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第1章　操作系统发展史1

1.1　第0代——机械器件1

1.2　第1代（1945～1955）——真空管1

1.3　第2代（1955～1965）——晶体管2

1.4　第3代（1965～1980）——集成电路6

1.5　第4代（1980～现在）——大规模集成10

1.5.1 桌面系统10

1.5.2　多处理器系统12

1.5.3　分布式处理技术13

1.5.4　集群式系统13

1.5.5　手持系统14

1.6　关键词14

1.7　总结15

1.8　复习题17

第2章　计算机体系结构19

2.1 引言19

2.2 4GL程序20

2.3 3GL程序20

2.4 2GL程序21

2.5 1GL（机器语言）程序23

2.5.1 汇编器23

2.5.2　指令格式23

2.5.3　加载／重定位25

2.6 0GL（硬件级）语言26

2.6.1　基本概念26

2.6.2 CPU寄存器28

2.6.3　算术逻辑单元（ALU）29

2.6.4　开关30

2.6.5　解码器电路30

2.6.6　机器周期31

2.6.7　一些示例32

2.7　程序上下文35

2.8 中断36

2.8.1 中断需求36

2.8.2　针对中断的计算机硬件36

2.9　关键词41

2.10　总结42

2.11 复习题43

第3章　操作系统——函数和结构47

3.1　什么是操作系统？47

3.2　操作系统的不同服务51

3.2.1　信息管理52

3.2.2　进程管理52

3.2.3 内存管理53

3.3　系统调用的使用54

3.4　可移植性问题55

3.5　操作系统的用户观点56

3.6 图形用户界面（GUI）61

3.7　操作系统结构62

3.7.1　整体（简单的）操作系统63

3.7.2　分层操作系统63

3.7.3　微内核操作系统65

3.7.4　外核操作系统66

3.8　虚拟机66

3.9 引导68

3.10　关键词69

3.11 总结70

3.12　复习题71

第4章　信息管理75

4.1 引言75

4.1.1 磁盘基础77

4.1.2　直接存储器存取（DMA）90

4.2　文件系统91

4.2.1 引言91

4.2.2　块和块编码方案92

4.2.3　文件支持级别95

4.2.4　写记录96

4.2.5　读记录100

4.2.6　操作系统和DMS之间的关系102

4.2.7　文件目录条目106

4.2.8　打开／关闭操作107

4.2.9　磁盘空间分配方法108

4.2.10 目录结构：用户观点123

4.2.11 目录系统的实现127

4.3 设备驱动程序（DD）135

4.3.1　基础知识135

4.3.2　路径管理138

4.3.3 DD的子模块140

4.3.4 I/O过程142

4.3.5 I/O调度程序144

4.3.6　设备处理程序150

4.3.7 中断服务程序（ISR）150

4.3.8　完整的描述150

4.4　终端I/O152

4.4.1 引言152

4.4.2　终端硬件152

4.4.3　终端软件154

4.5 CD光盘（CD-ROM）171

4.5.1　技术细节172

4.5.2　光盘上的组织数据173

4.5.3 DVD光盘174

4.6　关键词174

4.7 总结176

4.8　复习题177

第5章　进程管理181

5.1 引言181

5.2　什么是进程？182

5.3 多道程序设计技术的演化182

5.4　上下文切换184

5.5　进程状态186

5.5.1 运行态186

5.5.2　就绪态186

5.5.3 阻塞态186

5.6　进程状态转移187

5.7　进程控制块188

5.8　进程层次结构193

5.9　对进程的操作195

5.10　创建进程196

5.11　销毁进程199

5.12　调度进程200

5.13　更改进程优先级200

5.14　阻塞进程201

5.15　再次调度进程202

5.16　时间用完的进程202

5.17　唤醒进程203

5.18　挂起／恢复进程204

5.19　进程调度206

5.19.1　调度目标206

5.19.2　优先级和时间片的概念208

5.19.3　调度理论209

5.19.4　调度级别210

5.19.5　调度策略（针对短期调度）211

5.20　多线程技术216

5.20.1　多线程模型218

5.20.2　线程的实现220

5.21 关键词221

5.22 总结222

5.23 复习题224

第6章　进程间通信227

6.1 生产者—消费者问题227

6.2　生产者—消费者问题的解决方案232

6.2.1 中断禁止／启动232

6.2.2　锁标识232

6.2.3　互斥原语233

6.2.4　互斥原语的实现234

6.2.5　替换策略235

6.2.6 Peterson算法236

6.2.7　硬件支持238

6.2.8　信号量240

6.3 经典IPC问题244

6.3.1 算法244

6.3.2　监视器250

6.3.3 消息传递251

6.4　关键词252

6.5 总结252

6.6　复习题254

第7章　死锁257

7.1 引言257

7.2　死锁的图形化解释258

7.3 出现死锁的前提条件260

7.4　死锁策略260

7.4.1　忽略死锁261

7.4.2　检测死锁261

7.4.3　从死锁中恢复265

7.4.4　预防死锁266

7.4.5　避免死锁269

7.5　关键词272

7.6　总结273

7.7　复习题273

第8章　内存管理277

8.1 引言277

8.2　单个连续内存管理279

8.3 固定分区内存管理281

8.3.1 引言281

8.3.2　分配算法282

8.3.3　交换284

8.3.4　重定位和地址转换285

8.3.5　保护和共享287

8.3.6　评价290

8.4　可变分区290

8.4.1　引言290

8.4.2　分配算法292

8.4.3　交换295

8.4.4　重定位和地址转换295

8.4.5　保护和共享296

8.4.6　评估296

8.5　非连续分配法——一般概念297

8.6 分页298

8.6.1　原理介绍298

8.6.2　分配算法301

8.6.3　交换304

8.6.4　重定位和地址转换304

8.7　分段317

8.7.1 引言317

8.7.2　交换320

8.7.3　地址转换和重定位321

8.7.4　共享和保护323

8.8 复合系统325

8.9　虚拟内存管理系统327

8.9.1　引言327

8.9.2　重定位和地址转换331

8.9.3　交换334

8.9.4　重定位和地址转换347

8.9.5　保护和共享347

8.9.6　评估347

8.9.7　虚拟内存的设计考虑348

8.10　关键词351

8.11 总结353

8.12　复习题355

第9章　操作系统——安全性和保护359

9.1 引言359

9.2　安全性威胁360

9.3　对安全的攻击361

9.3.1　身份验证361

9.3.2　浏览361

9.3.3　后门362

9.3.4　无效的参数362

9.3.5　搭线362

9.3.6 电子数据捕捉362

9.3.7　损失线362

9.3.8　不正确的访问控制362

9.3.9　废物恢复363

9.3.10　流氓软件363

9.3.11 隐蔽信道364

9.4 由参数引起的安全性侵犯364

9.4.1　拒绝服务364

9.4.2　更严重的侵犯365

9.4.3　解决方法：原子验证366

9.5　计算机蠕虫367

9.5.1　起源367

9.5.2 工作模式367

9.5.3 Internet蠕虫368

9.5.4　对抗蠕虫的安全措施368

9.6　计算机病毒368

9.6.1　病毒种类368

9.6.2　感染方法369

9.6.3 工作模式369

9.6.4　检测病毒372

9.6.5　清除病毒373

9.6.6　预防病毒373

9.7　安全性设计原则373

9.7.1 公开设计373

9.7.2　最小特权373

9.7.3 显式命令373

9.7.4　连续验证374

9.7.5　简单的设计374

9.7.6　用户认可374

9.7.7　多种条件374

9.8　身份验证374

9.8.1　集中式环境下的身份验证374

9.8.2　分布式环境下的身份验证379

9.9　保护机制379

9.9.1　保护框架379

9.9.2　存取控制表（ACL）384

9.9.3 能力表386

9.9.4　组合法388

9.10　数据加密389

9.11　基本概念390

9.11.1　明文和密文390

9.11.2　替换加密391

9.11.3　换位加密391

9.11.4　密码系统类型393

9.12　数字签名397

9.13　关键词401

9.14　总结402

9.15 复习题403

第10章　并行处理407

10.1 引言407

10.2　什么是并行处理？408

10.3　分布式处理和并行处理的差异408

10.4　并行处理的优点409

10.4.1　性能409

10.4.2　容错性409

10.4.3　增量增长409

10.4.4　性价比410

10.5　并行处理程序的编写410

10.6　计算机分类410

10.7　支持并行处理的机器体系结构411

10.7.1　基于总线的互连411

10.7.2　交换内存存取412

10.7.3　超立方体结构413

10.8　针对并行处理器的操作系统414

10.8.1　独立式操作系统414

10.8.2　主／从系统414

10.8.3　对称式操作系统415

10.9　并行处理操作系统存在的问题415

10.9.1　互斥415

10.9.2　死锁416

10.10　案例分析——Mach系统418

10.10.1 Mach系统中的内存管理419

10.10.2 Mach系统中的通信420

10.10.3 Mach系统中的操作系统模拟420

10.11　案例分析——DG/UX系统421

10.12　关键词422

10.13 总结423

10.14　复习题423

第11章　分布式处理中的操作系统427

11.1 引言427

11.2　分布式处理428

11.2.1　集中式处理与分布式处理的比较428

11.2.2　分布式应用429

11.2.3　数据的分布430

11.2.4　控制的分布431

11.2.5　分布式处理示例432

11.2.6 NOS的功能438

11.2.7　全局操作系统概述443

11.3　进程转移448

11.3.1　进程转移的需要448

11.3.2　进程转移的发起448

11.3.3　进程转移内容449

11.3.4　进程转移示例449

11.3.5　驱逐450

11.3.6　转移进程450

11.4　远程过程调用450

11.4.1 引言451

11.4.2　消息传递方案451

11.4.3　消息传递方案分类451

11.1.4 RPC452

11.4.5　调用过程452

11.4.6　参数表示法453

11.4.7　端口454

11.4.8 RPC和线程454

11.5　分布的进程455

11.5.1　基于进程的DOS456

11.5.2　基于对象的DOS456

11.5.3　对象请求代理程序（ORB）457

11.6　分布式文件管理458

11.6.1　引言458

11.6.2　文件复制458

11.6.3　分布式文件系统459

11.7 NFS——范例分析463

11.7.1 引言463

11.7.2 NFS设计目标463

11.7.3 NFS组件463

11.7.4 NFS工作原理466

11.8　分布式处理中的缓存管理467

11.9　打印机服务器469

11.10　基于客户的信息处理技术470

11.11 客户—服务器信息处理技术472

11.12　分布式数据库系统中存在的问题476

11.12.1　分布式快照算法476

11.12.2　两阶段提交477

11.13　分布式互斥478

11.14　分布式系统中的死锁问题482

11.14.1　预防死锁482

11.14.2　避免死锁483

11.14.3　检测死锁483

11.15　局域网（LAN）环境和协议484

11.15.1　引言484

11.15.2　数据通信错误484

11.15.3　消息、包、帧485

11.15.4 NIC功能：示例487

11.15.5 LAN媒介信号和拓扑结构488

11.16 网络协议489

11.16.1　计算机通信协议491

11.16.2 OSI模型495

11.16.3　分层的组织结构497

11.16.4　物理层498

11.16.5　数据链路层499

11.16.6　网络层501

11.16.7　传输层502

11.16.8　会话层504

11.16.9　表示层505

11.16.10　应用层505

11.17　关键词506

11.18　总结508

11.19　复习题508

第12章　Windows 2000/NT：案例分析511

12.1 引言511

12.2 Windows NT513

12.3 Windows NT515

12.3.1　进程同步515

12.3.2　内存管理516

12.4 Windows 2000518

12.4.1 Win32应用编程接口（Win32 API）519

12.4.2 Windows注册表520

12.4.3　操作系统组织结构523

12.4.4 Windows 2000中的进程管理530

12.4.5 Windows 2000中的内存管理535

12.4.6 Windows 2000中的文件处理535

12.4.7 Windows 2000的安全性541

12.4.8 Windows 2000和Kerberos544

12.4.9 MS-DOS模拟548

12.5　关键词549

12.6　总结550

12.7　复习题551

第13章　UNIX：案例分析553

13.1 引言553

13.2 UNIX的发展史554

13.3 UNIX概述558

13.4 UNIX文件系统562

13.4.1 文件系统的用户观点562

13.4.2　不同类型的文件563

13.4.3　加挂／卸载文件系统569

13.4.4　重要的UNIX目录／文件570

13.4.5　文件系统内部结构575

13.4.6　文件系统运行时的数据结构587

13.4.7 “Open（打开）”系统调用591

13.4.8 “Read（读）”系统调用592

13.4.9 “Write（写入）”系统调用593

13.4.10　随机查找——“Lseek”系统调用594

13.4.11 “Close（关闭）”系统调用595

13.4.12 “Create（创建）”系统调用595

13.4.13 “Delete（删除）”系统调用597

13.4.14 “chdir（改变目录）”系统调用597

13.4.15　管道的实现598

13.4.16　加挂／卸载的实现599

13.4.17　链接／解链的实现599

13.4.18 UNIX中设备I/O的实现600

13.5　用于进程／内存管理的数据结构603

13.5.1　编译过程603

13.5.2　进程表606

13.5.3 u区606

13.5.4　每个进程区域表（PRegion）607

13.5.5 区域表（RT）608

13.5.6　页面映射表（PMT）610

13.5.7　内核堆栈613

13.6　进程状态和状态转移614

13.7 UNIX操作系统中程序的运行和终止616

13.7.1　引言616

13.7.2 “Fork”系统调用618

13.7.3 “Exec”系统调用619

13.7.4　进程终止——“Exit”系统调用621

13.7.5 “Wait”系统调用621

13.8　使用系统（引导和登录）622

13.8.1　引导进程：进程0和进程1622

13.8.2　登录进程623

13.9　进程调度627

13.10 内存管理631

13.10.1 引言631

13.10.2　交换技术632

13.10.3　请求页面调度634

13.10.4　请求页面调度示例639

13.11 Solaris进程／线程管理和同步——范例分析641

13.11.1 Solaris线程和SMP管理641

13.11.2 Solaris进程结构642

13.11.3 Solaris线程同步643

13.12　关键词644

13.13 总结644

第14章　Linux：案例分析647

14.1 引言647

14.2 UNIX和Linux的比较649

14.3　进程管理649

14.4　进程调度651

14.5 内存管理654

14.6　文件管理655

14.7　设备驱动程序656

14.8　安全性656

14.8.1　存取控制656

14.8.2　用户身份验证657

14.9　关键词658

14.10　总结659

14.11　复习题659

第15章　多媒体操作系统663

15.1　什么是多媒体663

15.1.1　基本定义663

15.1.2　图片／图像664

15.1.3　颜色668

15.1.4　视频669

15.1.5　声音670

15.2　多媒体和数据压缩673

15.2.1　基本概念673

15.2.2　常用的图像文件格式674

15.2.3　常用的音频文件格式675

15.3　视频服务器676

15.4　进程管理678

15.5　多媒体文件系统679

15.6　多媒体文件存储机制680

15.6.1　磁带680

15.6.2　光存储器680

15.6.3　磁盘681

15.7　视频服务器的组织形式681

15.8　关键词682

15.9　总结683

15.10　复习题683