95

4.2分区存储管理方式97

4.2.1单道程序的连续分配97

4.2.2固定分区分配方式98

4.2.3动态分区分配99

4.2.4可重定位分区101

4.3页式存储管理102

4.3.1页式存储管理的思想102

4.3.2页式存储管理的数据结构102

4.3.3页式存储管理的重定位方法103

4.3.4快表105

4.3.5两级和多级页表105

4.4段式存储管理107

4.4.1段式存储管理的思想107

4.4.2段页式存储管理109

4.5虚拟存储器111

4.5.1局部性原理111

4.5.2对换112

4.5.3覆盖113

4.5.4虚拟存储器113

4.6请求分页内存管理方式115

4.6.1请求分页的实现115

4.6.2内存分配策略116

4.7页面置换算法118

4.7.1先进先出页面置换算法118

4.7.2最近最久未使用页面置换算法119

4.7.3最佳置换算法120

4.7.4时钟置换算法120

4.7.5与页面置换算法相关的问题121

4.8请求分段存储管理122

4.8.1请求分段的原理和硬件支持122

4.8.2段的共享与保护124

4.8.3段的共享与保护的实现125

4.9 Linux系统的内存管理方法127

4.9.1 Linux的分页管理机制127

4.9.2虚存段的组织与管理127

4.9.3内存的共享和保护128

4.9.4内存空间管理128

4.9.5空闲内存管理128

4.9.6内核态内存的申请与释放128

4.9.7用户态内存的申请和释放128

4.9.8交换空间129

4.9.9页交换进程和页面换出129

4.9.10缺页中断和页面换入129

本章小结130

习题4130

第5章 文件管理133

5.1文件管理概述133

5.1.1文件的概念133

5.1.2文件系统134

5.1.3文件的分类135

5.1.4文件存取方式136

5.2文件的逻辑结构137

5.2.1流式文件137

5.2.2记录文件137

5.3外存分配方式140

5.3.1连续分配方式140

5.3.2链接分配方式141

5.3.3索引分配方式143

5.4文件目录管理145

5.4.1文件控制块和索引节点145

5.4.2文件目录结构147

5.4.3按名存取150

5.5文件存储空间的管理150

5.5.1空闲空间表法151

5.5.2位示图法151

5.5.3空闲块链法152

5.5.4空闲块成组链接法152

5.6文件共享与安全性154

5.6.1文件的共享154

5.6.2文件的安全性156

5.7 Linux文件系统157

5.7.1文件类型157

5.7.2 Linux文件目录158

5.7.3虚拟文件系统V FS160

5.7.4 EXT2161

5.7.5 Linux常用系统调用162

本章小结164

习题5165

第6章 设备管理166

6.1 I/O系统组成166

6.1.1 I/O设备166

6.1.2设备控制器168

6.1.3 I/O通道169

6.2数据传输控制方式171

6.2.1程序直接控制方式172

6.2.2中断控制方式172

6.2.3 DMA方式173

6.2.4通道控制方式173

6.3中断技术174

6.3.1中断的概念174

6.3.2中断源175

6.3.3中断响应175

6.3.4中断处理176

6.4缓冲技术177

6.4.1缓冲的引入177

6.4.2缓冲区的设置178

6.4.3缓冲池179

6.5设备分配180

6.5.1与设备分配相关的因素181

6.5.2虚拟设备技术182

6.6 SPOOLING系统183

6.6.1 SPOOLING系统的简介183

6.6.2 SPOOLING系统的组成184

6.7 I/O控制过程184

6.7.1用户进程的I/O请求185

6.7.2设备驱动185

6.8磁盘I/O186

6.8.1磁盘存储格式186

6.8.2磁盘I/O性能186

6.8.3磁盘调度186

6.8.4磁盘高速缓存188

6.9 Linux系统的设备管理189

6.9.1 Linux系统设备管理概述189

6.9.2 Linux设备驱动程序的接口190

6.9.3 Linux的磁盘高速缓存192

本章小结193

习题6194

第7章 现代操作系统实例195

7.1 UNIX操作系统195

7.1.1 UNIX操作系统的发展195

7.1.2 UNIX操作系统的特点196

7.1.3 UNIX系统的内核结构196

7.1.4 UNIX系统的进程管理197

7.1.5 UNIX系统的内存管理200

7.1.6 UNIX系统的文件管理202

7.1.7 UNIX系统的设备管理205

7.2 Windows操作系统206

7.2.1 Windows系列概述206

7.2.2 Windows 2000中的进程和线程的特点207

7.2.3 Windows 2000中的进程207

7.2.4 Windows 2000中的线程209

7.2.5 Windows 2000的调度算法210

7.2.6 Windows 2000的内存管理210

7.2.7 Windows 2000的文件系统212

7.2.8 Windows设备管理214

7.3分布式操作系统215

7.3.1分布式操作系统的特性215

7.3.2进程迁移216

7.3.3分布式进程管理217

本章小结219

习题7219

第8章 操作系统的安全性221

8.1操作系统安全性概述221

8.1.1计算机系统安全性的内涵221

8.1.2计算机系统安全性评价基础222

8.1.3国内外计算机系统安全性评价准则223

8.2操作系统的安全机制226

8.2.1内存保护机制226

8.2.2用户身份认证机制226

8.2.3访问控制228

8.2.4加密技术231

8.2.5病毒及其防御机制231

8.2.6监控和审计日志232

本章小结233

习题8233

参考文献234