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第一篇 操作系统的基本原理1

第1章 操作系统概论1

1.1操作系统的定义1

1.2操作系统的形成与发展2

1.2.1顺序处理（手工操作阶段）2

1.2.2简单的批处理系统3

1.2.3多道成批处理系统5

1.2.4分时系统7

1.2.5实时系统9

1.2.6嵌入式系统10

1.3操作系统的功能、服务和特性10

1.4操作系统的进一步发展12

1.5用户与操作系统的接口15

1.5.1用户与操作系统的操作接口15

1.5.2系统调用接口17

1.6操作系统的运行环境19

1.7操作系统的设计规范和结构设计19

1.8小结22

习题23

第2章 进程管理24

2.1进程的引入和概念24

2.2进程的描述27

2.3进程的控制29

2.4处理机的调度32

2.5线程的引入37

2.6小结39

习题39

第3章 进程之间的并发控制和死锁41

3.1并发进程的特点41

3.2进程之间的低级通信42

3.2.1进程之间的互斥42

3.2.2进程之间的同步45

3.2.3信号量和P、V操作45

3.2.4利用信号量解决计算机中的经典问题47

3.3管程49

3.4进程的高级通信53

3.4.1消息缓冲通信53

3.4.2其他通信机制56

3.5死锁57

3.5.1死锁的定义和死锁产生的必要条件57

3.5.2解决死锁的方法58

3.6小结66

习题66

第4章 存储器管理70

4.1概述70

4.2单用户单道程序的存储器分配72

4.3多用户多道程序的存储器分配——分区分配73

4.3.1固定式分区73

4.3.2可变式分区74

4.3.3分区管理的地址重定位和存储器保护77

4.3.4分区管理的优缺点77

4.4覆盖与交换技术78

4.5页式存储器管理79

4.6段式存储器管理84

4.7虚拟存储器管理86

4.7.1虚拟存储器86

4.7.2页式虚拟存储器管理87

4.7.3页式管理设计中应考虑的问题91

4.7.4段式虚拟存储器管理94

4.7.5段页式虚拟存储器管理96

4.8小结98

习题98

第5章 文件系统101

5.1文件和文件系统101

5.2文件目录结构103

5.3文件的逻辑结构和存取方法105

5.4文件的物理结构和存储介质107

5.4.1文件的物理结构107

5.4.2文件的存储介质110

5.5文件记录的组块与分解112

5.6文件存储器存储空间的管理113

5.7文件的共享与保护114

5.8文件的操作命令118

5.9文件系统的组织结构119

5.10存储器映射文件120

5.11小结121

习题122

第6章 设备管理124

6.1I/O硬件组成124

6.1.1I/O设备分类124

6.1.2设备控制器124

6.1.3I/O数据传输的控制方式126

6.1.4通道128

6.2I/O软件的组成130

6.2.1I/O软件的设计目标130

6.2.2I/O软件的功能131

6.2.3同步I/O和异步I/O135

6.3磁盘管理136

6.3.1磁盘调度136

6.3.2磁盘的错误处理139

6.3.3提高磁盘性能和容错性的机制——独立磁盘的冗余阵列139

6.4小结142

习题143

第二篇 Linux操作系统145

第7章 Linux进程管理145

7.1Linux进程的组成146

7.1.1进程的定义146

7.1.2进程的状态149

7.2Linux进程链表149

7.3Linux进程控制152

7.3.1进程创建152

7.3.2进程撤销155

7.4Linux进程切换155

7.5Linux进程调度156

7.6内核同步159

7.7小结161

习题162

第8章 Linux存储器管理163

8.1进程地址空间的管理163

8.1.1 Linux中的分段163

8.1.2虚拟内存区域165

8.1.3虚拟内存描述符168

8.1.4创建进程的地址空间170

8.1.5堆的管理170

8.2物理内存管理170

8.3slab管理176

8.3.1 slab分配器176

8.3.2 slab着色178

8.4高端内存区管理179

8.5地址转换180

8.6请求调页与缺页异常处理181

8.7盘交换区空间管理182

8.8小结183

习题184

第9章 Linux文件系统185

9.1Ext2的磁盘涉及的数据结构185

9.1.1Linux文件卷的布局185

9.1.2超级块186

9.1.3块组描述符187

9.1.4文件目录与索引节点结构188

9.1.5访问控制表ACL191

9.2Ext2的主存数据结构191

9.2.1超级块和索引节点对象192

9.2.2位图高速缓存193

9.3Ext2磁盘空间管理194

9.3.1磁盘索引节点的管理195

9.3.2空闲磁盘块的分配与回收196

9.4Ext2提供的文件操作197

9.5小结198

习题198

第10章 Linux虚拟文件系统199

10.1虚拟文件系统涉及的数据结构199

10.1.1超级块对象200

10.1.2索引节点对象202

10.1.3文件对象205

10.1.4目录项对象206

10.1.5与进程打开文件相关的数据结构208

10.2文件系统的注册与安装210

10.2.1文件系统注册210

10.2.2文件系统安装211

10.3VFS系统调用的实现213

10.3.1文件的打开与关闭213

10.3.2文件的读写214

10.4小结216

习题216

第11章 Linux I/O系统217

11.1设备驱动模型217

11.1.1 sysfs文件系统217

11.1.2设备驱动模型的组件219

11.2设备文件221

11.3设备驱动程序222

11.3.1块设备驱动程序223

11.3.2字符设备驱动程序228

11.4高速缓存228

11.4.1页高速缓存229

11.4.2把块存放在页高速缓存中231

11.5小结232

习题233

第12章 中断、异常和信号处理234

12.1中断和异常处理的硬件基础234

12.2中断和异常处理236

12.2.1硬件完成的处理236

12.2.2软件处理237

12.2.3如何处理中断237

12.3信号处理机制239

12.3.1信号概述239

12.3.2信号的发送与安装240

12.3.3信号集241

12.3.4信号应用示例242

12.4小结243

习题243

第13章 UNIX系统进程之间的通信244

13.1管道通信244

13.1.1创建无名管道244

13.1.2管道涉及的数据结构246

13.1.3创建一个有名管道247

13.2UNIX系统V的交互进程通信249

13.3信号量机制250

13.3.1信号量机制使用的数据结构251

13.3.2信号量机制的系统调用253

13.4消息缓冲机制254

13.4.1消息缓冲使用的数据结构255

13.4.2消息缓冲的系统调用256

13.4.3消息缓冲的通信示例258

13.5共享内存区机制259

13.6小结262

习题263

第三篇 Windows 2000/XP操作系统研究264

第14章 Windows 2000/XP操作系统模型264

14.1Windows 2000/XP的体系结构264

14.1.1用户态进程264

14.1.2子系统动态链接库266

14.1.3核心态的系统组件266

14.2Windows 2000/XP操作系统的特点268

14.3Windows 2000/XP的系统机制269

14.3.1陷阱处理程序269

14.3.2中断调度270

14.3.3异常调度273

14.3.4系统服务调度274

14.4对象管理器275

14.4.1对象结构275

14.4.2管理对象276

14.5对象之间的同步279

14.6小结283

习题283

第15章 Windows 2000/XP进程和线程管理284

15.1Windows 2000/XP进程和线程284

15.1.1进程对象284

15.1.2线程对象285

15.2线程调度287

15.3对称多处理机系统上的线程调度291

15.3.1几个与调度有关的概念291

15.3.2线程调度程序的数据结构291

15.3.3多处理机的线程调度算法292

15.3.4空闲线程的调度294

15.4线程优先级提升294

15.5Windows 2000/XP的线程同步296

15.5.1同步对象296

15.5.2同步对象的应用示例296

15.6小结300

习题300

第16章 Windows 2000/XP的存储器管理302

16.1存储器管理的基本概念302

16.1.1进程地址空间的布局302

16.1.2进程私有空间的分配303

16.2Windows 2000/XP地址转换307

16.2.1地址转换所涉及的数据结构307

16.2.2页错误处理311

16.3页调度策略313

16.4小结315

习题316

第17章 Windows 2000/XP的文件系统317

17.1文件系统概述317

17.2主控文件表318

17.2.1主控文件表的结构318

17.2.2主控文件表的记录结构319

17.3NTFS文件的引用和索引321

17.4Windows 2000/XP文件系统模型322

17.4.1文件系统分层模型322

17.4.2 Windows 2000/XP文件系统驱动程序的体系结构323

17.5NTFS可恢复性支持326

17.5.1文件系统优化技术326

17.5.2日志文件服务的实现327

17.5.3 NTFS坏簇恢复的支持331

17.6小结332

习题332

第18章 Windows 2000/XP的设备管理333

18.1Windows 2000/XP的I/O系统结构333

18.2I/O管理系统所涉及的关键数据结构334

18.3Windows 2000/XP的I/O处理337

18.3.1对单层驱动程序的I/O请求337

18.3.2设备I/O的中断处理338

18.3.3 I/O请求的完成处理339

18.3.4对多层驱动程序的I/O请求340

18.4多处理I/O中的同步问题345

18.5快速I/O345

18.6即插即用PnP管理器346

18.7小结347

习题348

参考文献349