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第1章 概论1

1.1 计算机与操作系统1

1.1.1 计算机发展简介1

1.1.2 操作系统的发展5

1.1.3 存储程序式计算机的结构和特点20

1.2 操作系统的基本概念22

1.2.1 操作系统的定义及其在计算机系统中的地位22

1.2.2 操作系统的功能24

1.2.3 操作系统的特性及其应解决的基本问题26

1.3 操作系统的总体框架29

1.3.1 计算机系统的层次划分29

1.3.2 操作系统提供的抽象计算环境31

1.3.3 操作系统的总体结构32

1.3.4 支撑操作系统的知识框架43

1.4 从不同角度刻画操作系统43

1.4.1 用户观点43

1.4.2 资源管理观点44

1.4.3 进程观点45

1.4.4 模块分层观点46

1.5 安全操作系统47

1.5.1 主要的安全评价准则47

1.5.2 可信计算机系统安全评价准则TCSEC49

1.5.3 安全标准应用分析51

1.6 小结52

1.7 习题53

第2章 操作系统接口55

2.1 概述55

2.1.1 系统调用55

2.1.2 shell命令及其解释程序60

2.2 Linux的安装70

2.2.1 安装前的准备70

2.2.2 建立硬盘分区71

2.2.3 安装类型72

2.2.4 安装过程73

2.2.5 操作系统的安装概念73

2.3 Linux的使用74

2.3.1 使用常识74

2.3.2 文件操作命令75

2.3.3 文本编辑命令83

2.3.4 shell的特殊字符86

2.3.5 进程控制命令90

2.3.6 网络配置和网络应用工具92

2.3.7 联机帮助96

2.4 系统管理96

2.4.1 超级用户97

2.4.2 用户和用户组管理97

2.4.3 文件系统管理100

2.4.4 Linux源代码文件安置的目录结构104

2.5 小结104

2.6 习题104

第3章 进程机制与并发程序设计106

3.1 概述106

3.2 进程的基本概念107

3.2.1 计算机执行程序的最基本方式——单道程序的执行107

3.2.2 多个程序驻留内存——多个程序依次顺序执行107

3.2.3 进程的概念和结构——多个程序并发执行107

3.2.4 进程的定义110

3.3 进程的状态和进程控制块112

3.3.1 进程的状态及状态转化112

3.3.2 进程控制块114

3.4 进程控制115

3.4.1 原语115

3.4.2 进程控制原语116

3.5 线程的基本概念116

3.5.1 线程的引入117

3.5.2 线程与进程的比较117

3.6 进程调度118

3.6.1 进程调度的职能118

3.6.2 进程调度算法119

3.6.3 调度时的进程状态图122

3.7 进程通信123

3.7.1 临界资源和临界区123

3.7.2 进程的通信方式之一——同步与互斥123

3.7.3 两个经典的同步／互斥问题126

3.7.4 结构化的同步／互斥机制——管程129

3.7.5 进程的通信方式之二——消息缓冲131

3.8 死锁133

3.8.1 死锁的原因和必要条件133

3.8.2 预防死锁135

3.8.3 发现死锁138

3.8.4 解除死锁139

3.9 Linux中的进程141

3.9.1 Linux进程控制块PCB简介141

3.9.2 进程的创建147

3.9.3 进程调度149

3.9.4 进程的退出与消亡151

3.9.5 相关的系统调用151

3.9.6 信号153

3.9.7 信号量与PV操作155

3.9.8 等待队列156

3.9.9 管道157

3.9.10 Linux内核体系结构158

3.10 并发程序设计实例159

3.11 小结161

3.12 习题161

第4章 存储管理162

4.1 概述162

4.2 存储体系162

4.3 存储管理的功能163

4.4 分区存储管理167

4.4.1 固定式分区167

4.4.2 可变式分区168

4.4.3 分区管理方案的优缺点173

4.5 页式存储管理173

4.5.1 基本思想173

4.5.2 地址转换174

4.5.3 页式存储管理的优缺点178

4.6 段式存储管理179

4.6.1 段式存储管理技术的提出179

4.6.2 段式地址转换179

4.7 段页式存储管理180

4.8 覆盖与交换技术182

4.8.1 覆盖技术182

4.8.2 交换技术183

4.9 虚拟存储管理184

4.9.1 局部性原理184

4.9.2 虚拟页式存储管理186

4.10 用户编程中的内存管理实例分析192

4.11 Linux内存管理概述196

4.11.1 基本思想196

4.11.2 Linux中的页表196

4.11.3 内存的分配和释放198

4.11.4 内存映射和需求分页199

4.11.5 内存交换201

4.11.6 页目录和页表的数据结构表示201

4.12 小结202

4.13 习题203

第5章 输入／输出系统204

5.1 概述204

5.2 I/O硬件204

5.2.1 循环等待（忙等待）206

5.2.2 中断207

5.2.3 直接内存访问211

5.2.4 通道214

5.2.5 I/O硬件小结215

5.3 I/O软件216

5.3.1 应用程序的I/O接口216

5.3.2 内核I/O子系统221

5.3.3 把I/O请求转换为硬件操作227

5.3.4 流229

5.3.5 性能230

5.3.6 设备分配233

5.3.7 I/O进程控制236

5.4 Linux输入／输出系统概述238

5.4.1 简介238

5.4.2 Linux输入／输出的过程238

5.4.3 Linux设备管理基础239

5.4.4 Linux的中断处理243

5.4.5 设备驱动程序的框架244

5.4.6 并口打印设备驱动程序247

5.4.7 Linux输入／输出实现层次及数据结构250

5.5 小结251

5.6 习题253

第6章 文件系统255

6.1 概述255

6.2 文件系统的概念255

6.2.1 文件255

6.2.2 目录258

6.2.3 文件系统260

6.3 实现文件262

6.3.1 文件的结构262

6.3.2 文件的组成和文件控制块265

6.3.3 文件共享机制267

6.3.4 活动文件表和活动符号名表268

6.3.5 文件的存取方法270

6.3.6 文件的使用与控制270

6.4 实现目录272

6.4.1 单级目录结构272

6.4.2 两级目录结构273

6.4.3 多级目录结构273

6.5 磁盘空间管理276

6.5.1 空闲盘区链276

6.5.2 空闲盘区目录276

6.5.3 位示图276

6.6 文件系统的结构和工作流程277

6.6.1 文件系统的层次结构277

6.6.2 文件系统的工作流程280

6.7 文件系统的安全性和保护机制281

6.7.1 文件存取控制矩阵282

6.7.2 文件存取控制表282

6.7.3 用户权限表283

6.7.4 文件口令283

6.7.5 文件加密283

6.8 Linux文件系统284

6.8.1 虚拟文件系统284

6.8.2 ext2文件系统290

6.8.3 Linux文件系统管理294

6.8.4 Linux系统调用297

6.8.5 Linux文件系统的数据结构304

6.9 小结306

6.10 习题307

第7章 磁盘存储管理308

7.1 概述308

7.2 磁盘结构308

7.2.1 磁盘308

7.2.2 磁盘种类309

7.2.3 磁盘访问时间309

7.3 磁盘调度310

7.3.1 先来先服务（FCFS）311

7.3.2 最短寻道时间优先（SSTF）311

7.3.3 各种扫描算法311

7.3.4 磁盘调度算法的选择313

7.4 磁盘格式化313

7.5 廉价冗余磁盘阵列314

7.5.1 利用冗余技术提高可靠性314

7.5.2 利用并行提高性能315

7.5.3 RAID层次316

7.6 高速缓存管理320

7.6.1 磁盘高速缓存的形式320

7.6.2 数据交付321

7.6.3 置换算法321

7.6.4 周期性写回磁盘322

7.6.5 提高磁盘I/O速度的其他方法322

7.7 存储可靠性的实现323

7.8 小结324

7.9 习题324

第8章 系统安全325

8.1 概述325

8.2 安全问题325

8.2.1 程序威胁327

8.2.2 系统和网络威胁335

8.3 保护机制339

8.3.1 保护的原则339

8.3.2 保护域340

8.3.3 访问矩阵343

8.3.4 访问矩阵的实现346

8.3.5 访问控制348

8.3.6 访问权的撤销348

8.3.7 基于能力的系统350

8.3.8 基于语言的保护351

8.4 加密技术355

8.4.1 加密356

8.4.2 加密技术的实现361

8.4.3 SSL的加密机制363

8.5 用户认证364

8.5.1 密码364

8.5.2 密码的缺点365

8.5.3 加密的密码366

8.5.4 一次性密码366

8.5.5 生物计量方法367

8.6 安全防御368

8.6.1 安全策略368

8.6.2 漏洞评估368

8.6.3 入侵检测369

8.6.4 病毒防护371

8.6.5 防火墙372

8.6.6 审查、记账和记录373

8.7 计算机安全分类374

8.8 Windows XP的安全特性375

8.9 小结376

8.10 习题377

第9章 其他类型操作系统379

9.1 多媒体系统379

9.1.1 BeOS操作系统379

9.1.2 Windows XP Media Center Edition381

9.2 多处理机系统383

9.2.1 多处理机383

9.2.2 集群系统388

9.2.3 分布式系统392

9.3 实时操作系统396

9.3.1 实时系统简介396

9.3.2 实时操作系统简介397

9.3.3 实例介绍400

9.4 小结402

9.5 习题403

附录404

附录A Linux常用命令404

A.1 常用文件和目录操作命令404

A.2 文件压缩和文档命令409

A.3 文件系统命令410

A.4 DOS兼容命令411

A.5 系统状态命令412

A.6 用户管理命令413

A.7 网络服务的用户命令414

A.8 网络管理员命令415

A.9 进程管理命令416

A.10 自动任务命令417

A.11 高效命令418

A.12 shell命令418

A.13 打印命令419

附录B 操作系统实例419

B.1 实时操作系统RTLinux419

B.1.1 简介419

B.1.2 RTLinux安装423

B.1.3 编写RTLinux程序425

B.2 集群及PVM428

B.2.1 集群的概念428

B.2.2 PVM的产生和发展428

B.2.3 PVM的特点428

B.2.4 PVM的系统组成429

B.2.5 PVM的安装和使用430

附录C 云计算与Google App Engine431

C.1 网格计算与云计算431

C.2 Google App Engine433

C.2.1 Google App Engine引言433

C.2.2 Google App Engine的使用433

C.3 Google App Engine开发环境的安装434

C.3.1 安装SDK434

C.3.2 创建一个GAE账户439

C.4 使用Google App Engine的开发实例441

参考文献447