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第1章　操作系统概论1

1.1　操作系统的概念1

1.2　操作系统的形成和发展2

1.2.1　人工操作阶段2

1.2.2　脱机输入输出技术3

1.2.3　批处理技术3

1.2.4　多道程序设计技术3

1.3　操作系统的基本类型5

1.3.1　多道批处理操作系统6

1.3.2　分时系统7

1.3.3　实时系统7

1.3.4　网络操作系统8

1.3.5　分布式操作系统10

1.3.6　五大类型操作系统特点的比较10

1.4　操作系统的特征与功能11

1.4.1 操作系统的特征11

1.4.2　操作系统的功能11

1.4.3　操作系统的性能评价13

1.5　安全操作系统14

1.6　操作系统的结构设计模式16

1.6.1　模块化结构16

1.6.2　层次化结构17

1.6.3　客户／服务器结构17

1.7　小结18

1.6.5　对称多处理模式18

1.6.4　对象模式18

习题一19

第2章　进程控制与同步21

2.1　进程的引入21

2.1.1　前趋图22

2.1.2　程序的顺序执行及其特性22

2.1.3　程序的并发执行及其特性23

2.1.4　程序并发执行的条件23

2.2　进程的描述24

2.2.1　进程的定义及特征24

2.2.2　进程的状态25

2.2.3 进程控制块PCB27

2.3　进程控制29

2.3.1　进程创建与撤消30

2.3.2　进程的阻塞与唤醒31

2.3.3　进程挂起与激活33

2.4　线程33

2.4.1　线程的引入33

2.4.2　线程的定义34

2.4.3 线程与进程的比较34

2.5　进程的互斥35

2.5.1 资源共享所引起的制约35

2.5.2　互斥的加锁实现37

2.5.3　信号量和P,V原语38

2.5.4　用P,V原语实现进程互斥41

2.6.1 同步的概念42

2.6　进程同步42

2.6.2　私用信号量44

2.6.3　用P,V原语操作实现同步44

2.7　经典进程的同步问题45

2.7.1　生产者－消费者问题45

2.7.2　读者－写者问题47

2.7.3　哲学家进餐问题49

2.8　管程机制51

2.8.1　管程的基本概念51

2.8.2　利用管程解决生产者－消费者问题52

2.9　进程通信54

2.9.1　进程通信的类型54

2.9.2　直接通信和间接通信方式55

2.9.3　消息传递系统中的几个问题57

2.9.4　消息缓冲队列通信机制58

2.10　小结60

习题二61

第3章　调度与死锁66

3.1　处理机调度66

3.1.1　调度的层次66

3.1.2　进程调度68

3.2　调度算法70

3.3　死锁74

3.3.1　死锁的起因及概念74

3.3.2　产生死锁的必要条件75

3.3.3　死锁举例及对策76

3.4　死锁的预防78

3.5　死锁的避免和银行家算法79

3.5.1　系统资源分配状态79

3.5.2　银行家算法80

3.5.3　银行家算法的例子82

3.6　死锁的检测与解除83

3.6.1　死锁的检测83

3.6.2　死锁的解除85

3.7 小结86

习题三87

第4章　作业管理90

4.1　作业的基本概念90

4.1.1　作业的定义90

4.1.2　作业组织92

4.1.3　作业管理的基本功能93

4.1.4　作业的状态及其转换94

4.2　作业管理的任务95

4.3　作业调度及常用作业调度算法97

4.3.1　作业调度97

4.3.2 调度性能的衡量98

4.3.3　常用作业调度算法99

4.4　联机命令接口101

4.4.1　联机命令的类型101

4.4.2　键盘终端处理程序103

4.4.3　命令解释程序105

4.5　系统调用107

4.5.1　系统调用的基本概念107

4.5.2　系统调用的类型108

4.5.3　系统调用的实现109

4.6　图形用户接口112

4.6.1　桌面、图标和任务栏112

4.6.2　窗口114

4.6.3　对话框115

4.7　小结117

习题四117

第5章　存储管理119

5.1　存储管理的概述119

5.1.1　存储管理的功能119

5.1.2　地址重定位120

5.2　连续分配存储管理121

5.2.2　分区分配122

5.2.1　单一连续分配122

5.2.3　覆盖与交换技术131

5.3　分页存储管理132

5.3.1　页面与页表133

5.3.2　地址变换机构134

5.3.3　两级和多级页表135

5.3.4　分页存储管理算法138

5.3.5　分页存储管理方案的评价139

5.4　分段存储管理140

5.4.1　分段存储管理方式的引入140

5.4.2　分段系统的基本原理141

5.4.3　信息共享143

5.5.1　虚拟存储器的引入144

5.5　虚拟存储器144

5.5.2　虚拟存储器的实现方法145

5.5.3　虚拟存储器的特征146

5.6　请求分页系统147

5.6.1　请求分页管理147

5.6.2　页表147

5.6.3　缺页中断与地址变换148

5.6.4　页面调度策略149

5.6.5　页面置换算法150

5.6.6　页的共享和保护152

5.7　请求分段式存储管理152

5.7.1 请求分段中的硬件支持152

5.7.2　分段共享与保护154

5.8.1　段页式存储管理的实现156

5.8　段页式存储管理156

5.8.2　段页式存储管理的评价158

5.9　小结159

习题五160

第6章　设备管理162

6.1　设备管理概述162

6.1.1 设备分类162

6.1.2　设备管理的任务和功能164

6.2　数据传送控制方式165

6.2.1　程序直接控制方式165

6.2.2　中断方式166

6.2.3　DMA方式168

6.2.4　通道控制方式169

6.3 中断技术171

6.3.1 中断的基本概念171

6.3.2　中断的分类与优先级172

6.3.3 软中断172

6.3.4　中断处理过程173

6.4　缓冲技术174

6.4.1 缓冲的引入174

6.4.2　单缓冲和双缓冲175

6.4.3　循环缓冲176

6.4.4　缓冲池（Buffer Pool）177

6.5　设备的分配178

6.5.1 设备分配中的数据结构179

6.5.2　设备分配时应考虑的因素180

6.5.3　设备独立性181

6.5.4　独占设备的分配程序182

6.6　磁盘调度183

6.6.1 磁盘调度183

6.6.2 磁盘调度算法185

6.7　I/O软件的层次结构188

6.7.1　中断处理程序188

6.7.2　设备驱动程序189

6.7.3 与设备无关的软件190

6.7.4　用户空间的软件191

6.8.1　什么是SPOOLing192

6.8.2　SPOOLing系统的组成192

6.8 SPOOLing技术192

6.8.3　共享打印机193

6.8.4　SPOOLing系统的特点193

6.9　小结194

习题六194

第7章 文件管理197

7.1　文件系统的概念197

7.1.1　文件系统的引入197

7.1.2　文件和文件系统198

7.1.3　文件类型和文件系统模型199

7.1.4　文件管理的功能201

7.2　文件的结构和存取方法201

7.2.1　文件的逻辑结构201

7.2.2　文件的物理结构202

7.2.3　文件的存取方法206

7.2.4　文件结构、文件存储设备和存取法的关系207

7.3 文件存储设备及存储空间管理207

7.3.1 文件的存储设备207

7.3.2　文件存储空间管理210

7.3.3　空白块链211

7.3.4　位示图（BitMap）211

7.4　文件目录结构212

7.4.1　文件控制块212

7.4.2　一级目录结构212

7.4.3　二级目录结构213

7.4.4　目录树结构214

7.4.5　目录树的构造214

7.5.1　存取控制表217

7.5　文件共享与文件保护217

7.5.2　口令219

7.5.3　密码219

7.6　文件的使用219

7.6.1　文件的创建和删除219

7.6.2　文件的打开和关闭220

7.6.3　文件的读写220

7.7　小结221

习题七222

第8章 UNIX操作系统225

8.1 UNIX操作系统概述225

8.1.1 UNIX的历史225

8.1.3 UNIX系统的结构226

8.1.2 UNIX系统的特征226

8.1.4 UNIX系统的内核结构227

8.2 UNIX的进程229

8.2.1　进程的描述229

8.2.2　进程状态及其转换230

8.2.3　进程上下文231

8.2.4　进程控制232

8.2.5　进程调度和切换234

8.2.6　进程的同步与通信235

8.3　存储器管理236

8.3.1 请求调页管理的数据结构236

8.3.2　换页进程238

8.4.1　设备缓冲管理239

8.3.3　请求调页239

8.4　设备管理239

8.4.2　核心与设备驱动程序的接口242

8.4.3　磁盘驱动程序244

8.5　文件管理245

8.5.1　文件存储空间的管理245

8.5.2　文件的物理结构246

8.5.3　用户文件描述符表和文件表248

8.6 目录管理248

8.7　文件系统的系统调用250

8.7.1 系统调用Open250

8.7.2　系统调用creat251

8.7.4　系统调用link和unlink252

8.7.3　系统调用close252

8.7.5　系统调用read和write253

8.8 小结254

习题八255

第9章　Linux操作系统简介256

9.1　Linux简介256

9.1.1 Linux的发展过程256

9.1.2 Linux内核结构258

9.1.3 Linux运行模式、地址空间与上下文261

9.2 Linux进程管理262

9.2.1 Linux进程控制块结构262

9.2.2　进程调度算法和调度策略264

9.2.4　进程使用的虚拟内存265

9.2.3　进程使用的文件265

9.2.5　系统调用266

9.2.6　进程的创建与终止267

9.3　进程间的通讯机制268

9.3.1　信号（signal）268

9.3.2　管道（Pipe）269

9.3.3　消息队列269

9.3.4　信号量270

9.3.5　共享内存271

9.4 Linux存储管理271

9.4.1　虚拟内存的实现机理271

9.4.2　80386体系结构的存储管理功能271

9.4.3　Linux分页管理机制272

9.4.4　空闲物理内存空间管理273

9.4.5　虚拟段的组织274

9.4.6　共享内存274

9.4.7　请求换页与页面换入275

9.4.8　交换空间276

9.4.9　换出与丢弃页面276

9.4.10　存储管理系统的高速缓冲机制277

9.5　Linux文件系统277

9.5.1　Linux文件系统的特点277

9.5.2　EXT2文件系统物理结构278

9.5.4　EXT2超级块279

9.5.6 EXT2目录280

9.5.7 EXT2文件查找280

9.5.5 EXT2组描述符280

9.5.8 EXT2文件扩展策略281

9.5.9　虚拟文件系统（VFS）概述281

9.5.10 VFS超级块282

9.5.11 VFS索引节点282

9.5.12　文件系统的注册283

9.5.13　文件系统的挂接与卸装283

9.5.14　文件系统管理的缓存机制284

9.5.15　bdflush内核守护程序286

9.6 Linux设备管理286

9.6.1　设备驱动程序环境286

9.6.2　设备文件291

9.6.3　设备驱动程序概述293

9.6.4　设备驱动程序的结构295

9.7　小结298

习题九298

第10章　Windows操作系统300

10.1　Windows操作系统发展概述300

10.1.1　早期的Windows300

10.1.2　Windows 95和Windows 98300

10.1.3　Windows 2000300

10.2　Windows NT的设计目标与结构301

10.2.1　Windows NT的设计目标301

10.2.2 Windows NT的模型301

10.2.3 Windows NT的结构301

10.3 Windows NT的对象、进程和线程302

10.3.1 对象302

10.3.3　线程303

10.3.2 进程303

10.3.5　进程管理程序304

10.3.4　对象、进程和线程之间的关系304

10.4 Windows NT内核305

10.4.1　线程调度305

10.4.2　多处理机同步306

10.5　Windows NT虚拟内存管理307

10.5.1　进程的虚拟地址空间307

10.5.2　虚拟存储的实现308

10.6　Windows NT的文件系统309

10.6.1 只读光盘文件系统与通用磁盘格式309

10.6.2　文件分配表（FAT）形式的文件系统310

10.6.3　新技术文件系统（NTFS）310

10.7.2　I/O管理程序311

10.7　Windows NT的I/O系统311

10.7.1　I/O系统的结构311

10.7.3　虚拟文件312

10.8　Windows NT网络312

10.8.1　NT网络特点312

10.8.2　NT网络的组成312

习题十313

第11章 对称多处理系统和分布处理315

11.1　概况315

11.1.1　计算机系统的分类315

11.1.2　主／从组织316

11.1.3　分离执行组织316

11.3.1　OSI参考模型317

11.3　分布处理317

11.1.4　对称组织317

11.2　对称多处理器操作系统的设计317

11.3.2　分布处理318

11.4　客户／服务器319

11.4.1　信息处理基本模式319

11.4.2　客户／服务器模式的工作过程321

11.4.3 客户／服务器应用322

11.5　基于消息传递的通信方式324

11.5.1 消息传递324

11.5.2　消息传递过程324

11.6.2　同步原语和异步原语325

11.6.1　通信原语的类型325

11.6　通信原语的设计325

11.5.3 发送原语和接收原语325

11.6.3　缓冲与非缓冲原语327

11.6.4　可靠的和不可靠的通信原语328

11.7　远程过程调用329

11.7.1 远程过程调用概述329

11.7.2　单机环境下的过程调用329

11.7.3　基本远程过程调用操作330

11.7.4　参数传递331

11.7.5　参数表示331

11.7.6　动态绑定332

11.7.7　同步和异步332

11.7.8　远程过程调用与通信原语的比较332

11.8　集群333

11.8.2　集群与对称多处理器334

11.9　组通信334

11.8.1　集群操作系统的设计问题334

11.9.1 组335

11.9.2　组通信的实现335

11.10　分布式系统中的同步335

11.10.1　分布式操作系统的特点336

11.10.2　同步算法336

11.11 分布式系统中的互斥337

11.11.1　集中式算法337

11.11.2　分布式算法338

11.11.3　令牌环网算法339

11.12.1　集中式死锁检测方法340

11.12　分布式系统中的死锁340

11.12.2　分布式的死锁检测341

11.12.3　分布式死锁预防342

11.13　分布式系统的管理343

11.13.1　分布式操作系统的结构343

11.13.2　分布式系统中的资源管理343

习题十一344

第12章 网络操作系统的构成和服务346

12.1　计算机网络概述346

12.1.1　计算机网络的组成346

12.1.2　计算机网络的拓扑结构348

12.1.3　交换网350

12.1.4　局域网353

12.2　开放系统互连参考模型354

12.2.1 网络体系结构的基本概念354

12.2.2　对等实体间的通信356

12.2.3　服务存取点和连接357

12.2.4　OSI七层模型358

12.3　客户／服务器模式和对等模式359

12.3.1 客户／服务器模式的形成和结构359

12.3.2　客户／服务器模式的类型360

12.3.3　客户／服务器间的交互360

12.3.4　客户／服务器模式的优点361

12.3.5　对等模式361

12.4.1　工作站网络软件362

12.4 网络操作系统的构成362

12.4.2　网络环境软件364

12.4.3 网络服务软件364

12.4.4　网络管理软件365

12.5　文件与打印服务366

12.5.1　文件服务的引入366

12.5.2　文件服务软件367

12.5.3　打印服务369

12.6 电子邮件服务370

12.6.1 电子邮件系统370

12.6.2　报文处理系统的引入372

12.6.3　报文处理系统的组成373

习题十二374

附录　Windows操作系统的实践376