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第1章 操作系统概论1

1.1 操作系统的概念1

1.1.1 操作系统的定义1

1.1.2 操作系统的特征3

1.1.3 操作系统的功能4

1.1.4 操作系统的设计目标8

1.1.5 操作系统的性能指标9

1.2 操作系统的形成和发展9

1.2.1 人工操作阶段9

1.2.2 单道批处理10

1.2.3 多道批处理10

1.2.4 分时操作系统12

1.2.5 个人计算机操作系统13

1.2.6 实时操作系统14

1.2.7 网络操作系统15

1.2.8 分布式操作系统16

1.2.9 操作系统的进一步发展17

1.3 操作系统的结构19

1.3.1 整体结构19

1.3.2 分层结构20

1.3.3 虚拟机21

1.3.4 外核22

1.3.5 客户机／服务器结构23

1.4 常用操作系统简介24

1.4.1 Windows系列操作系统24

1.4.2 UNIX和Linux系统25

1.5 小结27

1.6 思考练习28

第2章 操作系统的界面29

2.1 用户工作环境29

2.1.1 用户环境29

2.1.2 系统的生成与引导30

2.1.3 实例分析：Linux系统启动32

2.2 操作系统的用户接口34

2.2.1 命令接口34

2.2.2 图形用户接口35

2.2.3 程序接口36

2.3 操作系统提供的服务37

2.3.1 操作系统提供的基本服务37

2.3.2 操作系统提供的公共函数38

2.4 小结39

2.5 思考练习39

第3章 处理器管理41

3.1 进程的引入41

3.1.1 程序的顺序执行41

3.1.2 程序的并发执行42

3.2 进程的概念43

3.2.1 进程的定义43

3.2.2 进程的状态44

3.2.3 进程控制块46

3.3 进程控制47

3.3.1 进程控制的概念47

3.3.2 进程控制机构47

3.3.3 进程创建48

3.3.4 进程撤销48

3.3.5 进程阻塞49

3.3.6 进程唤醒49

3.4 线程49

3.4.1 线程的概念49

3.4.2 线程的特点与状态50

3.4.3 线程的实现50

3.4.4 多线程模型51

3.4.5 线程池52

3.5 处理器调度53

3.5.1 处理器调度的层次53

3.5.2 选择调度算法的准则54

3.5.3 作业调度55

3.5.4 进程调度56

3.6 调度算法57

3.6.1 先来先服务57

3.6.2 短作业（进程）优先58

3.6.3 优先级调度58

3.6.4 时间片轮转法59

3.6.5 多级队列算法60

3.6.6 多级反馈队列调度61

3.6.7 高响应比优先调度62

3.7 多处理器调度和实时调度63

3.7.1 多处理器调度63

3.7.2 实时调度64

3.8 小结64

3.9 思考练习65

第4章 进程同步与死锁67

4.1 进程的同步和互斥67

4.1.1 进程的同步67

4.1.2 进程互斥68

4.1.3 信号量机制71

4.1.4 信号量的使用方法76

4.1.5 信号量的应用实例77

4.2 经典同步问题78

4.2.1 生产者-消费者问题79

4.2.2 读者-写作者问题80

4.2.3 哲学家进餐问题83

4.2.4 理发师问题86

4.3 管程87

4.3.1 管程的基本概念88

4.3.2 条件变量89

4.3.3 使用管程解决生产者-消费者问题90

4.4 进程通信91

4.4.1 进程通信的概念91

4.4.2 进程通信的方式92

4.4.3 消息传递系统93

4.4.4 消息缓冲队列通信机制95

4.4.5 管道通信方式97

4.5 死锁98

4.5.1 死锁的概念98

4.5.2 死锁产生的原因和必要条件99

4.5.3 死锁的描述——资源分配图101

4.5.4 处理死锁的方法103

4.6 死锁的预防和避免103

4.6.1 死锁的预防103

4.6.2 死锁的避免105

4.7 死锁的检测和解除111

4.7.1 死锁的检测111

4.7.2 死锁的解除113

4.8 小结114

4.9 思考练习115

第5章 存储管理119

5.1 存储管理的概念119

5.1.1 多级存储结构120

5.1.2 程序的运行过程122

5.1.3 存储管理的任务和功能124

5.1.4 存储管理方式128

5.2 连续内存分配130

5.2.1 单一连续分配130

5.2.2 固定分区分配130

5.2.3 动态分区分配132

5.2.4 可重定位分区分配136

5.3 内存不足时的管理138

5.3.1 覆盖138

5.3.2 交换139

5.4 分页存储管理140

5.4.1 分页存储管理的基本原理140

5.4.2 地址映射143

5.4.3 页表的结构145

5.4.4 页面的共享147

5.5 分段存储管理148

5.5.1 分段存储管理方式的引入148

5.5.2 分段存储管理的基本原理149

5.5.3 段的共享和保护151

5.5.4 段页式存储管理153

5.6 虚拟 存储器155

5.6.1 虚拟存储器的引入155

5.6.2 虚拟存储器的实现方法157

5.6.3 虚拟存储器的特征157

5.7 请求分页存储管理技术158

5.7.1 请求分页存储管理的硬件支持158

5.7.2 页面置换算法160

5.7.3 请求分页系统内存块的分配165

5.7.4 工作集理论和抖动问题167

5.8 小结168

5.9 思考练习170

第6章 文件管理173

6.1 文件的概念173

6.1.1 文件及其分类173

6.1.2 文件的属性176

6.2 文件目录176

6.2.1 文件控制块和文件目录177

6.2.2 文件目录结构178

6.2.3 目录的实现182

6.3 文件和目录操作183

6.3.1 文件操作183

6.3.2 目录操作184

6.4 文件的逻辑结构185

6.4.1 文件逻辑结构的类型186

6.4.2 顺序文件187

6.4.3 索引文件187

6.4.4 索引顺序文件188

6.5 文件的物理结构189

6.5.1 连续文件189

6.5.2 链接文件190

6.5.3 随机文件190

6.5.4 文件物理结构比较192

6.6 文件存储空间的分配192

6.6.1 连续分配192

6.6.2 链接分配194

6.6.3 索引分配198

6.7 文件存储空间的管理200

6.7.1 空闲文件目录201

6.7.2 空闲链表法202

6.7.3 位示图203

6.8 文件系统204

6.8.1 文件系统的结构204

6.8.2 文件系统的实现205

6.9 文件的共享和保护206

6.9.1 文件的共享206

6.9.2 文件保护208

6.9.3 文件系统的可靠性209

6.10 小结210

6.11 思考练习210

第7章 设备管理213

7.1 设备管理的概念213

7.1.1 设备的分类213

7.1.2 设备管理的任务和功能215

7.1.3 I/O系统结构216

7.1.4 设备控制器217

7.2 I/O控制方式219

7.2.1 程序直接控制方式219

7.2.2 中断方式220

7.2.3 DMA方式222

7.2.4 通道控制方式223

7.3 中断技术225

7.3.1 中断的基本概念226

7.3.2 中断的作用226

7.3.3 中断的分类与优先级227

7.3.4 软中断227

7.3.5 中断处理过程228

7.4 缓冲技术229

7.4.1 缓冲的引入229

7.4.2 缓冲的种类230

7.4.3 缓冲池的管理230

7.5 设备分配233

7.5.1 设备分配中的数据结构233

7.5.2 设备分配的原则234

7.5.3 SPOOLing系统236

7.5.4 虚拟设备—共享打印机237

7.5.5 SPOOLing系统的特点237

7.6 I/O软件238

7.6.1 I/O软件的设计目标和原则238

7.6.2 I/O中断处理程序239

7.6.3 设备驱动程序240

7.6.4 设备无关软件242

7.6.5 用户层I/O软件244

7.7 磁盘调度和管理245

7.7.1 磁盘结构245

7.7.2 磁盘访问时间246

7.7.3 磁盘调度247

7.7.4 磁盘高速缓存250

7.7.5 磁盘管理251

7.7.6 廉价磁盘冗余阵列253

7.8 小结255

7.9 思考练习256

第8章 操作系统的安全和保护257

8.1 计算机系统和操作系统安全257

8.1.1 计算机系统安全概述257

8.1.2 操作系统安全及信息安全评价准则258

8.1.3 计算机安全威胁分类259

8.2 操作系统安全机制260

8.2.1 数据加密的基本概念260

8.2.2 数字签名和身份认证262

8.2.3 授权机制264

8.2.4 审计264

8.3 计算机病毒265

8.3.1 计算机病毒的基本概念265

8.3.2 计算机病毒的类型267

8.3.3 病毒的预防和检测268

8.4 访问控制机制270

8.4.1 保护域270

8.4.2 访问矩阵271

8.4.3 访问矩阵的实现272

8.5 小结273

8.6 思考练习274

参考文献275