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第1章 操作系统概述1

1.1 什么是操作系统1

1.2 操作系统的目标和功能3

1.2.1 操作系统的目标3

1.2.2 操作系统的功能4

1.3 操作系统的发展历程6

1.3.1 操作系统的形成6

1.3.2 操作系统的完善9

1.4 操作系统的分类9

1.4.1 多道批处理操作系统9

1.4.2 分时操作系统11

1.4.3 实时操作系统13

1.4.4 通用操作系统15

1.4.5 网络操作系统15

1.4.6 分布式操作系统16

1.4.7 微机操作系统16

1.4.8 嵌入式操作系统17

1.4.9 多处理机操作系统18

1.4.10 服务器操作系统19

1.4.11 大型机操作系统19

1.4.12 云操作系统20

1.4.13 移动操作系统22

1.5 支持操作系统的硬件环境24

1.6 操作系统的特征26

1.6.1 并发性26

1.6.2 资源共享性27

1.6.3 异步性27

1.7 现代操作系统27

1.7.1 Windows28

1.7.2 Mac OS30

1.7.3 UNIX31

1.7.4 Linux31

1.7.5 Android32

1.8 有关操作系统的研究33

习题134

阅读材料36

第2章 用户接口与作业管理39

2.1 操作系统提供的用户接口39

2.1.1 程序接口与系统调用39

2.1.2 操作接口与系统程序42

2.2 作业的基本概念45

2.2.1 作业的定义45

2.2.2 作业的分类46

2.3 批处理作业控制47

2.3.1 作业状态47

2.3.2 作业控制块48

2.4 调度算法49

2.4.1 作业调度算法的目标与设计因素49

2.4.2 单道批处理作业调度算法50

2.4.3 多道批处理作业调度算法51

习题252

阅读材料53

第3章 进程管理54

3.1 多道程序设计54

3.2 进程的概念55

3.2.1 前驱图和程序执行56

3.2.2 进程的描述63

3.3 进程控制块和状态转换64

3.3.1 进程控制块PCB64

3.3.2 进程状态及其转换67

3.4 进程控制72

3.4.1 操作系统控制结构72

3.4.2 进程创建与终止75

3.4.3 进程的阻塞与唤醒76

3.4.4 进程的挂起与激活77

3.4.5 进程间的相互关系78

3.5 线程79

3.5.1 线程的引入79

3.5.2 线程的结构与线程控制块TCB80

3.5.3 线程与进程81

3.5.4 线程的实现81

3.5.5 线程的调度84

3.5.6 线程的应用86

3.6 Linux进程管理89

3.6.1 Linux进程结构90

3.6.2 Linux进程状态及运行模式93

3.6.3 Linux进程控制95

习题397

阅读材料98

第4章 中断和处理机调度101

4.1 中断101

4.1.1 中断和指令周期101

4.1.2 中断处理103

4.1.3 多个中断106

4.1.4 多道程序设计107

4.1.5 调度机制108

4.1.6 高级、中级和低级调度110

4.2 处理机调度114

4.2.1 进程调度方式114

4.2.2 调度算法114

4.2.3 调度时机125

4.3 实时调度125

4.3.1 实现实时调度的基本条件125

4.3.2 实时调度算法的分类127

4.3.3 实时调度算法128

4.4 多处理机调度130

4.4.1 多处理机系统的类型130

4.4.2 自调度130

4.4.3 组调度131

4.5 Linux系统进程调度131

4.5.1 Linux时钟运作机制（时间基准）131

4.5.2 UNIX/Linux中的系统调用138

4.5.3 Linux调度程序138

习题4144

阅读材料145

第5章 并发性——互斥、同步和通信148

5.1 并发的原理148

5.1.1 与时间有关的错误148

5.1.2 互斥与同步的概念149

5.1.3 临界区与进程互斥150

5.1.4 硬件支持互斥的方法151

5.2 信号量机制153

5.2.1 信号量的概念153

5.2.2 信号量的应用154

5.2.3 生产者-消费者问题信号量机制解法155

5.2.4 哲学家进餐问题信号量机制解法157

5.2.5 读者写者问题解法158

5.3 管程机制160

5.3.1 管程的概念161

5.3.2 生产者-消费者问题管程机制解法162

5.3.3 哲学家进餐问题管程机制解法163

5.4 进程通信165

5.4.1 进程通信的方式165

5.4.2 消息缓冲通信166

5.4.3 信箱通信167

5.4.4 共享文件通信168

5.4.5 消息传递系统的若干问题168

习题5170

阅读材料171

第6章 并发性——死锁175

6.1 死锁的概念175

6.2 产生死锁的条件和处理176

6.2.1 必要条件176

6.2.2 处理死锁的基本方法177

6.3 死锁的预防178

6.3.1 预先分配策略178

6.3.2 有序分配策略179

6.4 死锁的避免180

6.4.1 系统安全状态180

6.4.2 银行家算法180

6.5 死锁的检测与解除183

6.5.1 死锁的检测183

6.5.2 死锁的解除185

6.6 死锁的综合处理策略186

习题6186

阅读材料188

第7章 内存管理191

7.1 内存管理的功能191

7.1.1 内存分配191

7.1.2 地址变换192

7.1.3 存储保护193

7.1.4 存储共享193

7.1.5 存储扩充193

7.2 程序的链接和加载194

7.2.1 程序的链接194

7.2.2 程序的加载196

7.3 连续分配方式197

7.3.1 单一连续分配197

7.3.2 固定分区分配198

7.3.3 动态分区分配199

7.3.4 可重定位分区分配201

7.3.5 交换和覆盖202

7.4 基本分页分配方式203

7.4.1 页面与页表204

7.4.2 地址变换机构205

7.4.3 页面大小208

7.5 基本分段分配方式208

7.5.1 段表209

7.5.2 地址变换机构210

7.5.3 共享与保护210

习题7212

阅读材料212

第8章 虚拟存储管理216

8.1 虚拟存储器216

8.1.1 虚拟存储器的定义216

8.1.2 虚拟存储器的特点217

8.1.3 虚拟存储器技术需要解决的问题217

8.2 请求页式分配218

8.2.1 请求分页硬件支持218

8.2.2 内存分配策略220

8.2.3 内存分配方法222

8.2.4 缺页处理222

8.3 页面置换算法223

8.3.1 最优页面置换算法223

8.3.2 先进先出置换算法224

8.3.3 最近最少使用置换算法225

8.3.4 用软件模拟LRU算法226

8.3.5 时钟算法228

8.3.6 改进Clock算法229

8.3.7 工作集模型229

8.4 虚拟段式分配231

8.4.1 请求分段中的硬件支持231

8.4.2 地址变换机构231

8.4.3 缺段中断232

8.5 段页式分配方式232

8.5.1 段页式分配的原理232

8.5.2 段页式分配的地址变换233

8.5.3 分段和分页的结合：Intel Pentium234

8.6 Linux系统的存储管理236

8.6.1 Linux的虚拟存储空间237

8.6.2 Linux管理内存空间的数据结构238

8.6.3 Linux内存区的分配、释放和淘汰239

习题8242

阅读材料243

第9章 设备管理246

9.1 I/O系统246

9.1.1 设备的类别246

9.1.2 设备标识248

9.1.3 I/O系统的结构249

9.2 I/O设备数据传输控制方式252

9.2.1 程序直接控制方式252

9.2.2 中断控制方式253

9.2.3 DMA控制方式254

9.2.4 通道控制方式255

9.3 设备管理与功能258

9.4 设备分配259

9.4.1 设备分配中的数据结构260

9.4.2 设备分配应考虑的因素和分配技术261

9.4.3 设备分配算法264

9.4.4 SPOOLING系统264

9.5 缓冲技术267

9.5.1 缓冲的引入267

9.5.2 单缓冲269

9.5.3 双缓冲271

9.5.4 循环缓冲272

9.5.5 缓冲池273

9.6 I/O软件设计277

9.6.1 I/O软件的设计目标和原则277

9.6.2 I/O中断处理程序278

9.6.3 设备驱动程序279

9.6.4 与硬件无关的操作系统I/O软件281

9.6.5 用户空间的I/O软件282

9.7 磁盘存储器管理283

9.7.1 磁盘I/O283

9.7.2 磁盘调度算法288

9.8 RAID技术292

9.8.1 RAID技术的引入292

9.8.2 RAID分级293

9.9 Linux的设备管理294

9.9.1 Linux设备管理概述295

9.9.2 设备驱动程序和内核之间的接口296

9.9.3 字符设备297

9.9.4 块设备297

9.9.5 网络设备299

习题9300

阅读材料301

第10章 文件管理304

10.1 文件系统的概念304

10.1.1 文件和文件系统304

10.1.2 文件分类305

10.1.3 文件操作307

10.2 文件的逻辑结构307

10.2.1 文件逻辑结构的类型308

10.2.2 顺序文件308

10.2.3 索引文件309

10.2.4 索引顺序文件309

10.2.5 直接文件和散列文件310

10.3 文件的物理结构311

10.3.1 顺序结构311

10.3.2 链接结构312

10.3.3 索引结构314

10.4 文件的存取方法317

10.4.1 顺序存取317

10.4.2 直接存取318

10.4.3 按键存取318

10.5 文件目录319

10.5.1 文件控制块与索引结点319

10.5.2 文件目录与目录文件321

10.5.3 目录结构322

10.5.4 目录查询技术325

10.6 文件存储空间管理326

10.6.1 空闲表和空闲链表326

10.6.2 位示图327

10.6.3 UNIX成组链接328

10.7 文件共享和保护330

10.7.1 文件共享的模式330

10.7.2 文件的保护333

10.8 Windows文件系统335

10.8.1 Windows磁盘管理和文件系统驱动335

10.8.2 Windows文件系统格式336

10.8.3 NTFS文件系统的结构338

10.9 Linux的文件系统340

10.9.1 ext2的文件系统341

10.9.2 虚拟文件系统346

10.10 分布式文件系统350

10.10.1 分布式文件系统的发展阶段351

10.10.2 HDFS系统构成352

10.10.3 HDFS文件的读写操作356

10.10.4 HDFS数据维护机制357

习题10358

阅读材料359

参考文献362