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第1章 概述1

1.1 早期操作系统1

1.1.1 操作系统的产生1

1.1.2 多道批处理系统4

1.1.3 分时系统6

1.2 现代操作系统7

1.2.1 通用操作系统7

1.2.2 UNIX操作系统8

1.2.3 PC操作系统10

1.2.4 实时操作系统11

1.2.5 嵌入式操作系统12

1.2.6 网络操作系统13

1.2.7 分布式操作系统13

1.3 操作系统基本概念14

1.3.1 操作系统的任务和地位14

1.3.2 操作系统的功能15

1.3.3 操作系统的体系结构16

1.3.4 Linux的体系结构18

1.3.5 Windows XP的体系结构19

1.4 小结21

1.5 习题22

第2章 操作系统用户界面24

2.1 用户管理24

2.1.1 用户账号24

2.1.2 特权用户与普通用户24

2.1.3 Linux的用户管理25

2.1.4 用户登录过程27

2.2 用户界面27

2.2.1 命令解释程序27

2.2.2 桌面管理程序29

2.2.3 Linux的Shell及其编程32

2.3 用户运行程序的上机过程41

2.3.1 编辑程序文件41

2.3.2 编译程序45

2.3.3 运行程序47

2.4 Linux实用软件工具47

2.4.1 流编辑器sed48

2.4.2 模式文本处理器awk50

2.4.3 程序自动维护工具make54

2.4.4 源码级调试器gdb58

2.5 小结64

2.6 习题65

2.7 上机实验66

第3章 操作系统内核67

3.1 核心态与用户态67

3.2 中断和异常69

3.2.1 中断的基本概念69

3.2.2 异常的基本概念72

3.2.3 中断／异常处理72

3.3 系统调用74

3.3.1 系统调用的特殊性74

3.3.2 系统调用机制75

3.3.3 Linux的系统调用机制77

3.4 内核的运行流程79

3.5 小结81

3.6 习题82

3.7 上机实验83

第4章 进程与线程84

4.1 进程的基本概念84

4.1.1 进程的定义84

4.1.2 进程的表示85

4.1.3 进程映像86

4.2 进程管理86

4.2.1 进程生命周期86

4.2.2 进程的创建和终止87

4.2.3 进程运行状态88

4.2.4 进程管理功能91

4.3 进程调度92

4.3.1 调度过程92

4.3.2 调度目标94

4.3.3 调度算法95

4.4 线程100

4.4.1 进程局限性100

4.4.2 线程的概念102

4.4.3 线程调度103

4.5 Linux的进程管理106

4.5.1 进程与轻权进程106

4.5.2 进程管理107

4.5.3 进程调度108

4.5.4 系统调用和命令110

4.5.5 进程信号机制116

4.6 小结119

4.7 习题120

4.8 上机实验121

第5章 存储管理122

5.1 基本概念122

5.1.1 存储体系结构122

5.1.2 存储管理的任务123

5.2 连续存储管理125

5.2.1 固定分区的连续分配126

5.2.2 可变分区的连续分配128

5.3 页式存储管理131

5.3.1 基本思想131

5.3.2 地址转换和保护133

5.3.3 页帧的管理135

5.3.4 页表的组织136

5.3.5 动态存储管理功能137

5.4 页式虚存管理140

5.4.1 工作原理140

5.4.2 页例外处理141

5.4.3 页面替换算法143

5.5 Linux的存储管理145

5.5.1 进程地址空间管理145

5.5.2 交换区的管理147

5.5.3 使用存储映射文件149

5.6 小结151

5.7 习题153

5.8 上机实验154

第6章 进程并发与通信155

6.1 同步与互斥155

6.1.1 同步互斥问题155

6.1.2 临界段的概念157

6.1.3 原语和信号量159

6.1.4 信号量的应用164

6.2 进程间通信169

6.2.1 IPC信号量169

6.2.2 IPC共享存储区171

6.2.3 IPC消息队列172

6.2.4 应用程序例子174

6.3 进程死锁176

6.3.1 死锁分析176

6.3.2 死锁预防179

6.3.3 死锁避免181

6.3.4 死锁检测和处理183

6.4 小结184

6.5 习题186

6.6 上机实验188

第7章 设备管理189

7.1 基本概念189

7.1.1 I/O设备分类189

7.1.2 设备与CPU的连接190

7.1.3 I/O控制方式191

7.1.4 设备管理的任务193

7.2 I/O层次结构194

7.2.1 用户I/O层195

7.2.2 逻辑设备I/O层196

7.2.3 物理设备I/O层198

7.2.4 输入／输出流程199

7.3 优化输入／输出200

7.3.1 缓冲区管理200

7.3.2 磁盘请求调度202

7.3.3 提高输入／输出效率205

7.4 Linux设备驱动程序206

7.4.1 设备驱动程序接口206

7.4.2 内核模块加载机制208

7.4.3 驱动程序实例209

7.5 小结214

7.6 习题215

7.7 上机实验216

第8章 文件系统217

8.1 基本概念217

8.1.1 文件存储设备217

8.1.2 文件的基本概念218

8.1.3 文件系统组成220

8.2 设备文件系统220

8.2.1 文件存储方式221

8.2.2 文件目录结构223

8.2.3 存储空间的管理226

8.2.4 文件卷227

8.2.5 Windows FAT文件系统228

8.2.6 Linux EXT2文件系统230

8.3 文件管理系统233

8.3.1 文件目录系统233

8.3.2 存取控制模块235

8.3.3 逻辑文件I/O与物理文件I/O236

8.3.4 文件卷管理237

8.4 文件操作238

8.4.1 文件的打开和关闭238

8.4.2 文件的读／写240

8.4.3 文件的保护242

8.4.4 文件的备份244

8.5 Linux的proc文件系统246

8.6 小结249

8.7 习题250

8.8 上机实验250

第9章 保护与安全251

9.1 安全威胁251

9.1.1 病毒251

9.1.2 蠕虫252

9.1.3 木马253

9.1.4 隐蔽通道253

9.1.5 网络攻击254

9.2 安全机制255

9.2.1 标识与鉴别256

9.2.2 存取控制257

9.2.3 最小特权控制258

9.2.4 安全审计259

9.2.5 入侵检测261

9.2.6 数据加密262

9.3 Linux的安全机制265

9.4 安全评测标准267

9.4.1 美国TCSEC橘皮书267

9.4.2 中国国标GB 17859—1999268

9.5 小结269

9.6 习题270

附录271

附录A Linux常用命令271

附录B 常用的Linux系统调用函数276

附录C 常用的C函数279

附录D 上机实验指导282

参考文献288