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第1部分 概论1

第1章 引论1

1.1 系统概述1

1.1.1 计算机的硬件组织1

1.1.2 软件的层次与虚拟机的概念3

1.2 操作系统的形成和发展4

1.2.1 什么是操作系统4

1.2.2 操作系统的形成和发展4

1.3 多道程序设计的概念6

1.3.1 多道程序设计的引入6

1.3.2 多道程序设计的概念6

1.4 操作系统的功能和特性8

1.4.1 操作系统的功能8

1.4.2 操作系统的特性10

1.5 操作系统的类型10

1.5.1 多道批处理操作系统11

1.5.2 分时系统11

1.5.3 实时系统12

1.5.4 网络操作系统13

1.6 现代操作系统15

1.6.1 现代操作系统特点15

1.6.2 Windows NT简介16

习题17

第2章 操作系统的运行环境19

2.1 硬件环境19

2.1.1 中央处理器（CPU）19

2.1.2 主存储器21

2.1.3 缓冲技术23

2.1.4 中断技术24

2.1.5 时钟、时钟队列28

2.2 操作系统与其他系统软件的关系29

2.2.1 作业、作业步和进程的关系29

2.2.2 重定位的概念30

2.2.3 绝对装入程序和相对装入程序31

2.3 操作系统与人的接口33

2.3.1 作业控制语言34

2.3.2 联机作业控制——终端命令和图形用户接口（GUI）35

2.4 固件——微程序设计概念37

2.4.1 微程序设计的概念37

2.4.2 微程序设计和操作系统38

习题39

第2部分 进程、多线程和并行性41

第3章 进程管理41

3.1 进程的概念41

3.1.1 进程的引入41

3.1.2 进程的定义42

3.2 进程的状态43

3.2.1 进程的状态及其变化43

3.2.2 进程的挂起和解除挂起的状态44

3.3 进程的描述和管理45

3.3.1 进程的描述45

3.3.2 进程管理46

3.4 进程控制47

3.4.1 进程的控制原语47

3.4.2 操作系统与进程控制的执行52

3.5 UNIX SVR4的进程管理54

习题57

第4章 多线程58

4.1 线程的概念58

4.1.1 线程的引入58

4.1.2 线程的概念59

4.2 线程的状态和线程管理61

4.2.1 线程的状态61

4.2.2 线程的描述62

4.2.3 线程的管理、线程组66

4.3 多线程的实现67

4.3.1 概说67

4.3.2 用户级线程68

4.3.3 内核级线程70

4.3.4 KLT和ULT结合的方法71

4.3.5 线程库71

4.4 Solaris操作系统的线程机制72

4.4.1 Solaris的多线程结构72

4.4.2 轻质进程73

4.4.3 内核线程74

4.4.4 用户线程75

4.4.5 线程的执行75

4.4.6 内核中断线程76

4.5 Mach操作系统的线程机制77

习题78

第5章 并行性:互斥和同步79

5.1 概论79

5.2 临界段80

5.2.1 临界段的提出80

5.2.2 临界段的互斥要求82

5.3 互斥82

5.3.1 互斥的软件方法83

5.3.2 互斥的硬件方法87

5.4 信号量90

5.4.1 信号量90

5.4.2 信号量及同步原语90

5.4.3 同步原语的不可分割性92

5.4.4 用信号量实现进程间互斥93

5.4.5 生产者和消费者问题94

5.4.6 阅读者和写入者问题96

5.5 管程97

5.5.1 管程的定义97

5.5.2 用管程实现同步98

5.6 进程间的通信100

5.6.1 进程通信的实现101

5.6.2 间接通信模式102

5.6.3 其他通信模式102

5.7 UNIX的进程同步和通信103

5.7.1 管道（pipes）103

5.7.2 消息104

5.7.3 共享主存段105

5.7.4 信号量106

5.7.5 信号或软中断108

5.8 Solaris线程同步原语108

习题109

第3部分 处理器管理、死锁112

第6章 多处理器管理系统和处理器管理112

6.1 多处理器系统112

?6.1.1 多处理器系统的优点112

?6.1.2 多处理器系统并行性的提高113

?6.1.3 多处理器的硬件组织115

6.1.4 多处理器系统的分类117

6.1.5 主/从式多处理器系统117

6.2 对称式多处理器系统（SMP）118

6.2.1 对称式多处理器系统概念118

6.2.2 多处理器操作系统118

6.3 调度的层次和作业调度120

6.3.1 调度的层次120

6.3.2 作业状态121

6.3.3 作业的调度121

6.4 单处理器系统的处理器调度122

6.4.1 选择调度算法时应考虑的问题123

6.4.2 调度算法124

?6.5 多处理器系统的处理器管理和调度128

6.5.1 多处理器调度的概念128

6.5.2 负载共享调度130

6.5.3 专用处理器式调度131

6.5.4 群调度131

6.5.5 调度类和多模式调度器132

6.5.6 实时调度132

?6.6 UNIX类系统的处理器调度135

习题136

第7章 死锁138

7.1 死锁问题的提出138

7.2 死锁的必要条件140

7.2.1 资源的概念140

7.2.2 死锁的必要条件140

7.3 死锁的预防141

7.3.1 预先静态分配法141

7.3.2 有序资源使用法142

?7.4 死锁的避免和银行家算法142

7.4.1 单资源的银行家算法143

7.4.2 多资源的银行家算法144

?7.5 死锁检测与恢复145

7.5.1 死锁的检测145

7.5.2 死锁的恢复146

习题146

第4部分 主存储器管理148

第8章 实存储器管理技术148

8.1 引言148

8.1.1 主存储器的物理组织、多级存储器148

8.1.2 主存储器管理功能149

8.2 固定分区149

8.3 可变分区多道管理技术151

8.3.1 可变分区存储管理的概念151

8.3.2 存储分配算法152

8.3.3 存储器的紧缩和程序的浮动154

8.3.4 动态重定位的可变分区多道管理155

8.4 多重分区（多对界地址）管理157

8.5 简单分页157

8.6 简单分段160

8.7 内核主存管理161

8.7.1 内核主存管理概述161

8.7.2 2次幂空闲表分配器162

8.7.3 伙伴系统162

8.7.4 SVR4的延迟伙伴算法164

习题165

第9章 虚拟存储管理166

9.1 虚拟存储系统的基本概念166

9.2 分页存储管理167

9.2.1 分页系统中的地址转换167

9.2.2 硬件支持171

9.3 分段存储管理173

9.3.1 分段概述173

9.3.2 分段的实现174

9.4 段页式存储管理175

9.4.1 段页式存储管理的基本概念175

9.4.2 段页式存储管理中的地址转换175

9.4.3 段页式存储管理算法176

9.4.4 段页式存储管理的优缺点177

9.4.5 Intel Pentium的段页式机制178

9.4.6 保护环和调用门180

9.5 页的置换算法181

9.5.1 页面访问失效及处理181

9.5.2 页面置换算法182

9.5.3 交换区186

9.6 页架的分配策略186

9.6.1 物理主存186

9.6.2 空闲页面链表187

9.6.3 页架分配中的有关策略188

9.6.4 分页环境中程序的行为特性191

9.7 主存共享、快表一致性问题193

9.7.1 主存共享193

9.7.2 快表一致性问题194

9.8 SVR4 UNIX的存储管理197

习题199

第5部分 设备和文件管理201

第10章 设备管理201

10.1 概述201

10.2 I/O子系统的层次模型202

10.2.1 I/O子系统的设计目标202

10.2.2 I/O子系统的层次模型203

10.3 I/O硬件组成204

10.3.1 设备和设备控制器204

10.3.2 直接存储器访问205

10.3.3 通道方式和输入输出处理器206

10.4 设备驱动程序207

10.4.1 设备和驱动程序分类207

10.4.2 设备开关表208

10.4.3 设备驱动程序框架209

10.5 I/O子系统211

10.5.1 设备命名211

10.5.2 输入输出缓冲区212

10.5.3 I/O子系统独立于设备的工作215

?10.6 流216

10.6.1 流的概念216

10.6.2 消息和队列218

10.6.3 流I/O220

10.7 磁盘调度221

10.7.1 磁盘的硬件特性221

10.7.2 磁盘调度算法223

10.8 虚拟设备和SPOOL系统226

习题227

第11章 文件系统229

11.1 文件230

11.1.1 文件的命名230

11.1.2 文件的结构231

11.1.3 文件的类型232

11.1.4 文件的属性234

11.1.5 文件的操作235

11.1.6 文件加锁235

11.2 目录236

11.2.1 目录内容236

11.2.2 文件目录的结构237

11.2.3 路径名241

11.2.4 符号连接242

11.2.5 目录操作242

11.3 文件系统的实现243

11.3.1 文件空间的分配和管理243

11.3.2 UNIX系统的目录实现246

11.3.3 磁盘空间的管理248

11.3.4 文件系统在主存的数据结构和打开操作249

11.3.5 文件系统安装251

?11.4 虚拟文件系统——多重文件系统框架和接口251

11.4.1 vnode/vfs体系结构的目标和设计思想252

11.4.2 虚拟文件系统接口概述253

11.4.3 安装一个文件系统，虚拟文件系统开关表255

11.5 安全性和保护256

11.5.1 用户确认技术257

11.5.2 保护机制——数据安全性258

11.5.3 其他259

11.5.4 文件的转储和恢复260

习题261

第6部分 分布式计算机系统、操作系统结构和范例262

?第12章 分布式计算机系统262

12.1 概述262

12.1.1 什么是分布式计算机系统262

12.1.2 分布式系统的优点263

12.2 分布式操作系统特点264

12.2.1 进程通信264

12.2.2 资源管理265

12.2.3 系统结构265

12.3 进程通信266

12.3.1 进程通信概述266

12.3.2 TCP/IP通信协议267

12.3.3 分布式环境的客户/服务器模式270

12.3.4 分布式进程通信272

12.4 分布式文件系统277

12.4.1 分布式文件系统概述277

12.4.2 分布式文件系统的组成278

12.4.3 分布式文件系统的体系结构279

12.4.4 客户端高速缓存和一致性282

12.5 分布式系统中的互斥与死锁283

12.5.1 逻辑钟和逻辑时283

12.5.2 时间戳算法（Lamport算法）284

12.5.3 令牌传送算法285

12.6 进程迁移287

12.6.1 进程迁移的原因287

12.6.2 进程迁移机制288

习题289

第13章 微内核、操作系统的结构和设计290

13.1 微内核290

13.1.1 使用微内核结构的优点290

13.1.2 微内核结构292

13.1.3 微内核的实现293

13.2 操作系统的设计294

13.2.1 设计的目标和原则294

13.2.2 操作系统的设计296

13.3 操作系统的结构298

13.3.1 模块接口法（单块式）298

13.3.2 层次结构设计法299

13.3.3 客户/服务器方式300

习题301

?第14章 Windows NT操作系统303

14.1 Windows NT 操作系统概述303

14.2 Windows NT的设计目标304

14.3 Windows NT 的系统模型305

14.4 Windows NT 的结构307

14.4.1 NT的保护子系统307

14.4.2 NT执行体308

14.4.3 客户/服务器模型实现的例子309

14.4.4 关于NT的结构310

14.5 Windows NT 的基元成分——对象、进程和线程310

14.5.1 对象310

14.5.2 进程313

14.5.3 线程315

14.5.4 进程管理程序317

14.6 微内核和对称多处理器系统318

14.6.1 微内核和对称多处理器系统（SMP）318

14.6.2 NT的线程状态转换318

14.6.3 内核调度程序319

14.6.4 进程和线程的优先级322

14.7 NT的同步对象323

14.7.1 线程同步概述323

14.7.2 用NT对象进行同步324

14.8 虚拟存储管理326

14.8.1 进程的虚似地址空间326

14.8.2 NT的虚拟分页327

14.8.3 页面调度策略和工作集330

14.8.4 页架状态和页架数据结构331

14.8.5 主存映射文件和视图332

14.9 输入输出系统334

14.9.1 输入输出（I/O）系统的结构335

14.9.2 统一的驱动程序模型336

14.9.3 异步I/O操作和I/O请求处理过程337

14.9.4 映射文件I/O337

14.10 Windows NT的内装网络337

14.10.1 Windows NT的内装网络的特色338

14.10.2 Windows NT网络的体系结构339

14.11 对象管理程序340

14.12 进程通信——本地过程调用（LPC）341

14.13 Windows NT的安全性341

14.13.1 NT安全性341

14.13.2 存取令牌和安全描体342

14.14 综述344

习题344

参考文献346