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第一部分　操作系统概论第1章　操作系统概述2

1.1　操作系统的概念2

1.1.1　操作系统层次模型2

1.1.2　操作系统的含义4

1.1.3　操作系统的目的5

1.1.4　操作系统的功能5

1.2　操作系统的特点8

1.2.1　操作系统的研究观点8

1.2.2　操作系统的特征9

1.3　操作系统的发展与类型10

1.3.1　操作系统的发展动力10

1.3.2　操作系统的发展历程10

1.3.3　操作系统的类型15

1.4　操作系统的运行环境16

1.4.1　操作系统运行的硬件环境组成16

1.4.2　操作系统运行涉及的硬件支持17

1.5　操作系统的结构设计方法18

1.5.1　模块接口法18

1.5.2　有序分层法19

1.5.3　微核法19

1.6　本章小结20

习题20

第二部分　进程管理24

第2章　进程与线程24

2.1 多道程序设计与进程概念24

2.1.1 多道程序设计技术24

2.1.2　程序的顺序执行与并发执行25

2.1.3　进程的概念29

2.1.4　进程特征30

2.2　进程的状态与转换31

2.2.1　三状态模型及其转换31

2.2.2　五状态模型及其转换32

2.2.3　七状态模型及其转换33

2.3　进程控制35

2.3.1　操作系统内核35

2.3.2　进程控制手段36

2.3.3　主要进程控制原语36

2.4　进程组织39

2.4.1　进程控制块39

2.4.2　进程的组织方式41

2.4.3　进程组织示例42

2.5　进程通信42

2.5.1　进程通信概述43

2.5.2　消息传递系统的实现44

2.6　线程基础47

2.6.1 线程引入47

2.6.2　线程的定义与特征48

2.6.3　线程的实现49

2.7　本章小结51

习题51

第3章　进程同步53

3.1　进程同步的基本概念53

3.1.1　进程之间的关系53

3.1.2　临界资源与临界区54

3.1.3　进程同步机制的准则55

3.2 实现进程互斥的基本方法56

3.2.1 软件方法56

3.2.2　硬件方法60

3.3　信号量机制61

3.3.1　单信号量机制62

3.3.2　多信号量机制66

3.4　管程机制68

3.4.1　管程的引入68

3.4.2　管程的使用69

3.5　典型进程同步机制问题75

3.5.1 生产者—消费者问题75

3.5.2　读者—写者问题80

3.5.3　哲学家就餐问题84

3.6　本章小结87

习题88

第4章　进程调度与死锁92

4.1 处理器调度的基本概念92

4.1.1 处理器调度的类型92

4.1.2　调度模型94

4.2　进程调度准则95

4.3　进程调度基础97

4.4　经典进程调度算法99

4.4.1　先来先服务调度算法99

4.4.2　最短优先调度算法100

4.4.3 最短剩余时间调度算法101

4.4.4　时间片轮转调度算法101

4.4.5　优先权调度算法102

4.4.6　最高响应比优先调度算法103

4.4.7　多级队列反馈调度算法104

4.4.8　进程调度算法示例105

4.5　进程死锁与处置107

4.5.1　死锁的基本概念107

4.5.2　死锁的分析模型109

4.5.3　死锁的处置策略111

4.6　本章小结117

习题118

第5章　用户接口与作业管理120

5.1 用户与操作系统的接口方式120

5.1.1 作业级接口120

5.1.2　程序级接口121

5.2　批处理系统的作业管理122

5.2.1　作业的基本概念122

5.2.2　批处理系统的作业组织123

5.2.3　批处理作业的状态转换与控制124

5.2.4　批处理系统的作业调度126

5.3 交互式系统的作业管理130

5.3.1　命令式接口130

5.3.2 图形用户界面式接口131

5.4　本章小结132

习题132

第三部分　内存管理136

第6章　存储管理基础136

6.1　存储管理的概念136

6.1.1　存储管理的目的136

6.1.2　存储管理的基本过程137

6.1.3　覆盖与交换技术142

6.2　连续分配方式与管理144

6.2.1　单一连续分配方式144

6.2.2　分区分配方式145

6.3 非连续分配方式与管理152

6.3.1 分页管理方式152

6.3.2　分段管理方式159

6.3.3　段页式管理方式164

6.4　本章小结167

习题168

第7章　虚拟内存管理170

7.1　虚拟存储基本概念170

7.1.1　虚拟存储的引入170

7.1.2　虚拟存储实现技术172

7.2　请求分页管理方式173

7.2.1 请求分页分配基本思想173

7.2.2　请求分页分配管理175

7.2.3 页面分配与调入177

7.2.4　页面置换180

7.2.5　抖动处理187

7.3　请求分段管理方式190

7.3.1 请求分段分配基本思想190

7.3.2　请求分段分配管理191

7.4　请求段页式管理方式192

7.4.1　请求段页式分配基本思想192

7.4.2　请求段页式分配管理193

7.5 本章小结194

习题194

第四部分　输入输出管理第8章　I/O管理198

8.1　I/O管理概述198

8.1.1 I/O系统与过程198

8.1.2　I/O功能部件199

8.1.3　I/O控制方式203

8.1.4　I/O管理目标与功能206

8.2　输入输出核心子系统207

8.2.1 I/O调度207

8.2.2　缓冲区管理208

8.2.3　设备分配与回收210

8.2.4　实现虚拟设备的SPOOLing技术214

8.2.5 出错处理216

8.3　本章小结216

习题216

第五部分　文件管理220

第9章　文件管理基础220

9.1 概述220

9.1.1　文件与文件系统220

9.1.2　文件的类型222

9.1.3　文件的存储介质222

9.2　文件的逻辑组织224

9.2.1 堆文件224

9.2.2　顺序文件224

9.2.3　索引顺序文件225

9.2.4 索引文件226

9.3 文件目录226

9.3.1　基本概念226

9.3.2　文件目录结构227

9.3.3 目录查询231

9.4　文件共享232

9.5　文件保护235

9.6　本章小结236

习题236

第10章　文件系统实现238

10.1 文件系统层次结构238

10.1.1 文件系统管理对象238

10.1.2 系统管理软件集合238

10.1.3　用户接口239

10.2　外存空间管理239

10.2.1 列表239

10.2.2　位图240

10.2.3　链表240

10.2.4 索引240

10.3 文件系统实现需要的结构信息241

10.3.1　磁盘结构信息241

10.3.2　内存结构信息241

10.3.3 目录实现的数据结构242

10.4　文件的存储组织与存取方式243

10.4.1 文件的存储组织243

10.4.2 文件的存取方式247

10.5　文件系统的性能问题248

10.5.1　磁盘优化调度248

10.5.2　磁盘高速缓冲250

10.5.3　文件系统的可靠性250

10.6　文件管理示例251

10.6.1 文件存储空间的管理252

10.6.2　文件的存储组织252

10.6.3　支持文件存取的用户文件描述符表和文件表252

10.6.4 目录管理254

10.7　本章小结255

习题255

第六部分　操作系统示例分析第11章　Linux示例分析258

11.1　Linux操作系统中的进程和线程258

11.1.1　进程描述符258

11.1.2　Linux进程的内核栈261

11.1.3　Linux进程的状态262

11.1.4　Linux的O号进程init_task262

11.1.5 Linux系统中进程的组织262

11.1.6 Linux系统中进程的控制263

11.1.7 Linux中的进程通信机制265

11.1.8 Linux中的线程及其控制266

11.2 Linux中的信号量266

11.2.1 Linux内核中的信号量266

11.2.2 Linux用户态的信号量集接口267

11.3 Linux中的调度268

11.3.1 Linux中的调度策略269

11.3.2 Linux进程的时间片269

11.3.3 Linux进程调度的时机270

11.3.4 Linux中的调度算法271

11.4 Linux中的物理内存管理273

11.4.1 Linux中物理页框的描述274

11.4.2 Linux中的动态可分配物理内存275

11.4.3 Linux中物理内存的zone划分275

11.4.4 Linux中动态可分配物理内存的使用276

11.4.5 伙伴算法277

11.5 Linux进程的地址空间及其维护278

11.5.1 Linux进程的用户态地址空间和内核态地址空间278

11.5.2 Linux的进程地址空间描述符278

11.5.3 线性区及其组织279

11.5.4 线性区的属性标志280

11.5.5 线性区相关操作280

11.5.6 页表281

11.6 Linux的I/O子系统281

11.6.1 Linux内核中的I/O低级操作281

11.6.2 Linux的设备文件和I/O高级操作282

11.6.3 设备驱动285

11.7 Linux的文件系统286

11.7.1 VFS中的目录组织286

11.7.2 VFS提供的系统调用288

11.7.3 VFS的实现292

11.7.4 EXT2文件系统299

11.8 本章小结302

习题302

第七部分 操作系统的扩展内容第12章 操作系统的安全306

12.1 操作系统安全的重要性306

12.2 操作系统的安全等级306

12.2.1 TCSEC306

12.2.2 国际通用准则CC307

12.2.3 我国的安全评估标准307

12.3 操作系统的安全服务308

12.3.1 用户管理的安全性308

12.3.2 访问控制安全服务308

12.4 主流操作系统的安全措施309

12.4.1 Windows NT的安全性309

12.4.2 UNIX/Linux的安全性312

12.5 本章小结313

习题313

第13章 分布式操作系统基础314

13.1 概述314

13.1.1 操作系统的概念314

13.1.2 分布式计算技术316

13.1.3 分布式操作系统概述318

13.2 经典的分布式操作系统322

13.2.1 Mach322

13.2.2 Amoeba323

13.2.3 Chorus324

13.2.4 Spring324

13.3 通信325

13.3.1 远程过程调用RPC325

13.3.2 Mach中的端口及其通信326

13.3.3 Spring中的Door326

13.3.4 通信中的代理327

13.3.5 代理的建立327

13.4 命名系统328

13.4.1 Mach中端口的命名和端口名字空间328

13.4.2 统一资源定位符和统一资源命名329

13.4.3 域名系统DNS的层次组织329

13.4.4 目录服务X.500属性名空间的组织330

13.5 资源管理330

13.5.1 管理策略330

13.5.2 集中式算法331

13.5.3 分布式的时间戳方法331

13.5.4 令牌环网算法332

13.6 处理器管理332

13.6.1 基于图论的分配332

13.6.2 发送者或接收者发起的分布式启发式算法333

13.7 本章小结333

习题334

第14章 多核操作系统335

14.1 多核技术简介335

14.2 多核操作系统的类型336

14.3 多核操作系统关键技术337

14.3.1 多核中的同步与互斥338

14.3.2 多核中的调度339

14.4 本章小结342

习题342

参考文献343