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第1章 引论1

1.1 操作系统概述1

1.1.1 操作系统的概念1

1.1.2 操作系统的目标2

1.1.3 操作系统的作用3

1.1.4 研究操作系统的几种观点4

1.2 操作系统的发展过程4

1.2.1 推动操作系统发展的动力5

1.2.2 操作系统的历史演变5

1.2.3 操作系统的主要成就9

1.2.4 操作系统的分类10

1.3 操作系统的基本特性13

1.3.1 并发性（Concurrence）13

1.3.2 共享性（Sharing）14

1.3.3 虚拟性（Virtual）14

1.3.4 异步性（Asynchronism）15

1.4 操作系统的资源管理功能15

1.4.1 处理机管理15

1.4.2 存储器管理15

1.4.3 设备管理16

1.4.4 文件管理16

1.5 操作系统的用户接口16

1.5.1 命令接口16

1.5.2 程序接口17

1.5.3 图形接口19

1.6 UNIX操作系统概述19

1.6.1 UNIX的历史19

1.6.2 UNIX的特点20

1.6.3 UNIX的体系结构21

1.6.4 UNIX的用户界面21

本章小结22

实验1 安装Windows 2000 Professional23

实验2 Windows 2000 Professional系统管理24

习题26

第2章 进程管理29

2.1 进程的基本概念29

2.1.1 进程的引入29

2.1.2 进程的定义与特征30

2.1.3 进程的状态及其转换31

2.1.4 进程控制块33

2.2 进程控制34

2.2.1 进程的创建（Creation of Process）34

2.2.2 进程的终止（Termination of Process）35

2.2.3 进程的阻塞与唤醒36

2.2.4 进程的挂起与激活37

2.3 进程同步37

2.3.1 进程同步的基本概念37

2.3.2 进程同步机制38

2.3.3 锁机制39

2.4 信号量机制40

2.4.1 信号量机制的定义40

2.4.2 信号量机制实现互斥43

2.4.3 信号量机制实现同步44

2.4.4 信号量机制实现资源分配44

2.5 用信号量机制解决经典进程同步问题46

2.5.1 生产者-消费者问题（the Proceducer-Consumer Problem）46

2.5.2 读者-写者问题（the Reader-Writer Problem）47

2.5.3 哲学家进餐问题48

2.6 管程机制48

2.6.1 管程的基本概念48

2.6.2 利用管程解决生产者-消费者问题49

2.7 进程通信50

2.7.1 进程通信的类型51

2.7.2 消息传递通信51

2.8 线程54

2.8.1 线程的基本概念54

2.8.2 线程间的同步和通信56

2.8.3 线程的实现56

2.9 UNIX的进程管理57

2.9.1 进程描述57

2.9.2 进程状态及其转换58

2.9.3 进程控制59

2.9.4 进程的同步与通信60

本章小结62

实验3 Windows 2000 Professional任务管理器的进程管理62

习题64

第3章 处理机调度与死锁68

3.1 处理机调度的基本概念68

3.1.1 处理机调度的层次68

3.1.2 调度队列模型69

3.1.3 调度性能的评价准则70

3.2 作业调度72

3.2.1 作业的概念72

3.2.2 作业状态及转换72

3.2.3 作业调度73

3.2.4 作业调度算法74

3.3 进程调度77

3.3.1 进程调度的功能77

3.3.2 进程调度的时机78

3.3.3 进程调度性能评价78

3.3.4 进程调度算法78

3.4 死锁81

3.4.1 产生死锁的原因81

3.4.2 产生死锁的必要条件82

3.4.3 处理死锁的基本方法83

3.4.4 预防死锁83

3.5 资源分配图与死锁定理84

3.5.1 资源分配图（Resource Allocation Graph）84

3.5.2 死锁定理85

3.6 避免死锁85

3.6.1 系统资源的分配状态86

3.6.2 单种资源的银行家算法86

3.6.3 多种资源的银行家算法88

3.7 死锁的检测与恢复90

3.7.1 死锁的检测时机90

3.7.2 死锁的检测方法90

3.7.3 死锁的解除91

3.7.4 处理死锁的综合方法92

3.8 UNIX的进程调度92

本章小结93

习题94

第4章 存储器管理97

4.1 存储器管理概述97

4.1.1 存储器的层次97

4.1.2 存储管理的目的98

4.1.3 存储管理的功能98

4.2 分区存储管理100

4.2.1 单一连续分区存储管理100

4.2.2 固定分区存储管理102

4.2.3 可变分区存储管理105

4.3 分页式存储管理111

4.3.1 基本思想111

4.3.2 地址转换与存储保护112

4.3.3 内存块的组织与管理115

4.3.4 分页式存储管理的特点与缺点117

4.4 分段式存储管理117

4.4.1 分段存储管理方式的引入117

4.4.2 分段存储管理的基本思想118

4.4.3 段的共享119

4.4.4 分页与分段的比较120

4.4.5 段页式存储管理方式120

4.5 虚拟存储器的概念122

4.5.1 虚拟存储器的引入122

4.5.2 虚拟存储器的实现123

4.6 请求分页式存储管理124

4.6.1 基本思想124

4.6.2 缺页中断与地址变换125

4.6.3 页面淘汰算法128

4.6.4 请求分页式存储管理的优缺点131

4.7 请求分段式存储管理131

4.7.1 请求分段的实现131

4.7.2 段的共享与保护134

4.7.3 请求段页式存储管理135

4.8 UNIX的存储管理135

4.8.1 交换136

4.8.2 请求分页136

4.8.3 换页进程139

本章小结140

实验4 提高Windows 2000 Professional操作系统的内存性能142

习题143

第5章 设备管理146

5.1 概述146

5.1.1 设备管理的目标和功能146

5.1.2 计算机设备的分类147

5.1.3 I/O系统的组成148

5.2 输入／输出的处理步骤152

5.2.1 I/O系统的层次结构152

5.2.2 I/O中断处理程序153

5.2.3 设备驱动程序153

5.2.4 输入／输出管理程序154

5.3 设备的分配与调度算法154

5.3.1 管理设备时的数据结构154

5.3.2 独享设备的分配155

5.3.3 共享磁盘的调度156

5.4 数据传输的方式160

5.4.1 程序循环测试方式160

5.4.2 中断驱动I/O控制方式161

5.4.3 直接存储器存取（DMA）方式163

5.4.4 通道方式164

5.5 设备管理中的若干技术165

5.5.1 I/O缓冲技术165

5.5.2 虚拟设备与Spooling技术169

5.6 UNIX的设备管理170

5.6.1 字符设备缓冲区管理171

5.6.2 块设备缓冲区管理172

本章小结174

实验5 Windows 2000 Professional操作系统鼠标处理174

习题177

第6章 文件管理179

6.1 文件管理概述179

6.1.1 文件系统的引入179

6.1.2 文件及其分类180

6.1.3 文件系统182

6.2 文件的结构184

6.2.1 文件的逻辑结构与存取方法184

6.2.2 文件的物理结构与存储设备186

6.3 文件管理与目录结构189

6.3.1 文件控制块与索引节点189

6.3.2 文件目录结构191

6.3.3 “按名存取”的实现193

6.4 文件存储空间的管理194

6.4.1 位示图法194

6.4.2 空闲区表法195

6.4.3 空闲链表法196

6.5 文件的共享与保护197

6.5.1 文件的共享197

6.5.2 文件的保护和保密198

6.6 UNIX的文件管理200

6.6.1 UNIX文件系统概述200

6.6.2 文件的物理结构200

6.6.3 索引节点的管理202

6.6.4 文件存储空间的管理203

6.6.5 目录管理204

本章小结204

实验6 优化Windows 2000 Professional操作系统磁盘子系统205

习题206

第7章 操作系统的安全性208

7.1 引言208

7.1.1 系统安全性的内容和性质208

7.1.2 对系统安全的威胁类型209

7.1.3 对各类资源的威胁210

7.1.4 信息技术安全评价公共准则212

7.2 数据加密技术214

7.2.1 数据加密技术概述214

7.2.2 数字签名和数字证书216

7.2.3 网络加密技术217

7.3 认证技术217

7.3.1 基于口令的身份认证技术218

7.3.2 基于物理标志的认证技术219

7.3.3 基于公开密钥的认证技术220

7.4 防火墙技术221

7.4.1 包过滤防火墙222

7.4.2 代理服务技术223

7.4.3 规则检查防火墙225

本章小结225

实验7 Windows 2000 Professional操作系统的安全机制226

习题228

第8章 网络操作系统与分布式操作系统230

8.1 计算机网络概述230

8.1.1 计算机网络的概念230

8.1.2 数据通信基本概念234

8.1.3 网络体系结构235

8.2 网络操作系统238

8.2.1 网络操作系统概述238

8.2.2 网络操作系统的功能239

8.2.3 网络操作系统提供的服务241

8.3 分布式操作系统242

8.3.1 分布式系统概述242

8.3.2 分布式进程通信244

8.3.3 分布式资源管理245

8.3.4 分布式进程同步245

8.3.5 分布式系统中的死锁246

8.3.6 分布式文件系统246

8.3.7 分布式进程迁移247

本章小结248

习题248

综合课程设计1 软盘驱动器的设计249

综合课程设计2 简单的文件管理器的设计253

附录A 习题参考答案256

参考文献268