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第1章 操作系统概述1

1.1计算机发展简史1

1.2计算机系统组成1

1.2.1计算机系统结构2

1.2.2计算机软件分类3

1.3操作系统的概念4

1.4操作系统的主要功能5

1.5.1手工操作阶段9

1.5操作系统的发展历程9

1.5.2早期批处理阶段10

1.5.3执行系统阶段11

1.5.4多道程序系统阶段12

1.6操作系统的类型13

1.6.1多道成批系统13

1.6.2分时系统14

1.6.3实时系统15

1.6.4个人机系统17

1.6.5网络操作系统17

1.6.6分布式操作系统18

1.8操作系统的结构19

1.7操作系统的特征19

1.8.1单块结构20

1.8.2层次结构20

1.8.3虚拟机22

1.8.4客户／服务器模型22

1.9 UNIX/Linux系统的特点和结构23

1.9.1 UNIX系统的发展和特点23

1.9.2 Linux系统的历史和特点26

习题29

1.10小结29

第2章 进程管理31

2.1进程概念31

2.1.1程序的顺序执行31

2.1.2程序的并发执行和资源共享32

2.1.3程序并发执行的特性33

2.1.4进程概念的引入和描述35

2.1.5进程的状态及其变迁36

2.1.7进程控制块37

2.1.6进程的组成37

2.1.8 PCB的组织方式38

2.2线程40

2.2.1线程概念40

2.2.2线程的实现方式42

2.3进程管理43

2.3.1创建进程43

2.3.2终止进程44

2.3.3更换进程映像44

2.3.4阻塞进程44

2.4.1进程间的关系45

2.3.5唤醒进程45

2.4进程间通信45

2.4.2竞争条件和临界区46

2.4.3用锁操作原语实现互斥48

2.4.4信号量上的P、V操作原语49

2.4.5用P、V原语实现互斥50

2.4.6用P、V原语实现简单同步51

2.4.7生产者—消费者问题52

2.5.1读者—写者问题54

2.5经典进程同步问题54

2.5.2哲学家进餐问题55

2.5.3困睡的理发师问题57

2.6管程58

2.7进程通信61

2.7.1消息缓冲通信61

2.7.2信箱通信64

2.8 Linux进程管理64

2.8.1进程和线程的概念65

2.8.2进程的结构66

2.8.3对进程的操作68

2.8.4进程同步和通信70

2.9小结71

习题72

第3章 处理机调度75

3.1 调度级别75

3.2作业调度76

3.2.1作业状态76

3.2.2作业调度77

3.3进程调度78

3.3.1进程调度的功能和时机78

3.3.2两级调度模型79

3.3.3三级调度模型80

3.4性能评价标准80

3.4.1调度策略的选择80

3.4.2性能评价标准81

3.5.1先来先服务（FCFS）82

3.5常用调度算法82

3.5.2短作业优先（SJF）83

3.5.3优先级（Priority）84

3.5.4抢占式和非抢占式算法85

3.5.5轮转法（RR）87

3.5.6多级队列法（MQ）88

3.5.7多级反馈队列法（MFQ）89

3.5.8多级调度综合示例90

3.6 Linux系统中的进程调度91

3.6.1进程调度91

3.6.2 shell基本工作原理93

3.6.3系统初启94

3.7小结96

习题97

第4章 存储器管理99

4.1 引言99

4.1.1用户程序的主要处理阶段99

4.1.2重定位101

4.2.2分区法104

4.2.1单一连续分配法104

4.2基本的内存管理技术104

4.2.3可重定位分区分配108

4.3对换技术110

4.3.1早期对换技术110

4.3.2多道程序环境下的对换110

4.4分页技术111

4.4.1分页存储管理的基本概念111

4.4.2分页系统中的地址映射113

4.4.3快表和页表构造113

4.4.4页的共享和保护117

4.5.1分段存储管理的基本概念118

4.5分段技术118

4.5.2地址转换120

4.5.3段的共享和保护120

4.6虚拟存储器122

4.6.1虚拟存储器概念122

4.6.2虚拟存储器特征123

4.7.1请求分页的基本思想124

4.7.2硬件支持及缺页处理124

4.7请求分页技术124

4.7.3请求分页的优缺点126

4.7.4请求分页的性能126

4.7.5页面置换127

4.8页面置换算法128

4.8.1 先入先出法（FIFO）129

4.8.2 最优置换算法（OPT）130

4.8.3最久未使用算法（LRU）130

4.8.4第二次机会算法（SCR）132

4.9.1 内存块分配算法133

4.9 内存块分配算法和抖动问题133

4.9.2抖动（Thrashing）问题135

4.9.3工作集136

4.10段式虚拟存储器137

4.10.1基本工作过程137

4.10.2连接中断处理138

4.10.3段式虚拟存储的优点和缺点139

4.11段页式结合系统139

4.12.1 Linux的多级页表140

4.12 Linux系统的存储管理140

4.12.2内存页的分配与释放141

4.12.3内存交换142

4.13小结143

习题145

第5章 文件系统148

5.1文件系统概述148

5.1.1文件及其分类148

5.1.2文件系统的功能151

5.1.4用户对文件的存取方法152

5.1.3文件系统的结构152

5.2文件的逻辑组织和物理组织154

5.2.1文件的逻辑组织154

5.2.2文件的物理组织155

5.3 目录结构159

5.3.1文件控制块和文件目录159

5.3.2目录结构的类型160

5.4文件存储空间的管理164

5.4.1空闲空间表法164

5.4.2空闲块链接法165

5.4.3位示图（Bit Map）法166

5.4.4空闲块成组链接法166

5.5对文件的主要操作167

5.5.1创建和删除文件168

5.5.2打开与关闭文件168

5.5.3读文件与写文件169

5.5.4链接文件与解除链接170

5.6.1坏块管理171

5.6.2后备171

5.6文件系统的可靠性171

5.6.3文件系统的一致性172

5.7文件保护173

5.7.1一般文件的保护机制174

5.7.2保护域176

5.7.3存取控制表178

5.7.4权力179

5.8 Linux文件系统180

5.8.1 EXT2文件系统181

5.8.2虚拟文件系统185

5.8.3管道文件（Pipe）189

5.9小结190

习题192

第6章 设备管理194

6.1概述194

6.1.1设备分类194

6.1.2设备管理的功能195

6.1.3通道技术196

6.2.1缓冲技术的引入198

6.2缓冲技术（Buffering）198

6.1.4设备控制器198

6.2.2缓冲区的设置199

6.3设备分配技术200

6.3.1设备分配技术200

6.3.2 SPOOLing系统202

6.4 I/O软件构造原则203

6.4.1 I/O软件目标203

6.4.3设备驱动程序204

6.4.2 中断处理程序204

6.4.4与设备无关的I/O软件209

6.4.5用户空间I/O软件210

6.5磁盘调度和管理210

6.5.1物理特性211

6.5.2磁盘调度算法212

6.5.3磁盘调度算法的选择215

6.5.4磁盘管理215

6.6 Linux系统的设备管理217

6.6.1设备管理概述217

6.6.2设备驱动程序和内核之间的接口218

6.7小结221

习题222

第7章 中断、陷入和信号机构223

7.1概述223

7.1.1 中断及其一般处理过程223

7.1.2 中断优先级和多重中断227

7.2 UNIX系统对中断和陷入的处理228

7.2.1 中断处理228

7.1.3 中断屏蔽228

7.2.2陷入处理230

7.3系统调用的实施举例232

7.4 UNIX信号机构234

7.4.1信号分类235

7.4.2信号处理方式236

7.4.3信号的检测和处理236

7.5小结237

习题238

8.1.1死锁的概念240

8.1概述240

第8章 死锁240

8.1.2资源概念241

8.1.3进程推进顺序与死锁243

8.2产生死锁的条件245

8.2.1产生死锁的必要条件245

8.2.2资源分配图246

8.2.3处理死锁的方法247

8.3死锁的预防247

8.4.1安全状态250

8.4死锁的避免250

8.4.2银行家算法251

8.4.3对单体资源类的简化算法253

8.4.4银行家算法应用示例253

8.5死锁的检测与恢复255

8.5.1对多体资源类的死锁检测255

8.5.2 对单体资源类的死锁检测256

8.5.3从死锁中恢复256

8.6处理死锁的综合方式258

8.5.4“饥饿”状态258

8.7小结259

习题260

第9章 多处理器系统263

9.1概述263

9.2多处理器结构264

9.2.1 UMA多处理器结构265

9.2.2 NUMA多处理器结构268

9.3.1多处理器系统的问题269

9.3多处理器操作系统类型269

9.3.2多处理器操作系统类型270

9.4多处理器调度和同步271

9.4.1多处理器调度271

9.4.2多处理器同步275

9.5小结276

习题276

第10章 分布式系统277

10.1概述277

10.1.1分布式系统特征277

10.1.2分布式系统优点278

10.2分布式操作系统279

10.1.3 三种多机操作系统的比较279

10.2.1 分布式操作系统的功能280

10.2.2分布式操作系统的设计因素280

10.3分布式系统的通信282

10.3.1 ISO OSI参考模型282

10.3.2客户——服务器模型283

10.3.3远程过程调用284

10.3.4组通信284

10.4.1进程迁移285

10.4分布式进程管理285

10.4.2分布式系统的进程管理286

10.4.3处理器分配287

10.5分布式系统中的同步289

10.5.1事件排序289

10.5.2 互斥290

10.6分布式系统中的死锁291

10.6.1死锁的检测291

10.7.1文件服务接口292

10.6.2死锁的预防292

10.7分布式文件系统292

10.7.2目录服务器接口293

10.7.3文件共享语义295

10.8小结296

习题297

第11章 性能评价及安全性298

11.1性能评价298

11.1.1性能评价的目的298

11.1.2性能评价技术299

11.2操作系统的安全性300

11.2.1安全性问题300

11.2.2常见的安全性攻击301

11.2.3对付病毒的常用方法302

11.3安全对策303

11.4小结303

习题303

参考文献305