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第1章 引论1

1.1 操作系统的概念1

1.1.1 计算机系统1

1.1.2 什么是操作系统3

1.1.3 操作系统的目标4

1.2 操作系统的形成与发展4

1.2.1 操作系统的形成5

1.2.2 操作系统的进一步发展12

1.2.3 推动操作系统发展的主要动力17

1.3 研究操作系统的几种观点18

1.3.1 软件的观点18

1.3.2 计算机系统资源管理的观点18

1.3.3 进程的观点19

1.3.4 用户与计算机硬件系统之间接口的观点19

1.3.5 虚机器观点20

1.3.6 服务提供者观点20

1.4 操作系统的功能与特征21

1.4.1 操作系统的功能21

1.4.2 操作系统的特征26

1.5 操作系统结构设计27

1.5.1 传统的操作系统结构27

1.5.2 现代的操作系统结构29

1.6 操作系统的硬件环境31

1.6.1 中央处理机31

1.6.2 存储系统34

1.6.3 缓冲技术36

1.6.4 中断技术37

1.6.5 时钟43

小结44

习题45

第2章 用户接口和作业管理46

2.1 概述46

2.1.1 作业的基本概念46

2.1.2 用户接口47

2.2 命令接口48

2.2.1 联机命令接口48

2.2.2 脱机命令接口50

2.3 系统调用51

2.3.1 系统调用的概念51

2.3.2 系统调用的处理过程52

2.4 作业管理53

2.4.1 作业控制块和作业表53

2.4.2 作业的建立54

2.4.3 批处理作业的调度55

2.4.4 作业的执行58

2.4.5 作业的终止与撤销58

2.4.6 作业状态59

小结60

习题60

第3章 进程与进程管理62

3.1 进程的引入62

3.1.1 前趋图的定义62

3.1.2 程序顺序执行63

3.1.3 程序并发执行63

3.1.4 多道程序设计65

3.2 进程66

3.2.1 进程的概念66

3.2.2 进程的基本状态及其转换67

3.2.3 进程控制块70

3.2.4 进程控制72

3.3 进程调度77

3.3.1 调度的基本概念77

3.3.2 进程调度算法78

3.3.3 进程调度的时机和过程82

3.4 线程的基本概念83

3.4.1 线程的引入83

3.4.2 线程的定义和属性84

3.4.3 线程与进程的比较85

3.4.4 线程的实现机制86

3.5 Linux的进程与进程管理87

3.5.1 Linux的进程结构与进程控制87

3.5.2 Linux的核心进程调度88

小结94

习题95

第4章 进程同步与通信97

4.1 进程间的相互作用97

4.1.1 进程间的联系97

4.1.2 利用软件方法解决进程互斥问题99

4.1.3 利用硬件方法解决进程互斥问题102

4.1.4 信号量机制103

4.1.5 经典进程同步问题107

4.1.6 管程机制115

4.2 进程通信121

4.2.1 进程通信的类型121

4.2.2 直接通信和间接通信123

4.2.3 消息缓冲队列通信机制124

4.3 死锁125

4.3.1 产生死锁的原因和必要条件126

4.3.2 预防死锁129

4.3.3 避免死锁130

4.3.4 检测死锁134

4.3.5 解除死锁136

4.4 Linux进程间通信136

4.4.1 Linux进程通信的基本概念136

4.4.2 Linux消息队列139

4.4.3 Linux的信号量142

4.4.4 共享内存144

4.4.5 Linux系统调用与进程通信146

4.4.6 进程通信信号146

小结147

习题148

第5章 存储器管理151

5.1 概述151

5.1.1 存储体系151

5.1.2 存储管理的目的151

5.1.3 存储管理的任务152

5.1.4 程序的链接和装入153

5.1.5 存储管理方式的分类155

5.2 连续存储管理方式156

5.2.1 单一连续分配156

5.2.2 分区分配156

5.3 覆盖技术与交换技术161

5.3.1 覆盖技术161

5.3.2 交换技术162

5.4 分页存储管理方式162

5.4.1 工作原理163

5.4.2 动态地址变换164

5.4.3 快表165

5.4.4 两级和多级页表166

5.4.5 分配与回收167

5.5 分段存储管理方式167

5.5.1 工作原理168

5.5.2 动态地址变换168

5.5.3 存储保护169

5.5.4 分页和分段的主要区别169

5.6 段页式存储管理方式169

5.6.1 工作原理170

5.6.2 地址变换170

5.7 虚拟存储器171

5.7.1 概述171

5.7.2 分页虚拟存储管理172

5.7.3 分段虚拟存储管理180

5.8 Linux的内存管理182

5.8.1 Linux存储管理的重要数据结构182

5.8.2 页表的管理184

5.8.3 页面分配和回收184

5.8.4 页面换入185

5.8.5 换出与丢弃页面186

5.8.6 页面错误的处理187

5.8.7 页面cache188

5.8.8 Linux的swap cache188

5.8.9 内核cache的管理189

小结191

习题192

第6章 文件管理194

6.1 概述194

6.1.1 文件和文件系统194

6.1.2 文件的分类195

6.2 文件的结构和存取方式196

6.2.1 文件的存取方式196

6.2.2 文件的逻辑结构197

6.2.3 存储介质198

6.2.4 文件的物理结构201

6.3 文件目录209

6.3.1 文件控制块210

6.3.2 文件目录结构210

6.3.3 目录的查找和目录的改进212

6.4 文件系统的实现214

6.4.1 打开文件表214

6.4.2 外存空间管理215

6.5 文件的使用217

6.5.1 主要操作217

6.5.2 文件共享219

6.6 文件系统的安全性和数据一致性222

6.6.1 防止人为因素造成的文件不安全性223

6.6.2 防止系统因素或自然因素造成的文件不安全性225

6.6.3 文件系统的数据一致性229

6.7 磁盘调度230

6.7.1 磁盘I/O时间231

6.7.2 磁盘的移臂调度231

6.7.3 磁盘的优化分布233

6.8 Linux的文件系统234

6.8.1 Linux文件系统的结构234

6.8.2 Linux文件类型235

6.8.3 Linux文件系统的目录235

6.8.4 Linux文件的查找236

6.8.5 Linux文件的操作236

6.8.6 Linux文件的共享239

6.8.7 Linux文件目录操作240

6.8.8 Linux文件的一致性处理240

6.8.9 Linux EXT2文件系统241

6.8.10 EXT2位示图和I结点图242

6.8.11 Linux高速缓存243

小结245

习题246

第7章 设备管理248

7.1 概述248

7.1.1 设备的分类248

7.1.2 设备管理的目标和功能249

7.2 I/O硬件特点250

7.2.1 设备组成250

7.2.2 设备接口250

7.2.3 设备控制器250

7.2.4 通道251

7.2.5 I/O控制方式253

7.2.6 缓冲技术256

7.3 I/O软件的组成259

7.3.1 I/O软件的目标259

7.3.2 中断处理程序259

7.3.3 设备驱动程序261

7.3.4 独立于设备的软件262

7.3.5 用户空间的I/O软件264

7.4 设备分配264

7.4.1 设备分配中的数据结构265

7.4.2 设备独立性266

7.4.3 设备分配267

7.5 虚拟设备268

7.5.1 Spooling技术268

7.5.2 共享打印机269

7.5.3 Spooling系统的优缺点270

7.6 Linux的I/O设备管理270

7.6.1 Linux中的设备文件270

7.6.2 Linux的设备驱动程序271

7.6.3 Linux的中断处理276

小结278

习题278

第8章 网络与分布式系统280

8.1 分布式系统概述280

8.1.1 分布式系统的概念280

8.1.2 通信结构281

8.1.3 开放式系统互连通信结构284

8.2 网络服务器288

8.2.1 服务器的结构289

8.2.2 磁盘和文件服务器290

8.2.3 文件高速缓冲存储器的一致性问题290

8.2.4 打印机服务器291

8.2.5 调制解调器服务器292

8.3 分布式进程管理292

8.3.1 分布式进程的状态及其转换292

8.3.2 处理机管理293

8.4 进程迁移294

8.4.1 进程迁移机制&.295

8.4.2 迁移处理296

8.5 分布式进程通信297

8.5.1 信息传送机制297

8.5.2 远程过程调用298

8.5.3 确定分布式系统的全局状态300

8.6 分布式进程同步与互斥303

8.6.1 事件定序法303

8.6.2 分布式互斥304

8.6.3 分布式算法306

8.7 分布式进程死锁问题309

8.7.1 资源分配中的死锁309

8.7.2 消息通信中的死锁311

小结312

习题313

参考文献314