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第1章 绪论1

1.1 操作系统在计算机系统中的地位1

1.1.1 存储程序式计算机的结构和特点1

1.1.2 操作系统与计算机系统各层次的关系3

1.1.3 操作系统与计算机体系结构的关系4

1.2 操作系统的形成和发展6

1.2.1 操作系统发展的初级阶段6

1.2.2 操作系统的形成8

1.2.3 操作系统的进一步发展11

1.3 操作系统的基本概念11

1.3.1 操作系统的定义和特性11

1.3.2 操作系统的资源管理功能13

1.3.3 操作系统应解决的基本问题15

1.4 操作系统的基本类型17

1.4.1 批量操作系统17

1.4.2 分时操作系统17

1.4.3 实时操作系统18

1.4.4 个人计算机操作系统19

1.4.5 网络操作系统20

1.4.6 分布式系统21

1.5 操作系统采用的关键技术23

1.5.1 操作系统采用的并行处理技术23

1.5.2 操作系统采用的虚拟技术24

习题125

第2章 操作系统的结构和硬件支持26

2.1 操作系统虚拟机26

2.2 操作系统的组织结构27

2.2.1 操作系统的结构27

2.2.2 运行时的组织结构29

2.2.3 操作系统与计算机系统各层次的接口30

2.3 处理机的特权级31

2.3.1 处理机的状态及分类31

2.3.2 特权指令32

2.4 中断及其处理32

2.4.1 中断概念及类型32

2.4.2 向量中断和探询中断34

2.4.3 中断进入35

2.4.4 软件中断处理过程36

习题238

第3章 操作系统的用户接口39

3.1 用户工作环境39

3.1.1 操作系统提供的环境39

3.1.2 操作系统的生成和系统初启40

3.1.3 应用程序的处理43

3.2 用户接口44

3.2.1 用户接口的定义44

3.2.2 操作系统提供的用户接口45

3.3 系统功能调用47

3.3.1 系统功能调用的定义47

3.3.2 系统功能调用的实现48

3.3.3 应用程序的编程接口48

习题349

第4章 进程及进程管理50

4.1 进程引入50

4.1.1 顺序程序及特点50

4.1.2 并发程序及特点51

4.1.3 与时间有关的错误54

4.2 进程概念55

4.2.1 进程的定义55

4.2.2 进程的状态及变迁56

4.2.3 进程控制块57

4.3 进程控制59

4.3.1 进程控制的概念59

4.3.2 进程创建与撤销59

4.3.3 进程阻塞与唤醒61

4.4 进程之间的约束关系62

4.4.1 进程竞争与合作62

4.4.2 进程互斥的概念63

4.4.3 进程同步的概念64

4.5 同步机构66

4.5.1 锁和上锁、开锁操作66

4.5.2 信号灯和P、V操作67

4.6 进程互斥与同步的实现69

4.6 1 上锁原语和开锁原语实现进程互斥69

4.6.2 信号灯实现进程互斥70

4.6.3 进程同步的实现71

4.6.4 生产者——消费者问题74

4.7 进程通信75

4.7.1 进程通信的概念75

4.7.2 进程通信方式75

4.8 线程概念及特点77

4.8.1 线程的概念77

4.8.2 线程的特点与状态78

4.9 操作系统的并发机制实例79

4.9.1 创建进程及应用实例79

4.9.2 创建线程及应用实例81

4.9.3 等待进程、线程的终止及其应用82

4.9.4 信号量与使用方法83

4.9.5 共享内存及应用实例84

4.10 进程调度86

4.10.1 调度／分派结构86

4.10.2 进程调度的功能87

4.10.3 调度方式88

4.10.4 进程优先数调度算法89

4.10.5 循环轮转调度90

4.10.6 多级反馈队列调度91

4.10.7 调度用的进程状态变迁图92

4.10.8 线程调度93

习题494

第5章 资源分配与调度98

5.1 资源管理概述98

5.1.1 资源管理的目的和任务98

5.1.2 虚拟资源99

5.2 资源管理的机制和策略100

5.2.1 资源分配机制100

5.2.2 资源分配策略101

5.3 死锁105

5.3.1 死锁的定义与例子105

5.3.2 产生死锁的原因和必要条件107

5.3.3 系统模型和死锁的处理109

5.3.4 解决死锁问题的策略112

5.3.5 死锁的预防113

5.3.6 死锁的避免113

5.3.7 死锁的检测与忽略115

习题5116

第6章 主存管理118

6.1 主存管理概述118

6.1.1 主存分片共享118

6.1.2 程序的逻辑组织119

6.2 主存管理的功能119

6.2.1 虚拟存储器119

6.2.2 地址映射120

6.2.3 主存分配123

6.2.4 存储保护123

6.3 分区存储管理及存在的问题124

6.3.1 动态分区存储管理技术124

6.3.2 分区分配机构125

6.3.3 分区分配与放置策略126

6.3.4 碎片问题及拼接技术129

6.4 页式存储管理129

6.4.1 页式系统应解决的问题129

6.4.2 页式地址变换130

6.4.3 请调页面的机制133

6.4.4 淘汰机制与策略135

6.4.5 几种置换算法136

6.5 段式和段页式存储管理140

6.5.1 段式地址结构140

6.5.2 段式地址变换140

6.5.3 扩充段表功能141

6.5.4 段页式存储管理142

习题6143

第7章 设备管理145

7.1 设备管理概述145

7.1.1 设备管理的功能145

7.1.2 设备独立性146

7.1.3 设备控制块148

7.2 缓冲技术148

7.2.1 缓冲概述148

7.2.2 常用的缓冲技术150

7.2.3 UNIX系统的缓冲区管理151

7.3 设备分配158

7.3.1 设备分配概述158

7.3.2 独享分配158

7.3.3 共享分配159

7.3.4 虚拟分配159

7.4 输入／输出控制161

7.4.1 输入／输出硬件161

7.4.2 输入／输出控制方式162

7.4.3 输入／输出子系统165

7.4.4 输入／输出控制的例子167

习题7169

第8章 文件系统170

8.1 文件系统概述170

8.1.1 文件170

8.1.2 文件系统172

8.1.3 文件的组织173

8.2 文件的逻辑结构和存取方法174

8.2.1 文件的逻辑结构174

8.2.2 文件的存取方法175

8.3 文件的物理结构175

8.3.1 连续文件175

8.3.2 串联文件177

8.3.3 索引文件178

8.3.4 文件物理结构比较180

8.4 文件存储空间的管理181

8.4.1 空闲文件目录181

8.4.2 空闲块链181

8.4.3 位示图182

8.4.4 分配策略182

8.5 文件目录183

8.5.1 文件目录及其内容183

8.5.2 一级文件目录及缺点184

8.5.3 多级文件目录184

8.6 共享与安全185

8.6.1 文件共享与安全性的关系185

8.6.2 存取权限的类型及其验证186

8.6.3 用文件路径名加快文件的查找188

8.7 文件操作与文件备份190

8.7.1 文件操作190

8.7.2 文件备份191

8.8 UNIX文件系统的主要结构及实现192

8.8.1 UNIX文件系统的特点192

8.8.2 UNIX系统的索引文件结构193

8.8.3 UNIX系统文件目录结构197

8.8.4 UNIX系统的打开文件机构199

8.8.5 文件存储器空闲块的管理202

8.8.6 UNIX文件系统调用205

习题8210

第9章 Linux系统212

9.1 Linux系统概述212

9.1.1 UNIX系统及其特点212

9.1.2 Linux系统形成和发展的基础214

9.1.3 Linux系统及其特点216

9.1.4 Linux系统的内核结构218

9.2 Linux系统的特权级与中断处理219

9.2.1 Linux系统的特权级219

9.2.2 中断处理的上半部和下半部219

9.2.3 中断处理下半部的实现机制220

9.3 Linux系统功能调用221

9.3.1 Linux系统功能调用的过程221

9.3.2 Linux系统功能调用的实现机制222

9.3.3 增加一个新的系统调用的方法223

9.3.4 从用户空间访问新的系统调用225

9.4 Linux系统的进程管理225

9.4.1 Linux系统的进程与线程225

9.4.2 进程描述符及其主要内容226

9.4.3 进程描述符的获得228

9.4.4 Linux进程状态的变迁229

9.4.5 Linux系统的进程创建和终止229

9.4.6 Linux系统的进程等待与唤醒231

9.4.7 Linux系统中线程的实现231

9.5 Linux系统的进程调度232

9.5.1 进程调度程序的设计目标和特点232

9.5.2 可变优先级233

9.5.3 可变时间片235

9.5.4 进程调度用的数据结构236

9.5.5 Linux系统的进程调度算法237

9.6 Linux系统的存储管理238

9.6.1 主存寻址238

9.6.2 Linux系统段页式地址变换241

9.6.3 Linux系统动态内核管理242

9.6.4 Linux系统的进程地址空间245

9.7 Linux系统的设备驱动247

9.7.1 Linux系统设备的分类247

9.7.2 设备文件及其标识248

9.7.3 Linux块设备的处理250

9.7.4 用于块设备处理的数据结构251

9.7.5 输入／输出调度程序254

9.7.6 策略例程255

9.8 Linux文件系统256

9.8.1 虚拟文件系统VFS（Virtual File System）概述256

9.8.2 VFS通用文件系统模型与VFS对象257

9.8.3 与进程相关的数据结构260

9.8.4 VFS系统调用的实现261

9.8.5 Ext2文件系统概述263

9.8.6 Ext2磁盘数据结构265

9.8.7 Ext2磁盘空间的管理267

9.8.8 Ext2主存数据结构270

习题9270

模拟试题1272

模拟试题2274

模拟试题1答案276

模拟试题2答案280

参考文献284