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第1章 操作系统概述1

1.1 操作系统概念1

1.1.1 什么是操作系统2

1.1.2 操作系统运行环境4

1.1.3 系统初启一般过程7

1.1.4 操作系统的构建目标和地位8

1.1.5 操作系统提供的服务及其方式10

1.2 操作系统的功能12

1.3 操作系统的特征17

1.4 操作系统的形成和基本类型17

1.4.1 操作系统的形成和发展17

1.4.2 操作系统的基本类型20

1.5 操作系统的主要结构23

1.5.1 单体结构24

1.5.2 层次结构24

1.5.3 虚拟机结构25

1.5.4 微内核结构25

1.5.5 客户-服务器结构26

1.6 UNIX和Linux系统的核心结构27

1.6.1 UNIX系统的核心结构27

1.6.2 Linux系统的核心结构29

小结30

习题131

第2章 进程管理33

2.1 进程概念34

2.1.1 程序顺序执行及其特征34

2.1.2 程序并发执行及其特征34

2.1.3 进程概念的引入和定义36

2.2 进程状态描述及组织方式39

2.2.1 进程的状态及其转换39

2.2.2 进程的组成41

2.2.3 进程组织方式43

2.3 进程管理和有关命令44

2.3.1 进程图和进程管理44

2.3.2 Linux进程管理48

2.3.3 有关进程操作的命令51

2.3.4 有关进程管理的系统调用55

2.4 线程概念58

2.4.1 什么是线程59

2.4.2 线程的实现方式61

2.5 进程间的同步与互斥62

2.5.1 进程间的关系63

2.5.2 竞争条件和临界区65

2.5.3 进程同步机制66

2.5.4 信号量的一般应用70

2.6 经典进程同步问题72

2.7 进程通信77

2.7.1 高级进程通信方式78

2.7.2 消息缓冲通信79

2.7.3 信箱通信80

2.8 Linux系统的进程通信82

2.8.1 信号机制82

2.8.2 管道文件84

2.8.3 System V IPC机制85

2.9 管程86

2.10 死锁87

2.10.1 死锁概述87

2.10.2 死锁的预防91

2.10.3 死锁的避免92

2.10.4 死锁的检测与恢复96

2.10.5 饥饿和活锁99

小结100

习题2101

第3章 处理机调度105

3.1 调度的作用和级别106

3.2 作业调度107

3.2.1 作业状态107

3.2.2 作业管理和调度108

3.3 进程调度110

3.3.1 进程调度的功能和时机110

3.3.2 两级调度模型110

3.3.3 三级调度模型111

3.4 线程调度111

3.5 调度性能的评价112

3.5.1 调度策略的选择113

3.5.2 性能评价标准113

3.6 常用调度算法114

3.7 实时调度121

3.8 Linux系统中的进程调度122

3.8.1 Linux进程调度方式122

3.8.2 Linux常用调度命令123

3.9 中断处理和系统调用126

3.9.1 中断处理的一般过程126

3.9.2 系统调用处理132

3.10 shell基本工作原理136

小结137

习题3138

第4章 存储管理140

4.1 地址空间与重定位141

4.1.1 用户程序的地址空间141

4.1.2 重定位概念143

4.1.3 覆盖技术146

4.1.4 对换技术147

4.2 分区管理技术148

4.2.1 固定分区法149

4.2.2 动态分区法150

4.2.3 可重定位分区的紧缩154

4.3 分页技术155

4.3.1 分页的基本概念155

4.3.2 分页系统中的地址映射157

4.3.3 页的共享和保护159

4.3.4 页表的构造161

4.4 分段技术164

4.4.1 分段的基本概念164

4.4.2 分段系统中的地址映射166

4.4.3 段的共享和保护166

4.5 段页式结合系统168

4.6 虚拟存储管理169

4.6.1 虚拟存储器的概念169

4.6.2 虚拟存储器的特征171

4.7 请求分页技术171

4.7.1 请求分页的基本思想171

4.7.2 硬件支持及缺页处理172

4.7.3 页面置换算法175

4.8 内存块分配和抖动问题182

4.8.1 内存块分配182

4.8.2 抖动问题184

4.8.3 工作集185

4.9 请求分段技术186

4.10 Linux系统的存储管理技术187

4.10.1 对换技术187

4.10.2 请求分页技术188

4.10.3 Linux常用内存管理命令和函数190

小结195

习题4196

第5章 文件系统199

5.1 文件系统概述199

5.1.1 文件及其分类200

5.1.2 文件系统的功能203

5.2 文件的逻辑 组织和物理组织204

5.2.1 文件的逻辑 组织204

5.2.2 用户对文件的存取方法205

5.2.3 文件的物理组织207

5.3 目录文件211

5.3.1 文件控制块和文件目录211

5.3.2 目录结构213

5.4 文件存储空间的管理218

5.5 文件系统的可靠性221

5.5.1 坏块管理221

5.5.2 文件的备份和恢复222

5.5.3 文件系统的一致性224

5.6 文件共享和保护225

5.6.1 文件共享225

5.6.2 文件保护227

5.7 Linux文件系统229

5.7.1 一般文件系统的格式230

5.7.2 虚拟文件系统232

5.7.3 Linux Ext2文件系统235

5.7.4 对文件的主要操作239

小结242

习题5243

第6章 设备管理245

6.1 设备管理概述246

6.1.1 设备分类和标识246

6.1.2 I/O系统结构247

6.1.3 I/O系统的控制方式250

6.1.4 缓冲技术253

6.1.5 设备管理的功能256

6.2 设备分配技术与SPOOLing系统257

6.2.1 设备分配技术和算法257

6.2.2 SPOOLing系统259

6.3 I/O软件构造原则260

6.3.1 I/O软件目标260

6.3.2 设备驱动程序261

6.3.3 与设备无关的操作系统I/O软件263

6.3.4 用户空间I/O软件265

6.3.5 处理输入输出请求的步骤265

6.4 磁盘调度和管理267

6.4.1 磁盘硬件267

6.4.2 磁盘调度算法268

6.5 Linux系统设备管理270

6.5.1 Linux设备管理概述271

6.5.2 设备驱动程序的接口272

6.5.3 Linux系统的缓冲技术273

6.5.4 块设备管理274

6.5.5 字符设备管理276

6.5.6 可安装模块276

小结277

习题6278

第7章 操作系统的发展和安全性280

7.1 推动操作系统发展的动力280

7.2 现代操作系统的发展281

7.2.1 个人机操作系统281

7.2.2 网络操作系统282

7.2.3 嵌入式操作系统284

7.2.4 多处理器系统287

7.2.5 分布式系统289

7.2.6 四种多机系统的比较293

7.2.7 云计算系统294

7.2.8 操作系统发展展望297

7.3 系统安全性298

7.3.1 信息安全问题298

7.3.2 一般性安全机制300

7.3.3 保护机制302

7.4 系统性能评价307

小结311

习题7312

附录A 实验指导313

附录B Linux常用系统调用和库函数327

附录C Linux常用命令333

参考文献341